水力学(土木工程版)

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1、水力学(土木工程版)水力学水力学辣大叔酱板鸭http://www.ladashu.com课程简介教材：《水力学》（第一版），主编：金建华、王烽；湖南大学出版社；参考书：1．刘鹤年，水力学，武汉大学出版社，2001年6月2．周光坰，流体力学，高等教育出版社2000年6月水力学第1章1.1概述1.1.1水力学的任务一、什么是水力学主要研究以水为代表的液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门学科。从学科的角度来看，水力学是介乎基础科学和工程技术之间的一门科学。一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流

2、特点，建立理论基础，同时又紧密联系工程实践发展学科内容。水力学第1章1.1概述二、水力学的应用1、在水利建设中水力学在水利建设中的主要任务是研究水流与边界（如水工建筑物及河床等）的相互作用，分析在各种相互作用条件下所形成的各种水流现象和边界上的各种力的作用，为水利工程的勘测、规划、设计、施工和运转管理等方面提供合理的水力学依据。2、在土木工程的各个领域围堰修建、桥渡设计等等；取水、水处理、输配水；供热、通风与空调设计，以及设备的选用。水力学第1章1.1概述3、常见水力学问题（1）构筑物（及河渠）

3、的过水能力（2）构筑物（及河渠）所受的水力荷载（3）水流的流动形态（4）水流的能量消耗★基本原理同样适用于一般常见的液体和可以忽略压缩性影响的气体。水力学第1章1.1概述1.1.2水力学发展简史公元前250年阿基米德发表的“论浮体”：如果把一个比流体轻的固体施力拖入流体中，则固体会受到一种浮力作用，这种力等于它排开流体的重量与它本身重量的差。1653年帕斯卡提出帕斯卡定律根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，

4、液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。水力学第1章1.1概述1.1.2水力学发展简史1738年伯诺里出版了《流体动力学》书中用能量守恒定律解决流体的流动问题，写出了流体动力学的基本方程，后人称之为“伯努利方程”，提出了“流速增加、压强降低”的伯努利原理。1769年欧拉提出液体运动解析方法用于求解二元及三元流动的运动学及动力学方程。水力学第1章1.1概述1.1.3液体的连续介质模型微观：分子间存在空隙—不连续性液体宏观：工程问题中—液体大量分子运动的统计平均特性欧拉基本假说：液体和气体充满一个

5、体积时是不留任何空隙的，其中没有真空，也没有分子间隙，认为的一“点”，实际上是指一块微小的液体团；而连续介质则是由无限多的微团所组成。某点物理量的定义：如密度：ρ=ρ（x,y辣大叔酱板鸭http://www.ladashu.com,z,t)的连续函数★液体物理量是坐标和时间的连续函数(但允许在孤立点、线、面上不连续)。——应用高等数学中连续函数理论来研究液体运动.水力学第1章1.1概述1.1.4水力学的研究方法引用连续介质模型——运用经典力学的基本原理(continum)能量转换与守恒理论牛顿三

6、大定律经典力学基本理论动能定理动量定理质量守恒定律水力学第1章1.2液体的主要物理性质1.2.1惯性(Inertia)一、定义惯性：就是物体所具有的维持其原有运动状况的物理性质。二、量度惯性的度量就是质量，也就是物体中所含物质的多少。质量愈大，惯性也愈大。国际标准单位kg。水力学第1章1.2液体的主要物理性质1.2.2重力特性物体之间相互具有吸引力的性质。这个吸引力称为万有引力。在液体运动中，一般只需要考虑地球对液体的引力，这个引力就是重力(gravity)，用重量W来表示。W=mg（N）液体单

7、位体积内所具有的重量称为重度(specificweight)，或称容重、重率，用符号γ表示。γ=W/V＝ρg（N/m3）g的数值大小和纬度有关，一般可看作常数，在本书中采用9.8m/s2。液体的重度随着压强和温度变化很小,一般看作常数。水的重度通常取9800N/m3。P7表1-1。水力学第1章1.2液体的主要物理性质1.2.3粘性(viscosity)一、定义粘滞性是流体固有的物理属性，当液体处于运动状态时，若液体质点之间存在相对运动则质点之间要产生内摩擦力，抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘

8、滞性，其中的内摩擦力称为粘滞力。二、性质液体:T↑,粘性↓.(液体分子间的内聚力随T增大而减少)气体:T↑,粘性↑.(分子间动量交换,随T增大动量交换剧增)水力学第1章1.2液体的主要物理性质三、量度1、粘度：越高粘性越大。又称为动力粘度。单位(NS/㎡)或(PaS)常用单位“泊司”，1泊司=0.1NS/㎡2、运动粘度ν：ν＝/ρ单位(㎡/S)常用单位“斯托克斯”，1斯托克斯=0.0001㎡/S不同温度下水和空气的粘度及ν值见P8表1-2,1-3水力学第1章1.2液体的主要物理性质3、牛顿内摩擦