水力学课程总结

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1、量纲、单位；液体的主要物理性质：惯性与万有引力特性-粘性-牛顿内摩擦定律压缩性与表面张力特性作用在液体上的力第一章小节1第二章小节一.静水压强的特性1.沿受压面的内法线；2.作用在同一点各方向的静水压强大小相等.二.液体平衡微分方程综合式积分式2等压面方程等压面的性质（1）等压面也是等势面；（2）等压面与质量力正交。三.重力作用下静水压强的分布规律1.水静力学基本方程32.基本概念位置水头、压强水头、测压管水头、绝对压强、相对压强、真空压强、真空度3.静水压强的图示1.水静力学基本方程p=h;2.静水压强特性（

2、大小、方向）依据4四.压强的量测关键：等压面原理1.测压管；2．U形压力计；3.压差计（比压计）；4.压力表；5.真空表。五.作用在平面上的静水总压力解析法：图解法：yD：压强分布图形心矩形断面5六.作用在曲面上的静水总压力关键：压力体七.浮体的平衡与稳定1.潜体的平衡与稳定性平衡条件稳定性6关键：求三心2.浮体的平衡与稳定性（1）基本概念：定倾中心M、偏心距e、定倾半径、定倾高度hm=-e>e稳定平衡=e随遇平衡

3、种情况）Iy为全部浮面对中心纵轴O–O的惯性矩;V为浮体排开液体的体积.7一.基本概念恒定流、非恒定流迹线和流线流管、元流、总流和过水断面流量和断面平均流速均匀流、非均匀流；渐变流、急变流一元流、二元流和三元流第三章小结8拉格朗日法二.描述液体运动的两种方法迹线的微分方程欧拉法流线的微分方程t是参变量t是自变量9=+质点加速度位移加速度由流速不均匀性引起时间加速度由流速不恒定性引起aa的矢量形式欧拉法10物质导数非均匀项单位时间内液体通过控制体表面流出与流入的物理量N之差非恒定项控制体内的物理量N随

4、时间的变化率1.系控方程（控制体方程）质点系的物理量N的随体导数三.基本方程11管道、渠道一般形式：不可压缩液体恒定流不可压缩液体的恒定流2.控制体的基本方程连续方程或12能量方程重力作用下实际液体非恒定总流的能量方程重力作用下实际液体恒定总流的能量方程（有能量输入、输出时）13恒定总流的动量方程的矢量式表面力、质量力、固体边界的反作用力投影式恒定总流动量方程是矢量方程，实际使用时一般都要写成分量形式14第四章小结一.流动相似几何相似初始、边界条件相似运动相似动力相似几何相似：前提、依据；动力相似：决定运动相似的

5、主导因素；运动相似：几何相似、动力相似的表现。15二.相似准则牛顿相似准则-流动相似的普遍准则1.弗劳德准则表示对液流起主要作用的是重力162.雷诺相似准则当促成液流运动的作用力只有粘滞力时，表示三.量纲分析1.量纲和谐原理对于任一具体的流动，若可以用函数关系式（物理方程）来表示，方程中各项的量纲必须一致，此称量纲和谐。dimA=LlMmTt经验公式例外172.量纲分析方法（1）瑞利法即幂指数法，直接根据量纲和谐原理求表达式（方程）。分四步。1.找物理量1.找物理量3.确定指数2.写表达式4.确定关系式找全、找准

6、量纲和谐原理A=kA1aA2bA3cA=kA1aA2bA3c18（2）定理（布金汉）对于某个物理现象（过程），如果存在n个变量（物理量）互为函数关系，f1(A1、A2、An)=0，而这些变量中有m个基本量，则这个物理现象可以用（n-m）个无量纲数（1、2、n-m）的函数关系式表示：f(1、2、n-m)=0函数中的无量纲数1、2、n-m可按照以下步骤找出：分五步。1.找物理量（n个）2.定基本物理量m找全、找准A1、A2、A3-独立1、2、n-m3.组成无量纲数f(1,

7、2,n-m)=0量纲和谐原理4.确定无量纲数5.组成的表达式19第五章小结一.水头损失水力半径R=A/湿周hf：粘滞力引起；hj：局部水流阻力。二.沿程水头损失的计算公式1.均匀流基本方程2.圆管过水断面上切应力的分布3.达西公式沿程阻力系数20三.液体流动的两种型态液体质点互不混掺，做有条不紊的直线运动；1.层流液体质点互相掺杂，形成涡体，做杂乱无章的运动。2.紊流3.流态的判别—雷诺数表示惯性力与粘滞力的对比关系圆管非圆形断面的管道或渠道21四.圆管层流的沿程水头损失圆管层流中流速为抛物型分布（旋

8、转抛物面）五.紊流的特征1.紊流中运动要素的脉动瞬时流速时均流速脉动流速22脉动幅度：脉动流速的均方根。恒定流脉动量（u、p等）的时间平均值为零。紊流强度：与时均特征流速之比。2.紊流附加切应力与脉动流速、时均流速的关系紊流时均切应力牛顿粘滞切应力紊流附加切应力23六.紊流中的流速分布1.层流底层紊流中靠近固体边界处，粘滞力起主要作用作层流运动的极薄层，叫做层流底层或