水力学的任务及其发展规律.
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第一章
绪
论
1
§1-1 水力学的任务及其发展规律 一.水力学的任务
（1）研究液体（主要是水）的平衡； （2）研究液体机械水力学的发展简史
●
四千年前的“大禹治水”，就已认识到治水必须顺水之
性，应引导疏通；
●
我国历史上的三大水利工程都江堰、郑国渠、灵渠，距 今2210-2250多年，当时对明渠水流和堰流的认识都已经 达到了相当高的水平，尤其是都江堰，为世界著名治水 工程的历史典范，颂扬至今。
3
流体力学的理论发展：
●1687年牛顿的《原理》使流体力学开始变为力学中的一个独立分支。 ● 1783年瑞士数学家伯诺里在《流体动力学》中提出了伯诺里方程；
● 1755年欧拉在《流体运动的一般原理》中提出理想流体概念，并建立了理想
流体基本方程和连续方程，同时提出了速度势的概念； ● 1781年拉格朗日首先引进了流函数的概念； ● 1826年法国工程师Navier，1845年英国数学家、物理学家Stokes提出了著名 的N-S方程； ● 1876年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流； ● 1858年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并
三．液体的黏滞性
5
四．液体的压缩性 体积压缩系数 体积弹性系数
K
dV V dp
1
dp dV V
五．液体的表面张力 毛细现象：由于表面张力作用，玻璃管中液面 和与之连同的大容器中的液面不在同一水平面上，
这种现象叫毛细现象。
6
7
六．作用于液体上的力 按物理性质：重力、惯性力、弹性 力、磨擦力、表面张力。 按特点分： 质量力和表面力。
8
§1-3
液体的基本特征和连续介质的概念
一．液体的基本特征
在水力学中，认为液体是连续充满其 所占据空间毫无空隙的连续体。
9
二．连续介质假设 假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续 体,水力学所研究的液体是连续介质的连续流动。
10
三．理想液体的概念 理想液体就是把水看做是绝对不可压缩、不能 膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。
11
§1-4
水力学的研究方法
理论分析： 数值计算：
实验研究：
12
理论分析：
将普遍规律、公理，如：
牛顿定律
能量守恒原理 力系的平衡定律 动能定律 动量定律等
用于液体分析中，建立液体微分方程、积分方程，优
化方程，结合边界条件、限定条件求解。
13
数值计算： 利用计算机技术，数值求解描述 液体运动的微分方程、积分方程等，
于1887年提出了脱体绕流理论；
● 19世纪末，相似理论提出，使实验和理论分析紧密结合； ● 1904年普朗特提出了边界层理论； ● 20世纪60年代以后，计算问题得到了很大的发展，流体力学不断地得到了完 善与提高。
4
§1-2 液体的主要物理性质及作用于液体上的力
一. 液体的质量和密度
二．液体的重量和容重（重度）
得到问题的数值解
14
实验研究：
对有关问题进行物理模型实验
注：实验在在哲学上属于实践的范畴 例如，水力学实验研究
其成果是检验水力学理论的唯一标准
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绪
论
1
§1-1 水力学的任务及其发展规律 一.水力学的任务
（1）研究液体（主要是水）的平衡； （2）研究液体机械水力学的发展简史
●
四千年前的“大禹治水”，就已认识到治水必须顺水之
性，应引导疏通；
●
我国历史上的三大水利工程都江堰、郑国渠、灵渠，距 今2210-2250多年，当时对明渠水流和堰流的认识都已经 达到了相当高的水平，尤其是都江堰，为世界著名治水 工程的历史典范，颂扬至今。
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流体力学的理论发展：
●1687年牛顿的《原理》使流体力学开始变为力学中的一个独立分支。 ● 1783年瑞士数学家伯诺里在《流体动力学》中提出了伯诺里方程；
● 1755年欧拉在《流体运动的一般原理》中提出理想流体概念，并建立了理想
流体基本方程和连续方程，同时提出了速度势的概念； ● 1781年拉格朗日首先引进了流函数的概念； ● 1826年法国工程师Navier，1845年英国数学家、物理学家Stokes提出了著名 的N-S方程； ● 1876年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流； ● 1858年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并
三．液体的黏滞性
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四．液体的压缩性 体积压缩系数 体积弹性系数
K
dV V dp
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dp dV V
五．液体的表面张力 毛细现象：由于表面张力作用，玻璃管中液面 和与之连同的大容器中的液面不在同一水平面上，
这种现象叫毛细现象。
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六．作用于液体上的力 按物理性质：重力、惯性力、弹性 力、磨擦力、表面张力。 按特点分： 质量力和表面力。
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§1-3
液体的基本特征和连续介质的概念
一．液体的基本特征
在水力学中，认为液体是连续充满其 所占据空间毫无空隙的连续体。
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二．连续介质假设 假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续 体,水力学所研究的液体是连续介质的连续流动。
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三．理想液体的概念 理想液体就是把水看做是绝对不可压缩、不能 膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。
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§1-4
水力学的研究方法
理论分析： 数值计算：
实验研究：
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理论分析：
将普遍规律、公理，如：
牛顿定律
能量守恒原理 力系的平衡定律 动能定律 动量定律等
用于液体分析中，建立液体微分方程、积分方程，优
化方程，结合边界条件、限定条件求解。
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数值计算： 利用计算机技术，数值求解描述 液体运动的微分方程、积分方程等，
于1887年提出了脱体绕流理论；
● 19世纪末，相似理论提出，使实验和理论分析紧密结合； ● 1904年普朗特提出了边界层理论； ● 20世纪60年代以后，计算问题得到了很大的发展，流体力学不断地得到了完 善与提高。
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§1-2 液体的主要物理性质及作用于液体上的力
一. 液体的质量和密度
二．液体的重量和容重（重度）
得到问题的数值解
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实验研究：
对有关问题进行物理模型实验
注：实验在在哲学上属于实践的范畴 例如，水力学实验研究
其成果是检验水力学理论的唯一标准
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