河海大学814水力学

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1、814水力学GungiPeng2016.11.22一、绪论1.牛顿内摩擦定律τ=μdudy（dudy为角变形率或流速梯度，μ为动力粘度系数=ρv）（注意各物理量单位）2.牛顿内摩擦定律的适用条件为牛顿液体层流运动3.F=τA。（F为相邻层之间的内摩擦力）4.圆盘F=τ2πrdr；M=τ2πrrdr5.宾汉塑性流体切应力与切应变率也成线性关系，但不过原点，牛顿流体过原点。（p7图）6.表面力：压力、切力。质量力：重力、惯性力。7.液体在流动(连续不断变形)过程中，其内部会出现抵抗，液体在流动状态下抵抗剪切的性质称为液体的粘性（又称粘滞性）二

2、、水静力学1.静水压强：垂直指向作用面，一点压强各方向数值相等。2.平衡微分方程：dP=ρ（xdx+ydy+zdz），当dP=0，即等压面，质量力与等压面垂直。3.液体处于相对平衡：1.等压面水平，只有重力作用；2.等压面为斜面，重力和惯性力（产生水平加速度）作用；3.等压面为旋转抛物面，重力和惯性力（离心力）作用4.标准大气压为101.4KN/m2，绝对压强等于标准压强加相对压强5.真空高度与真空压强的换算，P=ρgh，真空压强=∣负压∣6.静止液体基本方程：z+Pρg=C，静止液体中任一点相等。7.解析法：平面上压力计算：P=APc，

3、即受压平面形心压强。与放置方向无关，只与形心位置有关。yd=yc+IcycA。矩形：Ic=112bh3，圆：Ic=14πr49/98.压力图法：P=Ωb，压强分布图面积。压强分布：三角形e=1/3h，梯形：e=a32h1+h2h1+h29.曲面：Px=PxcAx；Pz=ρgV，p=Px2+Pz2，θ=arctanPzPx10.虚压力体：水面和压力体在两侧，实压力体在同侧三、液体一元恒定总流基本原理1.恒定流与非恒定流：液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流，反之为非恒定流（与t是否有关，有无当地加速度）2.均匀

4、流与非均匀流：流场中位于同一流线上各质点的流速矢量不沿程变化（流线不相交）为均匀流，反之为非均匀流。非均匀流可以分为渐变流和急变流（有无迁移加速度）3.元流：微小流管中的液流4.总流：由无数元流集合而成的整股水流称为总流5.一元流与三元流：液体的运动要素仅是一个坐标变量的函数，这种运动称为一元流，运动要素是三个坐标变量的函数，称三元流6.流线：某一瞬间在流场中绘出的曲线，在此曲线上所有液体质点的速度矢量都和该曲线相切。7.迹线：同一质点在一个时段的运动轨迹线8.连续方程：V1A1=V2A29.能量方程：z1+P1ρg+αv122g+hP=

5、z2+P2ρg+αv222g+hw；hw=hf（沿程）+hj（局部）10.动量方程：P1-P2+R=ρQβ2v2-β1v1；R为固体边壁对水流的作用力11.动能/动量校正系数，越不均匀越大，因此层流远大于紊流12.同一管流断面上，动能校正系数α比动量校正系数β大13.过水断面上的压强大小与基准面选择无关14.均匀流断面上（非“流场内”）的压强分布规律与静水压强规律相同9/9四、层流和紊流、液流阻力和水头损失1.管流：Re=udv，小于2300为层流，大于2300为紊流，Re=uRv=Qv1πd2.明渠：Re=uRv，小与500为层流，大于

6、500为紊流，R=A/X3.雷诺数为惯性力与粘性力之比4.均匀流：τ=ρgRJ5.层流流速分布：抛物线分布；紊流流速分布：对数分布（普朗特动量传递理论）6.上临界流速：层流变紊流；下临界流速：紊流变层流7.圆管层流沿程水头损失系数：λ=64/Re，明渠层流：λ=24/Re8.紊流瞬时流速=时均流速+脉动流速（可正可负）9.紊流切应力=粘性切应力+雷诺应力(质点掺混引起的附加切应力)10.紊流附加切应力与脉动流速、液体密度有关，与动力粘性系数μ无关11.粘性底层：粘性起主要作用，流速近似按直线变化。（边界层不是粘性底层）12.运动流体的全部

7、摩擦损失都发生在紧靠固体边壁的薄层（边界层），层外的流体可以看作理想液体求解13.局部水头损失通过理论分析与实验来确定14.紊流核心区：脉动现象，紊流切应力等于紊流附加切应力层流紊流光滑区紊流过渡粗糙区紊流粗糙区λ有关雷诺数雷诺数相对粗糙度和雷诺数相对粗糙度λ与速度次方-10.250~0.25与v无关hf（与速度次方）11.751.75~2.0215.9/916.紊流压强摆动：紊流具有脉动作用17.谢才公式：Q=CARJ；曼宁公式：C=1nR16J=Q2C2A2R；J=hfl，hf=λl4Rv22g→λ=8gC218.冷水水力坡度J1大于

8、热水水力坡度J219.粗糙区紊流散热效果最佳20.随着流量增大，紊流从光滑区到过渡粗糙区到粗糙区21.紊流粗糙区，同一材料的管道，d越小，沿程水头损失系数λ越大22.同一种管径和粗糙度的管道，