华科道桥水力学考试总结.docx

'水力学总结1、水力学的定义：水力学是研究以水为代表的液体的机械运动规律及其实际应用的一门科学。2、作用于液体上的力分为质量力和表面力。(1)质量力：指作用在液体上的每一质点上，其大小与受作用的液体的质量呈正比。质量力包括重力与惯性力。若隔离体中的液体是均匀的，其质量为m,总质量力为♦F,FXF,则单位质量力f-m,沿x方面的质量力fx=~,沿y方向的质量力fy=F■，沿z方向的质量力fz=*Z。.—一f=fxifyjfzk式中i、j、k分别为X、y、Z轴方向的单位矢量。在重力场中，单位质量的质量力在各坐标轴上的分力分别为：fx=0,fy=0,fz=-mg=-gm式中负号表示重力的方向是垂直向下的，正好与Z轴方向相反。i单位质量力具有加速度的量纲LT-2,单位：m/s2o(2)表面力：作用在隔离体表面上的力称为表面力,其大小和受力作用的表面面积成正比。表面力是相邻液体或其它物体作用的结果。表面力可15 分解为垂直于表面的法向力压力和平行于作用面的切向力切力。।d「।du3、牛顿内摩擦定律：一嬴"面"-口dV/Vd-/-i14、丁，"p~ZT==，E=后在绝大多数实际工程中(除水击和水中爆炸等外)都把水当成不可压缩液体来处理，即「二Ct常数。液体的粘性切应力和动力粘度的大小主要取决于分子内聚力的大小；气体的粘性切应力和动力粘度的大小主要取决于分子动量交换。当温度升高时，分子间距增大，内聚力减小，液体的动力粘度减小；见表1-2。当温度升高时，气体分子的动量交换加剧，动力粘度增大；见表1-3。5、表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受极其微小的张力，这种张力称为表面张力。6、接触角的定义：曲面和管壁交接处，曲面的切面与管壁在液体内部所夹部分的角度。Plim—07、p=型T0aa。8、压强p的两个特性：15 (1)垂直性：p垂直指向受压面。(2)各向等值性9、液体平衡微分方程fx」m。)xex"》(2—1)fz其综合式：dp=(fxdxfydyfzdz)10、等压面的概念：静止液体中压强相等的点组成的面称为等压面。11、等压面方程:fxdxfydyfzdz=012、在同一容器内的液体中确定等压面的条件：(1)同种液体内或两种液体的交界面处(2)必须在连续液体内。两个条件必须同时满足13、静水压强基本方程：p=Po"g(z-z)=P0"gh由该式可看出四点：(1)静液中任一点处的压强是其表面上的压强Po与该点由于液重而产生的压强之和。(2)表面压强po可大小不变地传递到液体中各点处一帕斯卡原理。(3)当po一定时，静液中的压强随水深线性变化一绘静水压强分布图。(4)同种类的连续静液中，任一水平面上的压强相等。14、绝对压强，相对压强、真空度、真空高度、测压15 管高度、测压管水头和压强的计量：(1)绝对压强的定义：以完全没有气体存在的真空状态为零点开始计量的压强称为绝对压强，以符号P/计。(2)相对压强的定义：以当地大气压作为零点开始计量的压强称为相对压强。以符号P计。从现在开始，如果不是特殊强调，全部指的是相对压强。相对压强也称为计示压强或表压强。(3)真空度的定义：绝对压强值小于当地大气压时则出现真空，此时的相对压强为负值，取其绝对值称为真空度，以符号Pv计。Pv=|P=-P,所以Pv必为正值。(4)真空高度以hv计，儿=匹。：g(5)测压管高度的定义：当测点的压强大于当地大气压时，从测点到测压管中液面的高度称为测压管高pg1工程大气压=10mH2O=98067Pa=736mmHg1标准大气压=10.33mH2O=101325Pa=760mmHg15、静止液体内，任意两点的测压管水头PHp=z不=C;运动液体内，同一过流断面上任意g两点的测压管水头Hp=z*C18、作用在平面壁上的静水总压力P(注意要建立坐15 标系，在图中画出p的方向，标出yD)：(1)图算法:根据静水压强分布图求受压面上的总压力p,设压强分布图的面积为A,受压面垂直于纸面的宽为b,则P=Ab即其总压力为静水压强分布图这个棱柱体的体积。而作用点在此棱柱体的重心上。方向是垂直指向受压面的。此法常用于受压面为矩形平面时。(2)积分法：P=PgsinuycA=PghcA=PcA；15 IcyDycycA该式只能用于受压面在同一种液体内。如果不在同一种液体，则必须要用合力矩定理求作用点；不是同种液体时，只能用合力矩定理一h求Vd。方向是垂直指向受压面的。矩形：vc=2bh3曲面的交点为作用点对于圆弧，则要求出「72。圆形：yc=rhD。hD=rsinp15 如、压力体的体积V的确定：①受压面本身。②通过受压面边界向自由水面或其延长面作垂面。③自由水面或其延长面。以上三种面构成的封闭体即为压力体。要注重Pz的方向。21、①拉格朗日法(也称质点法)：定义：把液体质点作为研究对象，跟踪一个质点，描述它运动的历史过程，并把足够多的质点的运动情况综合起来，就可以了解整个运动方程。②欧拉法定义：是以充满液体的整个空间为对象，研究流场中各空间点上运动要素的时间、空间变化，把不同液体质点通过各空间点处所产生的运动要素的时变过程综合起来从而构成了整个流动的时间、空间变化规律。所以欧拉法也称为流场法。22、恒定流时，时变加速度为零。均匀流时，位变加速度为零。恒定流时，流线与迹线重合。23、流线(1)定义：在不同的固定空间点上，液体质点在任意同一瞬间的流动方向线称为流线。(2)流线的特性：流线不能相交。流线不能转折，即不能有拐点。恒定流时，流线的形状不变。(3)流线方程:dxdydzuxuyuz15 24、过流断面：垂直于元流或总流全部流线的横断面称为过流断面。25、有压流、无压流与射流：1、有压流：凡过流断面的全部周线均与固体壁面相接触的液流称为有压流。如自来水管。2、无压流：凡过流断面的部分周线为自由表面的液流称为无压流（或明渠流）。如下水道。3、射流：凡过流断面的全部周线都为自由表面的液流称为射流。26、不可压缩液体连续性微分方程：?;U二0:x二y二z27、恒定总流的连续性方程：■-AV=uudAV1A1=V2A2或Q=Q2A28、理想流体运动微分方程一1:p..fxdxdx=uxdux1:p,,fydy一…dy=UydUy:二yfzdz---pdz=uzduzzz29、理想液体元流的伯努利方程，又称为能量方程:215 2gPUczC9H15 30、实际液体元流的能量方程2p1U1p2Z11L=z222g水力坡度J=黑dL2gdHdLdL32、测压管坡度JP,它是一个可正可负的值。Jp叫一9（z卫）dLdL33、毕托管：u二,2gh34、均匀流过流断面上压强分布规律服从水静力学分布规律,即：z支:z&二CZZ2121/35、恒定不可压缩单位重量液体的伯努利方程：22z四4=z&qhz12gz2g小列伯努利方程时，选渐变流过水断面上的计算点列方程。u3dAA3A在明渠中用此方程时，计算点选在水面，在管流中用此方程时，计算点选在管中心。36、15 132,P1,1一五2=Z2E或"Zl22z1・pi・”iyp3・%3・2g2g37、如果两个计算断面之间装有水泵或水轮机等水力机械时，能量方程应改写为如下形式：22Z1.用・q.-H=Z2•也・上》2g2g△H一机械能，对于机械能输入（如水泵）H取正值，对于机械能输出（如水轮机），巧取负值。4di2、2g38、文丘里流量计：Q实=一人2.6叶,式中：39、动量方程（注意要建立坐标系，在图中一定要画出V、P、G及阻力T、的方向）：ZFx=PQ（叮2x-3x）]£Fy=PQ^Ly-蜂1丫）[（6）ZFz=PQ^Lz-PPiz）15 u2dA:=£2A列动量方程方程时，选渐变流过水断面及控制体列方程。40、水头损失的定义：单位重量液体机械能损失称为水头损失。41、沿程水头损失的定义：当固体边界条件一定，液体在管路中作均匀流动时，液体受到沿程不变的阻力作用，这个阻力称为沿程阻力。由于沿程阻力作功而引起的水头损失叫沿程水头损失42、局部水头损失的定义：由于液流所经过的边界急剧改变形成的水头损失称为局部水头损失。从水池到水管的局部水头损失：工=0.5;从水管到水池的局部水头损失：=143、层流与紊流的判别：圆管层流流态：Re〈Rc=2300,圆管紊流流态：=2300非圆管,:cR临界雷诺数：％=言-=575。44、均匀流基本方程式：o=RJoL2L245、达西公式:hf=4R年"不，15 46、圆管层流运动:U=——4」Umax二4J2r0；Umax；hf8」L=2;P=1.33；九64Re47、圆管中的紊流：0328dRe/148、%一2；其中：一"畤249、工业管道紊流三流区的划分标准(1)紊流光滑区或称水力光滑区:(2)紊流过渡粗糙区：80q；2g2g突扩：-1；突缩：-0.553、推导公式：①运动液体内，同一过流断面上任意两点的测压管水头Hp=z+^=C；:g2②理想液体元流的伯努利方程z+¥+}=C;③均匀流2g（「c）2基本万程式%-尔J0;④波达公式hj突扩=（12。2）gg54、短管的定义：管路中的总水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失均占相当比重，计算都不可忽略的管道（通常1000>53〜4）。55、短管自由出流：Q=AV=1Ac2gH0-ca、2gH°56、短管淹没出流：Q=AV=+亚gH=^A/2gH15 15 在多数工程问题中，受压面具有与 oy 轴相平行的纵 向对称轴时，例如矩形、等腰三角形、圆形、椭圆 形等，则写明 X d = X c ； 19 、作用在曲面壁上的静水总压力 P： (1) 水平分力 P x 与 P y 的大小和作用点的求法以及压力 P 的方向与 平面壁上的求法相同 (注意要建立坐标系，在图中 画出 P 的方向，对于圆弧，则要标出 h D (2) P z 二、 gu 总压力的大小 ： P= P P - P z *2 (2— 20) 方向： tana=? (2—21), a=arctan3 ； P 的作用线 P x P x'