文档介绍：水力学主要知识点
绪论
(一)液体的主要物理性质
:液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因.
描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律:
。在研究水击时需要考虑
。进行模型试验时需要考虑
水力学的两个基本假设:
(二)连续介质和理想液体假设
:液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述
液体运动的物理量.
:忽略粘滞性、可压缩性的液体
(三)作用在液体上的两类作用力
第1章水静力学
水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水
总压力的计算,可以求作用在建筑物上的静水荷载。
静水压强:
主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念,以及静水压强的计算和不同表示方法.
:
(1)静水压强的方向垂直且指向受压面
(2)静水压强的大小仅与该点坐标有关,与受压面方向无关,
:在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面
(它是静水压强计算和测量的依据)
(水静力学基本公式)
p=p0+ρgh或
其中 z—位置水头,p/ρg—压强水头,z+ p/ρg—测压管水头
请注意,“水头”表示单位重量液体含有的能量。
可以是正值,也可以是负值。。
计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点,受压面可以分为平面
和曲面两类。
根据平面的形状:对规则的矩形平面可采用图解法,任意形状的平面都
可以用解析法进行计算。
:绝对压强p′,相对压强p, 真空度pv,
它们之间的关系为:p= p′-pa pv=│p│(当p<0时pv存在)
相对压强:p=ρgh
静水总压力的计算
1)平面壁静水总压力
图解法:大小:P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积
方向:垂直并指向受压平面
作用线:过压强分布图的形心,作用点位于对称轴上。
静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系绘制的,只要用比例线段分别画出平面上两点的静水压强,把它们端点联系起来,就是静水压强分布图
解析法:大小:P=pcA, pc—形心处压强
方向:垂直并指向受压平面
作用点D:通常作用点位于对称轴上,在平面的几何中心之下。
(2)曲面壁静水总压力
水平分力:Px=pcAx=ρghcAx
水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力,它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。
铅垂分力:Pz= ρgV , V---压力体体积.
在求铅垂分力Pz时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其
延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。
当压力体与受压面在曲面的同侧,那么铅垂分力的方向向下;当压力
体与受压面在曲面的两侧,则铅垂分力的方向向上.
合力方向:α=arctg
液流
第2章液体运动的流束理论
1. 流线的特点:反映液体运动趋势的图线
流线的特征:流线不能相交;恒定流流线形状位置不变;恒定流迹线和流线重合。
2 .流动的分类:
非恒定流均匀流
恒定流非均匀流渐变流
在均匀流和渐变流过水断面上,压强分布满足:
(二)液体运动基本方程
急变流
v 1A1= v 2A2 , Q=vA
利用连续方程,已知流量可以求断面平均流速,或者通过两断面间
的几何关系求断面平均流速。
J= —水力坡度,表示单位长度流程上的水头损失。
能量方程是应用最广泛的方程,能量方程中的最后一项hw是单位
重量液体从1断面流到2断面的平均水头损失
(1)能量方程应用条件:
恒定流,只有重力作用,不可压缩渐变流断面,无流量和能量的出入
(2)能量方程应用注意事项:
三选:选择统一基准面便于计算
选典型点计算测压管水头:
选计算断面使未知量尽可能少
( 压强计算采用统一标准)
(3)能量方程的应用:
它经常与连续方程联解求:断面平均流速,管道压强,作用水头等。
文丘里流量计是利用能量方程确定管道流量的仪器。
毕托管则是利用能量方程确定明渠(水槽)流速的仪器。
当需要求解水流与固体边界之间的作用力时,必须要用到动量方程,
∑Fx=ρQ(β2 v 2x-β1 v 1x)
投影形式∑Fy=ρQ(β2 v 2y -β1 v 1y)
∑Fz=ρQ(β2 v 2z -β1 v 1z)
β—动量修正系数,一般取β=
式中:∑Fx、∑Fy、∑Fz是作用在控制体上所有外力沿各坐标轴分量的合力,
V1i,V2i是进口和出口断面上平均流速在各坐标轴上投影的分量。动量方程的应
用条件与能量方程相似,恒定流和计算断面应位于渐变流