有压管流的水力半径就是圆管的半径
水力半径（Hydraulic Radius）是指水流在压力管道中单位截面净积水
的面积与全管道断面积的比值，其值决定流体上的流动阻力。
一、水力半径的定义
① 定义：水力半径是指水流在压力管道中单位截面净积水的面积与全
管道断面积的比值。
② 单位：水力半径的单位通常为米（m）。
二、水力半径的重要性
① 水力半径是衡量水动力系数的重要参数，对流体来说，受水力半径
影响的流动阻力是根据多尺度结构堵塞强度所决定的；
② 水力半径是衡量压管流水动力体积流量的重要参数，它是由流体运
动时压降特征确定的。
三、水力半径的计算
① 水力半径可以用以下公式表示：
水力半径 = 单位断面积净积水 / 全管道断面积
② 圆管的水力半径是水管的半径，水动力系数的值就等于这个半径；
③ 水力半径越大，全管道断面积越小，流体的流动阻力就越小。
四、水力半径的作用
① 水力半径的增大能够带来水动力系数的减小，有利于减小水流阻力；
② 减小水力半径对压降是有影响的，能够减少压降。
③ 调节水力半径，能够改变流体的流动特性，降低表面粗糙度，使之
降低流体的摩阻力，提高水力效率。
④改变水力半径，也可以改变流速，有助于液体的流动和搅拌，使液
体变得更加稳定。
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第六章 水电站压力钢管设计
目 录
第一节 概 述
一、 压力钢管在水电工程设计中的作用与地位
二、 压力钢管的分类
三、 压力钢管的附件及其他设备
第二节 材 料
一、 钢材的基本特性
二、 钢材的设计强度
三、 结构用材料
四、 质量监督要点
第三节 设计基本原则与观测设计
一、 管道设计特点
二、 布置形式
三、 压力钢管选型
四、 管道的线路
五、 水力计算
六、 设计作用(荷载)及作用效应组合
七、 允许应力法设计
八、 概率极限状态设计
九、 一般构造要求
十、 观测设计
十一、 水压试验
十二、 质量监督要点
第四节 明 管
一、 布置特点
二、 结构计算
三、 构造特点 —2— 四、 质量监督要点
第五节 地下埋管
一、 布置特点
二、 结构计算
三、 构造特点
四、 质量监督要点
第六节 坝内埋管
一、 布置特点
二、 结构计算
三、 构造特点
四、 质量监督要点
第七节 坝后背管
一、 布置特点
二、 结构计算
三、 构造特点
四、 质量监督要点
第八节 岔 管
一、 岔管的种类
二、 布置特点
三、 结构计算
四、 构造特点
五、 质量监督要点
第九节 防腐蚀
一、 水质
二、 环境
三、 高速水流的腐蚀或侵蚀
四、 影响防腐蚀质量的关键因素
五、 大型钢管除锈工艺
六、 质量监督要点 —1—
第六章 水电站压力钢管设计
第一节 概 述
一、压力钢管在水电工程中的作用与地位
压力管道是水电站输水道最常用的形式，特别是在中高水头的水电站中，他将水从水库、前池、或调压室中在承受压力的条件下引入水轮机或其他设备，以满足发电、供水等要求。管道可用钢材、钢筋混凝土或木材制造。战前用木板条和钢箍制成的木输水管道，运行情况不坏，在许多电站上，一直到今天，还在运转。在现代的水电站和水泵站中，已不再使用木管。钢筋混凝土管，包括预应力钢筋混凝土管，常在水泵站和水电站上作为引水管道和中压（水头60～100m）水轮机管道使用；钢筋混凝土管加钢衬后组成钢衬钢筋混凝土管，承受内压可高达150m～200m，甚至更高。钢筋混凝土管道和钢管相比耐久性好，运行费用低，造价省，大直径钢筋混凝土管可比钢管节约大量钢材，造价平均低30～40%，但是主要制作工作应在预制厂完成，所以总长度不小于1000m的管道，才划算。压力管道是水工建筑物的重要组成部分，在大中型水利水电工程中，压力管道大多要采用钢管或钢衬，所以 —2— 压力钢管是发电引水管道的必不可少的重要结构。
第六章 流动阻力及能量损失
本章主要研究恒定流动时，流动阻力和水头损失的规律。对于粘性流体的两种流态——层流与紊流，通常可用下临界雷诺数来判别，它在管道与渠道内流动的阻力规律和水头损失的计算方法是不同的。对于流速，圆管层流为旋转抛物面分布，而圆管紊流的粘性底层为线性分布，紊流核心区为对数规律分布或指数规律分布。对于水头损失的计算，层流不用分区，而紊流通常需分为水力光滑管区、水力粗糙管区及过渡区来考虑。本章最后还阐述了有关的边界层、绕流阻力及紊流扩散等概念。
第一节 流态判别
一、两种流态的运动特征
1883年英国物理学家雷诺（Reynolds O.）通过试验观察到液体中存在层流和紊流两种流态。
1.层流 观看录像1-层流
层流（laminar flow），亦称片流：是指流体质点不相互混杂，流体作有序的成层流动。
特点：
（1）有序性。水流呈层状流动，各层的质点互不混掺，质点作有序的直线运动。
（2）粘性占主要作用，遵循牛顿内摩擦定律。
（3）能量损失与流速的一次方成正比。
（4）在流速较小且雷诺数Re较小时发生。
2.紊流 观看录像2－紊流
紊流（turbulent flow），亦称湍流：是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。
特点：
（1）无序性、随机性、有旋性、混掺性。
流体质点不再成层流动，而是呈现不规则紊动，流层间质点相互混掺，为无序的随机运动。
（2）紊流受粘性和紊动的共同作用。
（3）水头损失与流速的1.75~2次方成正比。 （4）在流速较大且雷诺数较大时发生。
二、雷诺实验
如图6-1所示，实验曲线分为三部分：
（1）ab段：当υ
（2）ef段：当υ>υ''时，流动只能是紊流。
（3）be段：当υc
图6-1
第7章 孔口、管嘴出流和有压管路
一、教学目的与任务
1本章的目的
（1）．使学生了解有压管流的特点；
（2）．理解自由出流、淹没出流的概念；
（3）．使学生掌握孔口和管嘴出流的水力计算。
二、重点、难点
1重点
孔口、管嘴的计算问题
2难点
缝隙流动
三、教学方法
本章内容是学生通过流体力学基本方程的学习，将其应用到典型的实际流动当中。进一步增强学生分析、解决实际问题的能力，本章讲授时，要注重理论联系实际和学生能力的培养。
第15次课 年 月 日
章 题目 第五章 流体孔口出流与缝隙流动
方式 课堂
模块 实际工程典型流动板块 方法 重点内容学习法
单元 孔口出流 手段 多媒体
基本要求 熟悉各类孔口的分类及水力计算
重点 孔口的水力计算 难点 缝隙流动的水力计算
内容拓展
参考教材 1、张也影. 流体力学. 北京：高等教育出版社，1999
2、徐文娟. 工程流体力学
3、禹华谦. 工程流体力学(水利学). 成都：西南交通大学出版社，1999
4、莫乃榕，《工程流体力学》，华中科技大学出版社，2000
5、程 军、赵毅山. 流体力学学习方法及解题指导. 上海：同济大学出版社，2004
作业 习题：7—2 思考题：7—5、7—6、7-7、7—8
本章内容与闸门、阀门、水龙头、喷嘴、汽化器、车辆减震器等等有关，这些构件在机械行业内十分常见，我们日常生活中也很常见。研究孔口出流和缝隙流动特性对上述构件的性能有密切关系。
§7-１孔口出流
一、薄壁孔口：L/d2即壁面厚度与孔口直径之比小于等于2的孔口。
1.薄壁小孔口：H 10d即作用水头大于十倍的孔口直径。
2.薄壁大孔口：作用水头相对较小，孔口断面上流动不均匀的流动，称薄壁大孔口。
二、管嘴（厚壁孔口）
1.圆柱管嘴
圆柱管嘴十分常见，被广泛使用
