1
第一章
绪 论
(一)液体的主要物理性质
1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ；
2．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
3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。
4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设
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。 （三）作用在液体上的两类作用力
第二章 水静力学
水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强：
主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性：
（1）静水压强的方向垂直且指向受压面
（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.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。
(它是静水压强计算和测量的依据）
3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式）
p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头，
p/γ—压强水头
（z+p/γ）—测压管水头
请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真
空度p v , ↑
它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求
掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。
1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m
2
下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力
（1）图解法：大小：P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积 方向：垂直并指向受压平面 作用线：过压强分布图的形心，作用点位于对称轴上。 静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系
绘制的，只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。 （2）解析法：大小：P=p c A, p c —形心处压强
方向：垂直并指向受压平面
作用点D ：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。
求作用在曲面上的静水总压力P ，是分别求它们的水平分力P x 和铅垂分力P z ，然后再合成总压力P 。 （3）曲面壁静水总压力
1）水平分力：P x =p c A x =γh c A x
水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力P x 的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。
2〕铅垂分力：P z =γV ,V---压力体体积。 在求铅垂分力P z 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。
3〕合力方向：α=arctg
下面我们举例来说明作用在曲面上的压力体和静水总
压力。
例5图示容器左侧由宽度为b 的直立平面AB 和半径为R 的1/4圆弧曲面BC 组成。容器内装满水，试绘出AB 的
压强分布图和BC 曲面上的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，并判别铅垂作用力的方向, 铅垂作用力大
小如何计算？ 解：(1)对AB 平面，压强分布如图所示。总压力P=1/2
γH 2b ； (2)对曲面BC ，水平分力的压强分布如图所示，
c p z =+γ
x
z P P dy du
μ
τ=
2
水平分力P X =1/2[γH+γ（H+R ）]Rb ：
压力体是由受压曲面、过受压曲面周界作的铅垂面、向上或向下与自由表面或它的延长面相交围成的体积。因此，以1/4圆弧面BC 为底（闪动 曲面），以曲面两端点向上作铅垂线，与水面线相交，围成压力体。由于与水接触的受压面与压力体在曲面BC 的同一侧，因此铅垂作用力的方向是向下的。铅垂方向作用力的大小： F z = γV=γ[(H+R)R -1/4πR 2
]b
第三章 液体运动基本概念和基本方程
这一章主要掌握液体运动的基本概念和基本方程，并且应用这些基本方程解决实际工程问题。下面我们首先介绍有关液体运动的基本概念： （一）液体运动的基本概念
1.流线的特点:反映液体运动趋势的图线 。 流线的性质:流线不能相交；流线不能转折。 2 .流动的分类
非恒定流 均匀流:过水断面上
恒定流 非均匀流 渐变流
急变流
在均匀流和渐变流过水断面上，压强分布满足：
另外断面平均流速和流量的概念要搞清。
（二）液体运动基本方程
1. 恒定总流连续方程
v 1A 1= v 2A 2 ,
Q=vA 利用连续方程，已知流量可以求断面平均流速，或者通过两断面间的几何关系求断面平均流速。
2. 恒定总流能量方程
J= —水力坡度 ，表示单位长度流程上的水头损失。
能量方程是应用最广泛的方程，能量方程中的最后一项h w 是单位重量液体从1断面流到2断面的平均水头损失，在第四章专门讨论它的变化规律和计算方法，
（1）能量方程应用条件：
恒定流，只有重力作用，不可压缩 渐变流断面，无流量和能量的出入
（2）能量方程应用注意事项:
三选：选择统一基准面便于计算 选典型点计算测压管水头 : 选计算断面使未知量尽可能少 （ 压强计算采用统一标准）
（3）能量方程的应用：
它经常与连续方程联解求 ：断面平均流速，管道压强，作用水头等。
文丘里流量计是利用能量方程确定管道流量的仪器。
毕托管则是利用能量方程确定明渠（水槽）流速的仪器。
当我们需要求解水流与固体边界之间的作用力时，必须要用到动量方程。
3.恒定总流动量方程
∑F x =ρQ （β2 v 2x -β1 v 1x ）
投影形式 ∑F y =ρQ （β2 v 2y -β1 v 1y ） ∑F z =ρQ （β2 v 2z -β1 v 1z ）
β—动量修正系数，一般取β=1.0
式中：∑F x 、∑F y 、∑F z 是作用在控制体上所有外力
沿各坐标轴分量的合力，V 1i ,V 2i 是进口和出口断面上平均
流速在各坐标轴上投影的分量。动量方程的应用条件与能量方程相似，恒定流和计算断面应位于渐变流段。应用动
量方程特别要注意下面几个问题：
(2)动量方程应用注意事项： a) 动量方程是矢量方程，要建立坐标系。（所建坐标系应使投影分量越多等于0为好，这样可以简化计算过程。）
b)流速和力矢量的投影带正负号。（当投影分量与坐标方向一致为正，反之为负） c)流出动量减去流入动量。
d)正确分析作用在水体上的力，
一般有重力、压力和边界作用力(作用在水体上的力
通常有重力、压力和边界作用力)
e)未知力的方向可以任意假设。（计算结果为正表示
假设正确，否则假设方向与实际相反）
通常动量方程需要与能量方程和连续方程联合求解。 下面我们举例说明液体动量方程的应用：
例3 水平床面河道上设一弧形闸门，闸前渐变流断面1的水深为H ，闸下收缩断面2的水深h c ，闸门段水头损失为1断面流速水头的1.2倍，，求水流对弧形闸门的作用力F ？
解：根据题意，求水流对边界的作用力，显然要应用
2
1
12
A A
v v =w
h g
v p z g
v p z ++
+
=+
+
222
2
22
22
111
1αγ
αγ
()
υβυβρ 122-=∑Q F 液流
c p z =+γγ
p
z +
