水力学基本概念
吴持恭水力学考点精讲
吴持恭水力学考点精讲摘要：一、吴持恭水力学考点概述二、水力学基本概念及原理1.流体的性质2.流体静力学3.流体动力学三、水力学考点详解1.压力与流速的关系2.流量与管径的关系3.摩擦损失和局部阻力四、水力学应用案例分析1.水利工程2.给排水系统3.工业管道设计五、水力学考点的实践与总结1.考点在实际工程中的应用2.提高水力学考点理解的方法3.考试技巧与策略正文：一、吴持恭水力学考点概述吴持恭教授是我国著名的水力学专家，他的水力学考点精讲为广大考生提供了宝贵的复习资料。
本文将围绕吴持恭水力学考点，详细介绍水力学的基本概念、原理与应用案例，帮助大家更好地理解和掌握水力学知识。
二、水力学基本概念及原理1.流体的性质水力学研究的主要对象是流体，包括液体和气体。
流体具有以下性质：连续性、粘性、压缩性、热膨胀性等。
2.流体静力学流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布规律。
其中，帕斯卡定律是流体静力学的基本原理，它指出在封闭容器中，流体各点的压力大小与所受面积成反比。
3.流体动力学流体动力学研究流体在运动过程中的规律，主要包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
此外，还有著名的伯努利定理，它描述了流体在流动过程中压力、速度和高度之间的关系。
三、水力学考点详解1.压力与流速的关系根据伯努利定理，流体在流动过程中，压力降低的地方流速增大。
因此，在实际工程中，可以通过调整流速来控制压力，实现流量的调控。
2.流量与管径的关系根据连续性方程，流量与管径成正比。
在给定流量条件下，减小管径可以提高流速，增大压力损失。
因此，在设计管道系统时，应综合考虑流量、流速和管径的关系，以降低压力损失。
3.摩擦损失和局部阻力摩擦损失与流速的平方成正比，与管径的粗糙度成正比。
局部阻力与流速的平方成正比，与局部障碍物的形状和尺寸有关。
在设计管道系统时，应尽量减小摩擦损失和局部阻力，以降低能耗。
四、水力学应用案例分析1.水利工程水利工程是我国基础设施的重要组成部分。
水力学
§1.3 流体的主要物理性质
密度表征物体惯性的物理量。
一、流体的密度
单位体积流体所具有的质量。
均匀流体： 单位：kg/m3
dM dV
常见流体的密度： 水——1000 kg/m3 空气——1.23 kg/m3 水银——136000 kg/m3
M V
3、流体的压缩性
流体体积随着压力的增大而缩小的性质。
常数
常数
2、流体的粘性
1. 粘性的定义
流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内 部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。 (1) 库仑实验(1784) 库仑用液体内悬吊圆盘摆动实验证实流体存在内摩擦。
(2) 流体粘性所产生的两种效应 流体内部各流体微团之间会产生粘性力；
流体降粘附于它所接触的固体表面。
h
U
dy
u+du u
(1) 动力粘度
y
o
(kg /(m s))
(2) 运动粘度
du dy
(m 2 / s )
二、粘性流体和理想流体
1.粘性流体
具有粘性的流体（μ≠0）。
2.理想流体
忽略粘性的流体（μ=0）。 一种理想的流体模型。
三、牛顿流体和非牛顿流体
1.牛顿流体
符合牛顿内摩擦定律的流体
p p0 gh
p z c g
P pc A
2 z
JC y D yC yC A
P
P P
2 x
Px ghc Ax
Pz gV
三、分析方法总结
1.证明流体力学基本定理的方法 2.相对静止涉及的达朗贝尔原理
3.曲面受力中压力体的画法与应用
水力学-水动力学
C D (b)
ν ν
小 小
h1
(c)
ν ν
C C
(d) E 1 (a) A 2 B
ν ν
大 大
图1-14 雷诺实验 （a）实验装置；（b）层流；（c）过渡区；（d）紊 流
lghf
D
n=1.75-2.0
C A
层流
B
过渡 区 紊流
45° lgν O lgν lgν lgν c c
力曲线的走线为A B C D，如图1-13所示。 若实验时流速由大变小，则上述现象以相反的程序重演， 但由紊流转变为层流的流速 (下临界流速)要小于层流 ve 变为紊流的流速 （上临界流速），如图1-13所示。沿 程阻力曲线的走线为 v D C A，如图1-13所示。 e 实验进一步表明，同一实验装置的临界流速是不固定的。 随着流动的起始条件和实验条件的不同，外界干扰程度 不同，其上临界流速差异很大，但是，其下临界流速却 基本不变。在实际工程中，扰动是普遍存在的，上临界 流速没有实际意义，一般指的临界流速即下临界流速。 上述实验观察到两种不同的流态，以及流态与管道流速 之间的关系。由雷诺等人的进一步实验表明，流态不仅 和断面平均流速 有关，还和管径d、液体的粘性 和密
二、绕流阻力 流体绕物体的流动，可以有多种方式。它 可以是流体绕静止物体运动，亦可以是物体在静 止的流体中运动，或者两者都在运动。我们在研 究时，都是把坐标固结与物体，将物体看作是静 止的，而探讨流体相对于物体的运动。 实际流体绕经物体，作用在物体上的力， 除了法向压力外，还由于流体粘性引起的切向力， 即摩擦阻力。
Re
vd
当管中雷诺数小于临界雷诺数时，管中流动处于层流 状态，反之则为紊流。 二、动阻力和水头损失的两种损失
水力学 教学大纲
水力学教学大纲一、课程概述水力学是研究水的运动规律以及水在各种工程和自然环境中的应用的学科。
本课程旨在向学生介绍水力学的基本理论和实际应用，使其掌握水流的基本原理和分析方法，以及了解水力学在工程中的应用。
二、教学目标1. 掌握水的基本性质和水流的运动规律；2. 理解水力学的基本原理，能够运用水力学理论分析和解决工程实际问题；3. 了解水力学在水利工程、水电站等领域的应用，并理解其在环境保护和可持续发展中的作用；4. 培养学生的分析和解决问题的能力，以及实验和实际操作的技能。
三、教学内容1. 水力学基本概念和基本性质1.1 水的物理性质1.2 水流的基本参数1.3 水力学的基本概念2. 水流的运动规律2.1 一维流动和二维流动2.2 流态的分类和流速分布2.3 麦克斯韦方程和纳维-斯托克斯方程2.4 水流动力学方程3. 水流的测量和实验3.1 水流参数的测量方法3.2 水流实验的基本原理3.3 实验室实践和水流模型试验4. 水力工程中的应用4.1 水力发电原理和技术4.2 水利工程的设计和施工4.3 水道工程和渠道设计4.4 堤坝工程和防洪措施5. 河流水动力学5.1 河流流态和河道形态5.2 河流水动力学模型5.3 河流治理和生态环境保护四、教学方法1. 理论讲解：通过教师讲解、课堂讨论等形式，提供水力学基本理论知识；2. 实验操作：组织学生进行水流实验和模型试验，加深对水力学原理的理解；3. 课外阅读：布置相关文献阅读和研究报告，拓展学生的知识面和思维深度；4. 工程实践：组织学生参与水利工程实践活动，提升学生的实际操作能力。
五、教学评价1. 学生课堂表现：包括课堂参与度、作业完成情况等；2. 实验和模型操作：对学生实验和模型试验的操作技能进行评价；3. 课程论文和报告：学生撰写的课程论文和研究报告的质量和深度；4. 期末考核：包括笔试、实验操作和课程设计等。
六、教材及参考资料主教材：《水力学导论》刘大恒著，北京大学出版社参考资料：1. 《水利水电工程概论》刘明宇著，清华大学出版社2. 《水利水电工程结构力学》王勇著，人民交通出版社3. 《流体力学》张春燕著，高等教育出版社七、课程设计学生需要设计一个小型水利工程项目，包括工程方案、设计图纸和技术报告，并进行口头答辩。
水利计算的知识点总结
水利计算的知识点总结一、水力学基础知识1. 水力学概念水力学是研究水在不同情况下的流动规律和力学特性的科学。
水利计算涉及到的很多问题都与水的流动有关，因此水力学是水利计算的基础知识之一。
2. 流速和流量水流的速度和流量是水利计算中最基本的概念。
流速是指单位时间内水流过的距离，通常用米/秒来表示；流量是指单位时间内通过某一横截面的水量，通常用立方米/秒来表示。
3. 流态和水力势流态是指水流的状态，包括层流和湍流两种状态。
层流是指水流的速度分布均匀，流线平行；湍流是指水流的速度分布不均匀，有涡流和湍流。
水力势是指水流动能的高度，是水压的势函数。
4. 雨量计算雨量是指雨水的量，对于水利计算来说，雨量的准确测定非常重要。
雨量计算是通过采用不同的方法对降雨量进行测定和计算。
5. 水力计算公式水力计算公式是用来计算涉水工程中各种水力参数的公式，包括流速公式、流量公式、水压公式等。
6. 泵站水泵选择和计算泵站水泵选择和计算是用来确定泵站所需要的水泵数量、型号、流量和扬程等参数的计算。
二、水库调度和灌溉计算1. 水库调度水库调度是指根据水库存水量和需水量等因素来确定水库的放水量和放水时间。
水库调度计算需要考虑到水库的地理位置、地形地貌、水文特征和气象条件等因素。
2. 灌溉计算灌溉计算是指通过计算确定灌溉水的需水量、供水量、灌溉周期、灌溉面积等参数。
灌溉计算需要考虑到土壤的类型、植物的种类和生长周期、气候条件等因素。
三、排水和防洪计算1. 排水计算排水计算是通过计算确定排水系统的设计和运行参数，包括排水管道的尺寸、坡度、流速、流量等。
2. 防洪计算防洪计算是通过对河流、湖泊等水体的水位、流量等数据进行分析和计算，确定防洪措施和防洪工程的设计参数。
四、水力工程设计和管理1. 水力工程设计水力工程设计是指根据水利工程的需要，进行水利计算并确定工程建设的设计参数，包括设计流量、设计水位、设计堰高等。
2. 水力工程管理水力工程管理是指对水利工程的建设、维护、运行和管理进行计划和执行，并通过水利计算来进行监测和评估。
水力学重点
复习总结（标红或划线的需记住）0 绪论一、概念1、水力学：用实验和分析的方法，研究液体机械运动（平衡和运动）规律及其实际应用的一门科学。
2、密度和容重：ρ=V M γ=V Mgγ=ρg 纯净水1个标准大气压下，1atm 4℃时密度最大 ρ水=1000kg /m 3 γ水=9.80kN/m 3ρ水银=13.6×103 kg /m 3（1atm20℃） 1N=1kg m/s 2容重γ的概念一般新教材中多已不引用，但工程中仍采用，本教案中仍采用，3、粘滞性：液体质点抵抗相对运动的性质。
粘滞性是液体内摩擦力存在的表现，是液体运动中能量产生损失的根本原因。
4、理想液体：不考虑粘滞性、压缩性、热涨性、表面张力性质的液体称为理想液体。
τ=ηdydu 或T=ηAdyduη动粘 [ML -1T -1] Pa.s (帕.秒) 1 Pa=1N/m 2 1N=1kg ²m/s 2ν运粘 [L 2T -1] m 2/sν=η/ρ水的经验公式：ν=2000221.00337.0101775.0tt ++公式中ν单位为cm 2/s ，t 为水温℃。
5、连续介质模型：假定液体质点毫无空隙地充满所占空间，描述液体运动物理量（质量、速度、压力等）是时间和空间的连续函数，因而可用连续函数的分析方法来研究，这种假定对解决一般工程实际问题是有足够的精度的。
6、压缩性 一般不考虑热膨胀性 流动性二、 问题1、 牛顿内摩擦定律简单应用；2、 作用于液体上的力：质量力、表面力；3、 水力学研究方法：理论分析、科学试验、数值模拟4、 水力学应用（水利工程）：1）确定水力荷载2）确定水工建筑物过水能力（管、渠、闸、堰 ） 3）分析水流流动形态4）确定水流能量消耗和利用 5）水工建筑物水力设计1 水静力学一、概念1、静水压强：p =AP A ∆∆→∆0lim=dAdP2、等压面：均质连通液体中，压强各点相等的点构成的面称为等压面。
水力学ppt课件
在流体中注入染色剂，形成的染色 质点在流动过程中描绘出的曲线。 染色线可以直观地显示流动状况。
一维流动和二维流动特点分析
一维流动
流动参数仅沿一个坐标方向变化，其 他两个坐标方向上的变化可忽略不计 。一维流动具有简单的流动特性和明 确的数学描述。
二维流动
流动参数沿两个坐标方向变化，另一 个坐标方向上的变化可忽略不计。二 维流动比一维流动复杂，但仍可采用 适当的数学方法进行描述和分析。
经验总结
结合实例分析，总结泄水建筑物设计的经验和教训，提出改进和优化 建议。
谢谢聆听
水力学ppt课件
目录
• 水力学基本概念与原理 • 流体静力学分析 • 流体动力学基础知识 • 管内流动与损失计算 • 明渠恒定均匀流与非均匀流分析 • 堰流、闸孔出流和泄水建筑物设计
原理
01 水力学基本概念与原理
水力学定义及研究对象
水力学的定义
研究液体在静止和运动状态下的 力学规律及其应用的科学。
非均匀流现象描述
在明渠中，若水流运动要素沿程发生变化，则称为非均匀流。非均匀流可表现为水面波动、流速分布不均等现象 。
分类方法
根据非均匀流产生的原因和表现形式，可将其分为渐变流和急变流两类。渐变流是指水流要素沿程逐渐变化，而 急变流则是指水流要素在较短时间内发生显著变化。
明渠恒定非均匀流水面曲线变化规律探讨
03
特性比较
恒定流具有稳定的流动特性，便于分析和计算；非恒定 流的流动特性复杂多变，需要采用动态分析方法。
流线、迹线和染色线概念辨析
流线
在某一瞬时，流场中每一点都与 速度矢量相切的曲线。流线反映 了该瞬时流场中速度的分布状况
。
迹线
某一质点在流动过程中不同时刻所 在位置的连线。迹线反映了该质点 在流动过程中的运动轨迹。
水力学基本知识
第一章水力学基本知识1.惯性：具有维持它原有运动状态的特性、质量越大，运动状态越难改变，因而惯性越大2.单位体积内液体所具有的重量称为该液体的容重（重度）3.内摩擦力f=黏滞力4.谬u：动力粘滞系数与液体性质有关5.u液体表面与底面流速差6.液体粘滞性还可用运动粘滞系数v表示v=谬u/破p7.压缩性：液体不能承受拉力，可以承受压力。
液体受压缩后体积缩小，密度增加，同时液体内部会产生压力抵抗压缩变形，这种性质被称为液体的压缩性；压力解除后消除变形，恢复原状，这种性质称为液体弹性8.表面张力：表面张力仅在液体表面存在，液体内部不存在9.连续介质假说：假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无间隙的连续体，水力学所研究的液体运动是连续介质的连续运动10.理想液体概念：水是不可被压缩，没有粘滞性，没有表面张力的连续介质11.质量力：常见的重力和惯性力皆属于质量力，单位质量液体所受的质量力为单位质量力m第二章水力静学1.等压面：静止液体中凡压强相等的各点连接起来组成的面（平面或曲面）称为等压面2.等压面重要性质：作用于静止液体上任意一点的质量力必须垂直于通过该点的等压面3.重力液体的等压面是重力加速度g互相垂直的曲面4.所以平衡液体的自由表面是等压面，即液体静止时的自由表面是水平面，静止液体中两种不同液体的分界面是等压面5.等压面概念：相连通的两种液体6.绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强7.相对压强：把当地大气压作为零点计量的压强8.p’绝对压强p相对压强Pa当地大气压强9.Yh为液体自重产生压强，与水呈线性关系，沿水深的压强分布图为直角三角形10.压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面，两受压面交点处的压强具有各向等值性11.z—位置高度，即计算点距计算基准面的高度，称位置水头12.p/y—压强高度测压管中水面至计算点的高度，称压强水头13.z+p/y—测压管中水面至计算点的高度，称测压管水头（单位重量液体的势能，简称单位势能）第三章水力学基础1.迹线：是单个液体质点在某一时间段内的运动轨迹线2.流线：是在某一瞬时的空间流场中，表示各质点流动方向的曲线流线上所有各点在该瞬时的厉害矢量都和该流线相切，流线不能相交和转折3.元流，总流，过水断面：充满微小流管内的液体称为元流；充满流管内的液体称为总流，总流是无数元流的总和；与元流或总流中所有流线相正交的截面称为过水断面4.流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积5.恒定流，非恒定流：所有水流运动要素均不随时间变化的液流称恒定流；水流任一运动要素随时间变化的液流称非恒定流6.无压流，有压流：凡过水断面的部分周线为自由表面的液流称为无压流；凡过水断面的全部周线均于固体壁面相接触的液流称为有压流7.毕托管：一种测量液体点流速的仪器8.文丘里管：测量管道中液体流量的常用仪器9.雷诺数：表征了惯性力与黏滞力的比值雷诺数Rek≈2300是一个相当稳定的数值10.层流底层：液体作紊流运动时，紧邻壁面液体层的流速很小，流速梯度很大，黏滞力处于主导地位，且质点的横向混掺受到很大约束，因此总存在有保持层流流动的薄层，称为层流底层11.紊流切应力：在紊流中的水流阻力除了粘性阻力t1外，液体质点混参和运动量交换还将产生附加的切应力t2，简称紊流的附加应力12.重力流，无压流：明渠中水流是直接依靠重力作用而产生的，称重力流；同时它具有自由表面，相对压强为零，故称为无压流13.明渠均匀流形成条件①必须是顺坡渠道i>0并在较长一段距离保持不变②必须是长而直的棱柱形渠道③渠道表面的糙率n应沿程不变④渠道中的水流应是恒定流14.水力最佳断面：矩形渠道水力最佳断面的底宽为水深的两倍即水力半径为水深的1/215.水文资料应有以下四性①可靠性②代表性③独立性④一致性16.水位观测：水位是河流最基本的水文要素12.我国统一规定用青岛验潮站的黄海平均海平面作为水准基面17.水位观测通常用水尺和自记水位计，水尺读数加水尺零点高程就是水位18.水文调查：步骤是先建立水文断面，通过洪水调查，确定各种洪水位和洪水比降，进而确定水文断面的流速和流量19.洪水调查：访问调查洪痕调查20.其他调查：其他调查主要有冰凌调查和既有涉河工程调查21.堰流和堰：在明渠流中，为控制水位或控制流量而设置构筑物，使水流溢过构筑物的流动称为堰流，该构筑物称为堰22.堰水力特性：①堰的上游水流受阻，水面壅高，势能增大;在堰顶上由于水深变小，流速变大，使动能增大，在势能转化为动能过程中，水面有下跌的现象。
水力学基础概念[整理版]
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水力学基础概念[整理版]目录绪论: .................................................................... .......................... 2 第一章:水静力学...................................................................... ....... 2 第二章:液体运动的流束理论 ........................................................... 3 第三章:液流形态及水头损失 ........................................................... 4 第四章:有压管中的恒定流............................................................... 5 第五章:明渠恒定均匀流 (6)第六章:明渠恒定非均匀流............................................................... 7 第七章:水跃...................................................................... .............. 8 第八章:堰流及闸空出流 (9)第九章:泄水建筑物下游的水流衔接与消能 .................................... 10 第十一章:明渠非恒定流 (11)第十二章:液体运动的流场理论...................................................... 11 第十三章:边界层理论....................................................................12 第十四章:恒定平面势流 (13)第十五章:渗流 ..................................................................... ......... 13 第十六章:河渠挟沙水流理论基础 .................................................. 14 第十七章:高速水流 ..................................................................... .. 14绪论:1 水力学定义:水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
水力学基本概念
1 水力学定义：水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
2 理想液体：易流动的，绝对不可压缩，不能膨胀，没有粘滞性，也没有表面张力特性的连续介质。
3 粘滞性：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点见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。
可视为液体抗剪切变形的特性。
（没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别）4 动力粘度：简称粘度，面积为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。
5 连续介质：假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。
6 研究水力学的三种基本方法：理论分析，科学实验，数值计算。
第一章:水静力学要点：（1）静水压强、压强的量测及表示方法；（2）等压面的应用；（3）压力体及曲面上静水总压力的计算方法。
7 静水压强的两个特性：1）静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2）任一点静水压强的大小和受压面方向无关，或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
8 等压面：1）在平衡液体中等压面即是等势面2）等压面与质量力正交3）等压面不能相交4）绝对静止等压面是水平面5）两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6）不同液体的交界面也是等压面9 静水压强的计算公式：p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体：11 绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。
12 相对压强：13 真空度：是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值，14 压强的测量：测压管，U型水银测压计, 差压计15 静止液体内各点，测压管水头等于常数，16 作用在矩形上的静水总压力：（画图是考点）1）按一定比例，用线段长度代表改点静水压强的大小2）用箭头表示静水压强的方向，并与作用面垂直P3717 静水总压力的计算：(为平面形心在点C液面下的淹没深度)（）18 矩形，绕形心轴的面积惯矩：。
水力学内容提要与习题详解.pdf
水力学内容提要与习题详解.pdf一、引言水力学是研究流体在静止和运动条件下的性质、规律、力学和应用的学科。
本文档将对水力学的一些重要内容进行提要和习题的详细解析，以帮助读者更好地理解和掌握水力学的基本原理和应用。
二、基本概念和公式2.1 流体的性质和基本概念在水力学中，流体是指液体和气体。
本节将介绍流体的性质和基本概念，包括密度、压力、体积力等。
同时，给出了相关的公式和计算方法。
2.2 流体静力学流体静力学是研究流体在静止条件下的性质和规律。
本节将介绍流体静力学的基本原理和公式，包括压力分布、压力力学定律等内容。
三、流体运动的基本原理3.1 流体的质量守恒流体的质量守恒原理是应用于流体运动的基本定律之一。
本节将介绍质量守恒原理的表达和应用，包括控制体和控制体积、质量流率等概念，以及质量守恒方程的推导和应用。
3.2 流体的动量守恒流体的动量守恒是研究流体运动时的另一个基本定律。
本节将介绍动量守恒原理的表达和应用，包括控制体力学和控制体动量、欧拉方程和伯努利方程等内容。
3.3 流体的能量守恒流体的能量守恒是研究流体运动时的重要原理之一。
本节将介绍能量守恒原理的表达和应用，包括流体的总能量和流体元的能量方程等内容。
四、习题详解本节将通过一系列习题的详细解析，帮助读者加深对水力学基本原理的理解和应用。
每个习题都将给出解题思路和步骤，以及详细的计算过程和结果。
通过习题的解析，读者将能更好地掌握水力学的应用技巧和方法。
五、总结本文档通过对水力学的内容提要和习题详解，对水力学的基本原理和应用进行了系统的介绍和解析。
通过阅读本文档，读者将能够更全面地理解水力学的重要概念和主要原理，并能够熟练运用这些知识解决实际问题。
期望本文档能对读者在学习和应用水力学方面起到积极的帮助作用。
以上是对《水力学内容提要与习题详解.pdf》的简要概述，在这份文档中，我们详细介绍了水力学的基本概念、原理和公式，并通过习题的解析帮助读者更好地掌握水力学的应用技巧和方法。
水力学
常常忽略流速水头的影响，则总水头线与测压管 水头线重合。 （3）在等直径均匀流条件下，流速沿程不变，测 压管水头线与总水头线相互平行。 （4）如果系统中有水泵，发生机械能的输入，水 头线会突然的上升，总水头线的上升幅度就是 水泵的扬程。
4.恒定流连续性方程
根据质量守恒定律可以导出没有分叉的不 可压缩液体一维恒定总流任意两个过水断面的 连续性方程有下列形式。
1.5 水头和单位势能
重力作用下静水压强基本公式可表示为：
z----位置水头；单位位能。 p/γ ----压强水头；单位压能。 z+p/γ ----测压管水头；单位势能。 z+p/γ=C ----测压管水头等于常数；静止液体内各点的单
位势能相等。
因此，水静力学基本方程也可表述为：静止液体 中各点的测压管水头是常数。该方程反映了静止液体 中的能量分布规律。
上式说明：任意两个过水断面的平均流速与过水断 面的面积成反比。
对于有分叉的恒定总流，连续性方程可以表示为：
连续性方程是一个运动学方程，它没有涉及作用力 的关系，通常应用连续方程来计算某一已知过水断面的 面积和断面平均流速或者已知流速求流量，它是水力学 中三个最基本的方程之一。
5.恒定流能量方程
5.1 恒定总流能量方程式 实际流体恒定总流的能量方程（对单位重流
式中： ——流体密度 g ——重力加速度 V ——浸没于流体中的物体体积
1.8 潜、浮物体平衡与稳定
潜体在倾斜后恢复其原来平衡位置的能力，称为潜 体的稳定性。按照重心C和浮心D在同一铅垂线上的相对 位置，有以下三种可能
1、重心C位于浮心D之下，潜体如有倾斜，重力G 与浮力F形成一个使潜体恢复原来平衡位置的转动力矩， 使潜体能恢复原位，这种情况的平衡为稳定平衡。
水力学总结
水力学总结水力学，作为研究流体运动和相互作用的学科，对于我们生活中的许多方面都有着重要的影响。
本文将对水力学的基本概念、原理以及应用进行总结和探讨。
1.基本概念水力学主要研究流体的运动和相互作用规律。
流体可以包括液体和气体，而在水力学中，我们主要关注液体，特别是水的运动。
水力学研究的对象可以是液体在管道或河流中的流动，也可以是液体对固体的冲击力以及其它各种力学问题。
2.基本原理水力学研究中的一个重要原理是贯通方程。
贯通方程主要描述了液体在任何规则截面上的流量守恒关系。
根据贯通方程，我们可以计算液体在管道或河流中的流速以及流量，从而进一步研究流体的运动规律。
另一个重要的原理是伯努利方程。
伯努利方程描述了流体在沿流动方向上的能量变化关系。
通过伯努利方程，我们可以了解液体在不同位置上的流速、压力以及高度等参数之间的相互关系。
3.应用领域水力学在工程领域有着广泛的应用。
例如，我们可以通过水力学原理来设计水流发电站，利用水流的动能产生电能。
此外，水力学也可以用于城市排水系统的设计，通过合理设置管道和泵站来排除城市污水。
此外，水力学在水资源管理中也起到重要的作用。
通过研究水的流动规律，我们可以预测洪水的发生概率，从而做好防洪工作。
同时，水力学也可以帮助我们设计灌溉系统，合理利用水资源，提高农田的产量。
另外一个应用领域是航海工程。
通过研究水的流动特性，我们可以设计更加稳定的船舶结构，提高船舶在波浪中的抵抗能力。
同时，水力学也可以帮助我们设计港口和航道，确保船只的安全通行。
4.挑战与发展尽管水力学已经取得了一系列的研究成果并有着广泛的应用，但仍然面临着一些挑战。
首先，随着人类的经济和社会的发展，对水资源的需求不断增加，水力学需要更加深入地研究水的分布和供应问题，以应对水资源的短缺。
其次，水力学在环境保护方面也面临挑战。
随着环境问题的日益突出，我们需要通过水力学的研究来预测和控制水污染的扩散，改善水环境质量。
另外，随着科学技术的不断发展，水力学也需要不断更新和改进研究方法。
水力学第一章
第一章绪论第一节水力学的任务及其发展概况一、水力学的定义1.水力学的定义水力学是研究液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门学科，是力学的一个重要分支。
1.1 对象：液体，以水为代表，又如，石油等1.2 内容：（1）液体平衡和机械运动规律（宏观的，非微观的运动）（2）在工程（水利工程等领域）上应用（用于人类改造自然的活动）注：实验在在哲学上属于实践的范畴其成果是检验水力学理论的唯一标准理论分析1.3方法：数值计算实验研究理论分析：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。
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，得到问题的数值解。
实验研究：对有关问题进行物理模型实验。
理论分析、数值计算和实验研究结合。
1.4课程性质技术基础课（介于基础课和专业课）要求学过的课程有：高等数学包括：微分（偏导数、导数）、积分（曲面积分、定积等）、泰勒展开式、势函数、微分方程。
理论力学包括：达朗贝尔原理、能量守恒定律、动能定律、动量定律。
材料力学包括：变形概念、平行移轴定律、惯性矩、惯性积等。
二、水力学的起源和发展1. 古代中国水力学发展几千年来，水力学是人们在与水患作斗争发展生产的长期过程中形成和发展起来的。
相传四千多年前（公元前2070，夏左右）大禹治水他采用填堵筑堤,疏通导引方法，治理了黄河和长江。
例如，《庄子·天下篇》所说，大禹“堙（yin）洪水，决江河，而通四夷九州”，治理了“名川三百，支川三千，小者无数”。
春秋战国末期（公元前221前左右）秦国蜀郡太守李冰在岷江中游修建了都江堰，闻名世界的防洪灌溉工程，消除了岷江水患，灌溉了大片土地，使成都平原成为沃野两千年来，一直造福于人类。
都江堰工程采取中流作堰的方法，把岷江水分为内江和外江，内江供灌溉，外江供分洪，这就控制了岷江急流，免除了水灾，灌溉了三百多万亩农田。
876水力学
876水力学概述水力学，简称水力，是研究水流运动规律以及水力工程中与水流有关的问题的学科。
本文将介绍水力学的基本概念、原理和应用。
基本概念水力学的定义水力学是研究流体运动规律及其应用的一门学科。
它涵盖了液体静力学、流体动力学和流体力学的应用。
基本量和单位在水力学中，有一些基本量和单位需要了解：•流量：流体单位时间内通过一个截面的体积。
•动量：流体的动量等于质量乘以速度。
•压力：流体在单位面积上的力。
•流速：单位时间内通过一个截面的流体速度。
•流态：流体在运动中的形态，可以是层流、湍流等。
原理水力学的原理基于质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律质量守恒定律表明，在封闭系统中，流入系统的流体质量与流出系统的流体质量相等。
即：$$\\sum m_{in} = \\sum m_{out}$$动量守恒定律动量守恒定律表明，在无外力作用下，流体的总动量保持不变。
即：$$\\sum m_{in} v_{in} = \\sum m_{out} v_{out}$$能量守恒定律能量守恒定律表明，在理想情况下，流体总能量保持不变。
即：$$\\sum m_{in} (\\frac{1}{2}v_{in}^2 + z_{in} +\\frac{p_{in}}{\\rho g}) = \\sum m_{out}(\\frac{1}{2}v_{out}^2 + z_{out} + \\frac{p_{out}}{\\rho g})$$其中，v表示流速，v表示重力势能，v表示压力，$\\rho$表示流体的密度，v表示重力加速度。
应用水力学的应用广泛，包括水资源管理、水力发电、水环境工程等。
水资源管理在水力学中，研究水资源的流动和分配问题，以实现有效的水资源管理。
通过研究河流、湖泊、地下水和雨水等水资源的流动规律和分布情况，可以合理规划水资源的利用和保护。
水力发电水力发电是利用水流的动能来发电的一种清洁能源。
水力发电利用水的重力势能和流体动能，将水流转化为旋转轴的动能，最终驱动发电机发电。
第一章 水力学基础.
把一个圆柱形容器里的垂直水柱作 为一个隔离体，来分析它受力的平衡条 件，如图l—2所示，在这垂直水柱上作 用着以下的力：
(1)水柱自由面上的气体压力,垂直向下。 (2)容器底对水柱底面的作用力，垂直 向上。
(3)水柱本身重量，垂直向下。
3. 水流运动的分类
(1)按水流运动要素(流速、压强)与时间有无变化 关系分为：
稳定流——在流场中任一点的流速和压强不随时 间变化，仅与空间位置有关，这种水流称为稳定流 ，如水箱中水位不变而向管道中供水的水流。
非稳定流——在流场中任一点的流速、压强不仅 与空间位置有关， 而且随时间而变化，这种水流称 为非稳定流。
运动度量和时间量）称为运动粘度。 流体的粘度主要与温度有关，而与压力的关系不大。
一般液体的随温度的升高而减少，而气体的则随温度的 升高而增大，两者变化趋势相反。
粘度为零的流体称为理想流体（实际并不存在）。 遵循牛顿内摩擦定律的流体（气体及绝大多数纯净液 体）称为牛顿流体。另外的称为非牛顿流体。
1.2 动 水 力 学
在给水排水工程中，所遇到的绝大部分问题是 涉及到水的运动问题，例如，水经常要用管道和渠 道来输送；在水处理构筑物中，水的净化也离不开 在水池中沿着一定方向(垂直、水平，倾斜)的缓慢流 动或渗流运动；某些工业设备的用水冷却，要采用 水的循环系统来实现等。因此，动水力学是本专业 学习水力学的重点。
实验表明： 1、由于流体粘滞性，与平板直接接触的流体质点将 与平板一起移动而无滑移，与上板接触的流体质点其速 度为U，与下板接触的流体质点则速度为0，两板之间的 速度分布为直线分布。 2、比值F/A与U/h成正比。即 F U
水力学 超级重要的基本概念
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水力学基础——基本概念 基本概念 水力学基础 8、曲面壁上的静水总压力 、 （1）水平分力的计算 ）水平分力的计算(pp. 34-35) （2）铅锤分力的计算 ） 1）压力体的组成 ）压力体的组成(pp.35-36) 2）实压力体与虚压力体 ）实压力体与虚压力体(p.37) （3）曲面壁上静水总压力的大小与方向 ）曲面壁上静水总压力的大小与方向(p.35)
2、水头线 、
（1）总水头线 ）总水头线(p. 79) （2）测压管水头线 ）测压管水头线(p.79) 与测压管水力坡度Jp （3）水力坡度 与测压管水力坡度 (p.79) ）水力坡度J与测压管水力坡度 （4）总水头线与测压管水头线的特点 ）总水头线与测压管水头线的特点(p. 79)
3、粘性流体的两中流态 、
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12Leabharlann 水力学基础——基本概念 基本概念 水力学基础 7、当量粗糙(p. 150) 、当量粗糙 8、莫迪 、莫迪(Moody)图(p. 151) 图 9、沿程阻力计算（Darcy-Weisbach）公式 、沿程阻力计算（ ）
（1）公式 ）公式(p. 130，公式 ，公式6-1)； ； （3）层流的沿程损失系数 ） （2）适用范围 ） （4）紊流的 确定 ）紊流的λ确定 （2）公式的适用范围 ） （4）曼宁系数 ）曼宁系数n(p.153)
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水力学基础——基本概念 基本概念 水力学基础
第四章 流体动力学基础 1、流体静压强与理想流体动压强及实际流体 动压强的比较 2、欧拉运动微分方程 3、实际流体的运动微分方程 （N–S）方程
（1）切应力的互等定律 （2）广义牛顿内摩擦定律 （3）压应力的特性和大小 1 p = ( p xx + p yy + p zz 3
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目录绪论：1第一章：水静力学1第二章：液体运动的流束理论3第三章：液流形态及水头损失3第四章：有压管中的恒定流5第五章：明渠恒定均匀流5第六章：明渠恒定非均匀流6第七章：水跃7第八章：堰流及闸空出流8第九章：泄水建筑物下游的水流衔接与消能9第十一章：明渠非恒定流10第十二章：液体运动的流场理论10第十三章：边界层理论11第十四章：恒定平面势流11第十五章：渗流12第十六章：河渠挟沙水流理论基础12第十七章：高速水流12绪论：1 水力学定义：水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
b5E2RGbCAP2 理想液体：易流动的，绝对不可压缩，不能膨胀，没有粘滞性，也没有表面张力特性的连续介质。
3 粘滞性：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点见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。
可视为液体抗剪切变形的特性。
<没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别）p1EanqFDPw4 动力粘度：简称粘度，面积为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。
5 连续介质：假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。
6 研究水力学的三种基本方法：理论分析，科学实验，数值计算。
第一章：水静力学要点：<1）静水压强、压强的量测及表示方法；<2）等压面的应用；<3）压力体及曲面上静水总压力的计算方法。
DXDiTa9E3d7 静水压强的两个特性：1）静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2）任一点静水压强的大小和受压面方向无关，或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
RTCrpUDGiT8 等压面：1）在平衡液体中等压面即是等势面2）等压面与质量力正交3）等压面不能相交4）绝对静止等压面是水平面5）两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6）不同液体的交界面也是等压面5PCzVD7HxA9 静水压强的计算公式：p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体：11 绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。
12 相对压强：13 真空度：是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值，14 压强的测量：测压管，U型水银测压计, 差压计15 静止液体内各点，测压管水头等于常数，16 作用在矩形上的静水总压力：<画图是考点）1）按一定比例，用线段长度代表改点静水压强的大小2）用箭头表示静水压强的方向，并与作用面垂直 P37jLBHrnAILg17 静水总压力的计算：(为平面形心在点C液面下的淹没深度><）18 矩形，绕形心轴的面积惯矩：。
圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩19作用在曲面上的静水总压力：，，, tan xHAQX74J0X20 沉体：如果质量力大于上浮力，物体就会下沉，直到沉到底部才停止下来，这样的物体称为沉体。
浮体：如果质量力小于上浮力，物体就会上浮，一直要浮出水面，且使物体所排开的液体的重量和自重刚好相等后，才能保持平衡状态，这样的物体我们称为浮体。
<定倾中心要高于重心）LDAYtRyKfE潜体：质量力等于上浮力，物体可以潜没于水中任何位置而保持平衡，这样的物体称为潜体。
<重心位于浮心之下）Zzz6ZB2Ltk21 平衡的稳定性：是指已处于平衡状态的潜体，如果因为某种外来干扰使之脱离平衡位置时，潜体自身恢复平衡的能力。
dvzfvkwMI1 22 压力体剖面图：1）受压曲面本身2）液面或者液面的延长面3）通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所做的铅锤平面。
rqyn14ZNXI第二章：液体运动的流束理论要点：<1）能量方程的应用条件和应用方法；<2）动量方程的应用条件和应用方法23 恒定流：在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变。
非恒定流：流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化的，这种流称为非恒定流24 流线：某一瞬时在流场中绘出的一条曲线，在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。
迹线：某一液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所练成的线称为迹线。
25 恒定总流得连续性方程：26 均匀流：水流的流线为相互平行的直线。
非均匀流：水流的流线不是互相平行的直线。
渐变流：当水流的流线虽然不是互相平行直线，但几乎近于平行直线时成为渐变流<流线之间夹角很小或流线曲率半径很大）。
EmxvxOtOco 若流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小，这种水流称为急变流。
27 不可压缩液体恒定总流得能量方程：SixE2yXPq5条件：恒定流，只有质量力，断面符合渐变流，两个断面之间，流量保持不变，没有加入或者流出注意：同一基准面，压强必须采用相同的标准，管道选管轴中心，明渠选自由液面，可以取128 J总水头线坡度：简称水力坡，总水头线沿流程的降低值与流程长度之比。
29 恒定总流的动量方程：注意：首先确定投影轴，并表明轴的方向，必须是输出的动量减去输入的动量第三章：液流形态及水头损失要点：<1）层流及紊流的概念；<2）沿程水头损失与局部水头损失的概念；<3）圆管均匀层流断面平均流速及切应力的分布规律r为距圆管轴的距离，为圆管半径4）圆管均匀流沿程水头损失与切应力之间的关系6ewMyirQFL30 水头损失的必备条件：1）液体具有粘滞性2）由于固体边界的影响，液流内部质点之间产生相对运动。
宽浅明渠：kavU42VRUs31 湿周：液流过水断面与固体边界接触的周界线水力半径R：过水断面的面积与湿周的比值32 水头损失公式：，达西公式33 雷诺Re=；粘性底层的厚度：34 层流：当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂紊流<湍流）：当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺35 i 光滑区1）波拉休斯公式： 4000<Re<2）尼库拉兹公式： Re<ii 过渡粗糙区 63000<Re<iii 粗糙区即阻力平方区>6Re>y6v3ALoS8936沿程水头损失的经验公式-谢齐公式曼宁公式：C=巴甫洛夫斯基公式：C= y=2.5R<1.0m时y=1.5M2ub6vSTnPR>1.0m时 y=1.337 局部水头损失：进水口：；出水口：；局部扩大：；局部缩小：(>0YujCfmUCw第四章：有压管中的恒定流要点：<1）长管与短管的概念；<2）长管与短管的水力计算方法；<3）倒虹吸管与虹吸管的概念。
虹吸管：是一种压力输水管道，顶部弯曲且其搞成高于上游供水水面。
跨越高低，减少挖方。
eUts8ZQVRd长管：水头损失以沿程水头损失为主，其局部水头和流速水头在总损失中所占比例很小，计算时可以忽略不计的管道sQsAEJkW5T短管：局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重，计算时不能忽略的管道。
38 简单管道：管道直径不变且无分支的管道自由出流：管道出口水流流入大气，水股四周都受大气压强的作用其中：为管道系统的流量系数A=淹没出流：管道出口如果淹没在水下，则称为淹没出流其中：为管道系统的流量系数长管：H=流量Q=流量模数K=AC谢齐系数C=(考虑技术要求和经济条件>39 串联管道串联管到GMsIasNXkA并联管道，，,TIrRGchYzg 分叉管道：==7EqZcWLZNX40沿程均匀泄流管道的水力计算：=。
lzq7IGf02E 第五章：明渠恒定均匀流要点：<1）明渠均匀流的概念；<2）明渠均匀流水力计算方法；<3）正常水深的概念及表示方法；<4）水力最佳断面的概念及梯形断面明渠的水力最佳断面比：<5）宽浅式明渠的概念：断面为宽而浅的明渠zvpgeqJ1hk 41 明渠恒定均匀流：在明渠恒定流中，如果流线是一簇平行直线，则水深、断面平均流速及流速分布均沿程不变，则称为明渠恒定均匀流。
否则若流线不是平行直线，则称为明渠恒定非均匀流。
NrpoJac3v142 1）计算水面宽度2）过水断面面积3）湿周4）水力半径43 棱柱体渠道：断面形状，尺寸及底坡沿程不变，同时又无弯曲的渠道非棱柱体渠道：断面形状，尺寸及底坡沿程改变44 明渠均匀流得计算公式：设计流量一定时的水深即为正常水深45 水力最佳断面：已知设计流量时面积最小或过水面积一定时流量最大；矩形或者梯形的水力最佳断面实际上是半圆的外切多边形断面1nowfTG4KI梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半46 粗糙度：第六章：明渠恒定非均匀流要点：<1）急流、缓流及临界流的概念与判别方法；,<2）比能函数曲线及其特点；下端以水平线为渐近线，上端以与坐标轴成45o夹角并通过远点的直线为渐近线<3）小底坡棱柱体明渠非均匀流断面比能沿程的变化规律。
<4）矩形断面临界水深的计算方法；<5）临界流方程的导出。
<6）12种水面曲线的型式、特点及适用范围P236fjnFLDa5Zo47 波速弗劳德数为急流48 断面比能：如果把参考基准面选在渠底这一特殊位置，把通过对渠底水平面所计算得到的单位能量。
P220tfnNhnE6e5断面比能函数49 临界水深：相应于断面单位能量最小值的水深矩形断面：HbmVN777sL50 临界底坡：均匀流的正常水深恰好与临界水深相等51棱柱体明渠渐变流水面线的变化规律：52 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析P23253棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算：其中：V7l4jRB8Hs转化成差分方程：54 付流：当水流通过弯道时，液体质点除受重力外，同时还受到离心惯性力的作用，在这两种力的作用下，水流除具有纵向流速<垂直于过水断面）还有径向和竖向流速，由于几个方向的流动交织在一起，在横断面上产生的一水流成为~，从属于主流，不能独立存在。
83lcPA59W955 明渠水流的三种流态：缓流，临界流，急流第七章：水跃要点：<1）水跃的概念；<2）水跃的产生条件。
56 水跃：当明渠中的水流由急流状态过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊的局部水力现象，即在较短的区段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深。
这一特殊的局部水力现象称为水跃。
mZkklkzaaP57 矩形明渠共轭水深的计算：AVktR43bpw58 水跃段水头能量损失：ORjBnOwcEd59 矩形明渠的跃长公式：梯形明渠的跃长公式：其中为水跃后断面的宽度和水跃前断面的宽度2MiJTy0dTT60 共轭水深：跃前水深和跃后水深具有相同的水跃函数当1<<1.7时，水跃表面会形成一系列起伏不大的单波，波峰沿流降低，最后消失<波峰消失得断面成为跃后断面），这种形式的水跃称为波状水跃。