水力学 复习资料

水力学模型假定：连续介质假定、不可压缩液体假定、理想液体假定。

作用在液体上的力类型：表面力和质量力。

静水压强的特征：一是它的方向和作用面的内法线方向一致，二是任意一点上各个方向的静水压强的大小都相等。

静水压强的表示：绝对压强、相对压强和真空值。

水流阻力和水头损失产生的原因：一是液体具有粘滞性，二是固体边界的影响。

因均匀流沿流程的流动情况不变，则过水断面上切应力的大小及分布沿流程不变，这种切应力称为沿程阻力。

在流动过程中，要克服这种摩擦阻力就需要做功，单位质量液体由于沿程阻力做功所引起的机械能损失称为沿程水头损失。

局部阻力：在急变流段上产生的流动阻力称为局部阻力。

相应的水头损失称为局部水头损失。

水力最优断面：当渠道的i、n及过水断面面积w一定时，使渠道所通过的流量最大的那种断面形状称为水力最优断面。

急流：在山区底坡较陡、水流湍急的河道和溪涧中或底坡陡峻的渠道中，水流速度较大，若有大块孤石或桥墩阻水，则水面只在石上隆高，激起浪花，而孤石或桥墩对上游水流并不发生任何影响，这种水流状态称为急流。

缓流：如果底坡平坦、水流缓慢的平原河道中，水流遇到桥墩等障碍物，则桥墩上游水面的壅高可以延伸到上游较远的地方，这种水流状态称为缓流。

临界流：如局部干扰只引起下游水面曲线变化，对上游水面曲线无影响，为临界流动状况，称为临界流。

F r<1明渠水流为缓流F r>1为急流F r=1为临界流
堰的分类：按堰壁厚度与堰前水头H的比值分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰
按堰下游水位对堰的过流能力的影响程度分为自由堰和淹没堰。

按堰前渠道宽度和堰口宽度的变化分为无侧收缩堰和有侧收缩堰。

明渠均匀流的产生条件：1.渠底高程必须沿程降低，即i>0,且i沿程不变。

2.渠道必须是长而直的棱柱形渠道，过水断面的大小及形状、渠道表面的粗糙系数n都应沿程不变。

3.渠道中的流量应恒定不变。

明渠均匀流的水利特征：1.过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变，过水断面上流速的大小、方向及分布沿程不变，因此过水断面上的平均流速v、动能修正系数、动量修正系数也都沿程不变，所以流速水头也沿程不变。

2.由于流线为平行直线，所以过水断面上压强满足静水压强分布规律。

即明渠均匀流的水面线就是测压管水头线，水深沿程不变。

3.基于上述原因，总水头线为平行于水面的直线；而水深沿程不变，水面线又平行于底坡。

所以总水头线坡度J、测压管水头线坡度J p、渠底坡度i这三个坡度相等。

断面比能随流态变化的几个重要特点：1、临界流的断面比能最小缓流和急流的断面比能都比较大并且同一个
断面比能可能是缓流也可能是急流2、缓流的水深越
小断面比能越大临界水深稍有变动断面比能不变
3、缓流的断面比能中动能只占很小一部分急流的断
面比能中动能占较大部分临界流中动能约占1/3
流线：某一瞬间，在流线中画出这样一条曲线，这条曲线上任意一点在该瞬时的速度矢量在该点处与曲线相切，这
条曲线就称为该瞬时的一条流线
流线的基本特性：（1）流线是一条光滑的曲线。

因
为是连续介质，运动要素的空间分布为连续函数，液体
运动受惯性影响，其方向只能是逐渐变化。

（2在同
一时刻，六场中两条流线不会相交。

（3）通过六场
中同一点在不同时刻所绘出的流线是不同的
什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？
答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。

为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。

这是水力学重要的研究方法水力学模型假定：连续介质假定、不可压缩液体假定、理想液体假定。

作用在液体上的力类型：表面力和质量力。

静水压强的特征：一是它的方向和作用面的内法线方向一致，二是任意一点上各个方向的静水压强的大小都相等。

静水压强的表示：绝对压强、相对压强和真空值。

水流阻力和水头损失产生的原因：一是液体具有粘滞性，二是固体边界的影响。

因均匀流沿流程的流动情况不变，则过水断面上切应力的大小及分布沿流程不变，这种切应力称为沿程阻力。

在流动过程中，要克服这种摩擦阻力就需要做功，单位质量液体由于沿程阻力做功所引起的机械能损失称为沿程水头损失。

局部阻力：在急变流段上产生的流动阻力称为局部阻力。

相应的水头损失称为局部水头损失。

水力最优断面：当渠道的i、n及过水断面面积w一定时，使渠道所通过的流量最大的那种断面形状称为水力最优断面。

急流：在山区底坡较陡、水流湍急的河道和溪涧中或底坡陡峻的渠道中，水流速度较大，若有大块孤石或桥墩阻水，则水面只在石上隆高，激起浪花，而孤石或桥墩对上游水流并不发生任何影响，这种水流状态称为急流。

缓流：如果底坡平坦、水流缓慢的平原河道中，水流遇到桥墩等障碍物，则桥墩上游水面的壅高可以延伸到上游较远的地方，这种水流状态称为缓流。

临界流：如局部干扰只引起下游水面曲线变化，对上游水面曲线无影响，为临界流动状况，称为临界流。

F r<1明渠水流为缓流F r>1为急流F r=1为临界流
堰的分类：按堰壁厚度与堰前水头H的比值分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰
按堰下游水位对堰的过流能力的影响程度分为自由堰和淹没堰。

按堰前渠道宽度和堰口宽度的变化分为无侧收缩堰和有侧收缩堰。

明渠均匀流的产生条件：1.渠底高程必须沿程降低，即i>0,且i沿程不变。

2.渠道必须是长而直的棱柱形渠道，过水断面的大小及形状、渠道表面的粗糙系数n都应沿程不变。

3.渠道中的流量应恒定不变。

明渠均匀流的水利特征：1.过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变，过水断面上流速的大小、方向及分布沿程不变，因此过水断面上的平均流速v、动能修正系数、动量修正系数也都沿程不变，所以流速水头也沿程不变。

2.由于流线为平行直线，所以过水断面上压强满足静水压强分布规律。

即明渠均匀流的水面线就是测压管水头线，水深沿程不变。

3.基于上述原因，总水头线为平行于水面的直线；而水深沿程不变，水面线又平行于底坡。

所以总水头线坡度J、测压管水头线坡度J p、渠底坡度i这三个坡度相等。

断面比能随流态变化的几个重要特点：1、临界流的断面比能最小缓流和急流的断面比能都比较大并且同一个
断面比能可能是缓流也可能是急流2、缓流的水深越
小断面比能越大临界水深稍有变动断面比能不变
3、缓流的断面比能中动能只占很小一部分急流的断
面比能中动能占较大部分临界流中动能约占1/3
流线：某一瞬间，在流线中画出这样一条曲线，这条曲线上任意一点在该瞬时的速度矢量在该点处与曲线相切，这
条曲线就称为该瞬时的一条流线
流线的基本特性：（1）流线是一条光滑的曲线。

因
为是连续介质，运动要素的空间分布为连续函数，液体
运动受惯性影响，其方向只能是逐渐变化。

（2在同
一时刻，六场中两条流线不会相交。

（3）通过六场
中同一点在不同时刻所绘出的流线是不同的
什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？
答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。

为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。

这是水力学重要的研究方法。