水力学终期复习

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1、本章学习基本要求：了解水力学发展简史；理解流体基本特征与主要物理性质， 掌握牛顿内摩擦定律；理解无粘性流体与粘性流体、可压缩流体与不可压缩流体的概念；掌握作用在流体上的力；了解连续介质的概念。EXIT绪绪 论论0.4.2 理想液体的概念在水力学中液体分为理想液体和实际液体。理想液体：就是把水看作绝对不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。理想液体和实际液体的最主要差别：是否考虑粘滞性。EXIT在水力学中按照理想液体假定得出的液体运动的结论，必须对没有考虑粘滞性而引起的偏差进行修正，才能应用到实际液体运动的分析计算中。0.5 作用于液体上的力按物理性质分： 重力、惯性力、弹性力、

2、摩擦力、表面张力。按特点分： 表面力和质量力。0.5.1 表面力表面力：EXIT作用于液体的表面，并与受作用的表面面积成比例的力。如摩擦力、水压力。式中 称为动力粘滞系数或粘度，是随液体种类不同而异的比例系数，其单位为 牛顿秒米2（N s/m2）或 Pa s。du/dy 称为流速梯度。 dduydduy科学实验证明：作用在相邻流层接触面单位面积上的粘滞力 的大小，与两流层间的速度差 du 成正比，与两流层间的距离 dy 成反比，同时与流体的性质有关。即或EXIT牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相邻流层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与流体的性质有关。Ffm,x

3、xFfm,yyFfm,zzFfm0.5.2 质量力质量力：是指通过所研究液体的每一部分质量而作用于液体的、其大小与液体的质量成比例的力。如重力、惯性力。单位质量力具有和加速度一样的量纲 LT -2。EXIT单位质量力：1切应力公式=RJ是在均匀流条件下导出的。 （ ）2、相邻液体接触面上的水压力是质量力 （ ）3、液体流层之间的内摩擦力与液体所承受的压力有关。 （ ）4、不同液体的粘滞性并不相同，同种液体的粘滞性是个常数。 ( )5、当质量力只有重力时，液体的重力加速度代表液体的单位质量力。 ( ) 6、牛顿内摩擦定律表明液体的切应力与剪切变形成正比，并与液体的粘性有关。 ( ) 7 内摩擦力

4、 大小只与速度梯度有关，与正压力无关 （ ）8 体积模量K越大，液体越容易压缩 （ ）1、在流体力学中，单位质量力是指作用在单位（ ）流体上的质量力。A 面积 B 体积 C 质量 D重量本章学习基本要求： 理解静水压强的特性； 掌握静水压强基本方程、等压面以及液体中压强的计算、 测量与表示方法； 掌握静水总压力的计算方法。第一章第一章 水静力学水静力学淹没深度相同的各点静水压强相等，只适用于质量力只有重力的同一种连续介质。对不连续液体或一个水平面穿过了两种不同介质，位于同一水平面上的各点压强并不相等。EXIT(a) 连通容器 (b) 连通器被隔断 (c) 盛有不同种类溶液的连通器1.6 绝对压

5、强与相对压强EXIT由地球表面大气所产生的压强，称为大气压强。海拔高程不同，大气压强也有差异。我国法定计量单位中，把101.325 kPa 称为一个标准大气压。1.6.1 绝对压强设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。绝对压强总是正的。解：绝对压强 或为 水柱 或为 水银柱 相对压强 或为 水柱， 或为 水银柱真空度 或为1.84mm水柱 ，或为135mm水银柱例1.8 若已知抽水机吸水管中某点绝对压强为80试将该点绝对压强、相对压强和真空度用水柱及水银柱表示出来（已知当地大气压强为 ）。kPa98apkPa80pm16. 8109880mm6017369880kPa

6、189880apppm84. 1109818mm1356 .131840kPa188098akppp,kN/m2EXIT1.9 作用于平面上的静水总压力水工建筑物常常都与水体直接接触，计算某一受压面上的静水压力是经常遇到的实际问题。1.9.1 作用在矩形平面上的静水总压力压力图法：1静水压强分布图的绘制 按一定比例，用线段长度代表该点静水压强的大小。 用箭头表示静水压强的方向，并与作用面垂直。EXIT例1.9 某泄洪隧洞，在进口倾斜设置一矩形平板闸门（见图），倾角为60o，门宽b为4m，门长L为6m，门顶在水面下淹没深度h1为10m，若不计闸门自重时，问沿斜面拖动闸门所需的拉力F为多少（已知闸

7、门与门槽之间摩擦系数 f 为0.25）？门上静水总压力的作用点 在 哪里？EXITfF PkPa98108 . 91ghkPa14922.158 .9)23610(8 .9)60sin(012Lhggh1211()(98149)6741kN/m22ghghLkN29647414PbF解：当不计门重时，拖动门的拉力至少需克服闸门与门槽间的摩擦力，故F 。为此须首先求出作用于门上静水总压力FP。1）用压力图法求FP及作用点位置首先画出闸门AB上静水压强分布图。门顶处静水压强为门底处静水压强为压强分布图为梯形，其面积静水总压力EXIT（2）用解析法计算FP及 以便比较m79. 2)2361010(

8、3)23610102(6)( 3)2(2121hhhhLe1o10()(6)2.7914.71msin600.87DhLLeDLbLghApFC0Po16sin60100.8712.61m22CLhhkN296464611289P.F静水总压力作用点距闸门底部的斜距总压力FP距水面的斜距EXITALILLCCCD1o11033 11.514.5m2sin600.87ChL 43m7264121CIm71.1421. 05 .14645 .14725 .14DLkN7412502964PT.fFF求FP的作用点距水面的斜距对矩形平面，绕形心轴的面积惯矩为可见，采用上述两种方法计算结果完全相同。（

9、3）沿斜面拖动闸门的拉力EXIT动画动画EXITEXIT何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们之间有什么关系？(6 分)1、绘出图中字母标出的受压面上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。(8分) EXIT 本章学习基本要求：了解描述流体运动的两种方法；理解流动类型和流束与总流等相关概念；掌握总流连续性方程、能量方程和动量方程及其应用。EXIT第二章第二章 液体运动的流束理论液体运动的流束理论实际液体总流的总水头线和测压管水头线测压管水头线可能是下降的直线或曲线，也可能是上升的线，甚至可能是水平线实际液体总流的总水头线必定是一条逐渐下降的线（直线或曲线）EXIT为了得到实际液体恒定总流的能量

10、方程，首先研究了理想液体恒定流微小流束的受力状况，根据牛顿第二定律及一元流加速度的定义，得出2d()0d2puzsgggugpzgugpz2222222111即实际液体具有粘滞性，运动中克服水流阻力做功将损失部分能量，所以22112212w22pupuzzhgggg上式中的各项既有几何意义，也有能量意义。总流的能量方程可通过对微小流束的能量方程在横断面上积分获得。但由于动水压力与流速分布的复杂性，积分只能针对均匀流或非均匀渐变流进行。均匀流是流线呈相互平行直线的水流。均匀流的动水压力服从静水压力分布，非均匀渐变流也近似地服从。通过引入动能修正系数和平均能量损失，得到了实际液体恒定总流的能量方程

11、如下：22112212w22pupuzzhgggg2211 122212w22pvpvzzhgggg动能修正系数取值大于 1 ，且与断面上流速分布的均匀程度有关。越均匀，越接近1。总水头线坡度表示的是水流能量损失的沿程变化幅度，又称水力坡度。恒定总流能量方程的应用条件：恒定流、质量力仅有重力、渐变流以及流量不变。应用恒定总流能量方程的注意事项：基准面问题、压强取值问题、测压管水头计算点问题以及动能修正系数问题。沿程有流量或能量输入（输出）时能量方程的应用问题。毕托管测流速的原理及应用。文丘里流量计的原理及应用。孔口恒定与非恒定出流的计算以及两者之间的关系。管嘴恒定出流的计算及其与孔口恒定出流的