[工学]水力学复习

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1、第一章绪论一、学习指导水力学主要研究液体的受力平衡和机械运动规律及其在实际工程中应用。液体的基本特性，特别是液体的受力特性是本章重点内容之一，它是液体平衡和运动的基础；液体的粘滞性也是本章重点内容，它是运动液体产生能量损失的根本原因。本章的难点是连续介质的概念，它是水力学研究对象的基本假设，要正确理解其意义。液体的粘滞性也是本章的难点，必须掌握粘滞性的概念、粘滞力的大小和粘性系数的变化规律。液体的其它力学性质及量度，如惯性、质量与重量、密度与重度、压缩性与膨胀性等，相对比较简单，易于理解和掌握。表面张力在水力学和水利工程计算中一

2、般可以不予考虑，只是在实验室测量中有时需注意毛细现象的影响。二、内容提要1、连续介质假定液体都是由分子组成的，分子间有间隙，分子在不停的随机运动，因此，从微观角度讲，以分子作为研究对象，液体随着时间和空间都是不连续的。如果假定液体是由许多质点（微团）组成，这些质点之间没有间隙，也没有微观运动，连续分布在液体所占据的空间内，就可以认为液体是一种无间隙地充满所在空间的连续介质，从宏观来看，表征液体的所有物理量都可以看作是时间和空间的连续函数。2、水的受力特性水（液体）可以承受压力、不能承受拉力。液体受到剪切力作用后，容易发生流动变形

3、，因此，静止液体不能承受剪切力，液体运动时可以承受剪切力。3、惯性、质量和密度（1）惯性是物体具有保持原有运动或静止状态的物理性质，质量是惯性大小的量度，常用符号m表示，常用单位是克（g）、千克（kg）等；（2）液体的密度是单位体积液体的质量。常用符号表示，常用单位是克/米3（g/m3）、千克/米3（kg/m3）等；水的密度随温度和压力变化，但这种变化很小，水力计算中常把水的密度视为常数，。4、重力和重度（1）重力是物体受到地球引力作用的大小，常用符号G表示。重力的常用单位是牛顿（N）、千牛（kN）等；（2）液体的重度是单位体

4、积液体的重力，也称容重。常用符号表示，重度的常用单位是千牛/米3（kN/m3）等；水的重度也随温度变化，这种变化也很小，在水力计算中常把水的重度视为常数，N/m3。73（3）液体的比重是液体的重度和水的重度之比，常用符号S液表示。比重没有单位，也没有量纲。例如，水银的比重为：（4）重度和密度的关系为：(1-1)5、粘滞性（1）粘滞性是液体抵抗剪切变形（相对运动）的物理性质。当液体处在运动状态时，若液体质点之间（或流层之间）存在相对运动，则质点之间将产生一种内摩擦力来抗拒这种相对运动。液体的这种物理性质，称为粘滞性。它是运动液体

5、产生能量损失的根本原因。图1-1（2）牛顿内摩擦定律：两层液体间的内摩擦力F，与接触面面积A成正比，与液体相对运动的速度梯度成正比，与液体的粘性大小有关。可以写成表达式：(1-2)或(1-3)式中τ为单位面积上的内摩擦力，为反映液体粘滞性的动力粘性系数（动力黏度）。μ的常用单位为Ns/m2（牛顿·秒/米2）或Pas（帕斯卡·秒），为运动粘性系数（运动黏度），常用单位为m2/s(/秒)或cm2/s。（3）粘性系数随压强变化较小，一般可以忽略，液体的粘性系数随温度的增大而减小，气体的粘性系数随温度的增大而增大。水的运动粘性系数可用下

6、列经验公式计算：(1-4)其中t为水温，以℃计，ν以cm2/s计。6、压缩性(1)压强增大时，分子间的距离减小，宏观体积减小，这种性质称为压缩性，也称弹性。(2)液体的压缩性大小可用体积压缩系数β或体积弹性系数K=1/β73来量度。体积压缩系数是单位压强增量下体积的相对变化率，即(1-5)式中Δp为压强增量，ΔV体积变化。β的常用单位为米2/牛顿（m2/N）。β随温度和压强而变化，但变化不大。在一般水利工程设计计算中，可以忽略水的压缩性，相应地把水的密度和重度视为常数。但在研究管道水击问题时，则必须考虑水的压缩性。7、表面张力（

7、1）表面张力是由于两种介质交界面两边分子引力不平衡而在交界面上产生的拉力。（2）表面张力的大小可用表面张力系数σ来量度。σ是液体表面上单位长度所受的拉力，单位为牛顿/米（N/m）。（3）水的表面张力很小，在水力计算中一般不考虑它的影响。在实验室使用细玻璃管作测压管时，应注意由于表面张力作用引起的毛细现象会影响测压管读数。8、作用在液体上的力（1）表面力作用在液体表面上，其大小与作用面面积成正比。与作用面正交的力称为压力；与作用面相切的力称为切力。单位面积上的表面力称为应力。（2）质量力是指作用在液体内每个质点上的力，其大小与液体

8、的质量成正比。最常见的质量力有重力和惯性力等。单位质量水体所受的质量力称为单位质量力（f=F/m），单位质量力具有加速度的单位（m/s2）和量纲。73第二章水静力学一、学习指导水静力学是研究液体处于静止状态时的力学规律及其在实际工程中的应用。这一章是理论力学中的