环境水力学ch21PPT课件
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环境水力学1.环境水力学的主要研究污染物在水体中的扩散、输移规律及其在各种水环境问题中的应用。
2.水域的污染物质:1示踪质:是一种理想物质,它在水中扩散移动时,⑴不与水体发生生化或化学反应;⑵它的存在不会改变流场的力学性质。
2保守物质和非保守物质:⑴保守物质不会与环境水体发生生化、化学反应,不会在水体中发生生化降解,即这类物质的数量不会因在水体中扩散输移而发生改变。
⑵非保守物质能与环境水体发生生化、化学反应或生物降解,其总量随时间和空间变化。
3动力惰性物质和动力活性物质:⑴动力惰性物质:不会改变环境水体的密度及流场的力学性质,这类物质的密度通常与环境水体相同或相近。
⑵动力活性物质:能改变水体环境的密度,进而改变流场的力学性质。
3.反应水体受污染的指标:浓度、相对浓度(无量纲浓度)和稀释度。
4.浓度C表示单位体积水中所含污染物的质量。
5.相对浓度P(无量纲浓度)表示样品中污水体积所占的比例。
P=样品中污水的体积/样品总体积。
当P=1时表示样品全为污染物,当P=0时表示样品为净水。
6.稀释度S=样品总体积/样品中污水的体积。
当S=1 时表示样品全为污染物,当S趋近于无穷时表示样品为净水。
7.分子扩散是指物质分子由高浓度向低浓度的运动过程(即存在浓度梯度是分子扩散的必要条件)。
8.菲克第一定律:单位时间通过单位面积的溶质通量q与该面积上的溶质浓度梯度?c/?x成正比。
9.随流扩散方程与分子扩散方程相比,相同点:两者都是质量守恒定律在扩散问题上的体现;不同点:多了一些随流项。
10.紊流扩散与分子扩散的不同点:分子扩散符合马尔科夫过程,紊流质点连续而分子扩散不连续。
11.随流作用:由于时均流速的存在使污染物质发生输移,这时的流速作用称为随流作用。
12.由时均流速引起污染物质发生的输移称为随流扩散,由脉动流速引起污染物发生的输移则称为紊动扩散。
13.紊流可以分为两大类,即均匀各向同性紊流和剪切紊流。
14.分析紊动扩散的方法:欧拉法和拉格朗日法。
01水力学基本概念与原理Chapter水力学定义及研究对象水力学的定义研究对象液体性质与分类液体的性质液体的分类静压力与动压力概念静压力动压力指液体在运动状态下,由于流体的动能而产生的压力。
动压力的大小与流体的速度、密度以及流动状态有关。
连续性方程与伯努利方程连续性方程伯努利方程02流体静力学分析Chapter静止液体中压强分布规律压强随深度增加而增大在静止液体中,压强随深度的增加而线性增大,符合帕斯卡定律。
等压面概念在连通器内,同一深度各点的压强相等,这些点构成的面称为等压面。
压强计算静止液体中某点的压强可通过液体密度、重力加速度和该点距液面的垂直距离计算得出。
表面张力作用浸润与不浸润现象毛细现象030201液体相对平衡时表面形状确定浮力与沉浮条件分析阿基米德原理沉浮条件密度与浮沉关系潜水艇、气球等应用实例潜水艇工作原理气球升空原理03流体动力学基础Chapter恒定总流能量方程及其意义恒定总流能量方程是描述流体在管道中流动时,各种能量之间转换关系的方程。
该方程表明,在不可压缩流体恒定流动的情况下,流体的位能、压能、动能之间可以相互转换,但总能量保持不变。
恒定总流能量方程的意义该方程是水力学中最基本的方程之一,对于理解和分析管道中水流运动特性具有重要意义。
通过该方程,可以计算出水流在管道中的流速、流量、水位等参数,为工程设计提供理论依据。
非恒定总流能量方程简介非恒定总流能量方程是描述流体在非恒定流动情况下,各种能量之间转换关系的方程。
与恒定总流能量方程相比,非恒定总流能量方程考虑了时间因素对流体运动的影响。
非恒定总流能量方程的应用该方程适用于分析水库放水、河流洪水演进、潮汐河口的水流运动等非恒定流动问题。
通过该方程,可以预测水流在不同时间点的运动状态,为防洪、水资源调度等提供决策支持。
沿程损失和局部损失计算方法沿程损失局部损失管道中水流运动特性分析管道水流运动类型管道水流运动特性04明渠均匀流与非均匀流计算Chapter$v = Csqrt{RJ}$,其中$v$为流速,$C$为谢才系数,$R$为水力半径,$J$为水面比降。