【水力学】-水力学期末复习整理

学习资料收集于网络，仅供参考学习资料收集于网络，仅供参考学习资料学习资料水力学期末复习整理第一章绪论1.液体质点：微观上充分大，宏观上充分小的液体微团。2.连续介质：液体和气体充满一个空间时，分子间没有间隙，其物理性质和运动要素都是连续分布的。3.液体的易流动性：静止时，液体不能承受切力及抵抗剪切变形的特性。4.液体的粘滞性：在运动状态下，液体所具有抵抗剪切变形的能力。（理想液体无粘滞性）5.作用在液体上的力按作用特点分为质量力（主力，惯性力）和表面力（压力，切力。6.du呈过原点的正比例关系的dy液体第二章水静力学基础1.静水压强特点：①作用线垂直于作用面；②同一点处，静水压强各向等值。2.等压面特性：质量力与等压面互相垂直。3.z：计算点的位置高度，即计算点距计算基准面的高度。第三章水动力学基础1.描述液体运动的两种方法：拉格朗日法；欧拉法。2.欧拉法的基本概念：流线：同一时刻与流场中各质点运动速度矢量相

切的曲线。流线的性质：①不相交或不突然转折；②光滑连流管：在流场中取一封闭几何曲线，在此曲线上各点作流线，则可构成一管状流动界面。流股：流管内的液流，又称为流束。过水断面：垂直于流线簇所取的断面。元流：过水断面无限小的流股。总流：无数元流的总和。3.流量Q：单位时间内流经过水断面的液体体积。Q<0流进；Q>0流出。4.液流分类：①恒定流与非恒定流：运动要素不随时间变化的流动称为恒定流；②均匀流与非均匀流：流线簇彼此呈平行直线的流动称为均匀流。非均匀流中又分为渐变流和急变流。③有压流与无压流5.毕托管测流速；文丘里管（有压管）测流量。第四章水流阻力与水头损失1.水头损失类型：沿程水头损失hf；局部水头损失hj。2.黏性底层：在实际液流中，由于液体与管壁间的附着力作用，在管壁上会有一层极薄的液体贴Re 附在管壁上不动，其流速为零。厚度32.81dRe 3.绝对粗糙度Δ：管壁粗糙突出的平均高度。4.<δ对紊流结构基本上没有影响，黏性底层成了紊流流核的天然光滑Δ>δ，管壁绝对粗糙度突出于黏性底层之外，并深入到紊流的流核之中，可使液流产生旋涡，加剧紊流的脉动，5.当量粗糙度：和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。6.局部边界条件急剧改变是引起局部水头损失的直接原因。水流的影响有：①导致液流中产生旋涡，加大水流的紊乱与脉动，增大液流的能量损失；②造成液流断面流速重新分布，加大流速梯度及紊流附加切应力，导致局部较集中的水头损失。第五章有压管流与孔口﹑管嘴出流1.（串联，并联，管网；长管与短管。短管：必须同时计算管路沿程水头损失，局部水头损失及流速水头的管路。(L/d<1000)长管：管路流速水头及局部水头损失可以忽略不计的管路。(L/d>1000)第六章明渠水流1.棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程不变的渠道（h；非棱柱形渠道：断面形状及尺寸沿程变化的渠道（h。2.明渠均匀流发生的条件：属于恒定流，流量沿渠道；渠道ni明渠均匀流的水力特性：是一种等深，等速直线

3.明渠底坡（渠道底坡i：渠道沿程单位长度内的渠底高程变化值，又称比降。明渠水力最佳断面：渠道过水断面面积A，糙率n（AQ最大；Q一定，A最小）4.判断急流缓流的标准：微波波速急流；v<C，v=C，临界流Fr=(v/c)²(Fr>1,hK(h<hk,5.断面比能与断面机械能的区别：断面比能是断面机械能的一部分，仅反映与流动特性相关的能量。6.临界水深hk影响因素：断面形状和流量；i，n，断面形状，流量。7.水跃现象：在底坡突降或底坡由缓变陡折变处水跌现象：渠中水深在局部渠段内呈突跃性增大的水力现象。8.明渠水流与有压管流的水力特性有何差异？明渠水流具有自由表面，其表面处压强为零，故又称无压流。明渠水流因断面尺寸，底坡，糙率的变化，都可引起过水断面，渠中水深和流速等一系列变化。有压管流的基本特征是断面形状多为圆形，整个断面上被水充满无自主表面，管中运动，断面流速沿程不变；总水头线﹑测压管水头线及渠底线三者平行，因此水力坡度J﹑测压管坡度Jp及渠底坡度i三者相等。

堰的分类：薄壁堰（H

0.67

；实用堰学习资料收集于网络，仅供参考学习资料收集于网络，仅供参考0.67（ H

2.5

；宽顶堰（

2.5H

），

PhA,yD

hycDcIc

同时上涨，合力P大小及明渠水流。水文现象的特点：随机性；周期性；地区性。河川径流主要影响因素：降水；蒸发；下垫面因素；人类活动。计算题公式1.求转轴所受的扭矩M：nd Dd

作用点不变6.绘制压力体7./T/A1122Uv1122

;h60 2

8.总流连续性方程QvA；v

AvAddudy

Uh

;MF

dd2 2

dld2

9.元流伯诺里方程2.求运动黏度ν：

总水头HCzpv2 2g p v2

p v2g重度N/m3 运动黏度的单位Pa/s

z 1 1 z1 2g

2 22 2g

运动黏度m2/s

总流伯诺里方程A

p v2 p

v2z 1 11 z 2

22 hp p

1 2g 2 2g WzC0ha1P98kN/m298kPa,9.8a

10.sP绝对压强Pabs

PPP

PabsPa0v相对压强PP0h-Pa真空度hPa0v

Fv

v

);其中s可以换为xyzvP v

s 22s

11sz

1

11.层流和稳流的判断标准——临界雷诺数求侧壁测压管液面高度h21hh3hh2

Revd

(液流实际雷诺数)1 2 5.求静水总压力及作用点

ReReKReReK

2320时，层流；2320时，稳流学习资料

RAd学习资料学习资料t10C时，水的为： 0.01775

0.0131(cm2/s)

C1Ryn10.0337t0.000221t2

y2.5

0.130.75 R(

0.1)1cot2n1cot2nn(b2hb2h沿程阻力系数64

dd4a)2

v2hj 2gh

(表示局部阻力系数)Reh

l v2

14.短管水力计算f d2g12.布拉休斯公式0.3164

短管自由出流：Re0.25

(Re105)稳流水力光滑区公式

H00200

v2hv2g 2g WvvH H002v2hvJ谢才公式J

0 2g 2g WRJvCRJ

h;J fhl

;QAvK

短管淹没出流谢才系数常用下述经验公式计算：

H00000h h hhHHhH0 W

fi ji曼宁公式R6C1 1R6n

15.梯形断面渠道水力计算已知b,m,i,n,h0,求Q先计算A，，R，C，再带入谢才公式（12）iz/ln0.03其y1.5 1.5n0.03巴甫洛夫斯基公式0已知Q，bmnh求i0

直角三角形薄壁堰iQ2K2

;KAC R(流量模数)

H.05~.2,Q.m3/sQ343H7

m3/s）0i越大，渠中正常水深h越小底坡值i一般取3位有效数字000已知Q，inm，求渠道过水断面尺寸b和h选定h求b(绘制Kb);00选定b,求绘制Kh曲线）0 0已知b,m,i,Q,h0,求糙率nC1R1nAR2i1n Q6 3n Q16.Fr=(v/c)²=v2/gH(Fr>1,急流；Fr<1，缓流；Fr=1，临界流)K临界底坡i g KCBK 2CBK K0,急坡渠道，有hh0K K17.18.堰流流量公式：0Q0

b 2gH32(侧收缩系数，2矩形薄壁堰

bc淹没系数，自由出流b0.0027 Bb b2 H 2(0.405 0.03 梯形薄壁堰

H B

BHPQ50L/s时，m0.421．定解问题（1）基本方程：圣维南方程组 AQq

(连续方程) t x lQ

(Q2)gAZ

gAS

0

动量方程）t x A x f（2）定解条件：初始条件和边界条件条件1：水位边界条件已知 t下游边界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 12条件2：流量边界条件已知 上游边界：Q=500(m3/s) t下游边界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 12条件3：水位—流量关系条件已知 A=20km2 t下游边界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 122．差分格式 Q Q j

CZj

j

CZ Dj j jEjQj

GQj

j

FZj

j

FZ j j j3．计算方法追赶法：边界条件的追赶关系条件1：水位边界条件已知QZj

Sj1

T Qj1

j1 j

Pj

V Qj1

j1条件2：流量边界条件已知Z S j

j

T Zj1

j1P V Zjjjj条件3：水位—流量关系条件已知可线性化处理后，按照条件2方法进行计算。4．程序框图开始开始上边界条件计算数组说明计算追赶系数数组基本数据下边界条件计算单位换算回代计算水位流量初始条件赋值输出计算结果时间步长循环结束5．成果分析基于教科书附录中的FORTRAN代码，自主转换编译为VisualC#程序进行成果分析。程序说明（1）红色曲线代表流量过程线48，黑色代表水位流量过程线48h，通过对各参数进行设置，自动绘出过程线，并能将数据结果输出到TXT文档。（2）因部分断面流量起伏较大或水位起伏较小，致使曲线无法显示或不便进行观察比较，故可通过乘以缩放倍比对曲线进行调整（同一条件下选择最优缩放倍比。（3）本程序的重要优势在于可对计算中的重要参数进行迅速调整，简单明了模拟出其对河道水流计算的影响程度和作用情况。（4）本程序无法绘制同一条件下不同断面流量（或水位）过程线，因而给断面情况对比分析带来一定的不便。编译结果编译结果界面如下图所示（根据题意，以断面1、1、1、21为例：1）条件1结果（水位缩放倍比5，流量缩放倍比0.：1：6：16：21：2）条件2结果（水位缩放倍比2，流量缩放倍比0.1：断面:1：6：16：21：2）条件3结果（水位缩放倍比5，流量缩放倍比0.1：1：6：16：断面21：规律分析（1）水位过程线分析：条件1中越往下游，水位不断上涨，最高水位缓慢左移；随时间推移，逐渐由水平线转为稳定的三角函数曲线。条件2中上中游水位过程线形状与上游流量过程线类似，下游形状与三角函数曲线相同。条件3中越往下游，水位不断上涨，最高水位增幅较大且缓慢左移；全过程的三角函数曲线形状由扁平逐渐趋于稳定。（2）流量过程线分析：条件1中越往下游，曲线缓慢左移（洪峰提前，各断面洪峰值23中越往下游，曲线缓慢左移（洪峰提前，各断面洪峰值变幅较小；全过程曲线形状与水位类似，但变幅更大。（3）整体分析：依据洪水的叠加效应，越往下游洪量越集中，洪峰有提前的趋向。（4）稳定性分析：本题中的0.75，Preissmann格式的稳定条件是无条件稳定，值条件（或原微分方程解的性质）=DT*C，因而可考虑通过对时间步DXDTDXDT取10mi，DX取1k（可取0-1.6k。（5）在对各断面进行绘图时可发现，初始水位和流量的取值对计算结果影响很小，并且这种影响将随着计算时刻的推移而逐渐消失，一般持续时间为前3-5小时。参数敏感性分析由前段时间的学习可知，一维模型的建立有如下假定条件：（1）河道水位较高且漫滩时，假定主槽和滩地同时向下游输送流量，但输送流速不同；（可以相等，也可以不相等；（3）一般情况下，干流与汇入支流的夹角较大，支流集中入流q入

的动量沿干流流向的分动量可忽略，即分动量Vx

0；（4）假定水密度为常数，即不随水温、气压而改变；（5）假定模拟的河段为定床情况，即不考虑河床的冲淤变化和人类活动的影响；（6）假定河道水面无横比降；（7）假定非恒定流的摩阻公式可