水力學(xué)高起本用

水力學(xué)高起本用第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

液體的主要物理性質(zhì)――粘滯性

粘滯性是液體在流動(dòng)中產(chǎn)生能量損失的根本原因。粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的主要區(qū)別。牛頓內(nèi)摩擦定律-----描述液體內(nèi)部的粘滯力規(guī)律

牛頓內(nèi)摩擦定律適用范圍：1)牛頓流體， 2)層流運(yùn)動(dòng)

Chapter1第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)液體的主要物理性質(zhì)――可壓縮性：在研究水擊時(shí)需要考慮。作用在液體上的兩類作用力表面力和質(zhì)量力Chapter14、液體的邊界條件第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Chapter2水靜力學(xué)包括靜水壓強(qiáng)和靜水總壓力兩部分內(nèi)容。通過(guò)靜水壓強(qiáng)和靜水總壓力的計(jì)算，我們可以求作用在建筑物上的靜水荷載。第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)靜水壓強(qiáng)：

掌握靜水壓強(qiáng)特性,等壓面,水頭的概念，以及靜水壓強(qiáng)的計(jì)算和不同表示方法。重力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式

p=p0+h第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其中：z—位置水頭，

p/γ—壓強(qiáng)水頭

（z+p/γ—測(cè)壓管水頭

“水頭”:表示單位重量液體含有的能量。第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1

20第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)壓強(qiáng)的三種表示方法：絕對(duì)壓強(qiáng)p′，相對(duì)壓強(qiáng)p，真空度pv,要掌握絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空度三者的概念和它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

1pa(工程大氣壓)=98000N/m2=98KN/m2

第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)靜水總壓力的計(jì)算

靜水總壓力求解包括求力的大小、方向和作用點(diǎn)，受壓面可以分為平面和曲面兩類。根據(jù)平面的形狀：對(duì)規(guī)則的矩形平面可采用圖解法，任意形狀的平面都可以用解析法進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算曲面靜水總壓力時(shí)，要注意壓力體的繪制。第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(a)三角形壓強(qiáng)分布圖(b)梯形壓強(qiáng)分布圖第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靜水總壓力大小和方向矩形平面單位寬度受的靜水總壓力是壓強(qiáng)分布圖的面積矩形所受總壓力方向：垂直指向受壓面第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析法求作用于任意平面上的靜水總壓力靜水總壓力的作用點(diǎn)一般在受壓面形心以下第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力體的構(gòu)成第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)三大方程

連續(xù)方程v1A1=v2A2

能量方程能量方程應(yīng)用條件：

恒定流，只有重力作用，不可壓縮、漸變流斷面，無(wú)流量和能量的出入

液體運(yùn)動(dòng)的基本概念

流動(dòng)的分類、斷面平均流速及流線、跡線概念Chapter3第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)能量方程應(yīng)用注意事項(xiàng):

選擇統(tǒng)一基準(zhǔn)面便于計(jì)算、選計(jì)算斷面、選典型點(diǎn)計(jì)算測(cè)壓管水（壓強(qiáng)計(jì)算采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）

孔口恒定出流、畢托管、文丘里流量計(jì)、管嘴出流能量方程應(yīng)用：第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能量方程圖示掌握總頭線、測(cè)壓管水頭線、水力坡度的概念及水頭線的繪制。vo11v022v總水頭線測(cè)壓管水頭線第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒定總流動(dòng)量方程第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)a)動(dòng)量方程是矢量方程，要建立坐標(biāo)系。（所建坐標(biāo)系應(yīng)使投影分量越多等于0為好，這樣可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。）

b)流速和力矢量的投影帶正負(fù)號(hào)。（當(dāng)投影分量與坐標(biāo)方向一致為正，反之為負(fù)）

c)等號(hào)左邊為流出動(dòng)量減去流入動(dòng)量。

第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)液體的兩種流態(tài)和判別

雷諾實(shí)驗(yàn)

層流—液體質(zhì)點(diǎn)互相不混摻的層 狀流動(dòng)。

紊流—存在渦體質(zhì)點(diǎn)互相混摻的 流動(dòng)。流態(tài)的判別：雷諾數(shù)Re

Re＜Rek層流；Re＞Rek紊流

雷諾數(shù)是重要的無(wú)量綱數(shù)，它的物理意義表示慣性力與粘滯力的比值。Chapter4第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水頭損失（沿程水頭損失和局部水頭損失）理想液體只有能量轉(zhuǎn)換，而沒(méi)有能量損失產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)條件液體具有粘滯性(內(nèi)因)固體邊界的影響，液體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(外因)第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)λ的變化規(guī)律尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（人工粗糙管）

第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)幾個(gè)重要公式

達(dá)西公式

謝才公式

曼寧公式

第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算

短管水力計(jì)算

自由出流淹沒(méi)出流長(zhǎng)管水力計(jì)算方法

水擊現(xiàn)象和水擊分類

Chapter5管道分類復(fù)雜管道水力計(jì)算（并聯(lián)）第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠均勻流特征：

（1）水深，底坡沿程不變及過(guò)水?dāng)嗝嫘螤畛叽绮蛔?/p>

（2）斷面平均流速沿程不變

（3）三線平行J=Jz=i

均勻流形成條件：恒定流，長(zhǎng)直棱柱體渠道，正坡渠道，糙率沿程不變Chapter6、7水力最佳斷面第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠均勻流公 公式明渠均勻流水力計(jì)算類型：

（1）求流量Q

（2）求渠道糙率n

（3）求渠道底坡：

（4）設(shè)計(jì)渠道斷面尺寸

第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠水流流態(tài)的判別：判別指標(biāo)VwFrhk，ik（均勻流）緩流V<VwFr＜1h>hki＜ik

急流V>VwFr＞1h<hki>ik

臨界流V=VwFr=1h=hki=ik

第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)佛勞德數(shù)Fr：

佛勞德數(shù)Fr是水力學(xué)中重要的無(wú)量綱數(shù)，它表示慣性力與重力的對(duì)比關(guān)系

斷面比能Es和比能曲線：

第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比能及比能曲線緩流急流第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)臨界水深和臨界底坡

矩形斷面水躍：由急流向緩流過(guò)渡產(chǎn)生的水力突變現(xiàn)象。（從小于臨界水深到大于臨界水深）

水平矩形斷面明渠水躍：

（1）水躍方程：J（h1）=J（h2）

（2）共軛水深公式：第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)水面線變化規(guī)律

2條水深線把5種底坡上的流動(dòng)空間劃分為12個(gè)流區(qū)，每個(gè)流區(qū)有一條水面曲線。

壅水曲線（水深沿流程增加）；降水曲線（水深沿流程減?。?/p>

水躍函數(shù)曲線第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五種底坡十二條水面曲線第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)堰流基本公式堰流分類：薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰閘孔出流基本公式

堰閘出流的特點(diǎn)

Chapter8、9第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用消能方式：底流消能、條流消能和面流消能水流銜接形式

當(dāng)ht＜hc'

' 遠(yuǎn)驅(qū)水躍

當(dāng)ht=hc'

'臨界水躍

當(dāng)ht＞hc'

'淹沒(méi)水躍第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

底流消能降低護(hù)坦消力池設(shè)計(jì)

(1)消力池深d

(2)消力池長(zhǎng)度的計(jì)算(由于消力池末端池壁的作用,消力池中水躍長(zhǎng)度比自由水躍Lj短)Lk=(0.7~0.8)Lj

第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)滲流及滲流模型

（1）滲流模型概念：忽略全部土壤顆粒的體積（或存在），認(rèn)為地下水的流動(dòng)是連續(xù)地充滿整個(gè)滲流空間。

（2）滲流模型的條件：與實(shí)際滲流保持相同的邊界條件、滲流流量和水頭損失。滲流基本定律：達(dá)西定律υ=kJ

式中：J—滲透坡降；k—土壤的滲透系數(shù)，表示土壤滲透能力的大小

適用范圍：恒定均勻?qū)恿鳚B流Chapter10第36頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)恒定無(wú)壓漸變滲流基本公式