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第一章绪论物质的三种形态:固体、液体和气体。液体和气体统称为流体。
流体的基本特征:具有流动性。过流断面无限小的流束,断面上各点的运动参数均相同。
总流:过流断面为有限大小的流束,断面上各点的运动参数不相同。
流量:单位时间内通过某一过流断面的流体量。以体积计为体积流量,简称流量;以质量计为质量流量;以重量计为重量流量非均匀渐变流:在非均匀流中流线近似于平行直线的流动。
水头线:总流或元流沿程能量变化的几何图示。水力坡度:单位流程内的水头损失。
(简答)流线有哪些主要性质?流线和迹线有无重合的情况?答:流线性质:(1)在恒定流中,流线的形状和位置不随时间变化;(2)在同一时刻,一般情况下流线不能相交或转折。在恒定流中流线与迹线重合,非恒定流中一般情况下两者不重合,但当速度方向不随时间变化只是速度大小随时间变化时,两者仍重合。
试述流动分类:(1)根据运动参数是否随时间变化,分为恒定流和非恒定流;(2)根据运动参数与空间坐标的关系,分为一元流、二元流和三元流;(3)根据流线是否平行,分为均匀流和非均匀流。不可压缩流体的连续性微分方程:不可压缩流体运动必须满足该方程。
第四章流动阻力和水头损失流动阻力:粘性流体运动时,流体内部流层之间存在相互作用的摩擦力,在边界变化处存在集中阻力,这两类力做功使机械能减少,这两类力称为流动阻力。
沿程阻力:在边界无变化的均匀流段上产生的流动阻力。局部阻力:在边界急剧变化处产生的流动阻力。
水头损失:单位重量流体平均的机械能损失。沿程水头损失fh:由沿程阻力做功引起的水头损失。局部水头损失jh:由局部阻力做功引起的水头损失。层流:流速较小时,水一层套着一层呈层状流动,各层质点互不混掺的流态。
紊流(湍流):流速较大时,各层质点运动轨迹极不规则,相互混掺的流态。
水力半径R:过流断面面积与湿周的比值紊流脉动:紊流各层质点相互掺混,无规则运动,导致其物理量也随之无规则变化的现象。
瞬时流速u:某一空间点的实际流速,在紊流流态下随时间脉动,时均流速u:某一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值,脉动流速U:瞬时流速与时均流速的波动值。
断面平均流速:过流断面上各点流速的断面平均值,粘性底层:
仅靠壁面存在一个粘性剪应力起控制作用的薄层。
紊流剪应力包括:粘性剪应力和附加剪应力紊流流速分布一般表达式:,该公式适用于除粘性底层以外的整个过流断面。
当量粗糙:是以工业管道紊流粗糙区实测的值代入尼古拉兹粗糙圆管公式反算得出的粗糙高度ks。
当量直径de:把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径
边界层:考虑粘性影响的薄流层。
绕流阻力D:流体绕物体流动,平行于来流方向上的力,包括摩擦阻力和压差阻力,造成局部水头损失的原因:主流脱离边壁,漩涡区的形成。
边界层的特征:边界层内流速梯度很大,考虑粘性影响;以外流速梯度约为0,相当于无粘性流体的运动。
第五章孔口、管嘴出流和有压管流孔口出流:在容器壁上开孔,水经孔口流出的水力现象。其水头损失只考虑局部水头损失jh。
薄壁孔口:孔口出流时,水流与孔壁仅在一条周线上接触,壁厚对水流无影响的孔口。自由出流:水由孔口流入大气的水力现象。
淹没出流:水由孔口直接流入另一部分水体的水力现象。管嘴出流:在孔口上对接3-4倍孔径的短管,水通过短管并在出口断面满管流动的水力现象。
有压管流:流体沿管道满管流动的水力现象。短管:沿程水头损失和局部水头损失所占比重相当,两者都不能忽略的管道。
长管:以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头所占比例很小,可以忽略或按沿程水头损失的某一百分比估算的管道。简单管道:沿程直径和流量都不变化的管道。
串联管道:由直径不同的管段顺序连接起来的管道。并联管道:在两节点之间并联两根或两根以上的管道。水击(水锤):在有压管道中,由于某种原因,使水流速度突然发生变化,同时引起压强大幅度波动的现象。
直接水击:阀门关闭时间小于一个相长,最早发出的水击波的反射波回到阀门之前,阀门已全关闭,此时阀门处的水击压强与瞬时关闭相同。
间接水击:阀门关闭时间大于一个相长),最早发出的水击波的反射波回到阀门之时,阀门还未完全关闭,此时阀门处正负水击波相叠加,使阀门处的水击压强小于直接水击压强。
(简答)孔口、管嘴出流和有压管流各自的水力特点是:(1)孔口、管嘴出流只有局部水头损失,不计沿程水头损失,jwhh;(2)短管的局部水头损失和沿程水头损失都要计入,;(3)长管的局部水头损失和流速水头的总和同沿程水头损失相比很小,按沿程水头损失的某一百分数估算过忽略不计。
管嘴出流