水力学第四章第三部分
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目录绪论:1第一章:水静力学1第二章:液体运动的流束理论3第三章:液流形态及水头损失3第四章:有压管中的恒定流5第五章:明渠恒定均匀流5第六章:明渠恒定非均匀流6第七章:水跃7第八章:堰流及闸空出流8第九章:泄水建筑物下游的水流衔接与消能9第十一章:明渠非恒定流10第十二章:液体运动的流场理论10第十三章:边界层理论11第十四章:恒定平面势流11第十五章:渗流12第十六章:河渠挟沙水流理论基础12第十七章:高速水流12绪论:1 水力学定义:水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律,并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
b5E2RGbCAP2 理想液体:易流动的,绝对不可压缩,不能膨胀,没有粘滞性,也没有表面张力特性的连续介质。
3 粘滞性:当液体处在运动状态时,若液体质点之间存在着相对运动,则质点见要产生内摩擦力抵抗其相对运动,这种性质称为液体的粘滞性。
可视为液体抗剪切变形的特性。
<没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别)p1EanqFDPw4 动力粘度:简称粘度,面积为1m2并相距1m的两层流体,以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。
5 连续介质:假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。
6 研究水力学的三种基本方法:理论分析,科学实验,数值计算。
第一章:水静力学要点:<1)静水压强、压强的量测及表示方法;<2)等压面的应用;<3)压力体及曲面上静水总压力的计算方法。
DXDiTa9E3d7 静水压强的两个特性:1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2)任一点静水压强的大小和受压面方向无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
RTCrpUDGiT8 等压面:1)在平衡液体中等压面即是等势面2)等压面与质量力正交3)等压面不能相交4)绝对静止等压面是水平面5)两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6)不同液体的交界面也是等压面5PCzVD7HxA9 静水压强的计算公式:p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体:11 绝对压强:以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强。
4、3水在变直径竖管中流动,已知粗管直径^,=300mm z流速v x=6m/s.为使两断面的压力表读值相同,试求细管直径(水头损失不讣)。
解:以过下压力表处的水平面为基准面,列伯努利方程如下:Pg 2g pg 2g*•* ^ui-2 = °, N = 3 m, z2 = °取a】=a2f当p] =#2时,有:VJ =2gZ] +X =2x9.807x3+62 =94.842v2 =9.74(m/s)山连续性方程叭=呐:300 235.5 (mm)答:细管直径为235.5 mmo4-4 一变直径的管段4/直径d A =0. 2va f d R =0. 4口高差AA=1. 5口今测得p A =30 kN I m2? p B =40 kN/m ~, B处断面平均流速心=1、5〃?/s、。
试判断水在管中的流动方向。
Bx—xA解:以过A的水平面为基准面,则A、B点单位重量断面平均总机械能为: …p.八30x10, l.Oxl.52 (0.4 V , ooz、H、= j +-^-+ •' ・L = 0+ ---------- + ------------x ——=4.89(m)4” pg 2g 1000x9.807 2x9.807 10.2J…P B a局七40xl03l.Oxl.52c、H R=Z R+—+—- = 1.5 + --------------------- + ------------ = 5.69 (m)〃“ pg 2g1000x9.807 2x9.807・•・水流从B点向A点流动。
答:水流从B点向A点流动。
4-5利用皮托管原理,测量水管中的点速度八 如读值A/z=60mm /求该点流速。
答:该点流速“ = 3.85m/s 。
—5用水银圧差计测虽水管中的点流速u ,如读值A li=60nim , (1)求该点流速;(2) 若管中流体是0=0.8仗/的油,Ah 不变,不计水头捉失,则该点的流速是多少? 解:(1)况=J2g x 12.6△方=J19.6 x 12.6 x 0.06 = 3.85m/s(2)〃 = J2g x 12.8△方=\/19.6x 12.8 x 0.06 = 4.34m/s4—6利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水,已经知道管道直径4 = 100/7777?, 喉管亘径d 2 = 50mm , A=2w,能呈损失忽昭不计。
第四章 水动力学基础4. p1第四章水动力学研究的主要问题是流速和压强在空间的分布。
流速又更加重要。
水流流动时,在破坏压力和质量力平衡的同时,出现了和流速密切相关的惯性力和粘性力。
这样,水体由静到动所产生的两种力,是由流速在空间的分布和随时间的变化所决定的。
因此,水动力学的基本问题是流速的问题。
水体从静止到运动,质点获得流速,由于粘滞力的作用,改变了压强的静力特性。
但粘滞力对压强随方向变化的影响很小,在工程中可忽略不计。
以后,水体流动时的压强和静水压强,一般在概念的命名上不予区别,一律称为压强。
设在理想液体恒定流中,取一微小流束依牛顿第二定律: s s ma F ∑=其中: dtdu a s =任意两个断面: 2211221222p u p u Z Z g g g gρρ++=++00Z Z dZ +d s 12p p +dpdG=ρgdAds dA α()cos du pdA p dp dA gdAds dAds u dsραρ−+−=⋅2()02p u d Z g g ρ++=22p u Z c g gρ++=沿流线积分得:——不可压缩理想液体恒定流微小流束的能量方程式§4.2 元流的伯努利方程4.2p1第二节第四章Bernouli’s equation of real liquid方程式的物理意义2211221222p u p u Z Z g g g gρρ++=++001Z 2Z 12位置水头压强水头流速水头测压管水头总水头单位位能单位压能单位动能单位势能单位总机械能表明:在不可压缩理想液体恒定流情况下,微小流束内不同过水断面上,单位重量液体所具有的机械能保持相等(守恒)。
元流能量方程的应用——毕托管测速原理。
p a /γp b /γΔh毕托管构造:h g p p g u gu p p b a b a ∆=−=+=+22202ϕγγγ得出:b a实际液体恒定元流的伯努利方程2211221222p u p u Z Z g g g gρρ++=++w h ′+w h ′——单位重量液体从断面单位重量液体从断面1-11-11-1流至断面流至断面流至断面2-22-22-2所损失所损失的能量,称为水头损失。
目录绪论: (1)第一章:水静力学 (1)第二章:液体运动的流束理论 (3)第三章:液流形态及水头损失 (3)第四章:有压管中的恒定流 (5)第五章:明渠恒定均匀流 (5)第六章:明渠恒定非均匀流 (6)第七章:水跃 (7)第八章:堰流及闸空出流 (8)第九章:泄水建筑物下游的水流衔接与消能 (9)第十一章:明渠非恒定流 (10)第十二章:液体运动的流场理论 (10)第十三章:边界层理论 (11)第十四章:恒定平面势流 (11)第十五章:渗流 (12)第十六章:河渠挟沙水流理论基础 (12)第十七章:高速水流 (12)绪论:1 水力学定义:水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律,并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
2 理想液体:易流动的,绝对不可压缩,不能膨胀,没有粘滞性,也没有表面张力特性的连续介质。
3 粘滞性:当液体处在运动状态时,若液体质点之间存在着相对运动,则质点见要产生内摩擦力抵抗其相对运动,这种性质称为液体的粘滞性。
可视为液体抗剪切变形的特性。
(没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别)4 动力粘度:简称粘度,面积为1m2并相距1m的两层流体,以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。
5 连续介质:假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。
6 研究水力学的三种基本方法:理论分析,科学实验,数值计算。
第一章:水静力学要点:(1)静水压强、压强的量测及表示方法;(2)等压面的应用;(3)压力体及曲面上静水总压力的计算方法。
7 静水压强的两个特性:1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2)任一点静水压强的大小和受压面方向无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
8 等压面:1)在平衡液体中等压面即是等势面2)等压面与质量力正交3)等压面不能相交4)绝对静止等压面是水平面5)两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6)不同液体的交界面也是等压面9 静水压强的计算公式:p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体:11 绝对压强:以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强。