水力学知识点

知识点 第0章 绪论

1. 连续介质

2.实际流体模型

由质点组成的连续体,具有：易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的性质.

3.粘滞性：牛顿内摩擦定律 dy

du μ

τ= 4.理想流体模型：不考虑粘滞性。 5.作用在液体上的力：质量力、表面力

例：1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的力有 （ ）

（a ）切向力、正压力 (b) 正压力

(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力

2.在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上有 （ ）

（a ）切向力、正压力 (b) 正压力

(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力

3. 理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。 （ ）

第1章 水静力学

1.静压强的特性

(1)垂直指向受压面。

(2)在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关. 2.等压面：等压面是水平面的条件 3.水静力学基本方程

2. 基本概念

位置水头、压强水头、测压管水头 、绝对压强、相对压强、真空压强。

C g

p

z =+

ρgh

p p ρ+=0

3. 静压强分布图 5.点压强的计算

利用：等压面、静压强基本方程。 解题思路：① 找等压面

② 找已知点压强

③利用静压强基本方程推求。 6 作用在平面上的静水总压力

图解法：

Ω=b P

解析法：A gh P

c ρ= 7. 作用在曲面上的静水总压力

关键：压力体画法

以曲面为底面，向自由液面（自由液面延长面）投影，曲面、铅锤面、

自由液面所包围的水体为压力体。压力体与水在同一侧为实压力体，铅锤分力方向向下。反之，为虚压力体，铅锤分力方向向上。

例 1. 流体内部某点存在真空，是指 （ ）

（a ）该点的绝对压强为正值 （b ）该点的相对压强为正值 （c ）该点的绝对压强为负值 （d ）该点的相对压强为负值

2. 流体内部某点压强为2个大气压，用液柱高度为 （ ）

a) 10米水柱 b) 22米水柱 c)20米水柱 d)25米水柱

3. 无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。 （ ）

第2章 液体运动的流束理论

1.描述流体运动的两种方法：拉格朗日(Lagrange)法、欧拉(Euler)法

2.基本概念

A

y I y y c c

c

D +=

迹线和流线、流管、元流、总流和过水断面、流量和断面平均流速、一元流、二元流和三元流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流；渐变流、急变流。 3.不可压缩均质流体连续性方程

0=∂∂+∂∂+∂∂z

u y u x u z

y x 4.恒定总流连续方程：

2211v A v A =

5.理想流体元流的能量方程

g

u g p z g u g p z 222

2

222111+

+=++ρρ

6.实际流体元流的能量方程

'

2222211122w

h g

u g p z g u g p z +++=++ρρ

7.实际流体恒定总流能量方程

2122

2222111122-+++=++w h g v g p z g v g p z αραρ

2122

2222111122-+++=±++w h g

v g p z H g v g p z αραρ

能量方程应用注意事项（三选）

（1）基准面：（可任选，以方便为原则）

（2）过流断面：（必须是均匀流或渐变流断面，中间可为急变流） （3）计算点：（可任选，以方便为原则） 8.恒定总流动量方程

v v Q ∑=-)(1122ββρ

分量形式：

x x x F v v Q ∑=-)(2122ββρ y y y F v v Q ∑=-)(2122ββρ

z z z F v v Q ∑=-)(2122ββρ

9. 动量方程应用注意事项

（1）选择脱离体（控制面） （2）建立坐标系 （3）全面分析外力

（4）动量方程为矢量式，流速、力均有方向。

（5）方程左边为所取流段的动量的变化率，一定是流出的动量减去流入的动量。

10. 三大方程联合应用

（1）

（2）

11.

π定理

对于任一物理过程，存在有n 个物理量，总可以写成函数

0),,(321=⋅⋅⋅n q q q q f

若选择其中

m 个物理量作为基本量，（流体力学中一般3=m ，一个几何量，

一个运动量，一个动力量），其他的物理量可以用这3个基本量表示，写为无量纲的

π式，共写出)3(-n 个有效 π 式，

γ

βαπ3

214

4q q q q =

此物理过程可写为：0)....

,(654=n F ππππ 通过量纲和谐原理建立其物理量之间的关系，此乃定理。

例.1. 在水箱上接出一条等直径圆管，末端设有阀门已控制流量，若水箱内水面不随时间变化、当阀门开度一定时，管中水流为 （ ） (a)恒定均匀流 （b ）恒定非均匀流 （c ）非恒定均匀流 （d ）非恒定非均匀流 2. 恒定流一定是均匀流。 （ ） 3.在恒定流情况下，流线与迹线重合。 （ ）

第3章 液流型态与水头损失

1.液体流动的两种型态

层流：流体质点互不掺混，做有条不紊的规则运动。 紊流：流体质点互相掺混，形成涡体，做杂乱无章的运动。

1. 流态的判别 — 雷诺数

管流：ν

vd

=

Re

非圆管或明渠水流：ν

vR

=

Re

2000Re =c 500Re =c

2.水头损失

达西公式：g

v d l h f 22

λ=

3.均匀流基本公式固体边界：gRJ ρτ=0 流体内部：J gR 'ρτ=

4.圆管过水断面上切应力的分布

0r r ττ=

2. 圆管中的层流运动

切应力：dy du

μτ=

断面流速分布：

)(42

20r r gJ u -=μ

ρ