知识点 第0章 绪论1. 连续介质2.实际流体模型由质点组成的连续体,具有:易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的性质.3.粘滞性:牛顿内摩擦定律 dydu μτ= 4.理想流体模型:不考虑粘滞性。
5.作用在液体上的力:质量力、表面力例:1.在静水中取一六面体,分析其所受的外力:作用在该六面体上的力有 ( )(a )切向力、正压力 (b) 正压力(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力2.在明渠均匀流中取一六面体,其所受的外力:作用在该六面体上有 ( )(a )切向力、正压力 (b) 正压力(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力3. 理想流体与实际流体的区别仅在于,理想流体具有不可压缩性。
( )第1章 水静力学1.静压强的特性(1)垂直指向受压面。
(2)在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关. 2.等压面:等压面是水平面的条件 3.水静力学基本方程2. 基本概念位置水头、压强水头、测压管水头 、绝对压强、相对压强、真空压强。
C gpz =+ρghp p ρ+=03. 静压强分布图 5.点压强的计算利用:等压面、静压强基本方程。
解题思路:① 找等压面② 找已知点压强③利用静压强基本方程推求。
6 作用在平面上的静水总压力图解法:Ω=b P解析法:A gh Pc ρ= 7. 作用在曲面上的静水总压力关键:压力体画法以曲面为底面,向自由液面(自由液面延长面)投影,曲面、铅锤面、自由液面所包围的水体为压力体。
压力体与水在同一侧为实压力体,铅锤分力方向向下。
反之,为虚压力体,铅锤分力方向向上。
例 1. 流体内部某点存在真空,是指 ( )(a )该点的绝对压强为正值 (b )该点的相对压强为正值 (c )该点的绝对压强为负值 (d )该点的相对压强为负值2. 流体内部某点压强为2个大气压,用液柱高度为 ( )a) 10米水柱 b) 22米水柱 c)20米水柱 d)25米水柱3. 无论流体作何种运动,流体内任何一个水平面都是等压面。
( )第2章 液体运动的流束理论1.描述流体运动的两种方法:拉格朗日(Lagrange)法、欧拉(Euler)法2.基本概念Ay I y y c ccD +=迹线和流线、流管、元流、总流和过水断面、流量和断面平均流速、一元流、二元流和三元流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流;渐变流、急变流。
3.不可压缩均质流体连续性方程0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 4.恒定总流连续方程:2211v A v A =5.理想流体元流的能量方程gu g p z g u g p z 2222222111++=++ρρ6.实际流体元流的能量方程'2222211122wh gu g p z g u g p z +++=++ρρ7.实际流体恒定总流能量方程21222222111122-+++=++w h g v g p z g v g p z αραρ21222222111122-+++=±++w h gv g p z H g v g p z αραρ能量方程应用注意事项(三选)(1)基准面:(可任选,以方便为原则)(2)过流断面:(必须是均匀流或渐变流断面,中间可为急变流) (3)计算点:(可任选,以方便为原则) 8.恒定总流动量方程v v Q ∑=-)(1122ββρ分量形式:x x x F v v Q ∑=-)(2122ββρ y y y F v v Q ∑=-)(2122ββρz z z F v v Q ∑=-)(2122ββρ9. 动量方程应用注意事项(1)选择脱离体(控制面) (2)建立坐标系 (3)全面分析外力(4)动量方程为矢量式,流速、力均有方向。
(5)方程左边为所取流段的动量的变化率,一定是流出的动量减去流入的动量。
10. 三大方程联合应用(1)(2)11.π定理对于任一物理过程,存在有n 个物理量,总可以写成函数0),,(321=⋅⋅⋅n q q q q f若选择其中m 个物理量作为基本量,(流体力学中一般3=m ,一个几何量,一个运动量,一个动力量),其他的物理量可以用这3个基本量表示,写为无量纲的π式,共写出)3(-n 个有效 π 式,γβαπ32144q q q q =此物理过程可写为:0)....,(654=n F ππππ 通过量纲和谐原理建立其物理量之间的关系,此乃定理。
例.1. 在水箱上接出一条等直径圆管,末端设有阀门已控制流量,若水箱内水面不随时间变化、当阀门开度一定时,管中水流为 ( ) (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 2. 恒定流一定是均匀流。
( ) 3.在恒定流情况下,流线与迹线重合。
( )第3章 液流型态与水头损失1.液体流动的两种型态层流:流体质点互不掺混,做有条不紊的规则运动。
紊流:流体质点互相掺混,形成涡体,做杂乱无章的运动。
1. 流态的判别 — 雷诺数管流:νvd=Re非圆管或明渠水流:νvR=Re2000Re =c 500Re =c2.水头损失达西公式:gv d l h f 22λ=3.均匀流基本公式固体边界:gRJ ρτ=0 流体内部:J gR 'ρτ=4.圆管过水断面上切应力的分布0r r ττ=2. 圆管中的层流运动切应力:dy duμτ=断面流速分布:)(4220r r gJ u -=μρ最大流速:(管轴线上) 20max 4r gJ u μρ= 断面平均流速: max 20218u r gJ v ==μρ g v d l h f3Re 642=令 Re64=λ g v d l h f32λ= 6.紊流的特征紊流中运动要素的脉动瞬时流速:')(x x x u u t u +=时均流速: ')(1x x x x u u dt t u T u ±==⎰脉动流速:x x xu u u -='7.紊流附加切应力21τττ+= 22)(dydu l dy du ρμτ+=8.紊流流速分布c y v u +=*ln 1β对数曲线分布,流速分布均匀化了。
此即0.1=α,0.1=β的原因。
9.粘流底层受粘滞力作用,有一极薄层流体附在管壁上不流动;在靠近固体边界附近的液层做层流运动,称之为粘性底层。
粘性底层的厚度用δ表示。
粘性底层的厚度不是一成不变的,与直径、雷诺数、粗糙度有关。
10. 紊流分区绝对粗糙度 K 粘性底层 δ 紊流流核 (1)水力光滑区 δ4.0<K(2)过渡粗糙区 δδ64.0<<K (3)粗糙区(阻力平方区)δ6>K11.尼古拉兹实验I 区,Re<2300,层流区 λ=f (Re ),II 区,Re=2300~4000, 层流到紊流过渡区λ= f (Re ,K/d) III 区,105<Re>4000,紊流水力光滑 区 λ=f (Re ).IV 区,过渡粗糙区,λ=f (Re 、K /d ).V 区,粗糙管,λ=f (K /d ). ‘阻力平方区’。
12. 局部损失计算公式: gv h j 22ζ=突然放大局部损失计算公式的推导。
g v v h j 2)(221-=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=-==-=g v g v A A h g v g v A A h j j 22)1(22)1(2222221221121221ζζ ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-=-=212222111A A A A 1)()(ζζ 等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 ( )(a)呈抛物线分布 (b) 呈对数线分布(c)呈椭圆曲线分布 (d) 呈双线分布2. 壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。
( )3. 在进行水力计算时,短管是指管道几何长度较短的管道。
( )4. 临界雷诺数的大小仅与流体的流速有关,与流体的性质无关。
( )5. 圆管中层流与紊流,其断面流速分布有什么不同?试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数λ与Re 和d K 的关系?7. 层流与紊流的内部切应力有何不同?第4章 有压管中的恒定流1.孔口分类:(1)大孔口与小孔口 (大孔口10<dH;小孔口10>d H ) (2)薄壁孔口与厚壁孔口(3)自由出流与淹没出流 (4)恒定出流与非恒定出流 2.薄壁小孔口恒定出流流量公式:02gH A Q μ=3.管嘴出流流量公式:02gH A Qn μ=μμ32.1=n ,收缩断面压强:075.0H p c-=γ管嘴工作条件:(a)d l )4~3(=;(b)m H 90≤(水柱) 4.短管的水力计算流量公式:02gH A Q μ= ζλαμ∑++=dl1gH A Q 2μ=3. 总水头线与测压管水头线的画法。
(1) 总水头线测压管水头线。
规律:(1)总水头线沿程总是下降的。
(2)测压管水头线总是在总水头线的下方。
(反之) (3)测压管水头线沿程可升可降。
总水头线与测压管水头线重合,为折线。
6.长管的水力计算(1)简单管路计算公式:l RC A Q gA Q R l c g g v d l h H f 22222222482====λ 令R AC K= 流量模数l KQ h H f 22==粗糙区(s m v /2.1≥):l KQ h H f 22== 水力光滑区或紊流过渡区(s m v/2.1<)l KQ k h H f 22==还可表示为:252422282162lQ d g d g Q d l g v d l h H f πλπλλ====令:528d g s πλ=(比阻)粗糙区(s m v /2.1≥):2SlQ h H f == 水力光滑区或紊流过渡区(s m v /2.1<)2kSlQh H f ==k —修正系数(2)串联管路计算原则:(1)21i i ni i Q l s H∑== i ii ni l K Q H 221∑==(2)1++=i i i Q q Q (节点流量)(3)并联管路 计算原则:(1)....321====f f f fh h h h(2)01=∑=ni i Q (节点流量)例:1. 总水头线与测压管水头线的基本规律之一,是: ( )(a )总水头线总是沿程升高。
(b )总水头线总是在测压管水头线的上方。
(c )测压管水头线沿程升高。
(d )测压管水头线总是沿程下降的。
2. 外延管嘴的正常工作条件是 ( )(a ) 管长等于3-4倍的管径 (b )作用水头小于9米水柱(c) 管长l <(3-4)d ,作用水头大于9米水柱 (b ) 管长l =(3-4)d ,作用水头小于9米水柱第5章 明渠恒定均匀流1.明渠的分类:(1)按渠身形式分类: 棱柱形渠道 非棱柱形渠道(2)按底坡分类: 顺坡渠道 0>i ;逆坡渠道 0<i ;平坡渠道 0=i (3)按渠道断面分类:梯形渠道、矩形渠道、复式断面渠道…… 流动形态:明渠恒定流、明渠非恒定流、明渠均匀流、明渠非均匀流明渠非均匀流又分为:急变流与渐变流2.明渠均匀流的水力特征:(1)底坡线、水面线、总水头线,三线平行。