水力直径、水力半径、当量直径
水力学名词解释
1.质量力——某种力场作用在全部流体质点上的力，其大小和流体的质量或体积成正比。
2.连续介质——认为流体质点全部充满作战空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的。
3.当量直径——把水利半径相等的远观直径定义为非圆管的当量直径。
4.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗流量不变的条件下，把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动。
5.边界层——高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层。
6.堰流——明渠无压缓流经某种障碍时，上有发生壅水，从障碍上溢流时水面跌落。
这一局部水流现象称为堰流。
7.流体质点——指微观上足够大，宏观上充分小的流体分子团。
8.理想流体——没有粘性、不可压缩的流体。
9.伯努力方程使用条件：（1）、不可压缩流体（2）、重力场（3）、恒定流（4）、过流断面是渐变流（5）、流量沿程不变（6）、Z1和Z2的取值是过流断面某一定点在同一基准面上的高度（7）、P1和P2可以都用绝对压强也可以都用相对压强。
10.明渠流动的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变、断面形状、尺寸、壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。
11.明渠流动的特征：（1）、过断的形状、尺寸及水深沿程不变（2)、过水断面上的流速分布断面平均流速沿程不变（3）、总水头线、水面线及渠底线相互平行12.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗透流量不变的条件下、把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动，这就是渗流模型。
13.流线：某一确定时刻t，在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻t的流线。
14.长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道15.水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。
16.水跌：明渠水流从缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象，即在不长的流段内水深从大于临界水深降落到小于临界水深。
水力直径水力半径当量直径
水力直径水力半径当量直径The following text is amended on 12 November 2020.1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2. 水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4 倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
水力直径
水力直径、水力半径、当量直径(2010-11-10 23:52:28)1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2. 水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4 倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
当量直径名词解释
当量直径名词解释
当量直径是指在水力工程中常用的一个概念，是针对流体在管道中的流动时所引起的摩阻力进行分析与计算。
当量直径是指在特定流量下，具有相同流态（例如：充满管道截面）和相同能量损失特征的圆形管道所对应的直径。
这意味着，如果将圆形管道替换为具有不同几何形状的管道，但流体在这些管道中的流动特征与原始圆形管道相同，则这些非圆形管道可以有一个与之相等的当量直径。
当量直径的概念帮助了工程师在设计和计算管道系统时进行准确的流态和能量损失估算，以确保流体输送效率的优化和工程方案的可行性。
fluent学习中概念
水力直径：圆管的话就是管径。
非圆管的话4倍截面积除以湿周。
(湿周指管道中被流体浸没的截面的周长，当然不包括流体面的长度)对于入口边界条件建议使用k-e方法，k=0.05V^2,e=0.09k^2或是0，V为实际入流速度。
现在有很多人都是人为给出turbulence intensity，这是很不合理的。
对于出口边界条件建议采用intensity and Hydraulic Diameter方法，尤其是当出现回流时候易于收敛，对于低Re建议使用intensity 用1%，高Re可用4-5%等，水力直径是按当量直径计算。
e=0是当入口流速是非常小的情况下考虑的。
intensity 采用1%是指Re数比较低，如4000左右等，而对于取4-5%时候Re数，如在50000左右等。
epsilon = k^1.5 / 0.03这也是一个经验公式~ 至于Iteration 说的0，我觉得应该是出口较宽大的时候才会出现的情况。
毕竟绝大多数实际情况中湍能耗散率不可能为0的~应该k=0.15（v*I）^2其中I是turbulence intensity，这样算出来比你给的公式少一个数量级，因为I是10^-2..1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
当量直径计算公式
当量直径计算公式当量直径指的是等效于圆形截面面积的直径。
在计算管道等直径时，我们通常使用以下公式来计算当量直径：当量直径（De）=(4×管道截面积)/(周长)为了理解这个公式的推导过程和应用，我们将对其进行详细解释。
首先，我们需要明确各个符号的含义：-当量直径（De）：等效于管道截面面积的直径，以米（m）为单位。
-管道截面积：管道内截面的面积，以平方米（m²）为单位。
-周长：管道内侧表面的周长，以米（m）为单位。
根据几何学的定义，当量直径可以视为一个与实际直径相等的圆形截面的直径，使其面积等于管道截面的面积。
这个公式的推导过程如下：1.假设管道的截面形状为一个矩形或正方形。
2.我们知道，矩形的面积可以通过长（L）与宽（W）相乘来计算：管道截面积=L×W。
3.通过测量矩形边的长度并求和，我们可以得到周长：周长=2×(L+W)。
4.然后，我们假设这个等效的圆形截面的直径为De，该圆形截面的面积可以通过圆的面积公式计算：圆形截面面积=π×(De/2)²。
现在我们可以使用上述公式计算当量直径：将上述两个等式相等，我们可以得到：π×(De/2)²=L×W根据管道截面的面积公式，L×W的值等于管道截面积。
所以，我们可得：π×(De/2)²=管道截面积通过进一步求解，我们可以将该等式化简为以下形式：De=(4×管道截面积)/(π×d)其中，d是实际直径。
上述公式是计算当量直径的基本方法。
它适用于各种管道形状，包括圆形、矩形、方形等。
根据上述公式，我们可以通过测量管道截面的实际直径和周长，计算出当量直径。
这对于确定管道的等效大小和对其进行设计和分析非常有用。
需要注意的是，上述公式只适用于理想条件下的计算。
在实际应用中，由于管道内部可能存在粗糙度或边界条件等因素的影响，计算结果可能会存在一定的偏差。
自考流体力学名词解释
压强水头：其物理意义是单位重量液体具有的压强势能，简称压能流量：点位时间通过流束某一过流断面的流体量称为该断面的流量。
水头损失：总流单位重量流体平均的机械能损失称为水头损失孔口出流：容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象称为孔口出流水力最优充满度：无压管道在满流之前（h<d），输水能力达到最大值，相应的充满度是水力最优充满度。
位置水头：某点在基准面以上的高度，可直接量测，称为位置高度或位置水头。
它的物理意义是单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。
断面平均流速：总流过流断面上各点的流速u是不相等的，为了简化总流的计算，设想过流断面上的速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，该速度v定义为该断面的平均流速，v=Q/A沿程水头损失：犹豫沿程阻力做功而引起的水头损失称为沿程水头损失有压管流：流体沿管流满管流动的水力现象称为有压流管临界流：当明渠中流速等于微幅干扰波的传播速度，即v=c时，是缓流和急流两种流态的分界，这种流动状态称为临界流。
层流：当流体在流动过程中，一层套着一层呈层状流动，各层质点互不掺混，这种流态称为层流局部水头损失：管道入口、管径突然缩小及阀门处产生局部阻力引起的水头损失称为局部水头损失。
水击：在有压管道中，由于某种原因（如阀门突然启、闭，换向阀突然变换工位，水泵机组突然停车等），使水流速度突然发生变化，同时引起压强大幅度波动的现象，称为水击或水锤。
渗流模型：渗流模型是渗流区域的边界条件保持不变，略去全部土颗粒，认为渗流区连续充满流体，而流量与实际渗流相同，压强和渗流阻力也与实际渗流相同的替代流场。
等压面：流体中压强相等的空间点构成的面（平面或者曲面）称为等压面真空度：是指绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值水力半径：过流断面面积与湿周的比值，称为水力半径收缩断面：在孔口断面流线并不平行，流束继续收缩，直至距孔径约为d/2处收缩完毕，流线趋于平行，该断面称为收缩断面。
流体力学-第四章-流动阻力和能量损失(章结)
K（mm) 管道材料 K（mm)
表面光滑砖风道
4.0
度锌钢管
0.15
矿渣混凝土板风道 1.5
钢管
0.046
钢丝网抹灰风道 10~15
铸铁管
0.25
胶合板风道
1.0
混凝土管
0.3~3.0
墙内砌砖风道
5~10 木条拼合圆管 0.18~0.9
确定沿程阻力系数的方法：
（1）经验公式 （2）莫迪图 （3）查相关手册
二、等效过程
（1）用实验方法对某种材料的管道进行沿程损 失实验，测出 和 hf ;
（2）再用达西公式计算出λ；
hf
l d
2
2g
（3）用尼古拉兹阻力平方区公式计算出绝对
粗糙度K。
1
(1.74 2 lg d )2
2K
此时的K值在阻力的效果上是与人工粗糙管的管 道粗糙度相当的，故称其为当量粗糙度。
莫迪(Mood渐扩管 (d)减缩管
(e)折弯管
(f)圆弯管
(g)锐角合流三通
(h)圆角分流三通
在局部阻碍范围内损失的能量，只占局部损失中 的一部分，另一部分是在局部阻碍下游一定长度的 管段上损耗掉的，这段长度称为局部阻碍的影响长 度。受局部阻碍干扰的流动，经过影响长度后，流 速分布和紊流脉动才能达到均匀流动的正常状态。
核心问题2 水力半径、湿周、当量直径
以上讨论的都是圆管，圆管是最常用的断面形式。 但工程上也常用到非圆管的情况。例如通风系统 中的风道，有许多就是矩形的。如果设法把非圆 管折合成圆管来计算，那么根据圆管制定的上述 公式和图表，也就适用于非圆管了。这种由非圆 管折合到圆管的方法是从水力半径的概念出发， 通过建立非圆管的当量直径来实现的。
流体力学15
一、水力半径 水力半径：过流断面面积和湿周之比。
R A
湿周:过流断面上流体和固体壁面接触的周界。
第七节 非圆管的沿程损失
■圆管的水力半径为
A
d 2
d 4 R d 4
■边长为a和b矩形断面水力半径为
R A
ab 2(a b)
■边长为a的正方形断面的水力半径为
适用范围：
0.1m R 3.0m,0.011 n 0.04
第七节 非圆管的沿程损失
谢才系数与沿程阻力系数的关系为
C 8g
1.断面面积为A＝0.48m2的正方形管道，宽为 高的三倍的矩形管道和圆形管道。求 （1）分别求出它们的湿周和水力半径； （2）正方形和矩形管道的当量直径。 解： （1）求湿周和水力半径 1）正方形管道
边长 湿周 水力半径
a A 0.48 0.692m
4a 4 0.692 2.77m
R A
0.48 0.174m 2.77
2）矩形管道
面积 所以边长
湿周 水力半径
A a b a 3a 3a 2 A 0.48m 2
a A 0.4m 3
相对粗糙度为
由莫迪图可查得
0.0176
故沿程损失（用压强表示）
l v 2 pf d 2
l v 2 30 1.14142 pf 0.0176 157.3kPa d 2 0.375 2
b 3a 3 0.4 1.2m
2(a b) 2(0.4 1.2) 3.2m
0.48 R 0.15m 3.2 A
流体力学考试复习资料考点
一、流体力学及其研究对象流体：液体和气体的总称。
流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。
流体力学研究的对象：液体和气体流二、流体的力学特性1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。
固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。
流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。
2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。
液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但其体积不变。
气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。
注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。
1.1.1流体的密度1、流体密度的定义及计算定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3（1）均质流体：标态（2）混合流体：混合气体：混合液体：2、流体的密度与温度、压力的关系（1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。
（2）气体：与温度和压力有关。
理想气体：或工业窑炉：P=P0分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑1.1.2流体的连续性流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。
质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。
连续性假设带来的方便：(1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。
(2)能运用数学分析的连续函数工具。
【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。
【解】200℃时的烟气密度：【例题】将密度为1600㎏/m3糖浆按1:1的质量比用清水稀释，求稀释后糖浆溶液的密度。
【解】按题意，糖浆和水各占50%，据公式：1.1.3流体的压缩性和膨胀性1.1.3.1流体的压缩性1、压缩性的定义流体在外力作用下改变自身容积的特性。
流体力学名称解释
连续介质：由密集质点构成的、内部无空隙的连续体质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，因大小与流体的质量成比例，故称质量力表面力：是通过直接接触，作用在所取流体表面上的力压缩性：流体受压分子间距离减小体积缩小的性质膨胀性：流体受热分子间距离增大体积膨胀的性质等压面：流体中压强相等的空间点构成的面（平面或曲面），称为等压面位置水头：z为某点在基准面以上的高度，可以直接测量，称为位置水头或位置高度它的物理意义是单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能真空可高度：当测点的绝对压强小于当地大气压，即处于真空状态时的高度，也是可以直接测量的高度当地加速度速：度随时间变化而引起的加速度断面平均流速：设断面上的速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，该速度v定义为该断面的平均流速不可压缩流：体密度不变的流体称为不可压缩流体流线：表示某时刻流动的方向的曲线，曲线上各质点的流速矢量都与该线相切沿程水头损失：由于沿程阻力做功而引起的水头损失当量直径：与非圆形管水力半径相同的圆形管道的直接非圆形管道的当量直径等于该管道水力半径的4倍绕流阻力：流体作用在扰流物体上，平行于来流方向的力孔口出流：容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象有压管流：流体沿管道满管流动的水力现象短管：指水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道长管：是水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头的总和同沿程损失相比很小水击：在有压管道中由于某种原因（如阀门突然启、闭，换向阀突然变换工作，水泵机组突然停车等）使水流速度突然发生变化，同时引起压强大幅度波动的现象收缩断面：在空口断面流线并不平行，流束持续收缩，直至距空口约为d/2处收缩完毕，流线趋于平行收缩系数：设孔口断面面积为A，收缩断面面积为Ac则g=Ac/A，g称为收缩系数水跌：明渠水流从缓流过渡到急流，水面急剧降落的急变流现象水跃：明渠水流从急流状态过渡到缓流状态，水面骤然跃起的急变流现象明渠均匀流：流线未平行直线的均匀流，具有自由表面的等深、等速流水力最优充满度：无压管道在满流之前（h<d）,输水能力到达最大值时相应的充满度渗流模型：渗流区域的边界条件保持不变，省去全部土颗粒，认为渗流区域连续充满流体，而流量与实际渗流相同，压强和渗流阻力也与实际渗流相同的替代流场自流井：在地表下面潜水含水层中开凿的井称为普通井，含水层位于两个不透水层之间，顶面的压强大于大气压强，这样的含水层是承压含水层，汲取承压地下水的井，称为承压井或自流井（汲取承压含水层地下水的井）量纲：物理量的一般构成因素为属性和量度单位，我们把物理量的属性称为量纲量纲和谐原理：量纲分析的基础，凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的，这是被无数事实证实了的客观原理动力相似：两个流动相应点处质点受同名力作用，力的方向相同，大小成比例测压管水头：在液体中静力学基本方程中，z+p／pg称为测压管水头，是单位重量液体具有的总势能层流：当流体在流动过程中，一层套着一层呈层状流动，各层质点互不掺混局部水头损失：管道入口、管径突然缩小及阀门处产生局部阻力引起的水头损失称为局部水头损失临界流：当明渠中流速等于微幅干扰波的传播速度，即v=c时，是缓流和急流两种流态的分界流量：单位时间通过流束某一过流断面的流体量称为该断面的流量水头损失：总流单位重量流体平均的机械能损失称为水头损失粘性底层：紧靠壁面存在一个粘性剪应力起控制作用的薄层，水力最优断面：当底坡i、粗糙系数n和断面面积A一定时，使流量Q最大的断面形状，也就是使水力半径R最大，即湿周X最小的断面形状紊流脉动：流体质点在流动过程中不断地相互掺混，质点掺混使得空间各点的速度随时间无规则地变化，与之相关联的压强、浓度等量也随时间无规则地变化紊流：质点的运动轨迹极不规则，各质点相互掺混管嘴出流：在孔口上对接长度为3-4倍孔径的短管，水通过短管并在出口断面满管流出的水力现场淹没溢流：下游水位较高，顶托过堰水流，使得堰上水深由小于临界水深变为大于临界水深，水流由急流变为缓流，下游干扰波能向上游传播。
流体力学名词解释
流体力学概念总结1.连续介质模型：在流体力学的研究中，将实际由分子组成的结构用流体微元代替。
流体微元有足够数量的分子，连续充满它所占据的空间，这就是连续介质模型。
2.质量力：处于某种力场中的流体，所有质点均受有与质量成正比的力，这个力称为质量力。
3.表面力：指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。
流体的相对密度：某均质流体的质量与4℃同体积纯水的质量的比称为该流体的相对密度。
体胀系数：当压强不变而流体温度变化1K时，其体积的相对变化率，以α表示。
压缩率：当流体保持温度不变，所受压强改变时，其体积的相对变化率。
粘性：当流体在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻碍流体层间相对运动的内摩擦力，流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。
动力粘度：单位速度梯度时内摩擦力的大小μ=τ∕(dv∕dh)运动粘度：动力粘度和流体密度的比值。
υ=μ／ρ恩氏粘度：被测液体与水粘度的比较值。
理想流体：一种假想的没有粘性的流体。
牛顿流体：在流体力学的研究中，凡切应力与速度梯度成线性关系，即服从牛顿内摩擦定律的流体，称为牛顿流体。
表面张力：引起液体自由表面欲成球形的收缩趋势的力称为表面张力。
静压强：当流体处于绝对静止或相对静止状态时，流体中的压强称为流体静压强。
有势质量力：质量力所做的功只与起点和终点的位置有关，这样的质量力称为有势质量力。
力的势函数：某函数对相应坐标的偏导数，等于单位质量力在相应坐标轴上的投影，该函数称为力的势函数。
等压面：在充满平衡流体的空间，连接压强相等的各点所组成的面称等压面。
压力体：由所研究的曲面，通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面（或其延伸面）所围成的封闭体积叫做压力体。
实压力体：当所讨论的流体作用面为压力体的内表面时，称该压力体为实压力体。
虚压力体：当所讨论的流体作用面为压力体的外表面时，称该压力体为虚压力体。
浮力：液体对潜入其中的物体的作用力称为浮力。
时变加速度（当地加速度）：位于所观察空间的流体质点的速度随时间的变化率。
液压半径和等效直径
水力半径和当量直径--------------------------------------------------------------------------------前面所讲的判别流体流态的雷诺准数中以及在阻力公式、摩擦系数曲线图中的D是指圆形管道或设备的内径。
实际上，它反映出管道或设备的几何因素(形状、尺寸，因而也就是通畅程度)对流动的影响。
在生产中往往会遇到非圆形管，例如有些气体的管道是矩形的，有时流体会在两根套在一起的圆管之间的环形通道内流过。
对于非圆形管内流体的流动，必须找到一个与直径相当的量来计算Re值及阻力大小，此时反映出的流动状况和阻力大小，应该与相同的Re、、值之下在圆形管中的流动状况及阻力大小一致。
亦即要用当量直径D6来代替圆形管道的直径D。
当量直径可通过水力半径RH求出。
水力半径的定义是：与流动方向相垂直的截面积F 与被流体所浸润的周边长度П之比，即因此，水力半径反映了管道或设备的几何因素对流动状况，也就是对阻力大小的影响。
对于圆形管道，，于是即圆管直径为水力半径的4倍。
对于非圆形管道或设备，也取水力半径的4倍表示其尺寸，即取当量直径它与相同数值的圆管直径D对流动状况产生相同的影响。
对于长度a、宽度b的矩形截面的管道，对于内径为D1的圆管里套着一根外径为D2的圆管两者之间的环形通道，必须着重指出，当量直径只是用来代替圆管的直径D，以表明管道的几何因素对某些流体力学现象有相同的影响。
它不应该用来代替圆管的直径去计算不属于这个范围的物理量，侧如截面积、流速、流量等。
例如上述的环形管道的截面积是，而不是米／秒。
；其间的流量是Q米3/秒时，流速应是，而不是。
圆管的水力直径
圆管的水力直径圆管的水力直径指的是在流体力学中，流经圆管时的有效径（内径）大小。
在工程领域中，水力直径是一个非常重要的物理量，它对于管道流体的特性以及工程设计和计算有着重要的影响。
一般来说，水力直径是用来描述圆管内径对于流体运动的影响程度的一个指标。
对于圆管来说，其水力直径等于管径，即等于圆管的内径。
但当涉及到其他形状的管道时，水力直径则需要通过一些计算公式来确定。
在工程实践中，了解圆管的水力直径十分重要，因为它可以帮助我们计算出流体在管道中的流速、压力损失和阻力等参数。
而这些参数对于设计和操作各种流体系统以及水力学工程非常关键。
对于具有圆形截面的管道来说，水力直径等于截面内直径。
但是对于方形截面、矩形截面的管道来说，水力直径需要通过一些特定的公式计算得到。
例如，对于方形截面的管道，其水力直径可以通过管道宽度和高度的比值来计算。
而对于矩形截面的管道来说，其水力直径可以通过管道高度的平方乘以宽度的立方根来计算。
为了更好地理解水力直径的概念，我们可以拿一个具体的例子来说明。
假设我们需要设计一个供水系统，其中涉及到一段长为10米的圆管。
为了确定该管道的水力直径，我们需要首先确定流量和流速。
假设我们需要流量为10立方米/小时，那么我们可以通过流量公式（流速=流量/管道横截面积）来计算出流速。
进而，通过水力直径公式（水力直径=4 * 水流面积/湿周长）来计算出水力直径。
这个水力直径将用于后续的管道材质选择和系统设计等环节。
总结起来，圆管的水力直径是一个非常重要的物理量，它对于管道系统的设计、计算和操作有着重要的指导意义。
了解和掌握水力直径的计算方法和应用，可以帮助我们更好地理解流体运动以及工程设计方面的问题。
无论是供水系统、排水系统还是其他工业流体系统，水力直径都是需要重视和考虑的因素，只有合理地选择水力直径，并进行有效的设计和计算，才能确保系统的运行效果和安全性。
因此，深入研究和理解圆管的水力直径是非常必要的。
矩形风管的当量直径
矩形风管的当量直径矩形风管的当量直径是一个重要的工程参数，尤其在流体动力学和热传导等领域。
为了深入理解这一概念，我们首先要明确什么是当量直径，然后探讨矩形风管中当量直径的计算方法及其意义。
当量直径，简称“当量径”，是一个虚拟的参数，主要用于将非圆形截面的管道转化为具有相同流体动力学特性的圆形截面管道。
这样的转换可以简化很多复杂的计算和分析，使我们能够利用丰富的圆形管道数据来预测和优化非圆形管道的流体行为。
特别是在工程应用中，这种简化能够大大提高设计效率。
矩形风管的截面形状是矩形，因此在计算其当量直径时必须考虑其特殊的几何形状。
有多种方法可以计算矩形风管的当量直径，其中最常见的是水力半径法。
水力半径定义为流体的流动截面积与其湿润周长之比。
对于矩形风管，其流动截面积即为矩形的面积，而湿润周长则是矩形的周长。
通过计算这两个参数并求其比值，我们可以得到矩形风管的水力半径，进而得到其当量直径。
除了水力半径法外，还有其他方法可用于计算矩形风管的当量直径，如基于流动阻力的方法、基于传热的方法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的工程应用场景。
在实际应用中，应根据具体的需求和条件选择合适的方法进行计算。
矩形风管的当量直径在工程中有着广泛的应用。
首先，在设计风管系统时，了解风管的当量直径可以帮助工程师预测和优化系统的流体动力学性能，如压力损失、流量分布等。
其次，在风机的选择和匹配中，当量直径是一个关键的参数，它直接影响到风机的性能和效率。
此外，在热传导分析中，当量直径也用于预测矩形风管内的传热性能和温度分布。
总的来说，矩形风管的当量直径是一个集几何、流体动力学和热传导于一体的综合性参数。
深入理解其概念、计算方法及应用场景对于工程师来说具有重要的实际意义。
通过不断的研究和实践，我们可以更加准确地预测和优化矩形风管系统的性能，为各种工程应用提供有力的支持。
圆管的水力直径
圆管的水力直径1. 引言圆管的水力直径是指流体在管道中流动时，与管道内壁发生摩擦时所产生的能量损失与管道截面积之比。
它是描述流体在管道中流动过程中能量损失程度的重要参数。
了解圆管的水力直径对于设计和优化管道系统具有重要意义。
2. 水力直径的定义水力直径是通过将圆形截面转换为等效矩形截面而得到的一个参数。
它定义为四倍的截面面积除以湿周长。
水力直径可以用数学公式表示为：D_h = (4A) / P其中，D_h表示水力直径，A表示截面面积，P表示湿周长。
3. 水力直径与雷诺数雷诺数是描述流体在运动过程中惯性力和黏性力相对重要性的一个无量纲参数。
它可以通过以下公式计算得到：Re = (ρVD_h) / μ其中，Re表示雷诺数，ρ表示流体密度，V表示平均流速，μ表示流体粘度。
当雷诺数较小（小于2300）时，称为层流；当雷诺数较大（大于4000）时，称为紊流；在两者之间的过渡区域称为过渡流。
水力直径与雷诺数密切相关，可以通过水力直径的计算来确定流体在管道中的流动状态。
4. 水力直径的应用4.1 流体阻力计算水力直径可以用于计算圆管中的流体阻力。
根据Darcy-Weisbach公式，流体阻力可以表示为：ΔP = f (L / D_h) (ρV^2) / 2其中，ΔP表示压降，f表示摩擦系数，L表示管道长度。
通过将圆管转换为等效矩形截面，可以利用水力直径来计算流体阻力。
4.2 流速分布和剪切应力分布由于摩擦作用，流体在管道中的速度分布是不均匀的。
通过水力直径可以推导出速度分布和剪切应力分布的解析表达式，从而进一步了解流体在管道中的行为。
4.3 管道系统设计与优化在进行管道系统设计与优化时，了解圆管的水力直径是非常重要的。
通过合理选择管道尺寸和减小摩擦损失，可以降低能量消耗、提高系统效率并减少管道维护成本。
5. 实际案例以某市自来水管道系统为例，假设管道直径为0.5米，流量为10立方米/秒，流体密度为1000千克/立方米，流体粘度为0.001帕·秒。
圆管的水力直径
圆管的水力直径
（最新版）
目录
1.圆管的水力直径的定义和重要性
2.圆管的水力直径的计算方法
3.圆管的水力直径的应用实例
4.圆管的水力直径的实际应用中的注意事项
正文
一、圆管的水力直径的定义和重要性
圆管的水力直径，又被称为圆管的水力半径，是指圆管内壁的圆形截面上，水流的平均流速等于零的半径。
它是圆管的重要的水力参数，对于研究水流的特性和设计水力系统有着重要的作用。
二、圆管的水力直径的计算方法
圆管的水力直径的计算方法主要有两种，一种是基于连续性方程的计算方法，另一种是基于流速分布的计算方法。
基于连续性方程的计算方法是通过连续性方程和流速分布方程来求
解的。
其公式为：d=4*Q/(π*g*A)，其中 d 为水力直径，Q 为流量，g 为重力加速度，A 为管道的横截面积。
基于流速分布的计算方法是通过流速分布方程和能量方程来求解的。
其公式为：d=4*∫(v^2/2g)dx/(π*(∫v^2/2g)dx)^(3/2))，其中 d 为水力直径，v 为流速，x 为管道的长度。
三、圆管的水力直径的应用实例
圆管的水力直径在水力系统设计中有广泛的应用。
例如，在水管的设计中，我们需要根据流量和管道的材质来选择合适的管道直径，以保证水
流的流速在合理的范围内，避免流速过大造成的水力噪声和能量损失，或者流速过小造成的水流不畅。
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1.水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2.水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
3.所谓的“当量直径（equivalent diameter）”？之所以打个问号，盖因不知其中文的原始出处。
不知道是不是哪本国内教材上的提法呢？有混淆概念的嫌疑。
按英文的翻译，就是水力直径4个字足矣，用当量直径的提法实无必要也不够准确。
相反，如果是从英文equivalent diameter翻译过来的当量直径，则具有不同于以上水力直径的物理意义。
其引入是为了便于求非圆截面管的水头损失情况，将其等效于某直径的圆管，而两者具有相同的水头损失。
这个概念有助于工程上列表查表算水头损失用，跟为了确定雷诺数而取的特征长度————
水力直径则完全不是一码事。
流体力学中另外一种equivalent diameter的定义是针对多相流的，比如固体颗粒，将非规则形状的颗粒等效为具有相同体积的圆球体，则对应的圆球直径就是所谓当量直径。
显然这个定义与本讨论无关就是了，呵呵
4.如何区分的建议其一，坚决无视“水力直径”和“水力半径”二者名字的相似以及计算式上的“直观”的倍数关系，而是从物理意义上来区分。
对管内流动，我们绝不考虑水力半径；而对明槽流动，也不去算水力直径。
虽然从数学上能求出管内流的水力半径和明槽流的水力直径，但都是没有物理意义的东西。
其二，无视所谓“当量直径”的提法，只提水力直径和hydraulic diameter。
否则写成英文，老外估计是搞不懂的。
如前所述，英文中的equavilent diameter有很多用处和意义，却绝没有等同于hydraulic diameter的意思。