水力学基础知识

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1、1.1液体的主要物理力学性质1.2水静力学1.3水动力学1.4水流型态与水头损失本章主要讲述液体的主要物理力学性质，静水压强的分布规律，液流连续方程及水头损失计算的相关知识。主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章水力学基础知识1.1.1液体的密度和容重1.1.2液体的粘滞性1.1.3液体的压缩性1.1.4液体的热胀性1.1.5液体的表面张力特性主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1液体的主要物理力学性质自然界中的物质根据其存在形态可分为固体、液体和气体三种。固体具有固定的形状，在外力的作用下不容易变形；液体和气体统称为流体，流体容易流动和变形。液

2、体和气体的主要区别在于，液体在外力的作用下不易被压缩，而气体在外力的作用下则容易被压缩。主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1液体的主要物理力学性质1．液体的密度对于均质液体，其单位体积的质量称为密度，即主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材式中m——液体的质量（g）；v——液体的体积(cm3)；p—液体的密度(g／cm3)。（1-1）1.1.1液体的密度和容重2．液体的重量和容重地球上的物体都会受到地心引力作用，这种地球对物体的引力就称为重量(或重力)。对于质量为m的液体，其重量为主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材式中G——液体的重

3、量(N)；g—重力加速度,本教材为简化计算取9．80m／s2。（1—2）1.1.1液体的密度和容重式中r——液体的容重(N／m3)。由式(1-2)和式(1-3)，可得容重与密度的关系：主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材对于均质液体，单位体积的重量称为容重，则容重（1-3）必须说明的是液体的体积随着温度和压强的变化而变化，故其容重与密度也将随之而发生变化，但变化很小。通常将水的容重和密度视为常数，在温度为40C、压强为一个大气压的条件下，为简化计算，一般采用水的容重为9.80kN／m3，密度为1000kg／m3。（1-4）1.1.1液体的密度和容重液体在运动状态下，流层

4、间存在着相对运动，从而产生内摩擦力，故运动状态下的液体具有抵抗剪切变形的能力。运动状态下的液体具有抵抗剪切变形能力的特性，称为液体的粘滞性。粘滞性只有在流层间存在相对运动时才显示出来，静止液体是不显示粘滞性的，静止状态下的液体是不能承受切力来抵抗剪切变形的。主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1.2液体的粘滞性1．液体的压缩性液体不能承受拉力，只能承受压力，液体受压时体积压缩变形，当压力除去后又恢复原状，液体的这种性质称为液体的压缩性。2.液体的体积压缩系数液体压缩性的大小可用体积压缩系数来表示。由于液体的体积总是随压强的增大而减小的,故压缩系数值愈小愈不易压缩。主

5、要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1.3液体的压缩性液体温度升高体积膨胀的性质称为液体的热胀性。液体的热胀性很小，在很多工程技术领域中液体的热胀性忽略不计。在建筑设备工程中，管中输液除水击和热水水循环系统外，一般计算均不考虑液体的热胀性。主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1.4液体的热胀性由于液体表层分子之间的相互吸引的存在，使得液体表面薄层内能够承受微小拉力的特性，称为表面张力特性。表面张力不仅存在于液体的自由表面上，也存在于不相混合的两层液体之间的接触面上。表面张力很小，通常情况下可以忽略不计，仅当液体的表面曲率很大时才需考虑。主要内容返回

6、目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1.5液体的表面张力特性1.2.1静水压强及其特性1.2.2静水压强的基本方程1.2.3绝对压强、相对压强、真空压强1.2.4压强的单位表示法1.2.5静水压强分布图主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.2水静力学水静力学是研究静止的水所表现的力学特性的。本节主要研究静水压强的特性及其基本规律，静止是相对的，通常如果液体相对其贮存设备及液体与液体之间没有相对运动，我们就称其为静止液体。液体的静止状态有两种：一是液体相对地球处于静止状态，液体与液体之间没有相对运动,如蓄水池中的水；二是指液体对地球有相对运动，但液体与贮存设备之

7、间没有相对运动,如作匀速运动的油罐车中的油。由于静止状态液体质点间无相对运动，粘滞性表现不出来，故而内摩擦力为零，表面力只有压力。主要内容返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.2水静力学1.静水压强静止液体对与其约束边界的壁面有压力作用，如蓄水池中的水对池壁及池底都有水压力的作用。我们把静止的液体作用在其约束边界表面上的压力称为静水压力。如图1-1所示的蓄水池池壁上，围绕K点取微小面积A，作用在A上的静水压力为P，则A面上单位面积所受