水力学 第一章 绪论.ppt

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1、主要是研究液体在各种情况下的平衡运动规律，为研究的方便起见，该内容又分为流体静力学和流体动力学。§1-1绪论一、水力学的定义：水力学是研究液体的运动规律，以及如何运用这些规律来解决工程实际问题的科学。水力学包括：⑴水力学基础：⑵专门水力学：为各种工程实践服务第一章绪论二、水力学和流体力学水力学：以水为研究对象，在理论上遇到困难时，通过观测和实验的方法来解决问题。流体力学：以一般流体（液体和气体）为研究对象，偏重于从理论概念出发，掌握流体运动的基本规律，但解决实际工程时，会遇到很大的困难，在应用上受到一定的限制。三、水力学在

2、给排水工程中的应用1、供水工程方面：管网和渠道中的水力计算；2、水处理厂：各构筑物间的衔接和水流情况；3、环境的分析和预测：污水排入河中混合情况。第一章绪论四、课程的性质和学习方法性质：为应用科学，专业基础课，即有理论也有实验。方法：除理论推导外，实验也不可忽视。第一章绪论§1-2液体的连续介质模型一、概念的建立1、概念：液体是没有空隙的，液体质点完全充满所占的空间。“连续介质”概念的建立，使液体中的一切物理量（压强、速度、密度等）都可视为空间坐标和时间的连续函数〔如：p=f（x，y，z，t）〕。这样就可以利用连续函数的数

3、学分析方法来解决液体平衡和运动的问题。第一章绪论流体由不连续分布的大量分子组成10-6mm3空气中含有大约2.71010个分子；10-6mm3水中含有大约3.31013个分子。液体微团(质点):相对于一般问题中的宏观特征尺寸小到可以被看成是一个点，但是仍含有足够多个液体分子。§1-3液体的主要物理性质一、液体的密度：ρ1、均质液体单位体积内所含的质量即：M-----均质液体的质量V-----该质量的液体所占的体积国际单位：公斤/米3（kg/m3）工程单位：公斤·秒2/米4（kg·s2/m4）2、非均质液体中，各点的密度

4、不同，第一章绪论若令△V代表在某点附近的微小体积，△M代表这微小体积的质量，则液体的平均密度为：当△V→0时，则该点的密度为：VMρVDD=®D0lim=VMdd3、液体的相对密度：物质的相对密度=同体积水的质量物质的质量=物质的密度水的密度第一章绪论二、液体的重度（容重）γ均质液体的重度γ是：单位体积的液体的重量。国际单位：牛顿/米3（N/m3)千牛顿/米3（KN/m3)工程单位：公斤力/米3（kgf/m3)三、粘性理想液体模型1、定义：粘性是力学的特性，是液体内部抗拒各层间做相对运动的性质。液体层与层之间因滑动而产生内

5、摩擦力，具有内摩擦力的液体叫粘性液体或实际液体。第一章绪论2、流速梯度：是指两相邻水层的水流速度差和它们之间的距离之比。即：uduu+dudyyu03、内摩擦力的大小：⑴、与相邻运动液体层的接触面积成正比⑵、与速度梯度成正比⑶、视液体的性质而定⑷、与压力的大小无关第一章绪论4、牛顿内摩擦定律：单位面积上的力，称为切应力τ。μ——液体性质的一个系数，称为粘性系数或动力粘性系数（单位：N·S/m2)运动粘性系数：单位：米2/秒（m2/s)第一章绪论对液体来说，温度升高，则μ降低，μT（液体）压力改变对μν的影响不大对气体来说，

6、温度升高，则μ升高，μT（气体）第一章绪论当液体停止流动时，相对速度等于零，内摩擦力将不存在了，所以在静止液体中不呈现内摩擦力。5、理想液体模型在水力学中，为了简化分析，对液体的粘性暂不考虑，即μ=0。从而引出没有粘性的理想液体模型。注意：因为理想液体模型没有考虑粘性，所以，必须对粘性引起的偏差进行修正。第一章绪论1、压缩性：液体在一定的压力下，体积缩小的性质四、液体的压缩性、压缩系数2、压缩系数：衡量压缩性的大小，用β表示（m2/N）即：每增加单位压力，体积压缩的相对值。对不可压缩液体：忽略其压缩性。弹性系数K：体积压缩

7、系数的倒数。第一章绪论§1-4作用在流体上的力按物理性质分：重力、摩擦力、惯性力、弹性力、表面张力按隔离体的角度分：表面力和质量力1、表面力：作用在隔离体表面上的力，表面力可分为：法向力P与作用面正交的应力切应力τ与作用面平行的应力是接触性力。第一章绪论2、质量力：质量力是指作用在隔离体内每个液体微团上的力，其大小与液体的质量成正比，也称为体积力，是非接触性的力。如：重力、惯性力。质量力常用单位质量力来度量。若：Fx、Fy、Fz分别为总质量力F在各坐标轴上的投影，则单位质量力在相应坐标轴上的投影为X、Y、Z。有第一章绪论即

8、：因为：液体的质量和体积成正比，故质量力也称为体积力。是非接触性的力。第一章绪论