第一章 水力学教学课件

均质液体的重度γ是：单位体积的液体的重量。
mg γ = = ρg V
国际单位：牛顿/米3 （N/m3) 工程单位：公斤力/米3 （kgf/m3) 千牛顿/米3 （KN/m3)
三、粘性理想液体模型
1、定义：粘性是力学的特性，是液体内部抗拒各 层间做相对运动的性质。 液体层与层之间因滑动而产生内摩擦力，具有内摩擦 力的液体叫粘性液体或实际液体。
（液体）
T
对气体来说，温度升高，则µ升高，
µ
（气体）
T
第一章 绪论 当液体停止流动时，相对速度等于零，内摩擦力将不 存在了，所以在静止液体中不呈现内摩擦力。
5、理想液体模型 、
在水力学中，为了简化分析，对液体的粘性暂不考虑 ，即µ=0。从而引出没有粘性的理想液体模型 理想液体模型。 理想液体模型
注意： 注意：
液体微团(质点): 相对于一般问题中的宏观特征尺寸小到可以被 看成是一个点，但是仍含有足够多个液体分子。
第一章 绪论
量纲、 §1-3 量纲、单位
一、量纲：表示物理量的特征。 量纲：
如：长度、时间、质量等。在科学文献中，一般 用〔〕符号来表示量纲。例如〔长度〕或〔L〕。 基本量纲和导出量纲。 二、量纲的分类： 量纲的分类： 1、基本量纲：必须具有独立性，即一个量纲不能从 、基本量纲： 其它基本量纲推导出来，也就是不依赖于其它基本 量纲。 如〔L〕、〔T〕和〔M〕是相互独立的，不能从 〔L〕、〔T〕中得出〔M〕，也不能从〔M〕、 〔T〕中得出〔L〕，但〔L〕、〔T〕和速度的 量 纲〔V〕就不是相互独立的，因为〔V〕=〔L〕/〔 T〕。
1.<<水力学>> 西南交大编 高等教育出版社 2 .<<水力学>>(上,下) 清华大学编.高等教育出版社 3.<<水力学解题指导及习题集>> (第二版) 大连工 学院高等教育出版社。
第一章 绪论
§1-2 液体的连续介质模型
一、概念的建立
流体由不连续分布的大量分子组成 10-6 mm3 空气中含有大约2.7×1010个分子； 10-6 mm3 水中含有大约3.3×1013个分子。 1、概念：液体是没有空隙的，液体质点完全充满所占的空间。 “连续介质”概念的建立，使液体中的一切物理量（压强、 连续介质” 连续介质 速度、密度等）都可视为空间坐标和时间的连续函数〔如： p=f（x，y，z，t）〕。这样就可以利用连续函数的数学分 析方法来解决液体平衡和运动的问题。
du F∝A dy
du F = µA dy
单位面积上的力，称为切应力τ。
F du τ = =µ A dy
µ——液体性质的一个系数，称为粘性系数或动力粘 性系数 （单位：N·S/m2) 运动粘性系数：
µ ν= ρ
单位：米2/秒（m2/s)
第一章 绪论
对液体来说，温度升高，则µ降低， µ
压力改变对µν的影响不大 压力改变对 的影响不大
第一章 绪论 若令△V代表在某点附近的微小体积， △M代表这微小 体积的质量，则液体的平均密度为：
∆M ρ= ∆V
当△V→0时，则该点的密度为： ∆M d M
ρ = lim
∆V→0
∆V
=
dV
物质的密度 = 水的密度
3、液体的相对密度： 物质的相对密度= 物质的质量 同体积水的质量
第一章 绪论
二、液体的重度（容重）γ 液体的重度（容重）
第一章 绪论 2、质量力： 、质量力： 质量力是指作用在隔离体内每个液体微团上的力， 其大小与液体的质量成正比，也称为体积力， 是非接触性的力。 如：重力、惯性力。 质量力常用单位质量力来度量。
F f = M
若： Fx、Fy、Fz分别为总质量力F在各坐标轴上的投影
，则单位质量力在相应坐标轴上的投影为X、Y、Z。
有
Fx X= M
Y=
Fy M
Fz Z= M
第一章 绪论
即：
f = Xi +Y j +Zk
为体积力。是非接触性的力。
因为： 因为：液体的质量和体积成正比，故质量力也称
第一章 绪论
§1 - 1 绪 论
一、水力学的定义： 水力学的定义：
水力学是研究液体的运动规律，以及如何运用这 些规律来解决工程实际问题的科学。
Hale Waihona Puke 水力学包括： 水力学基础： ⑴水力学基础
主要是研究液体在各种情况下的平衡运动规律，为 研究的方便起见，该内容又分为流体静力学 流体动力 流体静力学和流体动力 流体静力学 学。
因为理想液体模型 理想液体模型没有考虑粘性，所以，必须对粘 理想液体模型 性引起的偏差进行修正。
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四、液体的压缩性、压缩系数 液体的压缩性、
1、压缩性：液体在一定的压力下，体积缩小的性质 2、压缩系数：衡量压缩性的大小，用β表示（m2/N）
dV β = − V dp
即：每增加单位压力，体积压缩的相对值。 弹性系数K：体积压缩系数的倒数。
dp K = = − dV β V 1
对不可压缩液体：忽略其压缩性。 对不可压缩液体：忽略其压缩性。
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§1-5 作用在流体上的力
按物理性质分：重力、摩擦力、惯性力、弹性力、 表面张力 按隔离体的角度分：表面力和质量力 1、表面力： 作用在隔离体表面上的力， 是接触性力。 、表面力： 表面力可分为： 法向力P与作用面正交的应力 切应力τ与作用面平行的应力
第一章 绪论
因此： 因此：
在各种力学问题中，任何一个力学量的量纲都可以 由〔L〕、〔T〕、〔M〕导出，故一般取长度〔L〕 、时间〔T〕和质量〔M〕为基本量纲。
2、导出量纲：其它物理量的量纲可以由基本量纲推导 、导出量纲：
出来。 如：X为任意物理量，其量纲可表示为： 〔X〕=〔LαTβMγ〕 又如：面积〔A〕=〔L2T0M0〕 速度〔V〕=〔L1T-1M0〕
三、水力学在给排水工程中的应用
1、供水工程方面：管网和渠道中的水力计算； 2、水处理厂：各构筑物间的衔接和水流情况； 3、环境的分析和预测：污水排入河中混合情况。
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四、课程的性质和学习方法
性质：为应用科学，专业基础课，即有理论也 有实验。 方法：除理论推导外，实验也不可忽视。
五、教学参考书: 教学参考书
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第五章 第六章 流动型态、 流动型态、水流阻力和水头损失 孔口、 孔口、管嘴出流和有压管路
第七章
明渠均匀流
第八章
明渠非均匀流
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第九章 第十章 堰流 渗流
第一章 绪论
第一章 绪论
§1 - 1 绪 论 §1-2 液体的连续介质模型 量纲、 §1-3 量纲、单位 §1-4 液体的主要物理性质 §1-5 作用在流体上的力
第一章 绪论
2、流速梯度：是指两相邻水层的水流速度差和它们之 、流速梯度 间的距离之比。 y du
即：
du dy
dy u 0
u+du
u
3、内摩擦力的大小： 、内摩擦力的大小：
⑴、与相邻运动液体层的接触面积成正比 ⑵、与速度梯度成正比 ⑶、视液体的性质而定 ⑷、与压力的大小无关
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4、牛顿内摩擦定律： 、牛顿内摩擦定律：
河北工程大学城市建设学院给排水教研室
水力学教学课件
主讲教师：许吉现 主讲教师： 辅导教师： 辅导教师：张建明 答疑地点： 答疑地点：1-403（全天） （全天）
打到你的不是挫折，而是你面 对挫折时所持的心态。
主 菜 单
第一章 绪论
第 二章 水静力学
第三章 水动力学理论基础
第四章 相似原理与量纲分析
⑵专门水力学： 专门水力学： 为各种工程实践服务
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二、水力学和流体力学
水力学：以水为研究对象，在理论上遇到困难 时， 水力学： 通过观测和实验的方法来解决问题。 流体力学： 流体力学：以一般流体（液体和气体）为研究对象 ，偏重于从理论概念出发，掌握 流体运动的基本规 律，但解决实际 工程时，会遇到很大的困难，在应 用上受到一定的限制。
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三、单位：表征物理量的大小。 单位
国际单位制（SI）：米、秒、公斤。
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§1-4 液体的主要物理性质
一、液体的密度：ρ 液体的密度：
1、均质液体单位体积内所含的质量 即： M-----均质液体的质量 M
ρ=
V
V-----该质量的液体所占的 V----体积
国际单位：公斤/米3 （ kg/m3） 工程单位：公斤·秒2/米4 （kg ·s2/m4） 2、非均质液体中，各点的密度不同，