水力学期末复习整理

水力学期末复习整理第一章绪论1.液体质点：微观上充分大，宏观上充分小的液体微团。

2.连续介质：液体和气体充满一个空间时，分子间没有间隙，其物理性质和运动要素都是连续分布的。

3.液体的易流动性：静止时，液体不能承受切力及抵抗剪切变形的特性。

4.液体的粘滞性：在运动状态下，液体所具有抵抗剪切变形的能力。

（理想液体无粘滞性）5.作用在液体上的力按作用特点分为质量力（主力，惯性力）和表面力（压力，切力）。

6.牛顿液体：凡τ与dydu呈过原点的正比例关系的液体第二章 水静力学基础1.静水压强特点：①作用线垂直于作用面；②同一点处，静水压强各向等值。

2.等压面特性：质量力与等压面互相垂直。

常见等压面：自由液面；同种相连通液体水平面；不相混溶液体交接面。

3.位置水头z ：计算点的位置高度，即计算点距计算基准面的高度。

第三章 水动力学基础1.描述液体运动的两种方法：拉格朗日法；欧拉法。

2.欧拉法的基本概念：流线：同一时刻与流场中各质点运动速度矢量相切的曲线。

流线的性质：①不相交或不突然转折；②光滑连续；③与恒定流流线重合；④与均匀流流线平行。

流管：在流场中取一封闭几何曲线，在此曲线上各点作流线，则可构成一管状流动界面。

流股：流管内的液流，又称为流束。

过水断面：垂直于流线簇所取的断面。

元流：过水断面无限小的流股。

总流：无数元流的总和。

3.流量Q ：单位时间内流经过水断面的液体体积。

Q<0流进；Q>0流出。

4.液流分类：①恒定流与非恒定流：运动要素不随时间变化的流动称为恒定流；②均匀流与非均匀流：流线簇彼此呈平行直线的流动称为均匀流。

非均匀流中又分为渐变流和急变流。

③有压流与无压流5.毕托管测流速；文丘里管（有压管）测流量。

第四章 水流阻力与水头损失1.水头损失类型：沿程水头损失hf ；局部水头损失hj 。

2.黏性底层：在实际液流中，由于液体与管壁间的附着力作用，在管壁上会有一层极薄的液体贴附在管壁上不动，其流速为零。

厚度λδRe 81.32d =。

3.绝对粗糙度Δ：管壁粗糙突出的平均高度。

4.绝对粗糙度对水流运动的影响：①Δ<δ，管壁绝对粗糙度被黏性底层淹没，Δ对紊流结构基本上没有影响，黏性底层成了紊流流核的天然光滑壁面，称为“水力光滑管”；②Δ>δ，管壁绝对粗糙度突出于黏性底层之外，并深入到紊流的流核之中，可使液流产生旋涡，加剧紊流的脉动，称为“水力粗糙管”。

5.当量粗糙度：和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。

6.局部边界条件急剧改变是引起局部水头损失的直接原因。

水流的影响有：①导致液流中产生旋涡，加大水流的紊乱与脉动，增大液流的能量损失；②造成液流断面流速重新分布，加大流速梯度及紊流附加切应力，导致局部较集中的水头损失。

第五章 有压管流与孔口﹑管嘴出流 1.有压管路的类型：简单管路；复杂管路（串联，并联，管网）；长管与短管。

短管：必须同时计算管路沿程水头损失，局部水头损失及流速水头的管路。

(L/d<1000)长管：管路流速水头及局部水头损失可以忽略不计的管路。

(L/d>1000) 第六章 明渠水流1.棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程不变的渠道（过水面积只随水深h 变化，与断面位置无关）； 非棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程变化的渠道（过水面积与水深h 及断面位置有关）。

2.明渠均匀流发生的条件：属于恒定流，流量沿程不变；长直形的棱柱形顺坡（i>0）渠道；渠道糙率n 及坡底i 沿程不变。

明渠均匀流的水力特性：是一种等深，等速直线运动，断面流速沿程不变；总水头线﹑测压管水头线及渠底线三者平行，因此水力坡度J ﹑测压管坡度Jp 及渠底坡度i 三者相等。

3.明渠底坡（渠道底坡i ）：渠道沿程单位长度内的渠底高程变化值，又称比降。

按底坡几何特征分为：i>0,顺坡渠道；i=0，平坡渠道；i<0，逆坡渠道。

明渠水力最佳断面：渠道过水断面面积A ，糙率n 及渠道坡底一定时，Q 最大的断面形状。

（A 一定，Q 最大；Q 一定，A 最小）d A R ==χ4.判断急流缓流的标准：微波波速C （v>C,急流；v<C ，缓流；v=C ，临界流）；佛汝德数Fr=(v/c)²(Fr>1,急流；Fr<1，缓流；Fr=1，临界流)；临界水深hK(h<hk,急流；h>hk ，缓流；h=hk 临界流)。

5.断面比能与断面机械能的区别：断面比能是断面机械能的一部分，仅反映与流动特性相关的能量。

6.临界水深hk 影响因素：断面形状和流量； 正常水深影响因素：底坡i ，糙率n ，断面形状，流量。

7.水跃现象：在底坡突降或底坡由缓变陡折变处附近局部渠段内，水面曲线急剧下降的水力现象。

水跌现象：渠中水深在局部渠段内呈突跃性增大的水力现象。

8.明渠水流与有压管流的水力特性有何差异？ 明渠水流具有自由表面，其表面处压强为零，故又称无压流。

明渠水流因断面尺寸，底坡，糙率的变化，都可引起过水断面，渠中水深和流速等一系列变化。

有压管流的基本特征是断面形状多为圆形，整个断面上被水充满无自主表面，管中流量变化，只会引起过水断面的压强和流速变化，有压管流一般多为若干等直径管段组成。

堰的分类：薄壁堰（）；实用堰（）；宽顶堰（）注.10〉δ，明渠水流。

水文现象的特点：随机性；周期性；地区性。

河川径流主要影响因素：降水；蒸发；下垫面因素；人类活动。

计算题公式1.求转轴所受的扭矩M ：2.求运动黏度ν：()()s m N g /m /23运动黏度重度ρμνργ==s Pa /的单位运动黏度μ A T τ=注：8.9,98/981;.320===+==+γγγγkPa m kN P hp pC pz a ：重力学作用下基本方程1z P -h h a 00abs +=+=+=γγγγγP P P P P 测压管水头相对压强绝对压强γvv abs v P P P P =-=h a 真空度真空值23322112;.4h h h h h h ∆+'='+'=∆γγ求侧壁测压管液面高度 5.求静水总压力及作用点Ay I y h y hA P c cc D D +==∆=,γ同时上涨，合力P 大小及作用点不变 6.绘制压力体7.σστδAT //==管壁厚度8.2211A v A v vA Q ==；总流连续性方程9.元流伯诺里方程gv p z g v p z gv pz C H 222222221112++=++++==γγγ总水头总流伯诺里方程W h gv p z g v p z +++=++222222221111αγαγ10.总流动量方程的矢量式，对于任一坐标轴均成立，若沿s 轴写液流动量方程，表达为：xyz s v vQ F s ss可以换为其中;)(1122∑'-'=ααρ11.层流和稳流的判断标准——临界雷诺数时，稳流时，层流；液流实际雷诺数2320Re e 2320Re e )(Re =〉=〈=K K R R vdν)/(0131.0t 000221.00337.0101775.01022s cm t C t =++=︒=νν为：时，水的 水力半径67.0〈Hδ5.267.0〈〈Hδ105.2〈〈Hδ222;2;60d dl d A d F M h U d d dD h nd v U y u ⋅⋅=====-===πττμμτπ)42cot 122(2a d dh b h b ===++=+=πθαχ gv d l f 2h Re642λλ==公式沿程水头损失通用计算沿程阻力系数12.布拉休斯公式()稳流水力光滑区公式)10(Re Re 3164.0525.0≤=λ谢才公式J K Av Q lh J RJ C v f====;;谢才系数常用下述经验公式计算： 曼宁公式611R nC =巴甫洛夫斯基公式)1.0(75.013.05.21---==n R n y RnC y 13.局部水头计算公式)(22表示局部阻力系数ζζgvh j = 14.短管水力计算 短管自由出流：WWh gv gv H H h g v gv H +=+=+++=++222002022000220αααα短管淹没出流∑∑+===+++=++ji fi h h h H H h H W W000000 15.梯形断面渠道水力计算03.05.15.1y 1/12,,,,,b 0==〈∆=n m R lz i C R A Qh n i m ，有其中），再带入谢才公式（，，，先计算求已知χ位有效数字一般取底坡值越小越大，渠中正常水深流量模数求，已知3i h i )(;,,,,b 0220R AC K KQ i ih n m Q == 曲线）—（绘制求选定曲线—绘制求选定和，求渠道过水断面尺寸，已知0000h ,b );b (,h ,,K h K b h b m n i Q213261n 1,,,,,0i R QA n R C nh Q i m b =⇒=由曼宁公式求糙率已知16.佛汝德数Fr=(v/c)²=gH v /2(Fr>1,急流；Fr<1，缓流；Fr=1，临界流) 临界底坡KKK B C g i K χα•=2 ()KKh i i 〈〉0h ,急坡渠道，有17.)11(2230=〈==σσεεεσ淹没系数，自由出流，侧收缩系数，堰流流量公式：bb Hg b m Q c⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+--+=22055.01)03.00027.0405.0(m P H H B b B b B H 矩形薄壁堰42.0m 50L/s Q =〈时，梯形薄壁堰）（时，直角三角形薄壁堰s H Q s m Q H /m 343.1/1.0,m 25.0~05.0347.23=〈=。