四川大学在职研究生-水力学复习参考知识点

水力学复习参考知识点1.0-3章基本概念及含义0绪论：1、水力学：水力学是一门技术科学，它是力学的一个分支，水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及实际运用。2、液体的主要物理性质（1）粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因.描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律:注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体，2)层流运动（2）可压缩性：液体受压后体积要缩小，压力撤除后也能恢复原状，这种性质称为液体的压缩性（3）表面张力：自由表面上的液体分子由于受到两侧分子的引力的不平衡，使自由面上的液体分子受有极其微小的拉力，这种拉力称为表面张力。3、水力学的两个基本假设：（1)连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量.（2）理想液体：忽略粘滞性的液体称为理想液体4.、作用在液体上的两种力（1）表面力：表面力是作用于液体的表面，并与受作用的表面面积成比例的力（2）质量力：质量力是指通过所研究的液体的每一部分质量而作用于液体的、其大小与液体的质量成比例的力。第1章水静力学1、静水压强的两个重要特性（1）静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。（2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关。2、等压面（1）等压面：具有相同的静水压强值，这些点连接成的面（可能是平面也可能是曲面）称为等压面。（2）等压面有两个重要性质：一是在平衡液体中等压面即是等势面，二是等压面与质量力正交。3、绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。4、相对压强：把当地大气压作为零点计量的压强，称为相对压强。第2章液体运动的流束理论描述液体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法。其中，水力学上普遍采用欧拉法。拉格朗日法是研究个别液体质点在不同时刻的运动情况，由此引出迹线的概念；欧拉法是考察同一时刻液体质点在不同空间位置的运动情况，由此引出流线的概念。某一液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线称为迹线；

流线是某一瞬时在流场中会出的一条曲线，在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。流线的基本特性：=1\*GB3①、恒定流时，流线的形状和位置不随时间而改变=2\*GB3②、恒定流时液体质点运动的迹线与流线相重合=3\*GB3③、流线不能相交。流动的分类：恒定流：如果在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流；反之，流线不相互平行的水流就称为非均匀流。

均匀流特性：=1\*GB3①、均匀流的过水断面为平面，且过水断面的形状和尺寸沿程不变；=2\*GB3②、均匀流中，同一流线上不同点的流速应相等；=3\*GB3③、在同一过水断面上各点测压管水头为一常数。过水断面：与微小流束或总流的流线成正交的横断面称为过水断面。

流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积称为流量。

一元流：水流中任一点的运动要素只与一个空间自变量有关。第3章液流型态及水头损失沿程都有并随沿程长度增加的水头损失叫做沿程水头损失，常用hf表示;能量损失发生在局部范围之内的叫做局部水头损失，常用hj表示；

某一流段沿程水头损失与局部水头损失的总和称为该流段的总水头损失。均匀流时无局部水头损失，非均匀渐变流时局部水头损失可忽略不计，非均匀急变流时两种水头损失均有。均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线。当流速不同时，液体有两种不同型态的运动：

当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊的运动，互不掺杂，这种型态的流动叫做层流；

当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做湍流。液流型态用雷诺数判别：雷诺数是表征惯性力与粘滞力的比值。6.、谢齐公式,C是谢齐系数；R是断面水力半径2要会绘制二向曲面水平分力与垂直分力、测压管水头线与总水头线，充分长明渠水面线。解析：1、水平分力：绘制水平分力压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。铅垂分力：在求铅垂分力时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上.参见教材P44，P57习题1.112、.总水头：单位重量液体所具有总机械能（即位能、压能、动能的总和），并以H表示。即把各断面的总水头描出的点子连接起来就可以得到一条总水头线。把各断面的（）值的点子连接起来可以得到一条测压管水头线。参见教材P80-81，概念及图2.17、2.183、.明渠水面线1.水面曲线分类：壅水曲线（水深沿流程增加）降水曲线（水深沿流程减小）2．两条水深控制线（1）i＞0，存在N-N线（正常水深h。控制线）（2）各种底坡都存在k-k线（临界水深hk控制线，沿程不变）（3）N-N线与K-K线划分12个流区。3.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，共有12条不同类型的水面曲线，他们的变化规律总结如下：（1）每个流区只出现一种水面线（2）a、c为壅水曲线，b为降水曲线（3）接近K-K线趋于正交（发生跌水或水跃）；接近N-N线趋于渐近（除a3、c3线）（4）控制断面：急流在下游，缓流在上游（5）正坡长渠道无干扰的远端趋于均匀流4、水面线连接的规律（1）缓流向急流过渡——产生跌水（2）急流向缓流过渡——产生水跃（3）缓流缓流，只影响上游（4）急流急流，只影响下游参见教材P232-237，P238例6.43.会用牛顿内摩擦定律及连续、能量、动量三大方程计算相关问题。（参见教材上最简单的例题）解析：1、牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相邻夜层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。牛顿内摩擦定律无例题，可参见教材P15习题0.52、恒定总流连续性方程：利用连续方程，已知流量可以求断面平均流速，或通过两断面间的几何关系求断面平均流速。恒定总流能量方程：