第一章緒論
1. 連續介質假說:即認為液體和氣體充滿乙個空間時,分子間沒有間隙,是一種連續介質,其物理性質和運動要素都是連續分布的,在此基礎上,一般還認為液體石均質的,其物理性質具有均勻等向性。
2. 在標準大氣壓下,t=4時水的密度最大=1000kg/mmm;t=0時,冰的體積比水約大9%。
3. 流動性:靜止時,液體不能承受切力、抵抗剪下變形的特性,稱為流動性。
4. 粘滯性:在運動狀態下,液體所具有抵抗剪下變形的能力,稱為粘滯性。是運動液體機械能損失的根源。(牛頓平板實驗)
5. 理想液體:沒有粘滯性的液體。
6. 實際液體:理想+修正。
7. 質量力:作用在液體每一質點上,其大小與受作用液體質量成正比的力。(常見有重力、慣性力)
8. 表面力:作用於液體隔離體表面上的力。
思考題:
1. 什麼是連續介質模型?為什麼要提出此模型?
2. 什麼是單位質量力?為什麼質量力常用單位質量力表示,舉例說明。
3. 液體內摩擦力有哪些特性?什麼情況下需要考慮內摩擦力的影響?
第二章靜水力學
1. 靜止:相對靜止和絕對靜止,相對靜止下,液體內部質點間沒有相對運動,其粘滯性不起作用。
2. 靜水壓強特性:垂直指向作用面;同一點出,靜水壓強各向等值。
3. 等壓面:液體中壓強相等各點所構成的曲面,如自由表面。在靜止液體中,質量力與等壓面相互垂直。
4. 基本方程:
5. 壓強表示方法:單位面積上的力;液柱高度;工程大氣壓的倍數。
6. 基本方程的幾何、水力學、能量意義:
z——計算點的位置高度;位置水頭;單位位能;
—— =h,壓強高度,即測壓管中水面至計算點的高度;壓強水頭;單位壓能;
z+——計算點處測壓管中的水面距計算基準面的高度;測管水頭;單位全勢能;
z+=c——靜止液體中各點位置高度和壓強高度之和不變;各點測壓管水頭或靜止水頭不變;各點單位全勢能不變。
7. 待測點壓強較小時:1,提高讀書精確度;2,改用輕質液體;3,傾斜放置測壓管。
8. 壓強較大時:水銀u型管。
9. 靜水總壓力的計算:1,作用於平面上的靜水壓力=平面形心處壓強*受壓面積;2,作用於曲面壁上的靜水壓力:水平分力=曲面鉛垂投影面積形心處壓強*鉛垂投影面積;鉛垂分力=壓力體中的液體重量。
第三章水動力學基礎
1. 流場:液體流動的空間。
2. 拉格朗日法:引用固體力學的方法,把液體看成是一種質點系,並把流場中的液體運動看成是由無數液體質點的跡線構成。每一質點運動都有其運動跡線,由此可進一步得到液體質點流速及加速度等運動要素的數學表示式。
綜合每一質點的運動情況,即可獲得整個液體的的流動情況,即先從單個指點入手,再建立流場中液流流速及加速度的數學表示式。(除分析波浪運動外,很少用。)
3. 尤拉法: 直接從流場中每一固定空間點流蘇分布規律入手,建立流速、加速度等運動要素的數學表示式,然後從中綜合整體水流的運動規律,進一步建立液體運動的質量守恆方程、能量守恆方程及動量方程。和拉格朗日法的不同點是:
它只以空間點的流速、加速度為研究物件,並不涉及液體質點的運動過程,也不考慮各點流速及加速度屬於哪個質點。實際工程問題絕大多數也不需要追求流體運動的全過程,而只需確定流場中每一固定點的運動要素。
4. 當地加速度:是因時間推移出現的速度變化。
5. 前一加速度:是不同空間點液體速度的變化。
6. 流線:同一時刻與流場中各點運動向量相切的曲線。
7. 流線特點:1,流線一般不會相交,也不會成90°轉折。否則,在交點或折點處將出現兩種運動方向的矛盾結果。
2,流線只能是一根光滑曲線。因為液體是連續介質,運動要素的空間分布為連續函式。3,任一瞬時,液體質點沿流線的切線方向流動,在不同瞬時,因流速可能有變化,流線的圖形肯能不同。
8. 元流:過水斷面無限小的股流,稱為元流。其上各點的流速及壓強都相等。元流的極限即為流線。
9. 總流:無數元流的總和。
10. 流量:單位時間內流經過水斷面的液體體積,以q表示。q=va。
11. 斷面平均流速:實際液體中因粘滯性的影響,過水斷面上的流速一般呈不均勻分布,各點流速的加權平均值,記為v。
12. 動能修正係數α:當用斷面平均流速計算動能時,其值小於用實際流速u計算的動能,需引用動能修正係數加以修正。α是斷面流速分布不均勻的結果實際過程中常取為1。
13. 恆定流(當地加速度為0):運動要素不隨時間變化的流動。否則為非恆定流。
14. 均勻流(遷移加速度為0):流線簇彼此呈平行直線的流動。否則為非均勻流。
15. 非均勻流分為:漸變流(流線簇彼此呈接近平行直線的流動,近似為均勻流。)和急變流(流線簇彼此不平行,流線間夾角大或流線曲率大。)。
16. 在急變流中,過水斷面上各點側管水頭不相等,即不為常數。恆定漸變流斷面上各點測管水頭為一常數,即漸變流同一過水斷面上各點的測管水頭相等。漸變流或均勻流的斷面的測管水頭都為某一常數,但沿程個斷面的測管水頭不相等。
17. 總流連續性方程:v1a1=v2a2。該方程既沒有涉及任何力,也沒有含時間條件,是個運動方程。
它反映的是沿程兩斷面間的流速關係,它對理想液體與實際液體、恆定流與非恆定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流以及有壓無壓流等水流運動都適用。
18. 恆定流理想液體元流能量方程:,左式表明,理想液體元流的單位總能沿程守恆,由此所得的總水頭為一水平線,而測管水頭沿程可有公升降。
19. 恆定流實際液體元流能量方程:(水頭損失)
20. 水力坡度:單位長度上的水頭損失,以j表示。
21. 畢託管:是一種點流速的測量儀器。
22. 恆定流實際液體總流能量方程:
23. 應用條件:1,恆定流;2,不可壓縮液體;3,重力液體;4,兩計算斷面必須為漸變流或為均勻流,但兩斷面之間可以有急變流存在;5,沿程流量不變。
24. 有流量分出時:
25. 有流量匯入時:
26. 動量方程:單位時間內質點系的動量變化率等於其所受外力和。反映液流動量變化與固體邊壁作用的關係,常用以求解水流對邊壁的作用力。
27. 元流動量方程:
28. 總流動量方程:、p1,2為控制端面上的總水壓力;g控制體重量;r管壁約束對總流隔離體(即控制體)側表面的作用力。f作用體所受合外力。
29. 應用要點:1,必須先繪出計算流段的隔離體,並標明外力方向及所取座標系;2,液流動量變化,只能是隔離體的出口動量與流入動量之差。二者不可顛倒計算。
;3,前後控制斷面應選在漸變流斷面處,p=p*a ;4,邊壁反力r為邊壁對液流的外力,繪製隔離體時,其方向可認識選定,結果可正可負;5,r與大小相等,方向相反;6,對理想液體與實際液體均適用。
第四章水流阻力與水頭損失
1. 水流阻力:液體粘性及慣性對流動產生的阻力。(沿程阻力、區域性阻力)
2. 水頭損失:單位質量液體在流動中的能了損失,用表示。(沿程水頭損失、區域性水頭損失)
3. 雷諾試驗:闡明了水頭損失的機理,明確了水頭損失與流速間關係式由於液流中存在層流和紊流兩類性質不同的流動形態。
4. 層流:管中的液體質點在流動中互不發生混摻而是在分層有序的流動,這種流動稱為層流。
5. 紊流:液體質點互相混摻的無序無章的流動。
6. 上臨界流速:由層流突變為紊流時的臨界流速。
7. 下臨界流速:有紊流突變為層流時的臨界流速,常用作判別層流和紊流的重要引數。v<,層流,v>,紊流;中間值時狀態不穩定。
8. 臨界雷諾數: =2000/2300,為運動粘度。
9. 液流實際雷諾數:;圓管明渠
10. 雷諾數大,慣性力佔支配地位;雷諾數小,粘性力將處於支配地位。
11. 水力半徑:r=斷面面積a與溼周的x比。
12. 沿程水頭損失:
13. 均勻流基本方程:
14. 上式匯出了沿程水頭損失與水流阻力間的關係。它表明,沿程水頭損失與液體重度和水力半徑成反比,與切應力及流程長度成正比。
15. 非圓形斷面的有壓流或無壓流:
16. 有壓圓管的水頭損失:
17. 沿程阻力係數:(層流區)
18. 當量粗糙度:和工業管道沿程阻力係數相等的同直徑人工均勻粗糙管道的絕對粗糙度。
19. 謝才公式(明渠流): c為謝才係數。
20. 曼寧公式:,n為粗糙係數。
21. 達西與謝才的契合點。
22. 區域性水頭損失的成因:區域性邊界條件劇烈改變。1,導致液流中產生渦旋,加大水流的紊亂和脈動,增大液流得得能量損失;2,造成液流斷面流速重新分布,加大流速梯度及紊流附加切應力,導致區域性較集中的水頭損失。
23. 計算公式:,為區域性阻力係數。
24. 區域性阻力係數:管道銳緣進口0.5;邊緣平緩進口0.2;淹沒出流1.0;自由出流0。
第五章有壓管流
1. 有壓管流:水沿管道作滿管運動的水力現象。
2. 基本特徵:斷面形狀多為圓形,整個斷面被水充滿,無自由表面,過水斷面的周界即為溼周,管壁處處都受水壓力,液體壓強一般不等於大氣壓。
3. 簡單管路:管徑沿程不變的管路。
4. 複雜管路:由兩根以上管道組成的管路。串聯管路;併聯管路;管網。
5. 長管:管路流速水頭和區域性水頭損失可以忽略不計的管路,時,按長管計算。
6. 短管:必須同時計算管路沿程水頭損失、區域性水頭損失及流速水頭的管路。
7. 作用水頭:出口流速水頭與管路損失水頭之和。它是用於克服水頭損失並保證出口動能的能量。
第六章明渠水流
1. 明渠流:開敞式的洩水凹槽,稱為明渠或河道。河渠中的水流運動,稱為明渠流。又稱無壓流。
2. 容許流速:為防止沖刷,渠中流速不能大於容許不沖刷流速;為防止淤積,渠中流速不能小於容許不淤積流速。
3. 明渠斷面水力要素:
4. 明渠均勻流:1,明渠均勻流是一種等深、等速直線運動,斷面流速分布沿程不變;2,總水頭線、測管水頭線及渠底線三者平行。
5. 發生條件:1,屬恆定流,流量沿程不變;2,長直的稜柱形順坡渠道;3,渠道糙率m及底坡i沿程不變。
6. 明渠水力最佳半徑:當渠道過水斷面面積a、糙率n 及渠道底坡i一定時,過水能力最大的斷面形式。
7. 欲使渠道洩水流量最大,應使其溼周最小。
8. **梯形斷面渠道水力計算
第七章不考
第八章不考
第九章河流概論
1. 降水:在橋涵水文中,對於地球上的雨,雪,冰,雹及小雪珠等現象,統稱為降水。
2. 徑流:降水在重力作用下沿一定路徑流動的水流。
3. 水文現象:即降水,入滲,徑流,蒸發等現象的統稱。
4. 水文現象的特點:隨機性;週期性;地區性。
5. 流域:河流某斷面以上的集水區域,稱為該斷面以上河段的流域或匯水區。河口斷面以上的集水區則稱為該河的流域。
6. 河川徑流:地面徑流和地下徑流匯入河槽並沿河槽六大的水流。
7. 形成過程:降水過程;入滲過程;坡面漫流過程;河槽集流過程。
8. 雨強公式:,即單位時間內的降水量。
9. 雨力a:,即單位時間的降水強度。n為暴雨衰減指數。
第一十章水文統計的基本原理與方法
1. 總體:隨機變數的全體。
2. 樣本:總體中的一部分隨機變數。
3. 機率:任意事件客觀上出現的可能性,又稱為概率,用p表示。
水力學複習
1.在水力學中,單位質量力是指單位質量液體受到的質量力 2.在平衡液體中,質量力與等壓面正交 3.水力學中的一維流動是指運動要素只與乙個座標有關的流動 4.有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d r 4 5.已知液體流動的沿程水力摩擦係數與邊壁相對粗糙度和雷諾數re都有關,即可以判斷該液體流動屬於紊...
水力學複習
廣播電視大學水利水電工程專業 專科 同學們,你們好!這學期我們學習的水力學是水利水電工程專業重要的技術基礎課程。通過本課程的學習,要求大家掌握水流運動的基本概念 基本理論和分析方法,能夠分析水利工程中一般的水流現象 學會常見的工程水力計算。今天直播課堂的任務是給大家進行乙個回顧性總結,使同學們在複習...
水力學試題
計算題1 如圖1所示,水從水箱中經斷面面積a1 0.2 和a2 0.1 的串聯水平管道恆定出流。已知管道進口斷面形心的淹沒深度h 4m,若不計水頭損失,求兩段管中的斷面平均流速v1和v2 繪製管道系統的總水頭線與測壓管水頭線 求進口b處的相對壓強。2 如圖2所示水從水箱流入一管徑不同的管道,管道連線...