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河海大学水力学考研讲义（重要知识点总结）第1章概论内容提要本章主要介绍水力学的定义及研究内容。
同时介绍了连续介质模型、波体的特征及主要物理力学性质和作用在波体上的力。
1.1 液体的连续介质模型液体是由无数没有微观运动的质点组成的没有空隙存在的连续体,并且认为表征液体运动的各物理量在空间和时间上都是连续分布的。
在连续介质模型中,质点是最小单元,具有“宏观小”、“微观大”的特性。
1.2 液体的主要物理性质液体的主要物理性质有质量和重量、易流性、黏滞性、压缩性、表面张力等。
液体单位体积内所具有的质量称为液体的密度,用ρ表示。
一般情况下,可将密度视为常数，水银的密度p=13600 kg/m3。
2.黏滞性易流性: 液体受到切力后发生连续变形的性质。
黏滞性：液体在流动状态之下抵抗剪切变形的性质。
切力、黏性、变形率之间的关系可由牛顿内摩擦定律给出3．压缩性液体受压后体积减小的性质称为液体的压缩性。
用体积压缩系数来衡量压缩性大小，K值越大，液体越难压缩。
4．表面张力表面张力是液体自由表面在分子作用半径一薄层内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。
通常用表面张力系数来度量，其单位为N/m。
1.3 作用于液体的力(1)无论是处于静止或运动状态都受到各种力的作用，这些力可以分为两类。
表面力：作用在液体的表面或截面上且与作用面的面积成正比的力，如压力P、切力F。
表面力又称为面积力。
质量力：作用在脱离体内每个液体质点上的力，其大小与液体的质量成正比。
如重力、惯性力。
对于均质液体，质量力与体积成正比，故又称为体积力。
第2章水静力学内容提要水静力学研究液体平衡（包括静止和相对平衡）规律及其在工程实际中的应用。
其主要任务是根据液体的平衡规律，计算静水中的点压强，确定受压面上静水压强的分布规律和求解作用于平面和曲面上的静水总压力等。
2.1 静水压强及其特性在静止液体中，作用在单位面积上的静水压力定义为静水压强，用字母p表示。
814水力学Gungi Peng 2016.11.22一、绪论1.牛顿内摩擦定律τ=μdudy（dudy 为角变形率或流速梯度，μ为动力粘度系数=ρv ）（注意各物理量单位） 2.牛顿内摩擦定律的适用条件为牛顿液体层流运动 3.F =τA 。
（F 为相邻层之间的内摩擦力） 4.圆盘F = τ2πrdr ；M = τ2πrrdr5.宾汉塑性流体切应力与切应变率也成线性关系，但不过原点，牛顿流体过原点。
（p7图）6.表面力：压力、切力。
质量力：重力、惯性力。
7.液体在流动(连续不断变形)过程中，其内部会出现抵抗，液体在流动状态下抵抗剪切的性质称为液体的粘性（又称粘滞性）二、水静力学1.静水压强：垂直指向作用面，一点压强各方向数值相等。
2.平衡微分方程：dP =ρ（xdx +ydy +zdz ），当dP=0，即等压面，质量力与等压面垂直。
3.液体处于相对平衡：1.等压面水平，只有重力作用；2.等压面为斜面，重力和惯性力（产生水平加速度）作用；3.等压面为旋转抛物面，重力和惯性力（离心力）作用4.标准大气压为101.4KN/m 2，绝对压强等于标准压强加相对压强5.真空高度与真空压强的换算，P =ρgh ，真空压强=∣负压∣6.静止液体基本方程：z +P ρg=C ，静止液体中任一点相等。
7.解析法：平面上压力计算：P=AP c ，即受压平面形心压强。
与放置方向无关，只与形心位置有关。
yd =yc +IcycA 。
矩形：Ic =112bh 3，圆：Ic =14πr48.压力图法：P=Ωb，压强分布图面积。
压强分布：三角形e=1/3h，梯形：e=a32 1+ 2 1+ 29.曲面：Px=PxcAx；Pz=ρgV，p=2+Pz2，θ=arctan PzPx10.虚压力体：水面和压力体在两侧，实压力体在同侧三、液体一元恒定总流基本原理1.恒定流与非恒定流：液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流，反之为非恒定流（与t是否有关，有无当地加速度）2.均匀流与非均匀流：流场中位于同一流线上各质点的流速矢量不沿程变化（流线不相交）为均匀流，反之为非均匀流。
复习总结第一章绪论一、 概念1、水力学：用实验和分析的方法，研究液体机械运动（平衡和运动）规律及其实际应用的一门科学。
2、密度和容重：ρ=V M γ=VMg γ=ρg 纯净水1个标准大气压下，1atm 4℃时密度最大ρ水=1000kg /m 3 γ水=9.80kN/m 3 ρ水银=13.6×103 kg /m 3 1N=1kgm/s 23、粘滞性：液体质点抵抗相对运动的性质。
粘滞性是液体内摩擦力存在的表现，是液体运动中能量产生损失的根本原因。
4、理想液体：不考虑粘滞性、可压缩性等特性的液体称为理想液体。
τ=μdy du 或T=μA dyduμ动粘 [ML -1T -1] Pa.s (帕.秒)1 Pa=1N/m2 1N=1kg ²m/s 2ν运粘 [L 2T -1] m 2/sν=μ/ρ水的经验公式：ν=2000221.00337.0101775.0tt ++公式中ν单位为cm 2/s ，t 为水温℃。
5、连续介质模型：假定液体质点毫无空隙地充满所占空间，描述液体运动物理量（质量、速度、压力等）是时间和空间的连续函数，因而可用连续函数的分析方法来研究，这种假定对解决一般工程实际问题是有足够的精度的。
6、压缩性 一般不考虑热膨胀性流动性 二、 问题1、 牛顿内摩擦定律简单应用；2、 作用于液体上的力：质量力、表面力；3、 水力学研究方法：理论分析、数值计算、模型实验方法第二章液体静力学一、概念1、静水压强：p =A PA ∆∆→∆0lim=dA dP2、等压面：均质连通液体中，压强各点相等的点构成的面称为等压面。
二个性质：等压面是等势面，与质量力正交。
汞水··ABC连通不均质AB 不是等压面 均质不连通，ABC 等压，但A 与B 不是等压面3、压强的二种计量基准：绝对压强、相对压强、真空值或真空度p v 或p v /γo绝对压强基准，完全真空)p a)关于真空值或真空度：由于压强的三种度量方法，二者区别并不明显。
水力学考试重点总结(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除水力学考试重点总结水力学考试重点总结篇一：水力学课程总结1，水力学基础知识（液体的基本特征及其物理力学性质，量纲分析法。
a，液体只承拉不受压；b，牛顿内摩擦定律；c，作用于液体上的力为表面力和质量力。
d，p定理法）2，水静力学（静水压强的基本性质、量测以及压强分布，静水总压力的计算。
a，静水压强的指向性和各向等值性；b，相对压强、绝对压强概念；c，图解法、解析法求解静水总压力。
）3，水动力学基本方程（液体运动的基本概念与分类，恒定总流的连续方程、能量方程以及动量方程。
a，描述液体运动的方法拉格朗日法、欧拉法；b，流管、元流、总流的概念；c，恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流；d，恒定总流能量方程。
）4，液流型态与水头损失（水头损失的分类：局部、沿程；均匀流沿程水流损失；雷诺试验确定水流型态：层流、紊流；层流水流特性及沿程水头损失计算；紊流水流特性及沿程水流损失计算；实际工程中沿程水头损失计算的经验公式：舍齐公式；局部水头损失的成因及计算。
）5，有压管道流动（有压管流的特点及分类：长管、短管；简单管道恒定流的水力计算分自由出流与淹没出流；复杂管道恒定流的水力计算：管道串联与并联。
有压管中的非恒定流：水击现象的分类、消弱和水击压强计算。
）6，恒定明渠水流（明渠水流概念、水力要素的定义与计算；渠道的允许流速、水力最佳断面的计算；明渠水流的流态及其判别：缓流、临界流以及急流；断面比能以及最小断面比能对应的临界水深与临界低坡计算；水跌现象以及水跃现象的水力计算：共轭水深、水跃长度计算；棱柱体明渠恒定流非均匀渐变流水面曲线的分析：12种水面曲线；明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线计算：分段求和法。
）7，过流建筑物的水力计算（堰闸出流的特点与区别：堰流、闸孔出流；堰流的类型及水力计算：薄壁堰、宽顶堰、WES堰的过流能力计算；闸孔出流水力计算；泄水建筑唔下游水流衔接与消能：底流消能与调流消能。
目录Ⅱ考前必知 (3)一、历年报录情况 (3)二、学费与奖学金 (4)Ⅲ复习方略 (5)Ⅳ考试分析 (7)一、考试分析 (7)二、考试题型 (8)三、考点分布 (9)四、试题分析 (11)五、考试展望 (12)Ⅴ复习指南 (14)Ⅵ核心考点解析 (32)《水力学》 (32)第一章绪论 (32)第二章水静力学 (39)第三章液体恒定一元总流基本原理 (59)第四章层流和紊流、液流阻力及水头损失 (76)第五章液体三元流动基本原理 (97)第六章有压管流 (111)第七章明渠均匀流 (140)第八章明渠水流的两种流态及其转换 (149)第九章明渠恒定非均匀流 (164)第十章堰流和闸孔出流 (175)第十一章泄水建筑物下游的水流衔接与消能 (189)第十二章渗流 (192)第十三章有压管道非恒定流 (201)第十四章水力模型实验基本原理 (203)第十五章明渠非恒定流 (207)第十六章高速水流简介 (209)第十七章挟沙水流基础 (211)第十八章波浪理论基础 (214)Ⅶ往年真题试卷与答案解析 (219)往年真题试卷 (219)河海大学2007年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (219)河海大学2008年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (225)河海大学2009年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (229)河海大学2010年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (234)河海大学2011年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (239)河海大学2012年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (244)河海大学2013年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 (248)往年真题试卷答案解析 (252)河海大学2007年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (252)河海大学2008年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (268)河海大学2009年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (279)河海大学2010年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (293)河海大学2011年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (307)河海大学2012年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (321)河海大学2013年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (329)Ⅱ考前必知一、历年报录情况学院专业名称2008年2009年2010年2011年2012年报考人数录取人数报考人数录取人数报考人数录取人数报考人数录取人数报考人数录取人数水文水资源学院水文学及水资源226822518228310331695/92城市水务/10生态水利学/15水利工程（专业学位）/34水利水电学院水力学及河流动力学1073094201393714134/37水工结构工程18150176432204935576/68水利水电工程4918411947207641/36水利水电建设与管理/11农业水土工程/31农业生物环境与能源工程/10土壤学/3农业工程（专业学位）/10水利工程（专业学位）/96港口海岸与近海工程学院港口、海岸及近海工程19654172482205924471/79海岸带资源与环境/10水利工程（专业学位）/30环境学院市政工程2011361347185526/20环境科学与工程12445178591956222779/70环境工程（专业学位）/38能源与电气学院流体机械及工程281131952178125/26力学与材料学院流体力学1151610/8注：水利水电学院写作业水土资源保护专业、能源与电气学院可再生能源科学与工程专业为2014年才开始招生的专业，故暂无报录比统计。
液体的连续介质模型：宏观小，微观大;/13600;/100033m kg m kg ==水银水ρρ牛顿内摩擦定律：dyduA F dy du AF μτμ===; ）（运动黏度：）（动力黏度：/s m ;.a 2νμs P 牛顿流体：水、空气、汽油、酒精和水银 压缩性：ββ1;=-=K dp V dV 体积弹性系数体积压缩系数 静水压强：静水压强方向垂直指向作用面静止液体中任一点处各个方向的静水压强的大小相等，与该作用面的方向无关等压面上任意点处的质量力与等压面正交 水静力学基本方程：C gpz gh p p =++=ρρ;0 标准大气压：25/10*014.1m N 平面静水总压力：A p A gh P c c ==ρAy I y y C CC D += 3bh 121;21==矩形矩形C C I h h4r 41;r π==圆圆C C I h曲面静水总压力：gV P A gh P z x C x ρρ==; x z P P =θtan恒定流：液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动 流线：定时迹线：定点均匀流：流线是彼此平行的直线，过水断面是平面而且其尺寸和形状沿程不变过水断面上的流速分布沿程不变，迁移加速度为零过水断面上的动水压强分布规律按静水压强分布规律分布，即在同一过水断面上各点的测压管水头为一常数 连续方程：21Q Q =能量方程（伯努利方程）：g ug p z g u g p z 2222222111++=++ρρ动量方程：)(1122v v Q F ββρ-=∑水头损失g v g v d l h h h j f W 2222∑∑∑∑+=+=ξλ 雷诺数νd u c c =Re水流的惯性力与黏滞力之比均匀流基本方程：J gR 'ρτ=层流：34;2;Re 6421);(4max 220====-=βαλν；平均u v r r gJ u 明渠均匀流：;Re2432);2(max 2==-=λν；平均u v y Hy gJu 紊流：22Re )(dydu l ρτ= 尼古拉斯试验：层流区2300Re <；层流转变为紊流的过渡区4000Re 2300<<； 紊流区：光滑区(Re)λλ=；过渡粗糙区)(Re,d∆=λλ；粗糙区)(d ∆=λλ谢才公式：Ri C v =曼宁公式：611R nC =流线微分方程：),,,(),,,(),,,(t z y x u dzt z y x u dy t z y x u dx z y x == 迹线微分方程：dt t z y x u dzt z y x u dy t z y x u dx z y x ===),,,(),,,(),,,(连续性方程：0=∂∂+∂∂+∂∂z u y u x u zy x微团运动：线变形率x u x ∂∂；角变形率xy x y y u x u ε=∂∂+∂∂)(21；旋转角速度z xy yu x u ω=∂∂-∂∂)(21流速势函数（有旋无势，有势无旋）dz zdy y dx x dz u dy u dx u d z y x ∂∂+∂∂+∂∂=++=ϕϕϕϕ 流函数（满足连续方程）dy ydx x dx u dy u d y x ∂∂+∂∂=-=ψψψ 流函数等值线就是流线；两条流线间所通过单宽流量等于两个流函数值之差 柯西——黎曼条件：xy u y x u y x ∂∂-=∂∂=∂∂=∂∂=ψϕψϕ; 流网是正交网格，每一网格的边长之比等于流速势函数ϕ和流函数ψ增值之比 短管水力计算：自由出流021gH dlv ∑∑++=ξλα淹没出流gH d l v 21∑∑+=ξλ总水头线和测压管水头线的绘制：上游水面线是测压管水头线的起始线；进口处有局部损失；出口为自由出流时，管道出口断面的压强近似为零，测压管水头线终止于出口断面中心；出口若为淹没出流，下游水面是测压管水头线的终止线。
• 814 水力学《水力学》李家星,赵振兴主编,河海大学出版社• 基础:第一章绪论• 基础:第二章水静力学(利用牛顿静摩擦公式考一题• 基础:第三章液体一元恒定总流基本原理• 重点:第四章层流和紊流,液流阻力和水头损失• 基础:第五章液体三元流动基本原理• 基础:第六章孔口,管嘴出流和有压管道恒定流• 重点:第七章明渠均匀流• 重点:第八章明渠水流的两种流态及其转换• 重点:第九章明渠恒定非均匀流• 了解:第十章堰流和闸孔出流• 了解:第十一章泄水建筑物下游水流的衔接和消能• 了解:第十二章渗流• 了解:第十三章有压管道非恒定流• 了解:第十八章水力模型试验基本原理 (填空、选择、判断计算题你可以根据历年真题从中发现一些必考的题型:例如, 牛顿内摩擦公式一般肯定会考一题,流函数势函数求方程肯定会考一题,沿程水头损失、渗流(达西定律、怎么确定 m 和 n 求 u 和 p 以及△ q 、明渠(谢才公式、水力最佳断面求底宽(最后适当注意一下第十章堰流的一些公式和求法,我觉得也许 13年会考第一章绪论• 1. 了解液体运动的基本特征 ,连续介质和理想液体概念及其在水利学研究中的作用。
• 2. 液体的主要物理性质• (1 理解五个主要的物理性质:惯性、万有引力(重力特性、粘滞性、可压缩性和表面张力特性和量纲。
• (2 重点掌握液体粘滞性、牛顿内摩擦定律及其适用条件。
• (3 了解在何种情况下需考虑液体可压缩性和表面张力特性。
• 3. 作用在液体上的力• 掌握质量力(重力、惯性力、表面力(切力、压力的定义和单位表面力(切应力、压强的物理意义。
第二章水静力学• 1. 理解静水压强及其两个特性、等压面概念。
• 2. 静水压强基本公式及其物理意义• 掌握公式p 0=p+γh z+p/γ=c和物理意义。
• 3. 静水压强表示方法、单位和水头的概念• 理解静水压强三种表示:绝对压强、相对压强、真空度及其相互关系,强调真空度的概念;压强的单位和位置水头、压强水头、测压管水头概念。
814水力学Gungi Peng 2016.11.22一、绪论1.牛顿内摩擦定律τ=μdudy （dudy 为角变形率或流速梯度，μ为动力粘度系数=ρv ）（注意各物理量单位）2.牛顿内摩擦定律的适用条件为牛顿液体层流运动3.F =τA 。
（F 为相邻层之间的内摩擦力）4.圆盘F =∫τ2πrdr ；M =∫τ2πrrdr5.宾汉塑性流体切应力与切应变率也成线性关系，但不过原点，牛顿流体过原点。
（p7图）6.表面力：压力、切力。
质量力：重力、惯性力。
7.液体在流动(连续不断变形)过程中，其内部会出现抵抗，液体在流动状态下抵抗剪切的性质称为液体的粘性（又称粘滞性）二、水静力学1.静水压强：垂直指向作用面，一点压强各方向数值相等。
2.平衡微分方程：dP =ρ（xdx +ydy +zdz ），当dP=0，即等压面，质量力与等压面垂直。
3.液体处于相对平衡：1.等压面水平，只有重力作用；2.等压面为斜面，重力和惯性力（产生水平加速度）作用；3.等压面为旋转抛物面，重力和惯性力（离心力）作用4.标准大气压为101.4KN/m 2，绝对压强等于标准压强加相对压强 5.真空高度与真空压强的换算，P =ρgh ，真空压强=∣负压∣ 6.静止液体基本方程：z +Pρg =C ，静止液体中任一点相等。
7.解析法：平面上压力计算：P=AP c ，即受压平面形心压强。
与放置方向无关，只与形心位置有关。
yd =yc +IcycA 。
矩形：Ic =112bh 3，圆：Ic =14πr48.压力图法：P=Ωb ，压强分布图面积。
压强分布：三角形e=1/3h ，梯形：e =a 32ℎ1+ℎ2ℎ1+ℎ29.曲面：Px=PxcAx ；Pz=ρgV ，p =√Px 2+Pz 2，θ=arctan Pz Px10.虚压力体：水面和压力体在两侧，实压力体在同侧三、液体一元恒定总流基本原理1.恒定流与非恒定流：液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流，反之为非恒定流（与t 是否有关，有无当地加速度）2.均匀流与非均匀流：流场中位于同一流线上各质点的流速矢量不沿程变化（流线不相交）为均匀流，反之为非均匀流。
希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！河海大学--水力学河海大学是一所有百年办学历史，以水利为特色，工科为主，多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是国家首批授权授予学士、硕士和博士学位，国家“211工程”重点建设、“985工程优势学科创新平台”建设及设立研究生院的高校，拥有水文水资源与水利工程科学国家重点实验室和水资源高效利用与工程安全国家研究中心。
一、院校基本情况1、院系设置河海大学在南京市、常州市设有西康路校区、江宁校区和常州校区，总占地面积2300余亩。
研究生院坐落在南京市区风景优美的清凉山麓。
培养领域覆盖了工、理、经、管、文、法等多学科，尤其是在水利学科研究生培养方面具有广泛的社会影响，是我国最大的水利学科研究生培养基地。
河海大学设有水文水资源学院、水利水电学院、港口海岸与近海工程学院、土木与交通学院、环境学院、能源与电气学院、计算机与信息学院、机电工程学院、物联网工程学院、力学与材料学院、地球科学与工程学院、海洋学院、理学院、商学院、企业管理学院、公共管理学院、法学院、马克思主义学院、外国语学院、体育系等专业院系和大禹学院（拔尖人才培养学院）、国际教育学院、远程与继续教育学院。
2、王牌专业081501 水文学及水资源，081502水力学及河流动力学，081503水工结构工程，081504水利水电工程，082802 农业水土工程，081505 港口、海岸及近海工程，070701 物理海洋学，081401岩土工程，081402结构工程，083000环境科学与工程，080802电力系统及其自动化等。
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4、研究生主要从事的是什么？一般研一就可以把所以的课程修完，研二研三都是导师带着项目或者出去实习。
二、了解专业基础情况：1、目标专业考什么？专业课代码+专业名称814 水力学2、了解目标专业代码+方向081501 ●☆水文学及水资源希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！01水文物理规律模拟及水文预报02水文不确定性理论与应用03水资源规划与管理04地下水数值模拟及开发利用05水信息理论与技术06生态水文与水环境保护07应用水文气象报录比 8-10:1 复试比1.2：1 推免比例：50%左右三、了解专业课试卷题型1、是非题2、选择题3、作图题4、计算题每年的分值不一样，计算题一般在90-100四、就业情况1、业主单位譬如三峡开发总公司、二滩水电开发公司等。
第一章绪论 1.水力学的研究方法:理论分析方法、实验方法,数值计算法。
2.实验方法:原型观测、模型试验。
3.液体的主要物理性质:①质量和密度②重量和重度③易流动性与粘滞性④压缩性⑤气化特性和表面张力。
4.理想液体:没有粘滞性的液体(μ=0)。
5.实际液体:存在粘滞性的液体(μ≠0)。
6.牛顿液体:τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。
7.非牛顿液体:与牛顿内摩擦定律不相符的液体。
8.作用在液体上的力:即作用在隔离体上的外力。
9.按物理性质区分:粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。
10.按力的作用特点区分:质量力和表面力两类。
11.质量力:作用在液体每一质点上,其大小与受作用液体质量成正比例的力。
12.表面力:作用于液体隔离体表面上的力。
第二章水静力学 1.静水压强特性:①垂直指向作用面②同一点处,静水压强各向等值。
2.静水压强分布的微分方程:dp=ρ(Xdx+ Ydy+ Zdz),它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。
3.等压面:液体压强相等各点所构成的曲面。
等压面概念的应用应注意,它必须是相连通的同种液体。
4.压强的单位可有三种表示方法:①用单位面积上的力表示:应力单位Pa,kN/m2②用液柱高度表示:m(液柱),如p=98kN/m2,则有p/γ=98/9.8=10m(水柱)③用工程大气压Pa的倍数表示:1p a=98kP a。
5.绝对压强p abs:以绝对真空作起算零点的压强(是液体的实际压强,≥0)p abs=p o+γh6.相对压强pγ:以工程大气压p a作起算零点的压强,pγ=p abs-p a= (p o+γh)-p a 真空:绝对压强小于大气压强时的水力现象。
真空值p v:大气压强与绝对压强的差值。
7.帕斯卡原理:在静止液体中任一点压强的增减,必将引起其他各点压强的等值增减。
应用:水压机、水力起重机及液压传动装置等。
8.压强分布图的绘制与应用要点:①压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面,两受压面交点处的压强具有各向等值性。
第1章概论内容提要本章主要介绍水力学的定义及研究内容。
同时介绍了连续介质模型、波体的特征及主要物理力学性质和作用在波体上的力。
1.1 液体的连续介质模型液体是由无数没有微观运动的质点组成的没有空隙存在的连续体,并且认为表征液体运动的各物理量在空间和时间上都是连续分布的。
在连续介质模型中,质点是最小单元,具有“宏观小”、“微观大”的特性。
1.2 液体的主要物理性质液体的主要物理性质有质量和重量、易流性、黏滞性、压缩性、表面张力等。
液体单位体积内所具有的质量称为液体的密度,用ρ表示。
一般情况下,可将密度视为常数，水银的密度p=13600 kg/m3。
2.黏滞性易流性: 液体受到切力后发生连续变形的性质。
黏滞性：液体在流动状态之下抵抗剪切变形的性质。
切力、黏性、变形率之间的关系可由牛顿内摩擦定律给出3．压缩性液体受压后体积减小的性质称为液体的压缩性。
用体积压缩系数来衡量压缩性大小，K值越大，液体越难压缩。
4．表面张力表面张力是液体自由表面在分子作用半径一薄层内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。
通常用表面张力系数来度量，其单位为N/m。
1.3 作用于液体的力(1)无论是处于静止或运动状态都受到各种力的作用，这些力可以分为两类。
表面力：作用在液体的表面或截面上且与作用面的面积成正比的力，如压力P、切力F。
表面力又称为面积力。
质量力：作用在脱离体内每个液体质点上的力，其大小与液体的质量成正比。
如重力、惯性力。
对于均质液体，质量力与体积成正比，故又称为体积力。
第2章水静力学内容提要水静力学研究液体平衡（包括静止和相对平衡）规律及其在工程实际中的应用。
其主要任务是根据液体的平衡规律，计算静水中的点压强，确定受压面上静水压强的分布规律和求解作用于平面和曲面上的静水总压力等。
2.1 静水压强及其特性在静止液体中，作用在单位面积上的静水压力定义为静水压强，用字母p表示。
单位是N/m2(或Pa)，kN/m2(或kPa)。
静水压强具有两个特性：(1)静水压强的方向垂直指向作用面；(2)静止液体中任一点处各个方向的静水压强的大小都相等，与该作用面的方位无关。
2.2 液体平衡微分方程1．欧拉液体平衡微分方程在静止液体内部，若在某一方向上有质量力的存在，那一方向就一定存在压强的变化；反之亦然。
2．液体平衡微分方程的全微分形式dp=ρ(f x dx+f y dy+f z dz)该式表明：当液体所受的质量力已知时，可求出液体内的压强p的具体表达式。
3．等压面及其特性定义：在互相连通的同一种液体中，由压强相等的各点所组成的面称为等压面。
等压面方程为f x dx+f y dy+f z dz=0等压面的特性：等压面上任意点处的质量力与等压面正交。
2.3 重力作用下静水压强的分布规律1．水静力学基本方程在重力作用下，对于不可压缩的均质液体，静止液体的基本方程为z+P/pg=c方程表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点的z和P/pg两项之和为常数。
P=P0+pgh该式表明：在静止液体内部，任意点的静水压强由表面压强加上该点所承受的单位面积的小液柱的重量组成。
2．绝对压强、相对压强，真空压强静水压强的两种表示：绝对压强、相对压强，绝对压强：以设想没有任何气体存在的绝对真空为计算零点所得到的压强称为绝对压强，以P abs表示。
相对压强：以当地大气压强P a为计算零点所得到的压强称为相对压强，又称计示压强或表压强，以p r表示。
相对压强与绝对压强之间的关系为：Pr=P abs-Pa真空压强：如果某点的绝对压强小于大气压强，其相对压强为负值，则认为该点出现了真空。
某点的真空压强以Pv表示：P v=P a-P真空的大小除了以真空压强P a表示外，还可以用真空高度h v表示。
定义为：h v= Pv/pg2.4 重力和惯性力同时作用下的液体平衡研究相对平衡液体主要解决两个问题，一是等压面的形状，特别是自由液面的形状；二是液体中各点压强的计算。
2.5 作用于平面上的静水总压力1．解析法静水总压力的大小：任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心点的压强Pc与平面面积A的乘积。
静水总压力的方向：静水总压力P的方向垂直指向受压面。
静水总压力的作用点：y c2．矩形平面静水压力——压力图法实际工程中常见的受压面大多是矩形平面，对上、下边与水面平行的矩形平面采用压力图法求解静水总压力及其作用点的位置较为方便。
上式表明：矩形平面上的静水压力等于该矩形平面上压强分布图的面积乘以宽度所构成的压强分布体的体积。
这一结论适用于矩形平面与水面倾斜成任意角度的情况。
矩形平面上静水总压力P的作用线通过压强分布体的重心（也就是矩形半宽处的压强分布图的形心），垂直指向作用面，作用线与矩形平面的交点就是压心D。
对于压强分布图为三角形的情况，其压力中心位于水面下2h/3处。
2.6 作用于曲面上的静水总压力1．静水总压力的大小曲面静水总压力水平分力：故静水总压力的水平分力的大小、方向和作用点均可用前述的解析法或压力图法求解。
曲面静水总压力铅垂分力：用压力体来求压力体是由以下各面组成：(1)曲面本身；(2)通过曲面周界的铅垂面5(3)自由液面或其延续面。
可用如下法则判别P z的方向：(1)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的两侧，则P z方向向上；(2)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的同侧，则P z方向向下。
求得Px和Pz后，根据合成定理，作用于曲面上的静水总压力为分压力的平方和。
2．静水总压力的方向静水总压力P与水平面之间的夹角口为：Tanθ=P z/P x求得θ角后，便可定出P的作用线方向。
3．静水总压力的作用点将Pr和P：的作用线延长，交于一点，过该点作与水平面交角为口的直线，它与曲面的交点D就是静水总压力的作周点。
对于圆柱面，则不必求出该点，可直接通过圆心作与水平面交角为θ的直线，它与曲面的交点就是静水总压力的作用点。
第3章液体一元恒定总流基本原理内容提要本章首先介绍描述液体运动的两种方法和液体运动的基本概念，再从运动学和动力学角度出发，建立液体运动所遵循的普遍规律。
即从质量守恒定律建立水流的连续方程，从能量守恒定律建立水流的能量方程，从动量定理建立动量方程，并利用三大方程解决工程实际问题。
3.1 描述液体运动的两种方法1．拉格朗日法此法引用固体力学方法，把液体看成是一种质点系，并把流场中的液体运动看成是由无数液体质点的迹线构成。
每一质点运动都有其运动迹线，由此可进一步获得液体质点流速加速度等运动要素的数学表达式。
综合每一质点的运动状况，即可获得整个液体的流动状况，即先从单个质点入手，再建立流场中液流流速及加速度的数学表达式。
对时间求一阶和二阶偏导数，在求导过程中a，b，c视为常数，便得到该质点的速度和加速度在x，y，z轴方向的分量2．欧拉法欧拉法以液体运动所经过的空间点作为观察对象，观察同一时刻各固定空间点上液体质点的运动，综合不同时刻所有空间点的情况，得到整个流体的运动，故欧拉法亦称为流场法。
欧拉法可把运动要素视做空间坐标(x，y，z)与时间坐标t的连续函数。
自变量z、y、z、t亦称为欧拉变数。
对xyzt求偏导，即可到加速度的表达式。
3.2液体运动的几个基本概念1．恒定流与非恒定流：用欧拉法表达液体运动时，可把液体运动分为恒定流与非恒定流两大类。
液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流。
2．一元流、二元流与三元流：液体的运动要素是三个坐标变量的函数，这种运动称为三元流3．流线与迹线4．流管5．断面平均流速6．均匀流和非均匀流：各质点的流速矢量沿程不变称为均匀流7．渐变流与急变流：渐变流是流速沿流线变化缓慢的流动；此时流线近乎平行，且流线的曲率很小。
渐变流的极限就是均匀流。
急变流是流速沿流线急剧变化的流动；此时流线的曲率较大或流线间的夹角较大，或两者皆有之。
8．系统和控制体所谓系统是指由确定的连续分布的众多液体质点所组成的液体团（即质点系）。
所谓控制体是指相对于某个坐标系来说，有液体流过的固定不变的任何体积。
3.3 恒定流动的连续方程3.4 恒定流的能量方程水力坡度：单位长度流程上的水头损失定义为水力坡度，用J表示。
测管坡度：单位长度流程上测管水头值称为测压管坡度，用J p表示。
式中的负号，是因为当测压管水头沿程减小时，为使J，J p为正值，故取负号。
能量方程的应用条件是：(1)液体是不可压缩的，流动是恒定的。
(2)质量力只有重力。
(3)所取过水断面必须取在均匀流或渐变流断面上，但两断面之间可以是急变流。
(4)两个过水断面之间没有外界的能量从控制体内加入或支出。
如果有外界能量加入（如水泵）或从内部支出能量（如水轮机），则恒定总流能量方程应改写。
3.5 恒定总流动量方程动量方程的应用条件：液流必须是恒定流；液体是不可压缩的；所取的控制体中，有动量流进和流出的控制面，必须是均匀流或渐变流过水断面，但期间可以是急变流。
用动量方程解题时，应注意以下几点：(1)在选取控制体时，应适当选取控制面的位置，以满足是均匀流或淅变流断面的条件；(2)分析作用在控制面上和控制体中的所有作用力；(3)选取直角坐标系（注意其方向，以简化计算），分别写出分量形式的方程，注意式中力和动量投影的正负号。
3.6 空化与空蚀的概念空化：在常温下，当局部压强降低到一定程度时，水质点将汽化形成微小气泡存在于水流中，将此现象称为空化（亦称为空穴或气穴）。
第四章层流和紊流、液流阻力和水头损失内容提要本章重点讨论有关水头损失的分类、水头损失的有关规律和水头损失的计算，介绍层流和紊流的有关概念。
4.1水头损失的分类水头损失分为沿程水头损失h f，和局部水头损失h j两大类。
4.2 液体运动的两种流态——层流和紊流液体质点以平行而不相混杂的方式流动，这种流动称为层流。
液体质点的轨迹极为紊乱，水质点相互混杂和碰撞，这种流动称为紊流，又称湍流。
1．沿程损失h f，和平均流速v的关系对于圆管中的液体流动，h f与v m的关系如下。
层流：h f～V1，说明h f与v的1次方成比例。
紊流：h f～v1.75-2.0，说明h f与v的1.75～2.0次方成比例。
2．流态的判别——雷诺(Reynolds)数下临界雷诺数可以表示为Re c。
经过在圆管中的反复试验，下临界雷诺数Re c比较固定，其值约为Re c=2300。
这样，可以用水流的雷诺数与临界雷诺数的大小关系进行比较判别流态。
当水流雷诺数小于临界雷诺数时，为层流；反之为紊流。
雷诺数的物理意义可理解为水流的惯性力和黏滞力之比。
对于小雷诺数，意味着黏滞力的作用大，黏滞力对液流质点运动起抑制作用，当雷诺数小到一定程度，呈层流状态；反之，呈紊流状态。
非圆管中流动的液流也有层流和紊流，也有相应的雷诺数和临界雷诺数。
