《水力学课件(主讲人：华北水利水电学院孙东坡教授)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学课件(主讲人：华北水利水电学院孙东坡教授)（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中央广播电视大学 水力水电工程专业(专科)水力学主讲人：孙东坡教授第一讲绪论和水静力学第一章: 绪论（一）水力学的性质与任务1.性质：水利水电工程专业 的技术基础课2.任务：研究液体在静止与运 动状态下力学规律及 其工程应用3.研究对象：以水为代表，反 映宏观运动特征的液 体4.在水电工程中的应用： （1）确定水力荷载F F F4.在水电工程中的应用： （1）确定水力荷载Fv vF（2）确定过流能力（3）分析水流流动形态 （4）水流能量的利用与消散 （5）特殊水力学问题 (二)液体的基本特征1.易流动性：流动连续的变形 2.连续介质：由质点组成的无空隙连续体 (3) 粘滞性 (4) 可压缩性
2、(5) 表面张力特性和汽化压强(三)液体的主要物理性质(1) 惯性 (2) 重力特性水=1000kg/m3 水=9800N/m3(1) 惯性 (2) 重力特性 (3) 粘滞性(1) 惯性 (2) 重力特性 (3) 粘滞性（1）产生液体流动速度的不均匀分布 （2）产生液体流动中的能量损失粘滞性引起 ：平板边界的模拟流动dduuyyyx明渠流速分布牛顿内摩擦定律：dydumt=动力粘滞系数 适用范围：1)牛顿流体 2)层流运动 1.理想液体：忽略粘滞性的液体 2.实际液体：存在粘滞性的液体 (四)液体的两种分类:1.表面力：压力、剪切力等（五）液体所受外力的分类 ： 2.质量力 ：重力、离心惯性力
3、等 ( (一一) )静水压强：静水压强：1 1静水压强的两个特性：静水压强的两个特性：第二章 水静力学（1 1）垂直指向受压面）垂直指向受压面 （2 2）大小与受压面方向无关）大小与受压面方向无关A A B B（1 1）方向：垂直指向受压面）方向：垂直指向受压面 （2 2）大小：与受压面方位无关）大小：与受压面方位无关2. 2.等压面与连通器原理等压面与连通器原理 ： 只受重力作用只受重力作用, ,连通的同连通的同 种静止液体内种静止液体内, , 等压面是等压面是水平面水平面hpp+= 03. 静水压强基本公式 cpz=+p0p0hh z位置水头p/压强水头在静止液体内部任何一点的 z+p/=
4、 常数 z+p/= 常数 z+p/= 常数 z+p/测压管水头P00P004. 压强的三种表示方法:pppp pva=-=绝对压强 p 相对压强 p 真空压强 pv仅当p0时pv存在 1pa(工程大气压)=98000N/m2=98KN/m2mmHgPaOmHPa73611012=gg压强计量单位换算例1: 静止液体中A点的相对 压强p1=8KN/m2, B点的绝对 压强p2=78KN/m2，求A点的绝 对压强，B点的相对压强和真 空度，A、B两点的压强差。 解: A点 相对压强 p1= 8KN/m2绝对压强 p1 = pa+p1=98+8 =106KN/m2P10, 真空度不存在解: B点 绝
5、对压强 p2 = 78KN/m2相对压强 p2 = p2-pa=78-98 = -20KN/m2真空度 pv = p2 =20KN/m2解: A、B两点的压强差 PA- pB=106-78=28 KN/m2(以绝对压强计)pA- pB =8-(-20)=28 KN/m2(以相对压强计) 如图示复 式比压计, 已知 油的比重为0.8, 水银的比重 13.6,例2:求A、B两点的 压强差?0. 6 m0. 3m0. 2m水油水银0.4m水0.5mABCCDDEEFGG解：计算如下6 . 04 . 0 3 . 0 2 . 0 5 . 0-=+=-=+=水泵油汞水gggggEBDECDACpppppp
6、pp0. 6 m0. 3m0. 2m水油水银0.4m水0.5mABCCDDEEFGG()()2/569.783 . 05 . 06 . 004.2 . 0mNppBA =-+=-油水汞 ggg6 . 04 . 03 . 02 . 05 . 0ppAB-+-+=水汞油汞水ggggg1.平面壁静水总压力（1）图解法：大小：P=b-压强分布图面积 方向: 垂直指向受压面（二）静水总压力的计算A AB BC CP PP P作用线：过压强分布图形心 作用点D： 位于对称轴上21212 3hhhhLe+=A AB BC CP PP P大小: P=pcA,pc形心处压强方向: 垂直指向受压平面AyIyyCC
7、CD+=作用点:(2) 解析法:例3: 引水涵管进口高h=1m, 宽 b=1m, H1=5m， H2=2m, =45,矩形 盖板与坝铰接, 不计摩擦及盖板重， 求提升盖板所需力F。FH1铰OhH2(1)下游无水 (2)下游有水 32例3: (1)下游无水时FH1铰Oh例3: (1)下游无水时mhHyc36.6sin5 .01=- =ahc =H1-0.5h=4.5m P =hcA= 62.18KN对铰O取矩 ) sin5 . 0(1shPF+=a F=45.95KNmAyIscC026. 0= y - yD C=232例3: (2)下游有水时3FH1铰ohH2例3: (2)下游有水时p=(H1
8、-H2) =29.40KN/m2P=pA=41.45KN其合力为FKN31.29=KN31.29=hPF5.01=sina对铰O取矩(1) 水平分力:Px=pcAx=hcAx(2) 铅垂分力: Pz=V2. 曲面壁静水总压力xz PParctg=a(4) 合力方向:(3) 合力:22 ZXPPP+=(5) 水平分力的确定Pz Pz(6) 压力体剖面图的绘制Px例4：盛水容器宽度为b，圆弧 曲面BC半径为R。绘出平面AB 的压强分布图，曲面BC的压力 体剖面图及水平分力的压强分 布图，确定铅垂分力的大小和 方向 。PXPZHRABC解：(1)平面 AB ： bHP2 21g=bRRRHPz41)(2pg-+=(2)曲面BC： RbRHHPx)(21gg+=铅垂分力方向向下1. 绘制压力体剖 面图 2. 判别铅垂分力方向 3. 计算固定螺栓所受总拉力。例5:对曲面abc:hdhdPz铅垂分力方向向上=VPzgg-半球圆柱V )(V螺栓所受总拉力即为Pz121)2(32ddhRppg-+=
