1、水力学（高起本用）水力学（高起本用）期末课程答疑主讲老师：王素芬/3第1页水力学重点及难点水力学重点及难点 1.液体主要物理性质粘滞性 粘滞性是液体在流动中产生能量损失根本原因。粘滞性是理想液体和实际液体主要区分。牛顿内摩擦定律-描述液体内部粘滞力规律 牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体，2)层流运动 Chapter 1第2页水力学重点及难点水力学重点及难点2.液体主要物理性质可压缩性：在研究水击时需要考虑。3.作用在液体上两类作用力表面力和质量力Chapter 14、液体边界条件第3页Chapter 2水静力学包含静水压强和静水总压力两部分内容。经过静水压强和静水总压力计算，我们能够求作用
2、在建筑物上静水荷载。第4页水力学重点及难点水力学重点及难点静水压强：掌握静水压强特征,等压面,水头概念，以及静水压强计算和不一样表示方法。v重力作用下静水压强基本公式 p=p0+h 第5页 其中：z位置水头，p/压强水头（z+p/测压管水头“水头”:表示单位重量液体含有能量。第6页 120第7页水力学重点及难点水力学重点及难点压强三种表示方法：绝对压强p，相对压强p，真空度pv,要掌握绝对压强、相对压强和真空度三者概念和它们之间转换关系。1pa(工程大气压)=98000N/m2=98KN/m2 第8页水力学重点及难点水力学重点及难点v 静水总压力计算 静水总压力争解包含求力大小、方向和作用点，
3、受压面能够分为平面和曲面两类。依据平面形状：对规则矩形平面可采取图解法，任意形状平面都能够用解析法进行计算。在计算曲面静水总压力时，要注意压力体绘制。第9页(a)三角形压强分布图(b)梯形压强分布图第10页静水总压力大小和方向矩形平面单位宽度受静水总压力是压强分布图面积矩形所受总压力方向：垂直指向受压面第11页解析法求作用于任意平面上静水总压力静水总压力作用点普通在受压面形 心以下第12页压力体组成第13页水力学重点及难点水力学重点及难点v三大方程连续方程 v1A1=v 2A2能量方程能量方程应用条件：恒定流，只有重力作用，不可压缩、渐变流断面，无流量和能量出入 v 液体运动基本概念流动分类、
4、断面平均流速及流线、迹线概念 Chapter 3第14页水力学重点及难点水力学重点及难点能量方程应用注意事项:选择统一基准面便于计算、选计算断面、选经典点计算测压管水（压强计算采取统一标准）孔口恒定出流 、毕托管、文丘里流量计、管嘴出流能量方程应用：第15页能量方程图示掌握总头线、测压管水头线、水力坡掌握总头线、测压管水头线、水力坡度概念及水头线绘制。度概念及水头线绘制。vo11v022v总水头线测压管水头线第16页v恒定总流动量方程 第17页水力学重点及难点水力学重点及难点 a)动量方程是矢量方程，要建立坐标系。（所建坐标系应使投影分量越多等于0为好，这么能够简化计算过程。）b)流速和力矢量
5、投影带正负号。（当投影分量与坐标方向一致为正，反之为负）c)等号左边为流出动量减去流入动量。第18页水力学重点及难点水力学重点及难点v 液体两种流态和判别 雷诺试验 层流 液体质点相互不混掺层 状流动。紊流 存在涡体质点相互混掺 流动。v流态判别：雷诺数ReReRek 层流；ReRek 紊流雷诺数是主要无量纲数，它物理意义表示惯性力与粘滞力比值。Chapter 4第19页v水头损失（沿程水头损失和局部水头损失）理想液体只有能量转换，而没有能量损失产生水头损失两个条件1.液体含有粘滞性(内因)2.固体边界影响，液体质点间产生相对运动(外因)第20页水力学重点及难点水力学重点及难点v改变规律 尼古
6、拉兹试验（人工粗糙管）第21页水力学重点及难点水力学重点及难点v几个主要公式 达西公式谢才公式 曼宁公式 第22页水力学重点及难点水力学重点及难点v简单管道水力计算短管水力计算自由出流 淹没出流长管水力计算方法 v水击现象和水击分类 Chapter 5v管道分类v复杂管道水力计算（并联）第23页水力学重点及难点水力学重点及难点v明渠均匀流特征：（1）水深，底坡沿程不变及过水断面形状尺寸不变（2）断面平均流速沿程不变（3）三线平行J=Jz=i v均匀流形成条件：恒定流，长直棱柱体渠道，正坡渠道，糙率沿程不变 Chapter 6、7v 水力最正确断面第24页水力学重点及难点水力学重点及难点v明渠均
7、匀流公公式v明渠均匀流水力计算类型：（1）求流量Q（2）求渠道糙率n（3）求渠道底坡：（4）设计渠道断面尺寸 第25页水力学重点及难点水力学重点及难点v明渠水流流态判别：判别指标VwFrhk，ik（均匀流）缓流V hki ik 急流V VwFr 1h ik 临界流 V=VwFr=1h=hki=ik 第26页水力学重点及难点水力学重点及难点v佛劳德数Fr：佛劳德数Fr是水力学中主要无量纲数，它表示惯性力与重力对比关系18.断面比能Es和比能曲线：第27页比能及比能曲线缓流急流第28页水力学重点及难点水力学重点及难点v临界水深和临界底坡 矩形断面v水跃：由急流向缓流过渡产生水力突变现象。（从小于临
8、界水深到大于临界水深）水平矩形断面明渠水跃：（1）水跃方程：J（h1）=J（h2）（2）共轭水深公式：第29页水力学重点及难点水力学重点及难点v水面线改变规律2条水深线把5种底坡上流动空间划分为12个流区，每个流区有一条水面曲线。壅水曲线（水深沿流程增加）；降水曲线（水深沿流程减小）v 水跃函数曲线第30页五种底坡十二条水面曲线 第31页1第32页水力学重点及难点水力学重点及难点v堰流基本公式 v堰流分类：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 v闸孔出流基本公式 v堰闸出流特点Chapter 8、9第33页v惯用消能方式：底流消能、条流消能和面流消能 v水流衔接形式 当hthc 远驱水跃 当ht=hc 临界
9、水跃当ht hc 淹没水跃第34页水力学重点及难点水力学重点及难点 v底流消能降低护坦消力池设计(1)消力池深d (2)消力池长度计算(因为消力池末端池壁作用,消力池中水跃长度比自由水跃Lj短)Lk=(0.70.8)Lj 第35页水力学重点及难点水力学重点及难点v渗流及渗流模型（1）渗流模型概念：忽略全部土壤颗粒体积（或存在），认为地下水流动是连续地充满整个渗流空间。（2）渗流模型条件：与实际渗流保持相同边界条件、渗流流量和水头损失。v渗流基本定律：达西定律=kJ 式中：J渗透坡降；k土壤渗透系数，表示土壤渗透能力大小适用范围：恒定均匀层流渗流 Chapter 10第36页水力学重点及难点水力学重点及难点v恒定无压渐变渗流基本公式 杜比公式 式中：H测压管水头，（或称为水面高程），J渗透坡降。（对于渐变渗流，同一过水断面上渗透坡降能够认为是常数，所以同一渗流断面上各点流速为定值。）第37页v井分类v棱柱体地下河槽浸润曲线无临界水深和临界底坡，只有三种底坡四条浸润曲线第38页
