水力学
一、概念
1.水力学：是一门技术学科，它是力学的一个分支。水力学的
任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其
实际应用。
2.水力学：分为水静力学和水动力学。
3.水静力学：关于液体平衡的规律，它研究液体处于静止（或
相对平衡）状态时，作用于液体上的各种力之间的关系。
4.水动力学：关于液体运动的规律，它研究液体在运动状态时，
作用于液体上的力与运动要素之间的关系，以及液体的运动
特性与能量转换等。
5.粘滞性：当液体处于运动状态时，若液体质点之间存在着相
对运动，则质点间要产生内在摩擦力抵抗其相对运动，这种
性质称为液体的粘滞性，此内摩擦力又称为粘滞力。
6.连续介质：一咱连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。
7.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。
8.质量力：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与比例的力。如重力、惯性力。
9.单位质量力：作用在单位质量液体上的质量力。
10.绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点
计量的压强。p’>0
11.相对压强：把当地大气压Pa作为零点计量的压强。p
12.真空：当液体中某点的绝对压强小于当地压强，即其相对
压强为负值时，则称该点存在真空。也称负压。真空的大小用真空度Pk表示。
13.恒定流：在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时
间而改变，这种水流称为恒定流。
14.非恒定流：流场中任何空间点上有任何一个运动要是随时
间而变化的，这种水流称为非恒定流。
15.流管：在水流中任意取一微分面积dA，通过该面积周界上
的每一个点，均可作一根流线，这样就构成一个封闭的管状曲面，称为流管。
16.微小流束：充满以流管为边界的一束液流。
17.总流：有一定大小尺寸的实际水流。
18.过水断面：与微小流束或总流的流线成正交的横断面。
19.流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积。Q
20.均匀流：流线为相互平行的直线的水流
21.非均匀流：流线不是互相平行的直线的水流。按流线不平
行和弯曲的程度，可分为渐变流和急变流两种类型。
22.渐变流：当水流的流线虽然不是互相平行直线，但几乎近
于平行直线时称为渐变流（或缓变流）。所以渐变流的情况就是均匀流。
23.急变流：若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径
很小，这种水流称为急变流。
24.水头损失：因实际液体具有粘滞性，在流动过程中会产生
水流阻力，克服阻力就要耗损一部分机械能，转化为热能，造成水头损失。
25.沿程水头损失：在固体边界平直的水道中，单位重量的液
体自一断面流至另一断面所损失的机械能就叫做两断面之间的水头损失，这种水头损失是沿程都有并随沿程长度而增加的，所以又叫做沿程水头损失。
26.湿周：液流过水断面与固体边界接触的周界线叫做湿周。
27.层流：当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运
动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。
28.湍流：当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流
动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做湍流。
29.运动要素的脉动：当一系列参差不齐的涡体连续通过湍流
中某一定点时，必然会反映出这一定点上的瞬时运动要素（如流速、压强等）随时间发生波动的现象。
30.绝对粗糙度：固体边界的表面总是粗糙不平的，粗糙表面
凸出高度叫做绝对粗糙度。△
31.水力光滑面
32.水力粗糙面
33.过渡粗糙面
二、公式
1．惯性力： F= - m a
2．密度：ρ=
3．重力（重量）： G=mg
4．τ=η牛顿内摩擦定律
相邻液层接触面的单位面积上所产生的内摩擦力τ的大
小，与两液层之间的速度差du成正比，与两液层之间距
离dy成反比，同时与液体性质有关。
η称为动力粘度，简称粘度。
牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相邻液层间单位
面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正
比，同时与液体的性质有关。
τ=η
液体作层流运动时，相邻液层之间所产生的切应力与剪切
变形速度成正比。所以粘滞性可视为液体抵抗剪切变形的
特性。
5.运动粘度ν
ν=
6.对于水，ν的经验公式为：
牛顿内摩擦定律只能适用于一般液体，对于某些特殊液体是不适用的。一般把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。
7.体积压缩率κ（Pa-1）
体积压缩率是液体体积有相对缩小率与压强的增值之比。8．体积模量Κ，体积压缩率的倒数
Κ=
9.单位质量力
f=
与加速度有一样的量纲
10.液体平衡微分方程
分式
=
=ρf y
=ρf z
物理意义：平衡液体中，静水压强没某一方向的变化率与该方向单位
体积上的质量力相等。
积分式
dp=ρ(f x dx+f y dy+f z dy) 11.巴斯加原理
p=p
0+ρ(U-U
)
平衡液体中，边界上的压强p0将等值地传递到液体内的一切点上;即当p0增大或减小时，液体内任意点的压强也相应地增大或减小同样数值。
12.静止液体中任意点的静水压强计算公式(由z+=C)
p=p
0+ρgh 或 p=p
+ρg(z
-z)
这一结论只适用于质量力只有重力的同一种连续介质。
z为静止液体内任意点在坐标平面以上的几何高度，称为位置水头；
是该点的测压管内液柱高度，称为压强水头；
z+称为测压管水头。
13.绕中心轴作等角速旋转的液体
z + - = C
14.相对压强
p=p’-p
a
静止液体相对压强p=ρgh
15.真空度 p k=p a-p’
16．阿基米德原理
F p=ρg(V2-V1)=ρgV
作用于淹没物体上的静水总压力只有一个铅垂向上的力，其大小等于该物体所排开的同体积的水重。
=vA
通过总流过水断面的流量等于断面平均流速与过水断面面积的乘积。
18.恒定总流的连续性方程（三大基本方程之一）
Q=A1v1=A2v2
移项得
在不可压缩液体恒定总流中，任意两个过水断面，其平均流速的大小与过水断面面积成反比，断面大的地方流速小，断面小的地方流速大。
19.不可压缩理想液体恒定流微小流束的能量方程（伯努利方程）
单位重量液体位能
单位重量液体压能
单位重量液体动能
通常
不可压缩实际液体恒定总流的能量方程
20.总水头
H=
21.总水头坡度（水力坡度）
22.恒定总流的动量方程
其中
注意：（1）矢量式，标明方向。
（2）输出动量-输入动量
（3）计算机时未知力可假设一个方向，结果为正则方向正确，为负则与假设方向相反。
23.水力半径
24.均匀流沿程水头损失与切应力的关系式
τ0=ρgRJ
25.雷诺数
26.达西公式
27.圆管层流的流速公式
28.粘性底层厚度
29.时，为光滑区
伯拉修斯公式4000 尼库拉兹公式Re<106 30.时，为过渡光滑区柯列布鲁克-怀特经验公式3000 31.时，为粗糙区，即阻力平方区 尼库拉兹经验公式 Re> 32.谢齐公式 C为谢齐系数，C= R为断面水力半径， 33.曼宁公式 C= N为粗糙系数 34.局部水头损失 ζ为局部水头损失系数 v为发生局部水头损失以后（或以前）的断面平均流速 三、整理 1.研究粘滞性的意义 粘滞性是发生一切能量损失的根源。 2. 目录 绪论： (1) 第一章：水静力学 (1) 第二章：液体运动的流束理论 (3) 第三章：液流形态及水头损失 (3) 第四章：有压管中的恒定流 (5) 第五章：明渠恒定均匀流 (5) 第六章：明渠恒定非均匀流 (6) 第七章：水跃 (7) 第八章：堰流及闸空出流 (8) 第九章：泄水建筑物下游的水流衔接与消能 (9) 第十一章：明渠非恒定流 (10) 第十二章：液体运动的流场理论 (10) 第十三章：边界层理论 (11) 第十四章：恒定平面势流 (11) 第十五章：渗流 (12) 第十六章：河渠挟沙水流理论基础 (12) 第十七章：高速水流 (12) 绪论： 1 水力学定义：水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。 2 理想液体：易流动的，绝对不可压缩，不能膨胀，没有粘滞性，也没有表面张力特性的连续介质。 3 粘滞性：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点见要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性。可视为液体抗剪切变形的特性。（没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别） 4 动力粘度：简称粘度，面积为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。 5 连续介质：假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。 6 研究水力学的三种基本方法：理论分析，科学实验，数值计算。 第一章：水静力学 要点：（1）静水压强、压强的量测及表示方法；（2）等压面的应用；（3）压力体及曲面上静水总压力的计算方法。 7 静水压强的两个特性：1）静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2）任一点静水压强的大小和受压面方向无关，或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。 8 等压面：1）在平衡液体中等压面即是等势面2）等压面与质量力正交3）等压面不能相交4）绝对静止等压面是水平面5）两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6）不同液体的交界面也是等压面 9 静水压强的计算公式：p=p0+ 10 绕中心轴作等角速度旋转的液体： 11 绝对压强：以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。 12 相对压强： 13 真空度：是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值， 14 压强的测量：测压管，U型水银测压计, 差压计 15 静止液体内各点，测压管水头等于常数， 16 作用在矩形上的静水总压力：（画图是考点）1）按一定比例，用线段长度代表改点静水压强的大小2）用箭头表示静水压强的方向，并与作用面垂直P37 17 静水总压力的计算：(为平面形心在点C液面下的淹没深度) （） 18 矩形，绕形心轴的面积惯矩：。圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩 19作用在曲面上的静水总压力：，，, tan 20 沉体：如果质量力大于上浮力，物体就会下沉，直到沉到底部才停止下来，这样的物体称为沉体。 浮体：如果质量力小于上浮力，物体就会上浮，一直要浮出水面，且使物体所排开的液体的重量和自重刚好相等后，才能保持平衡状态，这样的物体我们称为浮体。（定倾中心要高于重心） 潜体：质量力等于上浮力，物体可以潜没于水中任何位置而保持平衡，这样的物体称为潜体。（重心位于浮心之下） 21 平衡的稳定性：是指已处于平衡状态的潜体，如果因为某种外来干扰使之脱离平衡位置时，潜体自身恢复平衡的能力。 水力学 一、概念 1.水力学：是一门技术学科，它是力学的一个分支。水力学的 任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其 实际应用。 2.水力学：分为水静力学和水动力学。 3.水静力学：关于液体平衡的规律，它研究液体处于静止（或 相对平衡）状态时，作用于液体上的各种力之间的关系。 4.水动力学：关于液体运动的规律，它研究液体在运动状态时， 作用于液体上的力与运动要素之间的关系，以及液体的运动 特性与能量转换等。 5.粘滞性：当液体处于运动状态时，若液体质点之间存在着相 对运动，则质点间要产生内在摩擦力抵抗其相对运动，这种 性质称为液体的粘滞性，此内摩擦力又称为粘滞力。 6.连续介质：一咱连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。 7.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。 8.质量力：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与比例的力。如重力、惯性力。 9.单位质量力：作用在单位质量液体上的质量力。 10.绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点 计量的压强。p’>0 11.相对压强：把当地大气压Pa作为零点计量的压强。p 12.真空：当液体中某点的绝对压强小于当地压强，即其相对 压强为负值时，则称该点存在真空。也称负压。真空的大小用真空度Pk表示。 13.恒定流：在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时 间而改变，这种水流称为恒定流。 14.非恒定流：流场中任何空间点上有任何一个运动要是随时 间而变化的，这种水流称为非恒定流。 15.流管：在水流中任意取一微分面积dA，通过该面积周界上 的每一个点，均可作一根流线，这样就构成一个封闭的管状曲面，称为流管。 16.微小流束：充满以流管为边界的一束液流。 17.总流：有一定大小尺寸的实际水流。 18.过水断面：与微小流束或总流的流线成正交的横断面。 19.流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积。Q 20.均匀流：流线为相互平行的直线的水流 21.非均匀流：流线不是互相平行的直线的水流。按流线不平 行和弯曲的程度，可分为渐变流和急变流两种类型。 22.渐变流：当水流的流线虽然不是互相平行直线，但几乎近 于平行直线时称为渐变流（或缓变流）。所以渐变流的情况就是均匀流。 23.急变流：若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径 1 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦 定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真 空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求 掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力 （1）图解法：大小：P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积 方向：垂直并指向受压平面 作用线：过压强分布图的形心，作用点位于对称轴上。 静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系 绘制的，只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。 （2）解析法：大小：P=p c A, p c —形心处压强 方向：垂直并指向受压平面 作用点D ：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。 求作用在曲面上的静水总压力P ，是分别求它们的水平分力P x 和铅垂分力P z ，然后再合成总压力P 。 （3）曲面壁静水总压力 1）水平分力：P x =p c A x =γh c A x 水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力P x 的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。 2〕铅垂分力：P z =γV ,V---压力体体积。 在求铅垂分力P z 时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上。 3〕合力方向：α=arctg 下面我们举例来说明作用在曲面上的压力体和静水总 压力。 例5图示容器左侧由宽度为b 的直立平面AB 和半径为R 的1/4圆弧曲面BC 组成。容器内装满水，试绘出AB 的 压强分布图和BC 曲面上的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，并判别铅垂作用力的方向, 铅垂作用力大 小如何计算？ 解：(1)对AB 平面，压强分布如图所示。总压力P=1/2 γH 2b ； (2)对曲面BC ，水平分力的压强分布如图所示， c p z =+γ x z P P d y d u μ τ= 选择题（单选题） 等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ） （a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z + 1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4p g ρ。 伯努利方程中z +p g ρ+2 2v g α表示：（a ） （a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ） p p 2 （a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。 黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。 4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ?=1.5m ，今测得A p =302 /m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。试判断水在管中的流动方向。 解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为： 4 2323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ???? =++=++?= ?????（m ） 232 4010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807 B B B B B p v H z g g αρ??=++=++=??（m ） ∴水流从B 点向A 点流动。 答：水流从B 点向A 点流动。 4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v 。如读值h ?=60mm ，求该点流速。 解： 10 3.85 u = = ==（m/s ） 答：该点流速 3.85u =m/s 。 4.9水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212 /m kN 。阀门打开后读值降至 水力学复习题目 一、选择题 1、根据静水压强 的特性，静止液体中同一点各方向 的压强 （A ） A 数值相等 ; B 数值不等 ; C 仅水平方向数值相等 ; D 铅直方向数值最大 。 2、已知水流 的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （D ） A C 层流区 ； B D 紊流光滑区 紊流粗糙区 ； 。 紊流过渡粗糙区 ； 2 3、液体中某点 的绝对压强为 A 1 kN/m 2 100kN/m ，则该点 的相对压强为 B 2 kN/m 2 （B ） C 5 kN/m 2 D 10 kN/m 2 4、长管 的总水头线与测压管水头线 A 相重合； （A ） （ A ） B 相平行，呈直线； D 以上答案都不对。 C 相平行，呈阶梯状； 5、渗流 的达西公式只能适用于 A 恒定均匀层流 B 恒定均匀紊流 6、紊流粗糙区 的水头损失与流速成 C 恒定均匀流； D 非恒定流。 （B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 7、在平衡液体中，质量力与等压面 （C ） A 重合； B 平行； C 正交。 8、雷诺数是判别下列哪种流态 的重要 的无量纲数 C A C 急流和缓流 ； B 均匀流和非均匀流 D 恒定流和非恒定流。 ； 层流和紊流； 9、图示容器中有两种液体，密度 A B 管高于 A 管； 2 > 1，则 A 、B 两测压管中 的液面必为 (B) B A 管高于 B 管； C AB 两管同高。 10、盛水容器 a和 b 的测压管水面位置如图pb。若两容器内水深相等，则 pa和 p 的关系为 A pa > pb B pa < pb (a)、(b)所示，其底部压强分别为pa和 （A） b C p = pb D无法确定 a 二、填空题（在空格中填写正确答案） 3 1．有一明渠均匀流，通过流量Q 55m / s，底坡 i 0.0004，则其流量模数 K= 3 2750m /s . 2 2．水泵进口真空计的读数为p k 24.5KN / m，则该处的相对压强水头为–2.5m 3．当液流为恒定流流时，流线与迹线重合。 4．直径为 1m 的管道中的水流，其水力半径为0.25m 。 三、作图题 ( 1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 v =0 总水头线 测压管水头线 v0=0 2、定性绘出图示曲面 AＢＣ上水平方向的分力 和铅垂方向压力体。 A B C 第四章 思考题: 4-1：N-S 方程的物理意义是什么？适用条件是什么？ 物理意义：N-S 方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探讨复杂问题和新的理论问题的参考点和出发点。 适用条件：不可压缩均质实际液体流动。 4-2 何为有势流?有势流与有旋流有何区别? 答:从静止开始的理想液体的运动是有势流. 有势流无自身旋转,不存在使其运动的力矩. 4—3 有势流的特点是什么？研究平面势流有何意义？ 有势流是无旋流，旋转角速度为零。研究平面势流可以简化水力学模型，使问题变得简单且于实际问题相符，通过研究平面势流可以为我们分析复杂的水力学问题。 4-4.流速势函数存在的充分必要条件是流动无旋，即x u y u y x ??=??时存在势函数，存 在势函数时无旋。流函数存在的充分必要条件是平面不可压缩液体的连续性 方程，即就是0 =??+??y u x u y x 存在流函数。 4—5何为流网，其特征是什么？绘制流网的原理是什么 ？ 流网：等势线（流速势函数的等值线）和流线（流函数的等值线）相互正交所形成的网格 流网特征：（1）流网是正交网格 （2）流网中的每一网格边长之比，等于流速势函数与流函数增值之比。 （3）流网中的每个网格均为曲线正方形 原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上 流线的位置。 4-6.利用流网可以进行哪些水力计算?如何计算？ 解:可以计算速度和压强。计算如下：流场中任意相邻之间的单宽流量?q 是一常数。在流场中任取1、2两点，设流速为，，两端面处流线间距为?m1， ? 。 则?q=?m1= ? ，在流网中，各点处网格的?m 值可以直接量出来， 2、若以τ代表单位面积上的内摩擦力，则称为切应力，根据牛顿内摩擦定律， 则τ的计算公式为：dy du μτ= 。 3、毛细管现象是在 表面张力 的作用下产生的，用测压管来测管道中水的 压强时，若测压管太细，会使测量结果： 偏大 （偏大或偏小）。 6、理想气体不可压缩流体恒定元流能量方程或伯努利方程为： g u Z P g u Z P 2222222 111++=++γγ 。 7、均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布服从于水静力学规律，则任一均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布规律为：22 11 Z P Z P +=+γγ 。 6、求作用于曲面的液体压力时，我们通常将此压力分为水平方向和铅直方向的 分力分别进行计算，试写出水平分力F x 和铅直分力F z 的数学表达式，F x = z c A h ??γ F z = V ?γ 8、写出恒定总流伯努利方程式：212 222 22 111 122-+++=++l h g V p z g V p z αγαγ 14、孔口自由出流的基本方程式为：02H g A Q ????=μ 。 17、已知流速分布22y x y u x +-=，则旋转线变形速度=x θ ()2222y x xy + 18、不可压缩流体三元流连续性微分方程为：0=??+??+??z u y u x u z y x 。 19、不可压缩流体的速度分量为：0,2,2=-==z y x u y u x u ，则其速度势函数 =? 233 1y x - 。 6、对于空气在管中的流动问题，气流的能量方程式可以简化为：2122 22 1122-++=+l h v p v p ρρ，其中121==αα。 5、盛满水的圆柱形容器，设其半径为R ，在盖板边缘开一个孔，当容器以某一 个角速度ω绕铅直轴转动时，液体中各点压强分布为：??? ? ??-=g r g R P V 222222ωωγ 。 9、测压管水头H p 与同一断面上总水头H 之间的关系为：g v H H P 22 += 。 水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 《水力学》学习指南 中央广播电视大学水利水电工程专业(专科) 同学们，你们好！这学期我们学习的水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课程。通过本课程的学习，要求大家掌握水流运动的基本概念、基本理论和分析方法，；能够分析水利工程中一般的水流现象；学会常见的工程水力计算。 今天直播课堂的任务是给大家进行一个回顾性总结，使同学们在复习水力学时，了解重点和难点，同时全面系统的复习总结课程内容，达到考核要求。 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念 c p z =+γ dy du μ τ= 【最新整理，下载后即可编辑】 ⒈在倾角θ=30°的斜面上有一厚度为δ=0.5 mm的油层。一底面积A=0.15m2，重G=25N的物体沿油面向下作等速滑动，如图所示。求物体的滑动速度u 。设油层的流速按线性分布，油的动力粘度μ=0.011 N·s/ m2。 2．有一与水平面成倾斜角α=60°的自动翻版闸门，如图所示。当上游水深超过h1= 2.5m，下游水深h2= 0.5m时，闸门便自动开启。求翻板闸门铰链的位置l值。（不计摩擦力和闸门自重） 3．有一水电站的水轮机装置，如图所示。已知尾水管起始断面1的直径d=1 m ，断面1与下游河道水面高差h=5 m。当通过水轮机的流量Q=1.5 m3/s 时，尾水管（包括出口）水头损失h = 1.5m 。求断面1的动水压强。 4．某渠道在引水途中要穿过一条铁路，于路基下修建圆形断面涵洞一座，如图所示，已知涵洞设计流量（即渠道流量）Q=1 m3/s ，涵洞上下游允许水位差z =0.3 m ，涵洞水头损失 1h ω =1.4722v g (v 为洞内流速)。涵洞上下游渠道流速极小。求涵洞 直径d 。 5．图示一从水库引水灌溉的虹吸管，管径d=10 cm ，管中心线的最高点B 高出水库水面2 m 。管段AB （包括进口）的水头损 失AB h ω=3.522v g ，管段BC 的水头损失BC h ω=1.522v g (v 为管中流速)。 若限制管道最大真空高度不超过6 m 水柱，问：（1）虹吸管引水流量量有无限制？如有，最大值为多少？（2）水库水面至虹吸管出口的高差h 有无限制？如有，最大值为多少？ B 6．有一大水箱，水箱面积很大，下接一管道，如图所示。已知大管和收缩段管径分别为d 1=5 cm 和d 2=4 cm ，水箱水面与管道出口中心点的高度差H =1 m 。如不计水头损失，问容器A 中的水是否会沿管B 上升？如上升，上升高度h 为若干？ 7．有一从水箱引水的管道如图所示。等直径管段ABC 的直径d 1=20 cm ，收缩段CD 末端直径d 2=10 cm ，图中高差h=5 m ，H =25 m 。从渐变流断面A 至管道最高点B ，以及管段BC ，CD 的水头损失分别为AB h ω=222v g ，BC h ω=0.822v g ，CD h ω=0.222v g （v 为管段ABC 中的流速）。求通过管道的流量及断面B 中心点的动水压强。 A ?第一章 绪论 １-２．２0℃的水2．5m 3 ，当温度升至80℃时,其体积增加多少? ［解］ 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1－4．一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干? [解］ 在地球上静止时： g f f f z y x -===；0 自由下落时: 00=+-===g g f f f z y x ； 第二章 流体静力学 ２—1．一密闭盛水容器如图所示,U 形测压计液面高于容器内液面h ＝1.5m,求容器液面的相对压强。 ［解］ gh p p a ρ+=0 kPa gh p p p a e 7.145.1807.910000=??==-=∴ρ ２—３．密闭水箱,压力表测得压强为4900P ａ.压力表中心比Ａ点高０．5ｍ，A 点在液面下1.5ｍ.求液面的绝对压强和相对压强. ［解] g p p A ρ5.0+=表 Pa g p g p p A 49008.9100049005.10-=?-=-=-=ρρ表 Pa p p p a 9310098000490000 =+-=+=' 2．８绘制题图中AB 面上的压强分布图。 h 1 h 2 A B h 2 h 1 h A B 解: B ρgh 1 ρgh 1 ρgh 1 ρgh 2 A B ρg(h2-h1) ρg(h2-h1) B ρgh 水力学 作业 2-1 设水管上安装一复式水银测压计，如图所示。试问测压管中1—2—3—4水平液面上的压强p 1、p 2、p 3、p 4中哪个最大?哪个最小?哪些相等？ 题2-1图 解: 静止重力液体中任一水平面都是等压面。另外，静止的两种互不混杂的重力液体(如水和水银)的交界面亦是等压面 （1）在2号柱的水与水银交界面的水平线上，与1号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=112 h p p O H 2212γ+= 则 h p p O H Hg )(212γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以12p p > （2）在3号柱的水与水银面的水平线上，与2号柱该水平线上水面的压强相等，显然,32p p = （3）在4号柱的水与水银面的水平线上，与3号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=334 h p p O H 2434γ+= 则 h p p O H Hg )(234γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以34p p > 因此，1234p p p p >=>。 解这种题目时要注意：公式（1－8）只能应用于连续分布的同一种液体中，我们不能错误写成一种液体内部和两种液体分界面出压强相等。而必须利用分界面上两种液体的压强相同这一条件，逐步分段计算。在计算过程中，不需要算出每一个具体数值，而只需列出代数式，迭优后再作数值计算。这样可以减少计算量。 2—2 设有一盛(静)水的水平底面的密闭容器，如图所示。已知容器内自由表面上的相对压强p 0=9.8 ×103Pa ，容器内水深h=2m ，点A 距自由表面深度h 1=1m 。如果以容器底为水平基准面，试求液体中点A 的位置水头和压强水头以及测压管水头。 第一章绪论 1.水力学的研究方法：理论分析方法、实验方法，数值计算法。2.实验方法：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易流动性与粘滞性④压缩性⑤气化 特性和表面张力。4.理想液体：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、表面张力。10.按力的作用特点区分：质量力和表面力两类。 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.表面力：作用于液体隔离体表面上的力。第二章水静力学 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)，它表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注意，它必须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.绝对压强p abs：以绝对真空作起算零点的压强（是液体的实际压强，≥0）p abs=p o+γh 6.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：绝对压强小于大气压强时的水力现象。真空值p v：大气压强与绝对压强的差值。 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部分的压强分布图。 9.水静力学基本方程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：漂浮在液体自由表面的物体。潜体：沉没于液体底部的物体。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表面间铅垂液体的体积。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。第三章水动力学基础 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情况），欧拉法（以空间点的流速、加速度为研究对象）。 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动，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动）与非恒定流2、均匀流（流线簇彼此呈平行直线的流动）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表面、液体压强大部分不等于大气压强的流动）与无压流。8.理想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.控制断面：在总流中任取一流段作隔离体，其前后过水断面称为控制断面。12.什么是理想液体？什么为实际液体？没有粘滞性的液体称为理想液体，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动，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动，二者定义之间不存在矛盾。均匀流不可以为非恒定流。均匀流中过水断面为平面，沿程断面流速分布相同，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：单位重量液体在流动中的能量损失。2.沿程阻力：液体内摩擦力，它与液体流动的路程成正比 3.局部阻力：局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。 4.层流：液体质点在流动中互不发 水力学期末复习整理 第一章绪论 1.液体质点：微观上充分大，宏观上充分小的液体微团。 2.连续介质：液体和气体充满一个空间时，分子间没有间隙，其物理性质和运动要素都是连续分布的。 3.液体的易流动性：静止时，液体不能承受切力及抵抗剪切变形的特性。 4.液体的粘滞性：在运动状态下，液体所具有抵抗剪切变形的能力。（理想液体无粘滞性） 5.作用在液体上的力按作用特点分为质量力（主力，惯性力）和表面力（压力，切力）。 6.牛顿液体：凡τ与 dy du 呈过原点的正比例关系的液体 第二章 水静力学基础 1.静水压强特点：①作用线垂直于作用面；②同一点处，静水压强各向等值。 2.等压面特性：质量力与等压面互相垂直。 常见等压面：自由液面；同种相连通液体水平面；不相混溶液体交接面。 3.位置水头z ：计算点的位置高度，即计算点距计算基准面的高度。 第三章 水动力学基础 1.描述液体运动的两种方法：拉格朗日法；欧拉法。 2.欧拉法的基本概念： 流线：同一时刻与流场中各质点运动速度矢量相切的曲线。 流线的性质：①不相交或不突然转折；②光滑连续；③与恒定流流线重合；④与均匀流流线平行。 流管：在流场中取一封闭几何曲线，在此曲线上各点作流线，则可构成一管状流动界面。 流股：流管内的液流，又称为流束。 过水断面：垂直于流线簇所取的断面。 元流：过水断面无限小的流股。 总流：无数元流的总和。 3.流量Q ：单位时间内流经过水断面的液体体积。Q<0流进；Q>0流出。 4.液流分类：①恒定流与非恒定流：运动要素不随时间变化的流动称为恒定流； ②均匀流与非均匀流：流线簇彼此呈平行直线的流动称为均匀流。 非均匀流中又分为渐变流和急变流。 ③有压流与无压流 5.毕托管测流速；文丘里管（有压管）测流量。 第四章 水流阻力与水头损失 1.水头损失类型：沿程水头损失hf ；局部水头损失hj 。 2.黏性底层：在实际液流中，由于液体与管壁间的附着力作用，在管壁上会有一层极薄的液体贴附在管壁上不动，其流速为零。厚度λ δRe 81.32d = 。 3.绝对粗糙度Δ：管壁粗糙突出的平均高度。 4.绝对粗糙度对水流运动的影响：①Δ<δ，管壁绝对粗糙度被黏性底层淹没，Δ对紊流结构基本上没有影响，黏性底层成了紊流流核的天然光滑壁面，称为“水力光滑管”；②Δ>δ，管壁绝对粗糙度突出于黏性底层之外，并深入到紊流的流核之中，可使液流产生旋涡，加剧紊流的脉动，称为“水力粗糙管”。 5.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的绝对粗糙度。 6.局部边界条件急剧改变是引起局部水头损失的直接原因。 水流的影响有：①导致液流中产生旋涡，加大水流的紊乱与脉动，增大液流的能量损失；②造成液流断面流速重新分布，加大流速梯度及紊流附加切应力，导致局部较集中的水头损失。 第五章 有压管流与孔口﹑管嘴出流 1.有压管路的类型：简单管路；复杂管路（串联，并联，管网）；长管与短管。 短管：必须同时计算管路沿程水头损失，局部水头损失及流速水头的管路。(L/d<1000) 长管：管路流速水头及局部水头损失可以忽略不计的管路。(L/d>1000) 第六章 明渠水流 1.棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程不变的渠道（过水面积只随水深h 变化，与断面位置无关）； 非棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程变化的渠道（过水面积与水深h 及断面位置有关）。 2.明渠均匀流发生的条件：属于恒定流，流量沿程不变；长直形的棱柱形顺坡（i>0）渠道；渠道糙率n 及坡底i 沿程不变。 明渠均匀流的水力特性：是一种等深，等速直线运动，断面流速沿程不变；总水头线﹑测压管水头线及渠底线三者平行，因此水力坡度J ﹑测压管坡度Jp 及渠底坡度i 三者相等。 3.明渠底坡（渠道底坡i ）：渠道沿程单位长度内的渠底高程变化值，又称比降。 按底坡几何特征分为：i>0,顺坡渠道；i=0，平坡渠道；i<0，逆坡渠道。 明渠水力最佳断面：渠道过水断面面积A ，糙率n 及渠道坡底一定时，Q 最大的断面形状。（A 一定，Q 最大；Q 一定，A 最小） 第一章 1.1 静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？ 特性：1.静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面； 2.作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。 分布规律：由静水压强公式可知，静水压强呈线性分布规律 1.2 试分析图中压强分布图错在哪里？ 1.3 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间 有什么关系？ 压强的三种表示方法：单位面积上所受的压力，液柱高度和工程大气压（或 标准大气压） 1工程大气压=9800N/m2=10m 水柱高 =0.736m 汞柱高 三种压强之间的关系： 1.4 图示一密闭水箱，试分析水平面A －A ，B －B ，C －C 是否皆为等压面？何 谓等压面？等压面的条件有哪些？ ' a k p p p p =-=- 图1.4 A-A是等压面，B-B和C-C不是等压面。 等压面：在静止液体中，压强相等的各点连接成的面。 等压面的条件：在重力作用下，同一连续液体的水平面是一个等压面。1.5一密闭水箱（如图）系用橡皮管从C点连通容器Ⅱ，并在A、B两点各接 一测压管问。 （1）AB两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB两点压强是否相等？（2）把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？ （1）A、B两测压管水位相同，但A、B两点的压强不等； （2）把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大，两测压管中水位升高。1.6 什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？ 由静水中曲线边界上每一点引垂直于自由面的垂线形成的柱面和自由面组成的封闭柱体叫压力体。（自由面上的压强为大气压强） 压力体由下列周界面所围成：1.受压曲面本身； 2.液面或液面的延长面； 3.通过液面的四个边缘向液面或液面的延长 面所作的铅垂平面。 一、流体的主要性质：①惯性（质量密度）②万有引力（重量和容重）③粘滞性④压 缩性 二、表面力：作用在液体的表面上，并与受作用的的液体表面积成比例的力。 三、质量力：作用在液体的每一个质点上，并与受作用的液体质量成比例的力。 四、静水压强：把静置液体作用在受压面单位面积上的静水压力，称为静水压强。 五、静水压强的特性：（1）静水压强的方向垂直并指向受压面（2）静水压强的大小与 作用面的方位无关 六、等压面：由压强相等的空间点构成的面积称为等压面。 七、等压面的两个性质：①在平行液体中，等压面为等势面②等压面垂直质量力 八、描述液体运动的两种方法：（1）拉格朗日法：把每一个质点作为研究对象，观察 其运动的轨迹、速度和加速度，掌握其运动状况，综合所有质点的运动情况就可 得到这个液体的运动规律，（2）欧拉法：以考察不同液体质点通过固定的空间点 的运动情况来了解这个运动空间内的流动情况，既着眼于研究各运动要素的分布 场，又叫流场法。 九、流管：在水流中，任取一条与流线重合的微小封闭曲线，通过曲线上每一点做一 条流线，这些流线成一个封闭的管状表面，称为流管 十、元流：充满以流管为边界的水流称为元流。 十一、非恒定流：液体运动区域内每个点处的动水压强和流速随时间而改变，也就是说他们不仅同坐标有关，而且同时间有关。 十二、恒定流：当运动液体在任意空间点处的动水压强和流速，均不随时间而改变时，称为恒定流。 十三、均匀流：组成总流的各个流线或元流为互相平行的直线时，这种水流称为均匀流。十四、均匀流的特性： （1）均匀流的过水断面为平面，其形状和尺寸均沿程不变。 （2）均匀流中，同一流线上不同点的流速都相等，，因此各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。 （3）均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同，既在同一过水断面上各点的测压管水头为一常输。 十四、非均匀流：水流的流线与流线之间不是互相平行的直线时，该水流称为非均匀流 十五、渐变流：水流的流线虽然不是相互平行的直线，但其流线间夹角甚小，或流线虽然平行，但并非直线，而其曲率半径甚大。既水流的流线近似于平行直线时。 十六、急变流：当水流流线间夹角很大或流线的曲率半径很小时称为急变流 十七、有压流：液体沿程整个周界都与固体壁面接触，而无自由表面的流动称为有压流 十八、无压流：若液体沿程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由 表面的流动。 十九、雷诺数的物理意义：水流的惯性力与粘滞力之比。 二十、形成紊流的条件（1）液体中有涡体形成（2）涡体必须脱离流层而冲入相邻流层，具体说，就是雷诺数要达到一定的数值。 二十一、自由出流：管道中出水水流直接流入大气中的出流。 二十二、淹没出流：出流则是管道出水口水流淹没在水下的出流。 二十三、长管：指水头损失以沿程损失为主、局部损失和流速水头在总损失中所占的比重很小的管道。 二十四、短管：局部损失和流速水头在总损失中所占的比重较大、计算时不能忽略的管道。二十五、边坡系数m：边坡上高差为1m的两点之间的水平距离。 二十六、棱柱体渠道：渠身长直，底坡、横断面的形状及尺寸都沿程保持不变的。 27、非棱柱体渠道：明渠的断面形状和尺寸筑成沿程改变的。 28、明渠均匀流满足的条件： （1）水流必须为恒定流（2）流量应沿程保持不变，并且没有水流的汇入和分出（3）渠道应是底坡沿程不变的、长而直的正坡棱柱体渠道。 29、缓流：由于底坡平缓，因而流速减小，遇到渠底有阻水的障碍物时，在障碍物处水面产生跌落，而在其上游则被壅高，并一直影响到上游较远处，这种水流状态称为、、 30、急流：波速小于水流的断面平均流速，则干扰波就不能向上游传播，而只能向下游传播，这种水流称为、、 31、断面比能E s与单位总能量的区别： （1）断面比能与单位总能量的基准面选择不同，两者相差一个渠底位置高度Z0 （2）水流在流动过程中，为了克服阻力要消耗一部分能量，所以水流的单位总能量沿流程总是不断减小，既dE/ds<0 32、临界底坡：将均匀水深h0恰好等于临界水深hk时，其相应的底坡称为、、、、 33、ii k为缓坡i=i k为临界坡 34、水跃：在较短渠（河）段内水深从小于临界水深急剧的跃升到大于临界水深的特殊局 部水力现象 35、水跃产生的条件：水流由急流向缓流过渡，长发生在溢流堰，闸门，陡槽等泄水建筑 物的下游。 36、闸孔出流：水流受到闸门或胸墙的控制，闸前水位壅高，水流由闸门底缘与闸底之间 的孔口流出，过水断面手闸门开启尺寸的限制，其水面是不连续的，这种水流 现象称为、、 37、堰流：水流由于受到堰坎或两侧边墙的束窄阻碍，上游水位壅高，水流经过溢流堰顶 下泄，其溢流水面上缘不受任何约束，而成为光滑连续的自由降落水面，这种 水流现象称为、、 38、堰流分类： （1）薄壁堰流：（）/H<0.67 （2）实用堰流：0.67<=()/H<2.5 （3）宽顶堰流：2.5<=( )/H<10 39、明渠水流的三种流态：缓流急流临界流 40、明渠水流的判别方法：①波速②弗劳德数③临界水流④均匀流 41、作用于流体上的两种力：①质量力②表面力 42、运动液体的分类：恒定流均匀流有压流 43、圆管层流：①速度分布：抛物线②断面平均流速：最大流速水力学
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