【水力学】-《水力学》学习心得

水力学学习心得水力学学习心得《水力学》学习心得转眼之间,,回头想想,还真就是感慨万千啊。我们这学期的水力学就是由韩老师教授的。她就是一个非常风趣的人,她知道我们学土木房建的人不就是特别的重视这门课程,所以在上课的时候,为了提高我们的听课率,她就会不时的给我们讲一些她自己的人生故事或者说一些她在工作中与我们这个专业相关的工作经历来启迪我们。韩老师就是一个很会讲故事的人,因为每次讲故事时我们都听得很认真,比听课认真多了,,,我们也学会了在大学阶段要做的三件大事学好自己的专业,它将就是我们立足社会的“天斧神兵”;锻炼好自己的身体,它就是将来革命的本钱;找个女朋友,不要总就是宅在寝室里,谈一场轰轰烈烈的恋爱。下面就就是我学完水力学这门课程后对它的一些浅薄的认识。首先,我已经清楚的明白了水力学主要就是研究以水为代表的液体的平衡与机械运动规律及其实际应用的一门科学。从学科的角度来瞧,水力学就是介乎基础科学与工程技术之间的一,结合水流特点,建立理论基础,同时又紧密联系工程实践发展科,在各类工科中都有它的身影。1、一方面,它在水利建设中非常的重要。水力学在水利建设中的主要任务就是研究水流与边界的相互作用,分析在各种相互作用条件下所形成的各种水流现象与边界上的各种力的作用(例如,水流与堰作用,形成各种形式的堰流与闸门作用形成闸孔出流等),为水利工程的勘测、规划、设计、施工与运转管理等方面提供合理的水力学依据。2、另一方面,它在土木工程的各个领域也有大量的涉猎。当修建大坝时,必须考虑当渲泄洪水时,要确定校核大坝所能够通过的流量,以确保大坝安全泄洪;或已知泄量,,才能正确地解决工程中所与到的水力学方面的设计计算、运行管理与测试等问题。我们对水力学的主要研究方法有理论分析法、试验研究法与数值模拟法,三种方法相互结合,为发展水力学理论与解决复杂的水力学问题奠定了基础。我们还清楚的知道水力学就是以研究水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学与水动力学。水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用,探讨液体内部压强分布,液体对固体接触面的压力,液体对浮体与潜体的浮力及浮体的稳定性,以解决蓄水容器,输水管渠,挡水构筑物,沉浮于水中的构筑物,如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用,主要探讨管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介质渗流的流动规律,以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算,水力学作为学科而诞生始于水静力学。在国内,据记载,4000多年前的上古时代就有大禹治水。在战国末代至秦代更就是修建了都江堰、郑国渠与灵渠三大水利工程。在国外,250年,阿基米德在《论浮体》中,阐明了浮体与潜体的有效重力计算方法。1586年,法国帕斯卡提出液压等值传递的帕斯卡原理。至此水静力学已初具雏形。水动力学的发展就是与水利工程,中国秦代修建规模巨大的都江堰、灵渠与郑国渠。汉初利用ft溪水流作动力。此后在历代防洪及航运工程上积累了丰富的经验。但就是液体流动的知识,在中国相当长的时间内,在欧洲直至15世纪以前,都被认为就是一种技艺,而未发展为一门科学。文艺复兴期间,意大利人达·芬奇在实验水力学方面获得巨大的进展,她用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象,十八世纪初叶,·,形成了两个相互独立的研究方向:一就是运用数学分析的理论流体动力学;一就是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度,而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究,提出了各种实用的经验公式。十九世纪末,流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向,这些发展就是:雷诺理论及实验研究;雷诺的因次分析;弗劳德的船舶模型实验空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破就是普朗特的边界层理论,它把无粘性理论与粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。自从二十世纪以来蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题高浓度泥沙河流的治理;高水头水力发电的开发;输油干管的敷设;采油平台的建造;河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展,从定床水力学转向动床水力学从单向流动到多相流动;从牛顿流体规律到非牛顿流体规律;从流速分布到温度与污染物浓度分布;从一般水流到产生,水动力学的数理分析首先就是根据问题的客观条件与生产任务或理论要求,对所研究的液体建立力学模型,提出假设,使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型,;不可压缩流体模型,将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体,瞧作无弹性密度不变的不可压缩流体;无粘性流体模型,将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体,瞧作粘性不起作用,无内摩擦力的流体;理想液体模型,不可压,以相适应的运动学与动力学基本方程式为工具,结合起始条件与边界条件,析,,至于一些水力学中所学到的公式与计算方法等,我就不详细的说明了。通过对水力学的学习,使我开始真正的认识了这门学科,我发现我也越来越喜欢这门学科了,因为通过使用其中的知识我们可以解决一些我们日常生活中与它有关联的问题。我们这学期的水力学课程虽然在不知不觉中结束了,,说不定在以后的工作中我们就会遇到与这方面有关的工程问题,到时候我们就可以拿出这本书出来,好好地回忆一下水力学方面的知识,也许会帮我们一个大忙我们也不会忘记教授我们水力学知识的韩智明韩老师,就是她用有趣的方式教授我们水力学知识,,同时,还向我们推荐她认为对我们有好处,对我们的人生有益的书,例如,,深深的向我们的韩老师表示衷心的感谢。一、名词解释：1、示踪质：某一种在水体中扩散和输移时不发生化学和生化反应的物质，并且它的存在不会引起流场特性的改变。2、剪切流离散：剪切流中由于流速分布不均匀使污染物（或示踪质）随流散开的现象，称之为剪切流离散。3、时间连续源：污染源处所排放的污染物浓度大小随时间保持不变。4、污染带宽度：在不受边界约束的情况下，横向扩散的范围可延伸至无穷远，5%时，该点即认为是污染带的边界点。5、生化需氧量：在好气性条件下，细菌把有机废物氧化成二氧化碳、水和其它简单无机物质，其所需氧气的数量称为生化需氧量。6520℃55mg/l7（（DO,BOD等，在其它诸因素（如物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化关系的数学表达式。8BODBOD二、回答问题：1、简述分子扩散的菲克定律，分子扩散方程，写出其表达式及各项意义。答：分子扩散的菲克定律是：单位时间内通过单位面积的溶解物质的质量与溶解物质质量浓度在该面积法线方向的梯度成比例，用数学表达式表示为：qDci i

c，分子扩散方程：t

D 2cDxx2 y

2czy2Dz

2cz2

其中c为溶质浓度，Di为各个方向的分子扩散系数，q为扩散通量。i2、写出一维分子扩散方程的基本解该基本解，该基本解对求解紊动扩散、剪切流离散有何意义？4Dt答一维分子扩散方程的基本解为：c(x,t)4Dt

exp(

x24Dt

)。当知道一维分子扩散方程的基本解，就可以将紊动扩散、剪切流离散与分子扩散进行比较，3、污染源的移流扩散方程与分子扩散方程有何不同？如何利用分子扩散方程的基本解求解移流扩散方程？答：分子扩散方程研究的是污染物在静水中的扩散。而移流扩散方程研究的x,xutx4、分子扩散系数D与紊动扩散系数E、纵向离散系数E意义有何区别？lED理属性，它与流动状态无关。纵向分散系数El

是通过类比分子扩散系数来定义的。El

反映了断面流速分布不均匀所产生的纵向纵向对流分散作用，与分子扩散类似，对于一维分散方程来说，它在整个断面上取一个值。5、离散与扩散有何区别?如何确定紊流管流的纵向离散系数、明渠水流的纵向离散系数？答：离散是由于流速沿断面具有梯度，即流速沿横断面上的分布不均匀所产au* *K=5.86hu,h*6、定性绘制中心排放沿河道中心线及岸边的纵向浓度分布曲线。说明岸边排放的纵向浓度分布曲线与中心排放的关系。沿中心线分布沿中心线分布0C/C1.81.61.41.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2沿岸边分布沿岸边分布0C/C1.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2当x=0.1所对应的距离就是断面上达到均匀混合所需的距离Lm，岸边排放需要四倍的中心排放距离才能达到断面上的均匀混合。7、何谓复氧？简述复氧过程的途径。答：水中氧气不断地消耗，同时也会得到补充，称为复氧。途径：除上游河8、何谓水质模型？其意义何在？答：水质模型是一些描述水体（如河流、湖泊等）的水质要素（如 DO,BOD等，在其它诸因素（如物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化关系的数学表达式建立水质模型的意义就是力图把这些互相制约因（如水力学水文物理化学生物生态气候等的定量关系确定下来对水质进行预报，为水质的规划、控制和管理服务。三、计算题Q=103.7m³/su=0.07m/s，S=0.0005C=30kg/m* f u³Q=0.5m³/su试对废水投放点分别位于明渠中心或侧壁两种情况下的横向扩散进行研究。假定垂向扩散瞬间完成。计算上述两种情况下在明渠整个宽度上达到完全混合所需要的距离。L=0.5kmL=20km1解:（1）横向扩散系数：Ez中心排放Lm=0.1*uB2E

2=0.15hu*

=0.15*1.09*0.07=0.01145z90.62∴Lm=0.1*1.05*0.01145 =75.27kmuB2岸边排放Lm'=0.4 =301.1kmEz(2)中心排放0.011450.01145*5001.05EExzu

=6.92

=16.15m同理当L2=20km=20000m 2b=102.17m在500m处:c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=8.08mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*5000.5kmM.

0..30h Ex/z1.05*1.09 *0.01145*500/1.05所以5%Cmax=0.079g/L浓度为最大浓度的50%处的b为：c(xb=exp(-ub2

)=0.5代入有关值得b=3.89mc(x,0) 4Exz浓度为最大浓度的90%处的b=1.52m浓 度 为 最 大 浓 度 的 80%~40% 处 的 b2.21m,2.79m,3.34m,3.89m,4.47m

依 次 为b-8.08-4.47-3.89-3.34-2.79-2.21-1.520c0.0790.6320.790.9481.1061.2641.4221.58b1.522.212.793.343.894.478.08c1.4221.2641.1060.9480.790.6320.07920km处断面上最大浓度c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=51.12mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*20000m.h Ex/z

.30

1.051.05*1.09 *0.01145*20000/1.05所以5%Cmax=0.013g/L浓度为最大浓度的90%处的b=9.58m浓 度 为 最 大浓 度 的 80%13.95m,17.63m,21.11m,24.59m,28.27m

40% 处 的 b 依次 为由岸边排放浓度与中心排放浓度规律可知岸边排放浓度是中心排放浓度的2倍四、计算题废水经初步处理后，五日生化需氧量为130毫克/升，排污量为75000米。河流20℃，溶解氧为饱和溶解度的75%解：BOD=130mg/L5BOD=2mg/L5T=20℃混合水溶解氧：75000m3/0.868m3/sT=20℃查表得O=9.17mg/Ls河水的溶解氧=9.17*75%=6.88mg/L混合水体溶解氧：

6*6.8860.868

=6.01mg/L50.868*1306*2=18.18mg/L0.8686初始生化需氧量L0= L(5) =

18.18

=25.48mg/L1k

(5)) 10.25*1初始氧亏D0=9.71-6.01=3.7mg/LU k k DXc= ln{k2k1

k2[1-（1

k2-1）1

L0]}0k 0.4 D 3.72= =1.6k 0.251

0= =0.145 k k=0.15L 25.48 2 10U=2.4*24=57.6km/日所以Xc=145.53kmkD=k1

L0 [exp（-xk/u）-exp（-xk/u）]+Dexp（-xk/u）1 2 0 2k2 1D=0.25*25.48 [exp（-x*0.25/57.6）-exp（-x*0.4/57.6）]+3.7*exp0.40.25（-x*0.4/57.6）=42.47*当x=0.25*Xc=36.38kmD=6.15mg/L当x=0.5*Xc=72.77km当x=0.75*Xc=109.15km当x=Xc=145.53km时D=8.47mg/L 单位x=036.3872.76109.14145.52181.9218.28254.66Do=5.473.017881