文档介绍：第1章概论
内容提要
本章主要介绍水力学的定义及研究内容。同时介绍了连续介质模型、波体的特征及主要物理
力学性质和作用在波体上的力。
液体的连续介质模型
液体是由无数没有微观运动的质点组成的没有空隙存在的连续体，并且认为表征压
强分布体的体积。这一结论适用于矩形平面与水面倾斜成任意角度的情况。
矩形平面上静水总压力 P的作用线通过压强分布体的重心(也就是矩形半宽处的压强分布图的形心)，垂直指向作用面，作用线与矩形平面的交点就是压心 Do
对于压强分布图为三角形的情况，其压力中心位于水面下 2h/3处。
作用于曲面上的静水总压力
.静水总压力的大小
曲面静水总压力水平分力：故静水总压力的水平分力的大小、方向和作用点均可用前述
的解析法或压力图法求解。
曲面静水总压力铅垂分力：用压力体来求
压力体是由以下各面组成：
曲面本身；
通过曲面周界的铅垂面 5
自由液面或其延续面。
可用如下法则判别 Pz的方向：
(1)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的两侧，则 Pz方向向上；
(2)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的同侧，则 PZ方向向下。
求得Px和Pz后，根据合成定理，作用于曲面上的静水总压力为分压力的平方和。
.静水总压力的方向
静水总压力P与水平面之间的夹角口为：
Tan 0 =PZ/Px
求得0角后，便可定出P的作用线方向。
.静水总压力的作用点
将Pr和P：的作用线延长，交于一点，过该点作与水平面交角为□的直线，它与
曲面的交点D就是静水总压力的作周点。
对于圆柱面，则不必求出该点，可直接通过圆心作与水平面交角为 0的直线，它
与曲面的交点就是静水总压力的作用点。
第3章液体一元恒定总流基本原理
内容提要
本章首先介绍描述液体运动的两种方法和液体运动的基本概念，再从运动学和动力学角度出
发，建立液体运动所遵循的普遍规律。即从质量守恒定律建立水流的连续方程，从能量守恒
定律建立水流的能量方程，从动量定理建立动量方程，并利用三大方程解决工程实际问题。
描述液体运动的两种方法
.拉格朗日法
此法引用固体力学方法，把液体看成是一种质点系，并把流场中的液体运动看成是由无数液体质点的迹线构成。每一质点运动都有其运动迹线，由此可进一步获得液体质点流速加
速度等运动要素的数学表达式。综合每一质点的运动状况，即可获得整个液体的流动状况，即先从单个质点入手，再建立流场中液流流速及加速度的数学表达式。
对时间求一阶和二阶偏导数，在求导过程中 a, b, c视为常数，便得到该质点的速度和
加速度在x, y, z轴方向的分量
.欧拉法
欧拉法以液体运动所经过的空间点作为观察对象，观察同一时刻各固定空间点上液体质
点的运动，综合不同时刻所有空间点的情况，得到整个流体的运动，故欧拉法亦称为流场法。
欧拉法可把运动要素视做空间坐标 (x, y, z)与时间坐标t的连续函数。自变量 z、y、
z、t亦称为欧拉变数。
对xyzt求偏导，即可到加速度的表达式。
液体运动的几个基本概念
.恒定流与非恒定流：用欧拉法表达液体运动时，可把液体运动分为恒定流与非恒定流两
大类。液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流。
. 一元流、二元流与三元流：液体的运动要素是三个坐标变量的函数，这种运动称为三元
流
.流线与迹线
.流管
.断面平均流速
.均匀流和非均匀流：各质点的流速矢量沿程不变称为均匀流
.渐变流与急变流：渐变流是流速沿流线变化缓慢的流动；此时流线近乎平行，且流线的
曲率很小。渐变流的极限就是均匀流。急变流是流速沿流线急剧变化的流动；此时流线的曲
率较大或流线间的夹角较大，或两者皆有之。
.系统和控制体
所谓系统是指由确定的连续分布的众多液体质点所组成的液体团(即质点系) 。
所谓控制体是指相对于某个坐标系来说，有液体流过的固定不变的任何体积。
恒定流动的连续方程
恒定流的能量方程
水力坡度：单位长度流程上的水头损失定义为水力坡度，用 J表示。
测管坡度：单位长度流程上测管水头值称为测压管坡度，用 Jp表示。
式中的负号，是因为当测压管水头沿程减小时，为使 J, Jp为正值，故取负号。
能量方程的应用条件是：
(1)液体是不可压缩的，流动是恒定的。
(2)质量力只有重力。
(3)所取过水断面必须取在均匀流或渐变流断面上，但两断面之间可以是急变流。
(4)两个过水断面之间没有外界的能量从控制体内加入或支出。如果有外界能量加入(如水
泵)或从内部支出能量(如水轮机) ，则恒定总流能量方程应改写。
恒定总流动量方程
动量方程的应用条件：液流必须是