[理学]3第三章-水动力学基础.ppt

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1、YangzhouUniv水力学熊亚南扬州大学水利科学与工程学院第三章水动力学基础§1描述液体运动的两种方法§2欧拉法的若干基本概念§3恒定总流的连续性方程《水力学》YangzhouUniv§4恒定总流的能量方程本章主要介绍与液体运动有关的基本概念及液体运动所遵循的普遍规律并建立相应的方程式。《水力学》YangzhouUniv第三章水动力学基础§1描述液体运动的两种方法1描述液体运动的两种方法拉格朗日法M（a，b，c）（t0）（x，y，z）t以研究单个液体质点的运动过程作为基础，通过对每个液体质点运动规律的研究来获得整个液体运动的规律性。xzyO《水力学》YangzhouU

2、niv第三章水动力学基础§1描述液体运动的两种方法1描述液体运动的两种方法欧拉法以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间内的流动情况，即着眼于研究各种运动要素的分布场xzyO(x，y，z)t时刻《水力学》YangzhouUniv第三章水动力学基础§1描述液体运动的两种方法1描述液体运动的两种方法欧拉法以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间内的流动情况，即着眼于研究各种运动要素的分布场xzyO(x，y，z)t时刻《水力学》2欧拉法的若干基本概念第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念2.1迹线与流线迹线——是指某液体质点在运动过程中，不

3、同时刻所流经的空间点所连成的线。流线——是指某一瞬时，在流场中绘出的一条光滑曲线，其上所有各点的速度向量都与该曲线相切。流线能反映瞬时的流动方向YangzhouUniv流线图《水力学》YangzhouUniv过水断面是指与水流运动方向成正交的横断面过水断面的水力要素——影响水流运动的物理指标例如：断面几何形状、过水断面面积、湿周和水力半径等2.2过水断面第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv过水断面水力要素的计算bh1αmB底宽水深边坡系数水面宽过水断面面积湿周水力半径第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUni

4、v2.3流速及其分布可见：水流流速在过水断面上的分布是不均匀的，这是因为水具有粘滞性，从而使得靠近固体边壁处，流速小；远离固体边壁处，流速大。流速是水的质点在单位时间内沿流程移动的距离。第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv2.4流量流量是指单位时间内通过某一过水断面的液体体积。常用单位m3/s，以符号Q表示。单位时间通过该微小面积的流量△Q＝u△A单位时间通过该过水断面的流量Q＝∑△Q第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv2.5断面平均流速断面平均流速是指过水断面上各点实际流速u的平均值，用符号V表示Q＝

5、∑△Q＝∑u·△AQ＝VA第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv2.6水流的分类按运动要素是否随时间变化恒定流——运动要素不随时间变化非恒定流——运动要素随时间变化表征液体运动的物理量，如流速、加速度、动水压强等水库t0时刻t1时刻水库恒定流非恒定流第三章水动力学基础§2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv2.6水流的分类按同一流线上各质点的流速矢是否沿流程变化均匀流——同一流线上流速矢沿流程不发生变化非均匀流液体流动的路途、路程均匀流均匀流非均匀流均匀流非均匀流均匀流非均匀流渐变流急变流急变流渐变流急变流第三章水动力学基础§

6、2欧拉法的若干基本概念《水力学》YangzhouUniv第三章水动力学基础§3恒定总流的连续性方程3恒定总流的连续性方程恒定总流的连续性方程适用条件：恒定、不可压缩的总流且没有支汇流。若有支流：Q1Q2Q3Q1Q2Q3Q1Q2《水力学》YangzhouUniv第三章水动力学基础§4恒定总流的能量方程4恒定总流的能量方程恒定总流的能量方程位置水头压强水头流速水头测压管水头总水头单位位能单位压能单位动能单位势能单位总机械能水头损失200112总水头线测压管水头线《水力学》YangzhouUniv4恒定总流的能量方程恒定总流的能量方程200112总水头线测压管水头线水流总是从水头大处流

7、向水头小处；水流总是从单位机械能大处流向单位机械能小处水力坡度J——单位长度流程上的水头损失第三章水动力学基础§4恒定总流的能量方程《水力学》YangzhouUniv4恒定总流的能量方程方程的应用条件：水流必需是恒定流；作用于液体上的质量力只有重力；在所选取的两个过水断面上，水流应符合渐变流的条件，但所取的两个断面之间，水流可以不是渐变流；流程中途没有能量H输入或输出。否则，修正方程式：第三章水动力学基础§4恒定总流的能量方程《水力学》Ya