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YangzhouUniv水力学扬州大学水利科学与工程技术学院熊亚南

《水力学》YangzhouUniv

第一章绪论

§1水力学的研究内容

§2水利工程中的水力学问题

§4液体的主要物理性质

§3连续介质的概念

§5作用在液体上的力

《水力学》YangzhouUniv绪论§1水力学的研究内容1水力学的研究内容水力学是研究液体机械运动规律及在工程上应用的一门科学。它是力学的一个分支。按液体的存在形式水静力学水动力学按研究的内容基本原理工程应用

《水力学》YangzhouUniv绪论§2水利工程中的水力学问题2水利工程中的水力学问题安康水库

《水力学》YangzhouUniv2水利工程中的水力学问题石头河水库绪论§2水利工程中的水力学问题

《水力学》YangzhouUniv绪论§2水利工程中的水力学问题2水利工程中的水力学问题

《水力学》YangzhouUniv绪论§2水利工程中的水力学问题水对水工建筑物的作用力问题水工建筑物的渗流问题

《水力学》YangzhouUniv绪论§2水利工程中的水力学问题河渠水面曲线问题水工建筑物下游的消能问题水工建筑物的过水能力问题

《水力学》YangzhouUniv作用于建筑物表面上静水总压力在压管中的恒定流明渠恒定流堰流及闸孔出流泄水建筑物下游的水流衔接与消能渗流水力学的主要研究课题：绪论§2水利工程中的水力学问题

《水力学》YangzhouUniv3连续介质的概念绪论§3连续介质的概念假设液体是一种连续充满其所占据空间的毫无空隙的连续体水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动使得描述液体运动的一切物理量在空间和时间上连续，故可利用连续函数的分析方法来研究液体运动。意义

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质4液体的主要物理性质表面张力

影响液体运动的因素内因——物理性质外因——作用在液体上的力密度与容重粘滞性

压缩性

主要的物理性质

《水力学》YangzhouUniv4.1密度与容重密度是指单位体积液体所含有的质量对于均质液体量纲为[M/L3]，单位为kg/m3一般取ρ水=1000kg/m3，γ水=9800N/m3=9.8kN/m3容重是指单位体积液体所含有的重量对于均质液体量纲为[F/L3]，单位为N/m3因为,所以或绪论§4液体的主要物理性质

《水力学》YangzhouUniv4.2粘滞性当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性。

绪论§4液体的主要物理性质内摩擦力(粘滞力)粘滞性试验研究

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质牛顿平板实验

HUuy4.2粘滞性实验表明:内摩擦应力或粘滞应力或流速梯度

《水力学》YangzhouUniv牛顿平板实验

HUuy4.2粘滞性牛顿内擦定律

作层流运动的液体，相邻液层间单位面积上所作用的内摩擦力与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。动力粘度，简称粘度随液体种类不同而异的比例系数绪论§4液体的主要物理性质

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质关于牛顿内摩擦定律的几点讨论（1）可以证明故切应力与液体的剪切变形速度（率）成正比

即ABCDACDBuu+dududtdy

《水力学》YangzhouUniv关于牛顿内摩擦定律的几点讨论绪论§4液体的主要物理性质（2）粘度η——反映液体的性质对摩擦力的影响粘性大的液体η值大，粘性小的液体η值小。η值的单位：N·s/m2或Pa·S

，称为动力粘度工程中常常用到:

ν值的单位：m2/s，称为运动粘度

《水力学》YangzhouUniv关于牛顿内摩擦定律的几点讨论绪论§4液体的主要物理性质（2）粘度η——反映液体的性质对摩擦力的影响粘性大的液体η值大，粘性小的液体η值小。粘度值的主要影响因素液体的种类液体的温度温度t粘度η或ν值对于水，式中水温t以°C计，ν以cm2/s计

《水力学》YangzhouUniv关于牛顿内摩擦定律的几点讨论绪论§4液体的主要物理性质（3）牛顿液体与非牛顿液体

一般把符合牛顿内摩擦定律的液体称为牛顿液体,即当液体种类一定、温度一定时，η=const，切应力与剪切变形速度成正比。否则称为非牛顿液体。理想宾汉流体

牛顿流体

伪塑性流体

膨胀性流体

BηCADdu/dyτO1

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质关于牛顿内摩擦定律的几点讨论（4）粘滞性是液体运动产生能量损失的主要根源实际液体：自然界中有粘滞性的液体理想液体：没有考虑粘滞性的液体，即η=0

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质4.3压缩性液体受压后体积缩小，即为压缩性；压力撤除后恢复原状，为弹性。水的压缩性很小，在10℃时，K=2×109

N/㎡，即增加一个大气压，水的体积相对压缩值为2万分之一，故认为水是不可压缩的液体（即密度为常数的液体）。

用体积压缩率κ或体积模量K来表示压缩性的大小。

《水力学》YangzhouUniv绪论§4液体的主要物理性质4.4表面张力表面张力是自由表面上液体分子由于受两侧分子引力不平衡，使自由面上液体受有极其微小的拉力，它是一种局部受力现象。

表面张力的大小可用表面张力系数σ来表示σ是指自由面上单位长度上所受拉力的数值

《水力学》YangzhouUniv5作用在液体上的力按力的作用方式分表面力质量力绪论§5作用在液体上的力

《水力学》YangzhouUniv绪论§5作用在液体上的力5.1表面力作用于液体的表面上，并与受作用的液体表面积成正比的力度量方式总作用力表面应力按力的作用方向分垂直于受作用面平行于受作用面压力切力压力或切力压强或切应力

《水力学》YangzhouUniv5.2质量力作用于液体的每个质点上，并与受作用液体的质量成正比的力度量方式总质量力单位质量力作用于单位质量液体上的质量力单位质量力与加速度有一样的量纲[L/T2]质量力（单位质量力）