水力学总复习市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件

工程流体力学总复习（1）1/591复习计划第一次复习课：第一、二、三、四章第二次复习课：第五、七、八、九章2/592第一章绪论

一、连续介质概念二、液体主要物理性质：(1)惯性、质量、密度(2)易流动性、压缩性与表面张力特征(3)粘性：牛顿内摩擦定律三、理想流体与实际流体模型四、作用在液体上力

质量力、表面力3/593

第二章流体静力学

一.静压强特征1.垂直指向受压面。2.在同一点各方向静压强大小与受压面方位无关.二.液体平衡微分方程

综合式积分式4/594等压面等压面性质（1）等压面为等势面；（2）等压面与质量力正交。等压面是水平面条件（1）单一重力（2）同一介质（3）连续5/5952.基本概念位置水头、压强水头、测压管水头

绝对压强、相对压强、真空压强。三.重力作用下静水压强分布规律

1.静力学基本方程6/596绘制标准:①找已知点压强.②依据静压强基本公式计算点压强。③依据静压强两个特征绘图.绘制要求:①表示出压强方向（特征1）；②表示出压强大小（特征2，定性画）；举例3.静压强分布图7/597四.点压强计算

1.找已知点压强；2.找出等压面；3.由静压强基本方程逐步推求未知点压强;8/598（1）作用在平面上静水总压力大小:

（2）压力中心（作用点）:（3）方向:垂直指向受压面.五.作用在平面上静水总压力9/599（1）水平分力：（2）垂直分力：（3）总压力：（4）总压力作用线方向：五.作用在曲面上静水总压力10/5910关键：压力体画法

以曲面为底面，向自由液面（自由液面延长面）投影，曲面、铅锤面、自由液面所包围水体为压力体。压力体与水在同一侧为实压力体，铅锤分力方向向下。反之，为虚压力体，铅锤分力方向向上。11/5911第三章流体运动学一.描述液体运动两种方法拉格朗日法欧拉法12/5912质

点

加

速

度迁移

加速度由流速不均匀性引发由流速不恒定

性引发加速度分量形式时间加速度13/5913二、欧拉法基本概念迹线和流线恒定流、非恒定流均匀流、非均匀流（渐变流、急变流）流管、元流、总流和过流断面流量和断面平均流速一元流、二元流和三元流14/5914或三.连续性微分方程15/5915能量方程实际液体恒定总流能量方程理想流体元流能量方程实际流体元流能量方程第四章流体动力学16/5916例题1:

如图示,有一供水系统,集水井水面与水池水面高差z=8m,水泵扬程H=15m,水泵吸水管、压水管d=0.2m,管路总水头损失，为管中止面平均流速,求供水流量Q=?17/5917恒定总流动量方程表面力、质量力、固体边界反作用力

该方程是矢量方程，应用时普通都要写成份量形式，一定是输出动量减去输入动量。18/5918应用举例19/5919工程流体力学总复习（2）20/5920一.液体流动两种型态

液体质点互不混掺，做有条不紊直线运动；

1.层流形成涡体，液体质点脉动、相互掺混；2.紊流3.流态判别—雷诺数表示惯性力与粘滞力对比关系圆管非圆形断面管道或渠道

第五章流动阻力与能量损失21/5921二.水头损失三.沿程水头损失计算公式1.均匀流基本方程2.圆管过水断面上切应力分布水力半径22/5922四.圆管中层流运动圆管层流中流速为抛物型分布（旋转抛物面）23/59232.紊流切应力牛顿粘滞切应力紊流附加切应力五.紊流特征1.紊流中运动要素脉动瞬时流速时均流速脉动流速24/59243.粘性底层

紊流中，在固体边界处，粘滞力起主要作用，靠近固体边界处流体作层流运动，这层流体叫做粘性底层（厚度

0）。粘性底层厚度很薄，普通为十分之几毫米。粘性底层在流体力学研究中有非常主要意义。

l与雷诺数、沿程阻力系数、管径相关。25/59254.紊流分区

水力光滑管区

过渡区

水力粗糙管区水力光滑管、水力粗糙管不是一成不变。26/5926层流流速分布紊流流速分布抛物型分布对数分布5.圆管紊流流速分布紊流流速分布均匀化了，所以，工程上动能修正系数，动量修正系数。27/5927六.尼古拉兹试验（改变规律）28/5928沿程损失系数五个分区1．I区，Re<2300，层流区，λ=f(Re)=64/Re，hfv2．II区，Re=2300~4000，层流到紊流过渡区，

λ=f(Re)3．III区，

4000

<Re

<105，紊流水力光滑区

λ=f(Re).4．IV区，过渡粗糙区

λ=f(Re、)5．V区，紊流水力粗糙管区，λ=f().（阻力平方区）29/5929七.明渠沿程水头损失计算公式经验公式2.谢才系数C采取经验公式计算C时，只适合用于阻力平方区，水力半径以米计。曼宁公式巴氏公式1.谢才公式30/5930十一.局部水头损失计算计算局部水头损失公式突然放大淹没出流31/5931第七章孔口、管嘴与有压管流一、孔口出流薄壁孔口与厚壁孔口小孔口大孔口自由出流淹没出流恒定出流非恒定出流孔口分类32/59322.孔口出流水力特征33/5933二、管嘴出流2.外延管嘴工作条件收缩断面真空压强

1.管嘴出流水力特征34/5934管流分类长管短管简单管路复杂管路串联管路并联管路沿程途泄管网（1）.概述三、管路水力计算35/5935（2）短管水力计算（1）短管全部公式都不用记忆，可列能量方程推导；关键点（2）不要丢掉任一个局部水头损失；流量公式流量系数36/5936

规律：（1）总水头线沿程总是下降。（2）测压管水头线总是在总水头线下方。（3）测压管水头线沿程可升可降。（视断面大小）（4）均匀管道测压管水头线与总水头线平行测压管水头线与总水头线画法37/5937举例v0=0总水头线测压管水头线38/5938例2：水泵水力计算

离心水泵，Q=0.02m3/s，管长允许吸水真空压强，安装高度试：校核水泵安装高度是否合理？求最大安装高度？39/5939（3）长管水力计算（1）简单管路阻力平方区过渡区或光滑区比阻修正系数、查表40/5940（2）复杂管路1.串联管路2.并联管路节点流量41/5941举例：如某输水系统，知各段管长，管径，水流处于紊流粗糙区，知，末端流量、转输流量已知。水塔处、管道末端地形高程已知，管道末端自由水头已知,求水塔高?42/5942第八章明渠恒定流明渠分类棱柱型渠道非棱柱型渠道1.按纵向几何条件划分梯形渠道3.按底坡分类顺坡（正底坡)i>0平坡(平底坡)i=0逆坡(反坡)i<02.按横向几何条件划分矩形渠道………….43/59431.底坡线、水面线、总水头线三线平行。（一）明渠恒定均匀流水力特征2.水深、过流断面平均流速及流速分布等水力要素沿程不变。3.水体重力沿水流方向分力=渠道对水流摩阻力。

一、明渠恒定均匀流44/5944（二）明渠均匀流动形成条件1.恒定流，沿程无流量流入或流出。2.长、直棱柱型渠道，n沿程不变。3.i>0（顺坡渠道）（运动条件）（几何条件）（动力条件）45/5945（三）明渠均匀流基本公式C--谢才系数（动力方程）（连续性方程）流量模数曼宁公式：巴氏公式：46/5946（1）水力最优断面

定义：过流断面面积、糙率、底坡一定，经过流量最大断面形状与尺寸。

梯形断面最正确宽深比水力最优不一定工程最优!（四）水力最优断面47/5947（一）流动类型及判别标准二、明渠恒定非均匀流方法类别缓流临界流急流48/5948（二）断面单位能量（断面比能）临界水深与临界流方程矩形渠道临界水深普通形式49/5949水流从缓流向急流过渡局部水力现象，称跌水（水跌）。水流从缓流向急流过渡将经过临界水深，产生水面跌落。。（三）水跌与水跃1.跌水50/59502.水跃水流从急流过渡到缓流时，发生水面突然跃起局部水力现象，称为水跃。共轭水深：水跃方程51/59513.水跃型式远驱式水跃临界式水跃淹没式水跃52/5952（五）棱柱形渠道中渐变流水面曲线定性分析缓坡渠道53/5953陡坡渠道54/5954第九章堰流一.堰分类（1）按/H大小薄壁堰实用堰淹没出流宽顶堰（2）按水流形态自由出流55/5955二.堰流基本公式三、宽顶堰自由出流水力特征水面两次跌落堰顶水流为