水力学绪论ppt课件.ppt

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1、水力学课件第一章绪论力学基础课程水力学专业基础课程水利学科有关专业课程一.课程的性质和任务水力学是一门重要的专业基础课程，是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习有利于力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为专业课程学习打下坚实基础。（一）课程地位（二）水力学研究的对象1.水力学的定义：水力学是研究液体处于静止和运动状态下的力学规律，并探讨运用这些规律解决工程实际问题的一门科学。水力学又是力学的一个分支。2.水力学的任务：研究以水为代表的，液体机械运动规律及其在工程中的应用。3.研究对象：液体及不可压缩气体。（三）水力

2、学由以下内容构成水力学所研究的基本规律：两大主要组成部分，水静力学和水动力学。水静力学：关于液体平衡的规律，它研究液体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于液体上的各种力之间的关系。水动力学：关于液体运动的规律，它研究液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动要素之间的关系，以及液体的运动特性与能量转换等等。水工建筑物及河槽所受水力荷载水工建筑物及河槽过水能力?水流流动形态?水流能量消耗和利用（四）给水排水工程专业中的水力学问题（五）水力学的在工程中的应用水力学1.确定水工建筑物所受的水力荷载vvFF2.确定水工建筑物过水能力3.分析水流流动形态4.

3、确定水流能量消耗和利用三峡大坝远景三峡大坝泄洪每秒可泄11万立方米，每天可泄约100亿立方米，两天半即可泄空。5.单价超10亿美元，能抵御大风浪的海上采油平台6.排水量达50万吨以上的超大型运输船7.航速达30节，深潜达数百米的核动力潜艇；1节＝1852m/h8.时速达200公里的新型快艇9.毛细血管流动10.利用超高速气体动力学，物理化学流体力学和稀薄气体力学的研究成果，人类制造出航天飞机，建立太空站，实现了人类登月的梦想。神七！航天员在水中模拟失重训练二.液体的基本特征与连续介质的概念（一）液体的基本特性：1.液体与固体的主要区别在于易流动性

4、，而液体与气体的主要区别在于是否具有可压缩性。简单的讲就是两个力量相同方向相反的力同时作用在一个物体上,像剪刀一样的力。什么叫剪切力？2.静止流体不能承受剪切力3.流体不能承受集中力，只能承受分布力。4.流体能承受压力，抵抗压缩变形。即假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。特点：液体中的一切物理量都可以视为空间坐标和时间的连续函数，因此可采用连续函数的分析方法。长期的生产和科学实验证明：利用连续介质假定所得出的有关液体运动规律的基本理论与客观实际是十分符合的。其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。（二）连续介质的概念因此液体的

5、基本特性是：易流动、不易压缩、均匀等向的连续介质。3.3×1022个分子1cm3液体（标况下）相邻分子间距为3.1×10－8cm宏观（流体力学处理问题的尺度）上看，流体质点足够小，只占据一个空间几何点，体积趋于零。?微观（分子自由程的尺度）上看，流体质点是一个足够大的分子团，包含了足够多的流体分子，以致于对这些分子行为的统计平均值是稳定的。表征流体物理特性和运动要素的物理量定义在流体质点上。（三）流体质点的概念流体质点是指几何尺寸同流体空间相比是极小量，但是含有大量分子的微元体。三.液体的主要物理性质（一）惯性、质量与密度惯性力：当液体受外力作用

6、使运动状态发生改变时，由于液体的惯性引起对外界抵抗的反作用力。单位：N密度：是指单位体积液体所含有的质量。国际单位：kg/m3标准大气压下，4℃时水密度为1000kg/m3。重力：地球对物体的引力称为重力或重量。大小为：G＝Mg，g：重力加速度。液体的容重：是指单位体积液体所具有的重量。国际单位：N／m3（二）重力与容重（三）粘滞性粘滞性及粘滞力：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，此内摩擦力又称为粘滞力。τ通过科学实验证明：∝引入动力粘性系数：切应力τ为：什么叫切应

7、力？材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力；按照应力和应变的方向关系，可以将应力分为正应力σ和切应力τ，正应力的方向与作用面垂直，而切应力的方向与作用面平行。牛顿内摩擦定律τ牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相互邻近层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度（剪切变形速率、角变形速率）成正比。粘性越大的流体，越不容易流动，流动过程中消耗的机械能越大。粘性是流体流动产生机械能损失的根源。——为运动粘滞系数，国际单位：m2/s牛顿内摩擦定律的适用条件：层流运动和牛顿流体。理想宾汉流

8、体牛顿流体伪塑性流体膨胀性流体BμCADdu/dyτO1A线为牛顿流体，只要温度不变，牛顿流体的μ值不变，如水、空气、汽油等；B线为一种