水力学课件-绪论+水静力学

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1、注册公用设备师给排水基础考试水力学－水静力学南京工业大学城建学院市政工程系二零零四年七月九日第一章流体力学的基本知识第一节流体的基本特性及流体力学的基本概念一、流体的基本特性（一）、易流动性流体在静止时不能承受切应力抵抗剪切变形的性质称易流动性。流体也被认为不能抵抗拉力，而只能抵抗对它的压力。（二）质量•密度流体单位体积内所具有的质量称密度，以ρ表示。对于均质流体，设体积为V的流体具有的质量为m，则密度ρ为密度的单位为kg/m3。一般采用水的密度值为1000kg/m3。（三）、重量•重度流体单位

2、体积内所具有的重量称重度或容重或重率，以γ表示。对于均质流体，设体积为V的体积具有的重量为G，则重度γ为一般采用水的重度值为9.8×103N/m3,水银的重度值为133.28×103N/m3。（四）粘性流体在运动时，具有抵抗剪切变形能力的性质，称粘性。相邻层发生相对位移而引起体积变形时，在流体中所产生的切力（也称内摩擦力）。由于内摩擦力，流体的部分机械能转化为热能而消失。在流体的二维平行直线运动中，流层间的切力（内摩擦力）T的大小与流体的粘性有关，并与速度梯度和接触面积A成正比，而与接触面积上的

3、压力无关，即图1-1(1-4)单位面积上的切力，即切应力τ为(1-4a)式中μ为与流体粘性有关的系数，称粘度，单位为Pa•s。流体的粘度是粘性的度量，它的值愈大，粘性的作用愈大。（1）μ的数值随流体的种类而不同.（2）随流体的压强和温度而发生变化。它随压强的变化不大，一般可忽略；对于液体来说，随着温度升高，粘度值则减少；对于气体来说则反之。运动粘度ν与动力粘度μ牛顿内摩擦定律使用条件是（1）层流运动（流体质点作有条不紊的线状运动，彼此互不混掺的流动）。（2）牛顿流体。符合牛顿内摩擦定律的流体，称

4、牛顿流体，水、空气、汽油、煤油、乙醇等。不符合牛顿内摩擦定律的流体，称非牛顿流体，如聚合物液体、泥浆、血浆等。理想流体是没有粘性的流体。例题1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度v=1m/s,板与固定边界的距离δ=10mm,油的动力粘滞系数µ=0.09807Pa·s,则作用在平板单位面积上的粘滞切力为（）。(A)98N(B)9.8N(C)9.8×10-3(D)以上均不正确例:已知某种液体在某一温度下重度γ=9.807KN/m3,运动粘滞系数为1.519×10-6m2/s,则该液

5、体的密度为（）kg/m3,动力粘滞系数为（）N·S/m2。（五）压缩和膨胀性当作用在流体上的压强增大时，体积减少；压强减少时，体积增大的性质称流体的压缩性。当流体所受的温度升高时，体积膨胀；温度降低，体积收缩的性质称流体的膨胀性。流体的压缩性，一般以压缩系数β和体积模数K来度量。设流体体积为V，压强增加dp后，体积减少dV，则压缩系数β为式中负号表示压强增大，体积减少，使β为正值。β的单位为m2/N。因为质量为密度与体积的乘积，流体压强增大，密度也增大，所以β也视为密度的相对增大值与压强增大值之

6、比，即压缩系数的倒数称流体的体积模量，即K的单位为N/m2。不同的流体有不同的β和K值，同一种流体它们也随温度和压强而变化。一般情况下，水的压缩性和膨胀性都是很小的，可忽略不计。在某些特殊情况，如水击、热水输送等，需考虑水的压缩性和膨胀性。（六）汽化压强汽化压强与温度关系高原煮饭高压锅虹吸管最高点位置离水渠水面的距离气穴和气蚀现象水泵的最大安装高度二、流体静力学流体静力学是研究流体处于静止状态下的力学规律及其在工程中的应用。静止状态是指流体质点之间不存在相对运动，因而流体的粘性不显示出来。静止流

7、体中不会有切应力，也不会产生拉应力，而只有压应力。流体质点间或质点与边界之间的相互作用，只能以压应力的形式来体现。因为这个压应力发生在静止流体中，所以称流体静压强，以区别于运动流体中的压应力（称动压强）。（一）、压强的计量单位和表示方法第一种单位是从压强的的基本定义出发，用单位面积上的力来表示，单位为N/m2(Pa).第二种单位是用大气压的倍数来表示。国际上规定一个标准大气压（温度为0℃，纬度为45°时海平面上的压强，用atm表示）相当于760mm水银柱对柱底部所产生的压强，即1atm=1.01

8、3×105Pa。在工程技术中，一个工程大气压（相当于海拔200米处的正常大气压）相当于736mm水银柱对柱底部所产生的压强，即1at=9.8×104Pa。第三种单位是用液柱高度来表示，其单位为mH2O或mmHg。这种单位可由p=γh。只要知道液柱重度γ，h和p得关系就可以通过上式表现出来。液柱高度液可以表示压强，例如一个工程大气压相应的水柱高度为相应的水银高度为在工程技术中，计量压强的大小，可以用不同的基准算起，因而由两种不同的表示方法。以当地大气压pa作为零点起算的压强值，称为相对压强，以p表