水力学PPT课件

§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
§1-1绪 论
一、水力学的定义：
用这
水力学是研究液体的运动规律，以及如何运 些规律来解决工程实际问题的科学。
水力学包括：
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和流体 动力学。
3、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
第一章 绪
4论、牛顿内摩擦定律：
F A du dy
F A du
dy
单位面积上的力，称为切应力τ。
F du
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)
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。
第一章 绪 论
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:
第一章 绪 论
§1-3 量纲、单位
一、量纲：表示物理量的特征。
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〕。
二、量纲的分类：基本量纲和导出量纲。
1、基本量纲：必须具有独立性，即一个量纲不能从 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〔
“连续介质”概念的建立，使液体中的一切物理量（压强、 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。
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。
注意：
因为理想液体模型没有考虑粘性，所以，必须对粘 性引起的偏差进行修正。
第一章 绪
四论、液体的压缩性、压缩系数
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
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。
K
1
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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
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第五章 流动型态、水流阻力和水头损失 第六章 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 堰流 第十章 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
1.<<水力学>> 社
西南交大编
高等教育出版
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2.71010个分子； 10-6 mm3 水中含有大约3.31013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。
M
V
当△V→0时，则该点的密度为：
ρ lim M d M V0 V d V
3、液体的相对密度：
物质的质量
物质的密度
物质的相对密度= 同体积水的质量 = 水的密度
第一章 绪
二论、液体的重度（容重）γ
均质液体的重度γ是：单位体积的液体的重量。
mg g
V
国际单位：牛顿/米3 （N/m3)
工KN程/m单3)位：公斤力/米3 （kgf/m3)
2、导出量纲：其它物理量的量纲可以由基本量纲推导
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〕
第一章 绪 论
三、单位：表征物理量的大小。
国际单位制（SI）：米、秒、公斤。
第一章 绪
论§1-4 液体的主要物理性质
一、液体的密度：ρ
1、均质液体单位体积内所含的质量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
即：
M
V
M-----均质液体的质量
V-----该质量的液体所占 的体积
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，
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：
运动粘性系数：
ν
单位：米2/秒（m2/s)
第一章 绪
对论液体来说，温度升高，则μ降低，
μ
压力改变对μν的影响不大
（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。
⑵专门水力学：为各种工程实践服务
第一章 绪
二、论水力学和流体力学
水力学：以水为研究对象，在理论上遇到困难 时， 通过观测和实验的方法来解决问题。 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。
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〕。
第一章 绪 论
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。
千牛顿/米3 （
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。
第一章 绪
2、论流速梯度：是指两相邻水层的水流速度差和它们之
间的距离之比。
y
du
即： du dy
dy
u+du u
0
u
dp dV
V
对不可压缩液体：忽略其压缩性。
第一章 绪
论§1-5 作用在流体上的力