第一章绪论 1.水力学的争论方法:理论分析方法、试验方法,数值计算法2.试验方法:原型观测、模型试验3.液体的主要物理性质:①质量和密度②重量和重度③易流淌性与粘滞性④压缩性⑤气化特性和外表张力4.抱负液体:没有粘滞性的液体(μ=0)5.实际液体:存在粘滞性的液体(μ≠0)6.牛顿液体:τ 与 du/dy 呈过原点的正比例关系的液体7.非牛顿液体:与牛顿内摩擦定律不相符的液体8.作用在液体上的力:即作用在隔离体上的外力9.按物理性质区分:粘性力、重力、惯性力、弹性力、外表张力10.按力的作用特点区分:质量力和外表力两类11. 质量力:作用在液体每一质点上,其大小与受作用液体质量成正比例的力12. 外表力:作用于液体隔离体外表上的力其次章水静力学 1.静水压强特性:①垂直指向作用面②同一点处,静水压强各向等值2. 静水压强分布的微分方程:dp=ρ(Xdx+ Ydy+ Zdz),它说明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力3. 等压面:液体压强相等各点所构成的曲面等压面概念的应用应留意,它必需是相连通的同种液体4. 压强的单位可有三种表示方法:①用单位面积上的力表示:应力单位Pa,kN/m2②用液柱高度表示:m(液柱),如 p=98kN/m2,则有 p/γ=98/9.8=10m(水柱)③用工程大气压 Pa 的倍数表示:1p a=98kP a。
5. 确定压强 p abs:以确定真空作起算零点的压强(是液体的实际压强,≥0)p abs=p o+γh6. 相对压强 pγ:以工程大气压 p a 作起算零点的压强,pγ=p abs-p a= (p o+γh)-p a 真空:确定压强小于大气压强时的水力现象真空值 p v:大气压强与确定压强的差值7. 帕斯卡原理:在静止液体中任一点压强的增减,必将引起其他各点压强的等值增减应用:水压机、水力起重机及液压传动装置等8. 压强分布图的绘制与应用要点:①压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面,两受压面交点处的压强具有各向等值性②压强分布图与受压面所构成的体积,即为作用于受压面上的静水总压力,其作用线通过此力图体积的重心③由于建筑物通常都处于大气之中,作用于建筑物的有效力为相对压强,故一般只需绘制相对压强分布图④工程应用中可绘制建筑物有关受压局部的压强分布图9. 水静力学根本方程 z+p/γ=C,z——计算点的位置高度,p/γ——由 p=γh, 称为压强高度,z+p/γ——计算点处测压管中水面距计算基准面的高度,z+p/γ=C ——静止液体中各位置高度与压强高度之和不变10.浮体:漂移在液体自由外表的物体。
潜体:漂浮于液体底部的物体浮力:物体在液体中所受铅锤向上的浮托力11.压力体:以曲面为底直至自由外表间铅垂液体的体积虚压力体: 液体和压力体分居曲面两侧实压力体:液体和压力体居曲面同一侧12.阿基米德原理:物体在静止液体中所受曲面总压力 p z,其大小等于物体在液体中所排开的同体积液体重量第三章水动力学根底 1.描述液体运动的两种方法:拉格朗日法(把液体看成质点系,用质点的迹线来描绘流场中的运动状况),欧拉法(以空间点的流 速、加速度为争论对象)2. 迹线:某液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线3. 流线:同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线4. 流线特性:1、一般不会相交,也不会成 90°转折2、只能是一根光滑曲线3、任一瞬时,液体质点沿流线的切线方向流淌,在不同瞬时,因流速可能有变化,流线的图形可以不同5.流管:在流场中取一封闭的几何曲线 C,在此曲线上各点作流线则可以构成一管状流面6.过水断面:垂直于流线簇所取的断面 A元流: 过水断面无限小的流股,成为元流7.液流分类:1、恒定流(运动要素不随时间变化的流淌)与非恒定流 2、均匀流(流线簇彼此呈平行直线的流淌)与非均匀流(又分为渐变流与急变流) 3、有压流(过水断面全部边界都与固体边壁接触且无自由外表、液体压强大局部不等于大气压强的流淌)与无压流。
8.抱负液体元流能量方程各项意义 z—计算点距基准面的位置高度,又称位置水头 p/r—测压管中水面距计算点的压强高度,又称为压强水头 z+p/r—测压管水面距基准面的高度,又称测管水头或单位重量液体的总势能 u2 /2g—流速 u 所转化的高度H 计算点处液体的总水头9. 水力坡度:单位长度上的水头损失10.测管坡度:单位长度上的测管水头变化11. 掌握断面:在总流中任取一流段作隔离体,其前后过水断面称为掌握断面12.什么是抱负液体?什么为实际液体?没有粘滞性的液体称为抱负液体,反之有粘滞性的液体称为实际液体13.恒定流是否可以同时为急变流?均匀流是否可以同时为非恒定流?答:恒定流可以为急变流恒定流是运动要素不随时间变化的流淌,急变流是流线簇彼此不平行,流线间夹角大或流线曲率大的流淌,二者定义之间不存在冲突均匀流不行以为非恒定流均匀流中过水断面为平面,沿程断面流速分布一样,断面流速相等,而非恒定流的这些运动要素是随时间变化的第四章水流阻力与水头损失1.水头损失:单位重量液体在流淌中的能量损失2.沿程阻力:液体内摩擦力,它与液体流淌的路程成正比 3.局部阻力:局部边界条件急剧转变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。
4.层流:液体质点在流淌中互不发生混掺而是分层有序的流淌 5. 紊流:液体质点相互混掺的无序无章的流淌 6.量纲:物理性质类别,又称因次7.单位:量度各物理量数值大小的标准8.确定粗糙度:管壁粗糙突出确实定高度9.水力光滑管:管壁确定粗糙度被粘性底层漂浮对紊流构造根本上没有影响,粘性底层成了紊流流核的自然光滑壁面10.水力粗糙管:管壁确定粗糙度突出于粘性底层之外,伸入到紊流的流核之中,可造成液流产生漩涡加剧紊流的脉动11.当量粗糙度:和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道确实定粗糙度12.水力光滑区:粘性底层大于粗糙凸起高度,沿程阻力系数只与雷诺数有关而与壁面粗糙无关的区域13.水力粗糙区:粗糙凸起高度高出粘性底层、沿程阻力系数只与壁面粗糙有关而与雷诺数无关的区域,水流阻力与流速平方成正比,又称阻力平方区14.阻力平方区为什么可为自动模型区?在阻力流区内对于模型试验争论的阻力相像条件因 λ 与雷诺数无关,只与管壁粗糙有关,只要保证模型与原型的几何相像,既可到达阻力相像的目的,故可以称为自动模型区15.均匀流根本方程的结论是什么?它对水头损失计算有什么意义?答:它导出了沿程水头损失与水流阻力间的关系。
它说明,沿程水头损失与液体重度和水力半径成反比,与切应力及流程长度成正比它对有压流、无压流、层流、紊流都适用,但 τ0 尚待确定,所以它不能用来解决沿程水头问题第六章明渠水流与有压管流的水力特性有何差异?明渠水流具有自由外表,其外表处相对压强为零,故又称无压流明渠水流因断面尺寸,底坡,糙率的变化,都可引起过水断面,渠中水深和流速等一系列变化有压管流的根本特征是断面外形多为圆形,整个断面上被水布满,无自主外表,管中流量变化,只会引起过水断面的压强和流速变化,有压管流一般多为假设干等直径管段组成什么是水力最正确断面?什么是流量模数?当渠道过水断面面积 A,糙率 n 及渠道底坡 i 肯定时,过水力量最大的断面外形,称为水力最正确断面外形,简称水力最正确断面河水某一断面以上流域单位面积上的来水量称为流量模数渠底高程变化值称为渠道底坡《i》i>0 顺坡渠道,i<0 逆坡渠道明渠均匀流发生条件:1,属恒定流,流量沿程不变;2,长直的棱柱形顺坡(i>0) 渠道;3,渠道糙率 n 及底坡 i 沿程不变干扰:破坏明渠均匀流条件的局部因素;桥梁涵洞压缩了渠道断面,渠道底坡折变临界水深与底坡 i 及糙率无关,只与流量与断面外形尺寸有关。
明渠非均匀流水力现象可有四类:壅水曲线:水深沿程增大的水面曲线;降水曲线:水深沿程减小的水面曲线;水跌现象:底坡突降或由缓变陡折变处四周局部渠段 内,水面曲线急剧下降的水力现象水跌是一种急变流,渐变流水面曲线至此终止; 水跃现象:渠中水深在局部渠段内曾突跃性增大的水力现象,在水跃区内,水深曾突 跃性增大,流速沿程急剧减小,主流位于底部,外表有掺气的逆流向旋滚,能量损失大, 属急变流,上游渐变流水面曲线至此终止第七章堰 1.堰:明渠水流中的局部障壁2.堰的三种类型:薄壁堰、有用堰、宽顶堰。