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。
b5E2RGbCAP2 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)p1EanqFDPw4 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。
DXDiTa9E3d7 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。
RTCrpUDGiT8 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5PCzVD7HxA9 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 P37jLBHrnAILg17 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 xHAQX74J0X20 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)LDAYtRyKfE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)Zzz6ZB2Ltk21 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。
dvzfvkwMI1 22 压力体剖面图:1)受压曲面本身2)液面或者液面的延长面3)通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所做的铅锤平面。
rqyn14ZNXI第二章:液体运动的流束理论要点:<1)能量方程的应用条件和应用方法;<2)动量方程的应用条件和应用方法23 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。
非恒定流:流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化的,这种流称为非恒定流24 流线:某一瞬时在流场中绘出的一条曲线,在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。
迹线:某一液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所练成的线称为迹线。
25 恒定总流得连续性方程:26 均匀流:水流的流线为相互平行的直线。
非均匀流:水流的流线不是互相平行的直线。
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成为渐变流<流线之间夹角很小或流线曲率半径很大)。
EmxvxOtOco 若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。
27 不可压缩液体恒定总流得能量方程:SixE2yXPq5条件:恒定流,只有质量力,断面符合渐变流,两个断面之间,流量保持不变,没有加入或者流出注意:同一基准面,压强必须采用相同的标准,管道选管轴中心,明渠选自由液面,可以取128 J总水头线坡度:简称水力坡,总水头线沿流程的降低值与流程长度之比。
29 恒定总流的动量方程:注意:首先确定投影轴,并表明轴的方向,必须是输出的动量减去输入的动量第三章:液流形态及水头损失要点:<1)层流及紊流的概念;<2)沿程水头损失与局部水头损失的概念;<3)圆管均匀层流断面平均流速及切应力的分布规律r为距圆管轴的距离,为圆管半径4)圆管均匀流沿程水头损失与切应力之间的关系6ewMyirQFL30 水头损失的必备条件:1)液体具有粘滞性2)由于固体边界的影响,液流内部质点之间产生相对运动。
宽浅明渠:kavU42VRUs31 湿周:液流过水断面与固体边界接触的周界线水力半径R:过水断面的面积与湿周的比值32 水头损失公式:,达西公式33 雷诺Re=;粘性底层的厚度:34 层流:当流速较小时,各流层的液体质点是有条不紊地运动,互不混杂紊流<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35 i 光滑区1)波拉休斯公式: 4000<Re<2)尼库拉兹公式: Re<ii 过渡粗糙区 63000<Re<iii 粗糙区即阻力平方区>6Re>y6v3ALoS8936沿程水头损失的经验公式-谢齐公式曼宁公式:C=巴甫洛夫斯基公式:C= y=2.5R<1.0m时y=1.5M2ub6vSTnPR>1.0m时 y=1.337 局部水头损失:进水口:;出水口:;局部扩大:;局部缩小:(>0YujCfmUCw第四章:有压管中的恒定流要点:<1)长管与短管的概念;<2)长管与短管的水力计算方法;<3)倒虹吸管与虹吸管的概念。
虹吸管:是一种压力输水管道,顶部弯曲且其搞成高于上游供水水面。
跨越高低,减少挖方。
eUts8ZQVRd长管:水头损失以沿程水头损失为主,其局部水头和流速水头在总损失中所占比例很小,计算时可以忽略不计的管道sQsAEJkW5T短管:局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重,计算时不能忽略的管道。
38 简单管道:管道直径不变且无分支的管道自由出流:管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强的作用其中:为管道系统的流量系数A=淹没出流:管道出口如果淹没在水下,则称为淹没出流其中:为管道系统的流量系数长管:H=流量Q=流量模数K=AC谢齐系数C=(考虑技术要求和经济条件>39 串联管道串联管到GMsIasNXkA并联管道,,,TIrRGchYzg 分叉管道:==7EqZcWLZNX40沿程均匀泄流管道的水力计算:=。
lzq7IGf02E 第五章:明渠恒定均匀流要点:<1)明渠均匀流的概念;<2)明渠均匀流水力计算方法;<3)正常水深的概念及表示方法;<4)水力最佳断面的概念及梯形断面明渠的水力最佳断面比:<5)宽浅式明渠的概念:断面为宽而浅的明渠zvpgeqJ1hk 41 明渠恒定均匀流:在明渠恒定流中,如果流线是一簇平行直线,则水深、断面平均流速及流速分布均沿程不变,则称为明渠恒定均匀流。
否则若流线不是平行直线,则称为明渠恒定非均匀流。
NrpoJac3v142 1)计算水面宽度2)过水断面面积3)湿周4)水力半径43 棱柱体渠道:断面形状,尺寸及底坡沿程不变,同时又无弯曲的渠道非棱柱体渠道:断面形状,尺寸及底坡沿程改变44 明渠均匀流得计算公式:设计流量一定时的水深即为正常水深45 水力最佳断面:已知设计流量时面积最小或过水面积一定时流量最大;矩形或者梯形的水力最佳断面实际上是半圆的外切多边形断面1nowfTG4KI梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半46 粗糙度:第六章:明渠恒定非均匀流要点:<1)急流、缓流及临界流的概念与判别方法;,<2)比能函数曲线及其特点;下端以水平线为渐近线,上端以与坐标轴成45o夹角并通过远点的直线为渐近线<3)小底坡棱柱体明渠非均匀流断面比能沿程的变化规律。
<4)矩形断面临界水深的计算方法;<5)临界流方程的导出。
<6)12种水面曲线的型式、特点及适用范围P236fjnFLDa5Zo47 波速弗劳德数为急流48 断面比能:如果把参考基准面选在渠底这一特殊位置,把通过对渠底水平面所计算得到的单位能量。
P220tfnNhnE6e5断面比能函数49 临界水深:相应于断面单位能量最小值的水深矩形断面:HbmVN777sL50 临界底坡:均匀流的正常水深恰好与临界水深相等51棱柱体明渠渐变流水面线的变化规律:52 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析P23253棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算:其中:V7l4jRB8Hs转化成差分方程:54 付流:当水流通过弯道时,液体质点除受重力外,同时还受到离心惯性力的作用,在这两种力的作用下,水流除具有纵向流速<垂直于过水断面)还有径向和竖向流速,由于几个方向的流动交织在一起,在横断面上产生的一水流成为~,从属于主流,不能独立存在。
83lcPA59W955 明渠水流的三种流态:缓流,临界流,急流第七章:水跃要点:<1)水跃的概念;<2)水跃的产生条件。
56 水跃:当明渠中的水流由急流状态过渡到缓流状态时,会产生一种水面突然跃起的特殊的局部水力现象,即在较短的区段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深。
这一特殊的局部水力现象称为水跃。
mZkklkzaaP57 矩形明渠共轭水深的计算:AVktR43bpw58 水跃段水头能量损失:ORjBnOwcEd59 矩形明渠的跃长公式:梯形明渠的跃长公式:其中为水跃后断面的宽度和水跃前断面的宽度2MiJTy0dTT60 共轭水深:跃前水深和跃后水深具有相同的水跃函数当1<<1.7时,水跃表面会形成一系列起伏不大的单波,波峰沿流降低,最后消失<波峰消失得断面成为跃后断面),这种形式的水跃称为波状水跃。