工程水力学总结

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1、上册第三章相似原理及模型试验基础（P111例题3.15）1、相似原理的相似特征：几何相似、运动相似和动力相似几何相似：原型与模型保持几何形状和几何尺寸相似。长度比尺：λL=LP/LM面积比尺体积比尺运动相似：原型与模型两个流动中任何对应质点的迹线是几何相似的，而且任何对应质点流过相应线段所需的时间又是具有同一比例关系。时间比尺速度比尺加速度比尺动力相似：作用于液流的各种作用力均保持一定的比例关系。作用力比尺上述三种相似是模型和原型保持完全相似的重要特征。它们是相互联系、互为条件的。2、单项力作用下相似准则：（1）重力相似

2、准则：作用力只有重力时，两个相似系统的Fr应相等，这就叫做重力相似准则，又叫弗汝德数相似准则。（2）阻力相似准则：要阻力相似，除保证重力相似所要求的Fr相等外，还必须保证模型与原型中水力坡度J相等。若水流在阻力平方区，只要模型与原型的相对粗糙度相等，就可做到模型与原型流动的阻力相似，就可用Fr相似准则进行阻力作用相似模型的设计。或n按上式缩小后，就可用Fr相似准则设计阻力相似模型。若水流在层流区，则模型与原型的Re必须相等（雷诺准则）补充：1、在相似原理中，把无量纲数叫牛顿数，用Ne来表示。则上式变为：NeP=NeM两个

3、相似流动的牛顿数应相等，这是流动相似的重要判据，称为牛顿相似准则。上册第七章有压管道中的非恒定流（书上例题、突然开启）1、水击定义：当有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样。2、水击特点：水击是非恒定流、有压流、非均匀急变流。在水击计算中，必须考虑液体的压缩性和管壁弹性。3、计算水击需考虑的因素：液体的压缩性和管壁弹性4、直接水击间接水击定义、划分：Ts≤2L/a，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短影响，称直接水击；阀

4、门断面最大水击压强增量，可用直接水击压强公式计算。Ts>2L/a,阀门处水击压强与阀门关闭时间Ts的长短有关，称间接水击。间接水击压强增值是由一系列水击波在不同发展阶段叠加的结果。（工程设计中总是力图合理地选择参数，并尽可能延长阀门调节时间，以避免产生直接水击。）5、阀门突然关闭水击的过程：四个阶段：（A：阀门断面）过程时距速度变化流动方向压强变化弹性波的传播方向运动特征液体和管壁状态10

5、原状P0+△P→P0B→A增速减压恢复原状32L/a

6、水击压强增量，在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。7、水击周期，相长的计算公式：相长：2L/a周期：4L/a从阀门关闭t=0算起，到t=2L/a称为第一相；由t=2L/a到t=4L/a又经过了一相，称为第二相。因为t=4L/a时，管内液体流速、压强及管壁都恢复至水击发生前的状态，所以把从t=0到t=4L/a称为一个周期。8、降低水击压强采取措施：为减小水击压强增量，在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。补充：1、水击波：阀门关闭(开启）产生的一种扰动,随管壁压强增大（或减

7、少）不断传播，这种扰动波称为水击波。水击波传播速度：流速突变处位置随时间向上或下游的推进速度，用a表示。、2、阀门断面压强随时间的变化情况进口断面压强随时间的变化情况任意断面压强随时间的变化情况（距阀门为l处的断面）3、阀门逐渐关闭时有压管道中的水击，可看作由一系列微小突然关闭过程的总和。4、阀门由关到开，水击性质与阀门由开到关时相似，不同的是阀门由关到开产生的水击波是增速减压波，它的传播和反射过程可由阀门关闭时的水击现象推想。5、非恒定流的基本方程组：非恒定流的运动方程、非恒定流的连续方程非恒定流的能量可以看作由四部分

8、组成：位能、压能、动能、惯性能ha与hw并不相同，hw是因阻力而损耗的水体能量，它转化为热能而消失；ha则蕴藏在水体中而没有损耗。6、水击的基本微分方程组：水击的运动方程、水击的连续微分方程略去管轴倾斜和摩阻损失影响的水击微分方程组7、水击计算的解析法：水击的波动方程组按偏微分方程理论，波动方程的一般解为:函数F和f