**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時，了解重點和難點，同時全面系統的複習總結課程內容，達到考核要求。
第一章緒論
(一)液體的主要物理性質
1．慣性與重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ；
2．粘滯性：液體的粘滯性是液體在流動中產生能量損失的根本原因。
描述液體內部的粘滯力規律的是牛頓內摩擦定律 :
注意牛頓內摩擦定律適用範圍：1)牛頓流體， 2)層流運動
3．可壓縮性：在研究水擊時需要考慮。
4．表面張力特性：進行模型試驗時需要考慮。
下面我們介紹水力學的兩個基本假設：
(二)連續介質和理想液體假設
1． 連續介質：液體是由液體質點組成的連續體,可以用連續函式描述液體運動的物理量。
2． 理想液體：忽略粘滯性的液體。
（三）作用在液體上的兩類作用力
第二章水靜力學
水靜力學包括靜水壓強和靜水總壓力兩部分內容。通過靜水壓強和靜水總壓力的計算，我們可以求作用在建築物上的靜水荷載。
（一）靜水壓強：
主要掌握靜水壓強特性,等壓面,水頭的概念，以及靜水壓強的計算和不同表示方法。
1．靜水壓強的兩個特性：
（1）靜水壓強的方向垂直且指向受壓面
（2）靜水壓強的大小僅與該點座標有關，與受壓面方向無關，
2.等壓面與連通器原理：在只受重力作用,連通的同種液體內, 等壓面是水平面。
(它是靜水壓強計算和測量的依據）
3．重力作用下靜水壓強基本公式（水靜力學基本公式）
p=p0+γh 或
其中 ： z—位置水頭，
p/γ—壓強水頭
（z+p/γ）—測壓管水頭
請注意，「水頭」表示單位重量液體含有的能量。
4．壓強的三種表示方法：絕對壓強p′，相對壓強p， 真空度pv
它們之間的關係為：p= p′-pa pv=│p│（當p＜0時pv存在）↑
相對壓強:p=γh,可以是正值，也可以是負值。要求掌握絕對壓強、相對壓強和真空度三者的概念和它們之間的轉換關係。
1pa(工程大氣壓)=98000n/m2=98kn/m2
下面我們討論靜水總壓力的計算。計算靜水總壓力包括求力的大小、方向和作用點，受壓面可以分為平面和曲面兩類。根據平面的形狀：
對規則的矩形平面可採用**法，任意形狀的平面都可以用解析法進行計算。
（一）靜水總壓力的計算
1)平面壁靜水總壓力
（1）**法：大小：p=ωb, ω--靜水壓強分布圖面積
方向：垂直並指向受壓平面
作用線：過壓強分布圖的形心，作用點位於對稱軸上
靜水壓強分布圖是根據靜水壓強與水深成正比關係繪製的，只要用比例線段分別畫出平面上倆點的靜水壓強，把它們端點聯絡起來，就是靜水壓強分布圖。
（2）解析法：大小：p=pca, pc—形心處壓強
方向：垂直並指向受壓平面
作用點d：通常作用點位於對稱軸上，在平面的幾何中心之下。
求作用在曲面上的靜水總壓力p，是分別求它們的水平分力px和鉛垂分力pz，然後再合成總壓力p。
（3）曲面壁靜水總壓力
1）水平分力：px=pcax=γhcax
水平分力就是曲面在鉛垂面上投影平面的靜水總壓力，它等於該投影平面形心點的壓強乘以投影面面積。要求能夠繪製水平分力px的壓強分布圖，即曲面在鉛垂面上投影平面的靜水壓強分布圖。
2〕鉛垂分力：pz=γv ,v---壓力體體積。
在求鉛垂分力pz時,要繪製壓力體剖面圖。壓力體是由自由液面或其延長面,受壓曲面以及過曲面邊緣的鉛垂平面這三部分圍成的體積。當壓力體與受壓面在曲面的同側，那麼鉛垂分力的方向向下；當壓力體與受壓面在曲面的兩側，則鉛垂分力的方向向上。
3〕合力方向：α=arctg
下面我們舉例來說明作用在曲面上的壓力體和靜水總壓力。
例5圖示容器左側由寬度為b的直立平面ab和半徑為r的1/4圓弧曲面bc組成。容器內裝滿水，試繪出ab 的壓強分布圖和bc曲面上的壓力體剖面圖及水平分力的壓強分布圖，並判別鉛垂作用力的方向, 鉛垂作用力大小如何計算？
解：(1)對ab 平面，壓強分布如圖所示。總壓力p=1/2γh2b；
(2)對曲面bc，水平分力的壓強分布如圖所示，
水平分力px=1/2[γh+γ（h+r）]rb：
壓力體是由受壓曲面、過受壓曲面周界作的鉛垂面、向上或向下與自由表面或它的延長面相交圍成的體積。因此，以1/4圓弧面bc為底（閃動曲面），以曲面兩端點向上作鉛垂線，與水面線相交，圍成壓力體。由於與水接觸的受壓面與壓力體在曲面bc的同一側，因此鉛垂作用力的方向是向下的。
鉛垂方向作用力的大小：
fz= γv=γ[(h+r)r-1/4πr2 ]b
第三章液體運動基本概念和基本方程
這一章主要掌握液體運動的基本概念和基本方程，並且應用這些基本方程解決實際工程問題。下面我們首先介紹有關液體運動的基本概念：
（一）液體運動的基本概念
1.流線的特點:反映液體運動趨勢的圖線 。
流線的性質:流線不能相交；流線不能轉折。
2 .流動的分類
非恆定流均勻流:過水斷面上
恆定流非均勻流漸變流
急變流 在均勻流和漸變流過水斷面上，壓強分布滿足：
另外斷面平均流速和流量的概念要搞清。
（二）液體運動基本方程
1. 恆定總流連續方程
v 1a1= v 2a2
q=va
利用連續方程，已知流量可以求斷面平均流速，或者通過兩斷面間的幾何關係求斷面平均流速。
2. 恆定總流能量方程
j= —水力坡度 ，表示單位長度流程上的水頭損失。
能量方程是應用最廣泛的方程，能量方程中的最後一項hw是單位重量液體從1斷面流到2斷面的平均水頭損失，在第四章專門討論它的變化規律和計算方法，
（1）能量方程應用條件：
恆定流，只有重力作用，不可壓縮
漸變流斷面，無流量和能量的出入
（2）能量方程應用注意事項:
三選：選擇統一基準面便於計算
選典型點計算測壓管水頭 :
選計算斷面使未知量盡可能少
（ 壓強計算採用統一標準）
（3）能量方程的應用：
它經常與連續方程聯解求 ：斷面平均流速，管道壓強，作用水頭等。
文丘里流量計是利用能量方程確定管道流量的儀器。
畢託管則是利用能量方程確定明渠（水槽）流速的儀器。
當我們需要求解水流與固體邊界之間的作用力時，必須要用到動量方程。
3.恆定總流動量方程
fx=ρq（β2 v 2x-β1 v 1x）
投影形式 ∑fy=ρq（β2 v 2y -β1 v 1y）
fz=ρq（β2 v 2z -β1 v 1z）
動量修正係數，一般取β=1.0
式中：∑fx、∑fy、∑fz是作用在控制體上所有外力沿各座標軸分量的合力，v1i,v2i是進口和出口斷面上平均流速在各座標軸上投影的分量。動量方程的應用條件與能量方程相似，恆定流和計算斷面應位於漸變流段。
應用動量方程特別要注意下面幾個問題：
(2)動量方程應用注意事項：
a) 動量方程是向量方程，要建立座標系。（所建座標系應使投影分量越多等於0為好，這樣可以簡化計算過程。）
b)流速和力向量的投影帶正負號。（當投影分量與座標方向一致為正，反之為負）
c)流出動量減去流入動量。
d)正確分析作用在水體上的力，
一般有重力、壓力和邊界作用力(作用在水體上的力通常有重力、壓力和邊界作用力)
e)未知力的方向可以任意假設。（計算結果為正表示假設正確，否則假設方向與實際相反）
通常動量方程需要與能量方程和連續方程聯合求解。
下面我們舉例說明液體動量方程的應用：
例3 水平床面河道上設一弧形閘門，閘前漸變流斷面1的水深為h，閘下收縮斷面2的水深hc，閘門段水頭損失為1斷面流速水頭的1.2倍，，求水流對弧形閘門的作用力f？
解：根據題意，求水流對邊界的作用力，顯然要應用動量方程求解，由於流速流量未知，首先要利用連續方程和能量方程把動量方程中的所需的流速v、流量q計算出來。）
解：（1）連續方程
（2）能量方程求p2 （建立1—1，2—2斷面的能量方程）
取河床水平面為基準面，代表點選在水面，則p1=p2=0，水頭損失hw=1.2v21/2g.
取α1=α2=1.0
q=v1a1=v1×b×h
（3）用動量方程求水流對弧形閘門的作用力
（取包括閘門段水體進行示力分析，建立圖示座標，因水體僅在x 方向有當動量變化，故設閘門對水體的反作用力為水平力rx，方向如圖所示，作用在水體上的重力沿x方向為零）
x方向的動量方程：
p1- p2- rx =ρq (v2-v1)
rx= p1 - p2 -ρq (v2-v1)
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...
水力學實驗複習
動能和勢能可相互轉換。測點5至測點7，管收縮，部分勢能轉換成動能，測壓管 水頭線降低，jp 0。測點7至測點9，管漸擴，部分動能又轉換成勢能，測壓管水 頭線公升高，jp 0。而據能量方程e1 e2 hw1 2,hw1 2為損失能量，是不可逆的，即恆 有hw1 2 0，故e2恆小於e1，e e 線不可...
水力學複習大綱 2019
2010年碩士研究生入學考試 水力學 複習大綱 一 教材 水力學 呂巨集興等主編中國農業出版社 二 複習大綱1 緒論 掌握液體主要物理力學性質 內摩擦定律 連續介質和理想液體以及作用在液體上的力等概念。2 水靜力學 熟練掌握靜水壓強及其特性和等壓面的概念，能熟練繪製平面靜水壓強分布圖和曲面壓力體圖 ...