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1、1考试题型介绍判断题（每题1分，共8题，计8分）填空题（每空1分，共20空，计20分）选择题（每题2分，共10题，计20分）名词解释（每题2分，共4题，计8分）简答题（每题4分，共4题，计16分）计算题（共3题，计28分）2第1章 主要内容回顾3液体的主要物理性质密度：是指单位体积液体所具有的质量。国际单位：kg/m3量纲：ML-3液体的容重(重度)：是指单位体积液体所具有的重量。国 际单位：Nm3 ，量纲：ML-2T-24牛顿内摩擦定律：或流速梯度动力粘性系数反映不同液体对内摩擦力的影响系数。代表液体微团的剪切变形速率。量纲：MT-1L-1，国际单位为：Nsm-2 或Pas。 5液体的粘性还
2、可以用动力粘性系数与液体密度的 比值来表示，称为运动粘性系数。量纲：L2T-1，国际单位：m2/s。6液体的 值随压力变化甚微，随温度变化较为敏感。 水的运动粘性系数可用下列经验公式计算：7理想液体和实际液体理想液体：就是不考虑液体粘性的连续介质液体。实际液体：则是指具有粘性的液体。常见的液体均为实际液体。有没有考虑粘性是理想液体和实际液体的最主要差别。8K值越大，表示液体愈不容易被压缩。10时水的体积弹性系数K=2109Pa，即每增加一个工程大气压，水的体积相对压缩值约为二万分之一，因此，对一般水利工程来说，可认为水是不可压缩的。体积弹性系数K9作用在液体上的力按力的作用方式分：表面力和质量
3、力。10第2章 主要内容回顾11静水压力把静止液体作用在与之接触的表面上的压力称为静水压力。用大写字母P表示，受压面面积用A表示。 静水压强绕一点取微小面积A，极限值 即为该点的点静水压强，以小写英文字母p表示。静水压强122. 静水压强基本特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。(2)静止液体中某一点静水压强的大小与作用面的方位无关，或者说作用于同一点各方向的净水压强大小相等。A A B B水静力学基本方程式 表明：13（1）静止液体中，静水压强随深度按线性规律增加。 （2）静止液体内任一点的静水压强由两部分组成。一部 分是自由液面上的表面压强p0，另一部分是单位面积上 的垂直液柱
4、重量h。通常，建筑物表面和自由液面都作用着当地大气压强pa 。绝对压强、相对压强、真空值以没有空气的绝对真空为基准得到的压强为绝对压强 (p)。以当地大气压为基准计算的压强，称相对压强(p)。绝对压强与相对压强，它们之间相差一个当地大气压 (pa)值。绝对压强(p)总是正值，而相对压强(p)可正可负。当液体中某点的绝对压强p小于当地大气压强pa时，即 相对压强为负值，则该点存在真空，真空的大小以真 空值pv或pv/真空度表示。14测压管水头任一点的相对压强高度（测压管高度）与该 点在基准面以上的位置之和称为测压管水头 。151 2O1点的测压管水头为16由重力作用下水静力学基本方程可知：静止液
5、体中，测压管水头不变。作用在平面上的静水总压力17静水压力的定义：在水力学中，把静止液体对相邻接 触面所作用的压力称为静水压力，用P表示。单位：N 或kN静水压力的三个要素：大小、方向和作用点(压力中心 )求解静水压力的方法：利用压强分布图求矩形平面上的 静水总压力 ；用解析法求任意平面上的静水总压力 18作用于整个平面上的静水 总压力P的大小应等于该 压强分布图的面积与矩 形平面的宽度b的乘积， 即hc为矩形平面的形心在水下的深度，A为受水压力作用的平面面积19总压力的作用点D(压 力中心)20第3章 主要内容回顾21拉格朗日法拉格朗日法 欧拉法欧拉法 着眼于流体质点，跟踪 质点描述其运动历
6、程着眼于空间点，研究 质点流经空间各固定 点的运动特性是描述液体运动 常用的一种方法。一、描述水流运动的两种方法22流线是流速场的矢量线，是某瞬时对应的流场中的一条曲线， 该瞬时位于流线上的液体质点之速度矢量都和流线相切，是与 欧拉法观点相对应的概念。迹线是流体质点运动的轨迹线，与拉格朗日观点相对应的概念 迹线与流线的概念及差别23 流管、元流、总流、过水断面流管：流场中通过任意封闭曲线（非流线）上各点作流线而构 成的管状面。元流：微小流束，充满于流管中的液流。总流：许多元流的有限集合体。过水断面：与元流或总流所有流线正交的横断面。24 流量、断面平均流速的概念流量：单位时间内通过过水断面的液
7、体体积。断面平均流速：设想过水断面上各点的流速都均匀分布，且等 于v，按这一流速计算所得的流量与按各点的真实流速计算所得 的流量相等，则把流速v定义为 断面平均速度 。uv25恒定流非恒定流均匀流非均匀流渐变流急变流运动要素是否随时 间变化？同一流线上各质点 的流速矢量是否沿 流程变化？ 水流运动的类型26 恒定总流的连续性方程或或27实际流体恒定总流 的能量方程28理想液体恒定元流 的能量方程29理想液体恒定元流能量方程的物理意义单位重量液体相对于某基准面所具有的位能（重 力势能）单位重量液体所具有的压能（压强势能）单位重量液体所具有的势能单位重量液体所具有的动能30表示能量的平衡关系。水流
8、总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方 能量方程的物理意义单位重量液体所具有的总机械能理想液体恒定元流能量方程的物理意义31元流过水断面上某点相对于某基准面的位置高度，称为 位置水头压强水头，当p为相对压强时，称为测压管高度。当p为相对压强时，称为测压管水头理想液体恒定元流能量方程的几何意义32总水头流速水头3300总水头线总水头线为一条逐渐 下降的直线或曲线3400测压管水头线测压管水头线沿程可升、可降、也可不变35水力坡度称为水力坡度水头线的斜率冠以负号实际液体沿元流单位流程上的水头损失称为总水头实际液体沿元流单位流程上的水头损失称为总水头 坡度（或称水力坡度），以坡度（或称水力坡度）
9、，以J J来表示来表示, ,J J 0 0。36称为测压管坡度测压管坡度沿元流单位流程上的势能（即测压管水头）减少量沿元流单位流程上的势能（即测压管水头）减少量 称为测压管坡度，以称为测压管坡度，以J JP P来表示来表示, ,J J P P 0 0、0 0或或=0=0。37能量方程的应用条件及注意事项 应用条件 两断面间除了水头损失外，没有能量的汇入或 输出 计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件 必须是恒定流， 液体不可压缩 质量力只有重力38能量方程的应用条件及注意事项 注意事项 基准面选取-可以任选，但必须是水平面 压强表示-可取绝对压强或相对压强，但同一问 题必须统一 计算断面选取-
10、选取均匀流或渐变流过水断面 计算点的选取-通常对管流取断面形心，对 明渠取自由液面39恒定总流动量方程是矢量 方程，实际使用时一般都要 写成分量形式一维恒定总流动量方程或40恒定总流动量方程适用条件液流为恒定流 ，液体连续、不可压缩；适用条件作用于流体上的质量力只有重力,所研究的流体边界是静止的；一般地,所取两个断面间没有能量的输入和输出。41第4章 主要内容回顾42水头损失的内因： 液流内部存在粘滞性水头损失产生的原因与条件水头损失的外因： 流动要克服边界阻力做功43水头损失的概念单位重量液体自一断面流至下一断面所损失的机械能44特点：（1）沿程水头损失：在固体边界的形状和尺寸沿 程不变时，
11、液流 在长直段中的水头损失，用hf 表示。(2) 在产生沿程水头损失的流段中，流向彼此平行，主流不脱离 边壁，也无漩涡发生。(1) hf 与流程长度L，流速v 及边界特征有关(3) 通常在均匀流和渐变流情况下产生的水头损失只有沿程损失 。45特点：当固体边界的形状、尺寸或两者之一沿流程急 剧变化时所产生的水头损失，用hm表示。（2）局部水头损失：(2) 水头损失大小与流速和边界变化情况有关 (1) 一般发生在边界突变处46总水头损失：hw=hf+hmhf各流段沿程水头损失之和hm各处局部水头损失之和某一流段沿程水头损失与局部水头损失的总和47雷诺实验(1883年）因而雷诺实验的意义在于它揭示了
12、液体流动存在两种性质不同的型态层流和紊流。 48雷诺试验 层流紊流以雷诺数作为 判别标准 圆管中液流的水头损失和流速有一定关系。 在流速很小的情况下，水头损失和流速的一次方成正比，在 流速较大的情况下，水头损失则和流速的二次方或接近二次 方成正比。 若 ReRec=2300 为层流ReRec=2300 为紊流49水流阻力与水头损失 不变边界或 渐变边界粘性流体沿程阻力 沿程水头损失 +均匀流(渐变流) 雷诺试验 急变流 变化边界粘性流体局部阻力 局部水头损失 +总结 总结 层流紊流以雷诺数作为 判别标准 5051有压圆管矩形断面bh水力半径：过水断面面积与湿周的比值称为水力半径A = b h
13、x = b +2hR = bh/(b + 2h)R=d/4r/2rd湿周：固体壁与水流接触的周长，称为湿周。522尼古拉兹实验目的：为了确定沿程阻力系数 的变化规律。 5354第区层流区。Re 2300时， 与雷诺数Re的关系为直线与/d无关，且第区层流转变为紊流的过渡区。 值仅与Re有关，而与/d无关第区“光滑管”区。 液流虽为紊流，但粗糙度仍对无影响55第区为“光滑管”转变向“粗糙管”的紊流过渡区。 此时与Re、 /d有关第区粗糙管区或阻力平方区。 此时与Re无关、 与/d有关，水头损失 与流速平方成正比！尼古拉兹实验的意义在于：它全面揭示了不同流态情况下和雷诺数Re及相对粗糙度/d的关系
14、。 56沿程水头损失 均匀流 基本方程 达西公式尼古拉兹试验 沿程水头损失与切应力之 间的关系揭示了Re、/d对影响规律层流紊流经验公式确定了沿程水头损失的 计算公式571产生水头损失的原因有两个方面：一是流动要克服边界阻力做功；二是液流内部存在粘滞性。3水头损失的叠加原理：2雷诺试验揭示了水流的两种型态-层流和紊流。水流型态用下临界雷诺数来进行判别。型态不同，水头损失的规律也不同。第四章需要掌握的知识点584雷诺数表达式及流动型态判别 管流时5沿程水头损失 6局部水头损失 下临界雷诺数59均匀流过水断面流速与切应力分布（二维空间）u第5章 主要内容回顾60短管是指管路中水流的流速水头和局部水
15、头损失都不能忽略不 计的管道；长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失， 在计算中可以忽略的管道。注意： 长管和短管不按管道绝对长度决定。当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也不能略去，必须按短管计算。薄壁小孔口出流62HH000cAAcd cvcv0pacd34dvbc vc0H0H0v0pabb管嘴出流薄壁小孔口出流= 0.970.9863管嘴出流流速系数 局部阻力系数n= 0.5 流量系数= 0.62n= 0.82 收缩系数1.064简单短管中的恒定有压流上节主要内容回顾自由出流vOO1122HvOO112233淹没出流zh65比
16、较自由出流的流量系数和淹没出流的流量系数，两者表达式不同，但数值相等。 淹没出流自由出流66淹没出流：11v00022z00v022gv202v 2 2gvv221 34671 11v000v22H00v02 2g1v 2 2g12 3自由出流长管的水力计算68A管道的比阻；K管道的流量模数。第6章 主要内容回顾69明渠均匀流 明渠流中，运动要素不沿程变化；流线是一簇平行直线，水深、断面平均流速、流速分布、流量、粗糙系数等水力要素沿程不变。 70明渠流与有压流区别 有压管流具有封闭的湿周压力是流动的主要动力明渠流具有自由水面(即水面压强为大气压)，重力是流动的主要动力明渠水面线即测压管水头线71明渠底坡有三种类型正坡（顺坡） i
