水力学计算公式完整版

1、 水力学重点及难点水力学重点及难点 液体的主要物理性质可压缩性：在研究 水击时需要考虑。 作用在液体上的两类作用力表面力和质量力 Chapter 1 4、液体的边界条件 Chapter 2 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，我 们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 水力学重点及难点水力学重点及难点 静水压强： 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。 v 重力作用下静水压强的基本公式 p=p0+h C p z 其中 ： z位置水头， p /压强水头 （z + p /测压管水头 “水头”:表示单位重量液体含有的能量。

2、2 2 1 1 p z p z 1 2 0 1 z 1 p 2 z 2 p 水力学重点及难点水力学重点及难点 压强的三种表示方法： 绝对压强p，相对压强p， 真空度pv, 要掌握绝对压强、相对压强和真空度三 者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压) =98000N/ m2 =98KN/m2 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 静水总压力的计算 静水总压力求解包括求力的大小、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。在计算曲面静水总压力时，要注意压 力体的绘制。 (a)三角形压 强分布图

3、(b)梯形压 强分布图 静水总压力大小和方向 矩形平面单位宽度受 的静水总压力是压强 分布图的面积 矩形所受总压力 bP 方向：垂直指向受压面 解析法求作用于任意平面上的静水总压力 App c 静水总压力的作用点一般在受压面形 心以下 压力体的构成 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 三大方程 连续方程 v1A1= v 2A2 能量方程 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 v 液体运动的基本概念 流动的分类、断面平均流速及流线、迹线概念 Chapter 3 w h g vp z g vp z 22 2 222 2 2 111 1 水力学重点及

4、难点水力学重点及难点 能量方程应用注意事项: 选择统一基准面便于计算、选计算断面、 选典型点计算测压管水（压强计算采用 统一标准） 孔口恒定出流 、 毕托管、文丘 里流量计 、管嘴出流 能量方程应用： 能量方程图示 掌握总头线、测压管水头线、水力坡掌握总头线、测压管水头线、水力坡 度的概念及水头线的绘制。度的概念及水头线的绘制。 v o 1 1 g v 2 2 00 v0 g v 2 2 2 2 g v hH w 2 2 0 v 总水头线 测压管水头线 H xxx FvvQ)( 1122 y yy FvvQ )( 1122 zzz FvvQ)( 1122 v恒定总流动量方程 水力学重点及难点水

5、力学重点及难点 a)动量方程是矢量方程，要建立坐标系。 （所建坐标系应使投影分量越多等于0为 好，这样可以简化计算过程。） b)流速和力矢量的投影带正负号。（当投 影分量与坐标方向一致为正，反之为负） c)等号左边为流出动量减去流入动量。 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 液体的两种流态和判别 雷诺实验 层流 液体质点互相不混掺的层 状流动。 紊流 存在涡体质点互相混掺的 流动。 v 流态的判别：雷诺数Re ReRek 层流 ；ReRek 紊流 雷诺数是重要的无量纲数，它的物理意义 表示惯性力与粘滞力的比值。 Chapter 4 v水头损失（沿程水头损失和局部水头损失） 理想液体只有能量转

6、换， 而没有能量损失 产生水头损失的两个条件 液体具有粘滞性(内因) 固体边界的影响，液体质 点间产生相对运动(外因) A R 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 的变化规律 尼古拉兹实验 （人工粗糙 管） 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 几个重要公式 达西公式 谢才公式 曼宁公式 g v R l h f 24 2 g v d l h f 2 2 RJCv 6 1 1 R n C 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 简单管道水力计算 短管水力计算 自由出流 淹没出流 长管水力计算方法 v 水击现象和水击分类 JKQ Chapter 5 v管道分类 gHAQ c 2 gzAQ c 2

7、v复杂管道水力计算 （并联） 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 明渠均匀流特征： （1）水深，底坡沿程不变及过水断面 形状尺寸不变 （2）断面平均流速沿程不变 （3）三线平行J = Jz= i v 均匀流形成条件： 恒定流，长直棱柱体渠 道，正坡渠道，糙率沿程不变 Chapter 6、7 v 水力最佳断面 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 明渠均匀流公 公式 v 明渠均匀流水力计算类型： （1）求流量Q （2）求渠道糙率n （3）求渠道底坡： （4）设计渠道断面尺寸 RiACQ iKQ RACK l zz i 21 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 明渠水流流态的判别： 判别指 标

8、 VwFrhk， ik （均匀 流） 缓流V hki ik 急流V VwFr 1h ik 临界流 V = VwFr = 1h=hki = ik 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 佛劳德数Fr： 佛劳德数Fr是水力学中重要的无量纲数， 它表示惯性力与重力的对比关系 断面比能Es和比能曲线： hg v Fr g v hEs 2 2 比能及比能曲线 2 2 2gA Q hEs )(hfEs K s E h mins E K h 45 缓流 急流 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 临界水深和临界底坡 矩形断面 v 水跃：由急流向缓流过渡产生的水力突变 现象。（从小于临界水深到大于临界水深） 水

9、平矩形断面明渠水跃： （1）水跃方程： J（h1）=J（h2） K K B A g Q 3 2 3 2 g q hK （2）共轭水深公式： 181 2 3 1 2 1 2 gh qh h 水力学重点及难点水力学重点及难点 v水面线变化规律 2条水深线把5种底坡上的流动空间划分为12 个流区，每个流区有一条水面曲线。 壅水曲线 （水深沿流程增加）； 降水曲线（水深沿流程减小） v 水跃函数曲线 五种底坡十二条水面曲线 K ii 1K ii 2 K K 1 N 1 N 2 N 2 N 01 h 02 h 1 b 1 h 12 ii 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 堰流基本公式 v 堰流分类：

10、薄壁堰、实用堰、宽顶堰 v 闸孔出流基本公式 v堰闸出流的特点 Chapter 8、9 2 3 0 2 HgmbQ 0 2gHbeQ v常用消能方式：底流消能、条流消能和 面流消能 v水流衔接形式 当hthc 远驱水跃 当ht= hc 临界水跃 当ht hc 淹没水跃 水力学重点及难点水力学重点及难点 v底流消能降低护坦消力池设计 (1)消力池深d (2)消力池长度的计算 (由于消力池末 端池壁的作用,消力池中水跃长度比自 由水跃Lj短) Lk=(0.70.8)Lj 水力学重点及难点水力学重点及难点 v 渗流及渗流模型 （1）渗流模型概念：忽略全部土壤颗粒 的体积（或存在），认为地下水的流动是 连续地充满整个渗流空间。 （2）渗流模型的条件：与实际渗流保持 相同的边界条件、渗流流量和水头损失。 v 渗流基本定律：达西定律 = kJ 式中：J渗透坡降；k土壤的渗透系 数，表示土壤渗透能力的大小 适用范围：恒定均匀层流渗流 Chapter 10 水力学重点及难点水力学重点及