水力学(课件)第十二章 液体运动的流场理论
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第26讲(2课时)第十二章 液体运动的流场理论流束理论:一元流;流场理论:三元流。
★12-1 流速、加速度水力学中常采用欧拉法。
流速场:),,,(t z y x f u x x =;),,,(t z y x f u y y =;),,,(t z y x f u z z =若x ,y ,z 为常数,t 为变数,则可得到不同时刻通过某一空间定点时液体质点的流速变化; 若t 为常数,x ,y ,z 为变数,则可求得同一瞬时不同空间点的液体质点的流速分布(流速场)。
加速度:z uu y u u x u u t u dt du a x z x y x x x x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂==; zu u yu u xu u t u dtdu a y zy yy xy y y ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂==;zu u y u u x u u t u dt du a z z z y z x z z z ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂==上式中,等号右边第一项为时变加速度(即当地加速度);第二至四项之和为位变加速度(位移加速度)。
例水库由坝身的泄水孔泄水。
上述概念同样实用于液体的密度与压强:z u y u x u t dt d z y x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=ρρρρρ;zp u y p u x p u t p dt dp z y x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂= 恒定流:满足:0=∂∂=∂∂=∂∂x u t u t u z y x ;0=∂∂t p ;0=∂∂tρ。
即:),,(z y x f u x x =;),,(z y x f u y y =;),,(z y x f u z z =★12-2 流线、迹线及其微分方程拉格朗日法对应于迹线;欧拉法对应于流线。
流线方程:u u ds dx x ==αcos ;u u ds dy y ==βcos ;uu ds dz z==γcos即:uds u dz u dy u dx z y x ===,式中x u 、y u 、z u 都是变量x, y, z 和t 的函数。
流体力学讲义第十二章渗流第十二章渗流概述一、概念1.渗流(Seepage Flow):是指流体在孔隙介质中的流动。
2.地下水流动:在土建工程中,渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动,简称为地下水流动。
判断:地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。
错二、渗流理论的应用1.生产建设部门;如水利、化工、地质、采掘等部门。
2.土建方面的应用给水方面排灌工程方面水工建筑物建筑施工方面三、渗流问题确定渗流量:如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。
确定渗流浸润线的位置:如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。
确定渗流压力:如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。
估计渗流对土壤的破坏作用:计算渗流流速,估计发生渗流破坏的可能性,以便采取防止渗流破坏的措施。
四、土壤的水力特性不均匀系数:(12-1)式中:d60,d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%,10%重的颗粒能通过筛孔直径。
孔隙率n:是指单位总体积中孔隙所占的体积,。
沙质土:n=0.35~0.45;天然粘土、淤泥:n=0.4-0.6。
1.透水性透水性(hydraulic permeability):是指土或岩石允许水透过本身的性能。
通常用渗透系数k来衡量,k值越大,表示透水性能越强。
均质土壤(homogeneous soil):是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。
非均质土壤(heterogeneous soil):是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。
1各向同性土壤(isotropic soil):是指各个方向透水性都一样的土壤。
各向异性土壤(anisotropic soil):是指各个方向透水性不一样的土壤。
2.容水度容水度(storativity):是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比,数值与土壤孔隙率相等。
3.持水度持水度(retention capacity):是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。