第1章概述-水力学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水力学课件,第一章 绪 论,（一）课程地位,水力学是一门重要的专业基础课程，它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习将有利于力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为专业课程的学习打下坚实基础。,一,.,课程的性质和任务,力学,基础课程,水力学,专业基础课程,水利学科,有关专业课程,第,1,章 绪论,（二）水力学研究的对象,1.,水力学的定义：,水力学是研究液体处于静止和运动状态下的力学规律，并探讨运用这些规律解决工程实际问题的一门科学。水力学又是力学的一个分支。,2.,水力学的任务：,研究以水为代表的，液体机械运动规律及其在工程中的应用。,第,1,章 绪论,（四）水力学的在工程中的应用,1.,确定水工建筑物所受的水力荷载,第,1,章 绪论,F,v,v,F,第,1,章 绪论,2.,确定水工建筑物过水能力,第,1,章 绪论,4.,确定水流能量消耗和利用,农村小型自来水厂,三峡大坝泄洪,第,1,章 绪论,5.,特殊的水力学问题,某污水处理厂,第,1,章 绪论,连续介质的概念,：即假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。,特点,：液体中的一切物理量都可以视为空间坐标和时间的连续函数，因此可采用连续函数的分析方法。长期的生产和科学实验证明：利用连续介质假定所得出的有关液体运动规律的基本理论与客观实际是十分符合的。,因此液体的,基本特性,是,：易流动性、不易压缩、均匀等向的连续介质。,第,1,章 绪论,重力：,地球对物体的引力称为重力，或称为重量。,大小为：,G,Mg,，,g,：重力加速度。,液体的容重：,是指单位体积液体所具有的重量。,国际单位：,N,m3,2.,万有引力特性，重力与容重,万有引力：,是指任何物体之间相互具有吸引力的性 质，其吸引力称为万有引力。,第,1,章 绪论,3.,粘滞性,粘滞性及粘滞力：,当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间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，此内摩擦力又称为粘滞力。,牛顿内摩擦定律：,作层流运动的液体，相互邻近层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质无关。,牛顿内摩擦定律的适用条件：,层流运动和牛顿液体。,粘滞性是产生水头损失的根本原因,第,1,章 绪论,例题一极薄的平板，在厚度分别为,4cm,的两种油层中以 的速度运动。已知上层动力粘滞系数为下层的动力粘滞系数,2,倍，两油层在平版上产生的总切应力为,。试求上、下油层的动力粘滞系数。,4cm,4cm,平版,u,第,1,章 绪论,解：,4.,液体的压缩性,压缩性：,液体受压后体积要缩小，压力撤除后也能恢复原状，这种性质称为液体的压缩性或弹性。,用体积压缩率或体积模量,K,来描述液体的压缩性。,为体积压缩系数，单位为,m,2,/N,第,1,章 绪论,K,值越大，表示液体愈不容易压缩。对一般水利工程来说，可认为水不可压缩的。但在有压管道中水击计算时，则必须考虑水的压缩性。,5.,液体的表面张力,表面张力：自由表面上液体分子由一受两侧分子引力不平衡，使自由面上液体分子受有极其微弱的拉力,表面张力仅在自由表面存在，液体内部并不存在,。,第,1,章 绪论,6.,汽化压强,汽化压强是指液体汽化和凝结达到平衡时液面的压强。汽化压强随液体的种类和温度的不同而改变。水利工程中的空化现象与液体的汽化压强有关，需要注意。,综上所述，液体的惯性、重力特性和粘滞性对液体运动有重要的影响，而液体的可压缩性、表面张力和汽化压强只有在特殊问题中才需要考虑，请注意区分。,第,1,章 绪论,7.,理想液体的概念,在水力学中液体分为,理想液体,和,实际液体。,理想液体：,就是把水看作绝对不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。,有没有考虑粘滞性：是理想液体和实际液体的最主要差别。,第,1,章 绪论,四,.,作用在液体上的力,按物理性质：重力、惯性力、弹性力、摩擦力、表面张力。,按特点分：表面力和质量力。,1.,表面力,作用于液体的表面，其大小与受作用的表面面积成比例的力，称为表面力。如摩擦力、水压力、边界对液体的反作用力,第,1,章 绪论,五,.,水力学的研究方法,水力学是一门实践性很强的学科，它的理论都是生产实践和实验研究的总结，并在解决实际工程问题过程中经受检验、得到修正和进一步完善。因此我们在学习本课程的过程中，既要重视对本课程理论体系的理解，搞清基本方程和公式的来历、应用条件、使用范围，更要能正确运用所学的理论知识解实际工程问题，掌握,理论分析、实验研究和数学模拟,紧密结合的水力学研究方法。,第,1,章 绪论,经典力学的基本原理：,牛顿的三大定律、动量定律、动能定律,水流运动的基本方程式：,连续性方程、能量方程、动量方程,1.,理论分析,第,1,章 绪论,（,1,）原型观测,在野外或水工建筑物现场，对水流运动进行观测，收集第一性资料，为检验理论分析成果或总结某些基本规律提供依据。,第,1,章 绪论,（,2,）模型试验,当实际水流运动复杂，而理论分析困难，无法解决实际工程的水力学问题时采用。,指在实验室内，以水力相似理论为指导，把实际工程缩小为模型，在模型上预演相应的水流运动，得出模型水流的规律性，再把模型试验成果按照相似关系换算为原型的成果以满足工程设计的需要,第,1,章 绪论,（,3,）系统试验,在实验室内，小规模的造成某种水流运动，用已进行系统的实验观测，从中找到规律。,数理知识,数据处理方法,量纲分析方法,第,1,章 绪论,（,4,）数值模拟,通过求解水流的运动方程来得到模拟区域内任意时刻任意位置力和运动要素的值。先进性：采用计算机、流体计算软件等高新技术。,经济性：可给定不同的边界条件，进行大量的模拟，给出足够多的力和运动要素值以进行分析。,第,1,章 绪论,本章小结,1.,水力学的定义。,2,水力学的任务：研究以水为代表的机械运动规律及其在工程中的应用。,3,液体的基本特性：易流动性、不易压缩、均匀等向的连续介质。,4,液体的主要物理特征：惯性,.,重力特性,.,均质液体的质量与密度,.,粘滞性,.,压缩性,.,表面张力特性,.,和汽化压强。,第,1,章 绪论,其中,粘滞性,是本章的重点，掌握牛顿内摩擦定律的物理意义，其适用条件是层流运动和牛顿液体。,5,理想液体的概念：无粘性的液体。,6,作用在液体上的力：质量力和表面力。,（,1,）质量力：作用在液体内部每个质点上，并且与液体质量成正比。,（,2,）表面力：作用在液体上，并且与表面积成正比。,第,1,章 绪论,水力学讲义,如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出,!,In,case of you have any,question,DO NOT,hesitate to ask me!,欢 迎 提 问,谢谢,同学们再见！,