水力学公式省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.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,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,水力学（高起本用）,期末课程答疑,主讲老师：王素芬,/3,第1页,水力学重点及难点,液体主要物理性质粘滞性 粘滞性是液体在流动中产生能量损失根本原因。,粘滞性是理想液体和实际液体主要区分。,牛顿内摩擦定律-描述液体内部粘滞力规律,牛顿内摩擦定律适用范围：,1)牛顿流体，2)层流运动,Chapter 1,第2页,水力学重点及难点,液体主要物理性质可压缩性：在研究水击时需要考虑。,作用在液体上两类作用力表面力和质量力,Chapter 1,4、液体边界条件,第3页,Chapter 2,水静力学包含静水压强和静水总压力两部分内容。,经过静水压强和静水总压力计算，我们能够求作用在建筑物上静水荷载。,第4页,水力学重点及难点,静水压强：掌握静水压强特征,等压面,水头概念，以及静水压强计算和不一样表示方法。,重力作用下静水压强基本公式,p=p,0,+,h,第5页,其中：,z,位置水头，,p/,压强水头（z+p/测压管水头,“水头”:表示单位重量液体含有能量。,第6页,1,2,0,第7页,水力学重点及难点,压强三种表示方法：,绝对压强,p,，相对压强,p,，真空度,p,v,要掌握绝对压强、相对压强和真空度三者概念和它们之间转换关系1pa,(工程大气压),=,98000N/m,2,=,98KN/m,2,第8页,水力学重点及难点,静水总压力计算,静水总压力争解包含求力大小、方向和作用点，受压面能够分为平面和曲面两类。依据平面形状：对规则矩形平面可采取图解法，任意形状平面都能够用解析法进行计算。在计算曲面静水总压力时，要注意压力体绘制。,第9页,(a)三角形压强分布图,(b)梯形压强分布图,第10页,静水总压力大小和方向,矩形平面单位宽度受静水总压力是压强分布图面积,矩形所受总压力,方向：垂直指向受压面,第11页,解析法求作用于任意平面上静水总压力,静水总压力作用点普通在受压面形 心以下,第12页,压力体组成,第13页,水力学重点及难点,三大方程连续方程,v,1,A,1,=v,2,A,2,能量方程,能量方程应用条件：恒定流，只有重力作用，不可压缩、渐变流断面，无流量和能量出入,液体运动基本概念流动分类、断面平均流速及流线、迹线概念,Chapter 3,第14页,水力学重点及难点,能量方程应用注意事项:选择统一基准面便于计算、选计算断面、选经典点计算测压管水（压强计算采取统一标准）,孔口恒定出流 、毕托管、文丘里流量计、管嘴出流,能量方程应用：,第15页,能量方程图示,掌握总头线、测压管水头线、水力坡度概念及水头线绘制。,v,o,1,1,v,0,2,2,v,总水头线,测压管水头线,第16页,恒定总流动量方程,第17页,水力学重点及难点,a),动量方程是矢量方程，要建立坐标系。（所建坐标系应使投影分量越多等于0为好，这么能够简化计算过程。）,b),流速和力矢量投影带正负号。（当投影分量与坐标方向一致为正，反之为负）,c),等号左边为流出动量减去流入动量。,第18页,水力学重点及难点,液体两种流态和判别 雷诺试验 层流 液体质点相互不混掺层 状流动。紊流 存在涡体质点相互混掺 流动。,流态判别：雷诺数,Re,ReRe,k,层流；,ReRe,k,紊流雷诺数是主要无量纲数，它物理意义表示惯性力与粘滞力比值。,Chapter 4,第19页,水头损失（,沿程水头损失和局部水头损失）,理想液体只有能量转换，而没有能量损失,产生水头损失两个条件,液体含有粘滞性(内因),固体边界影响，液体质点间产生相对运动(外因),第20页,水力学重点及难点,改变规律 尼古拉兹试验（人工粗糙管）,第21页,水力学重点及难点,几个主要公式,达西公式,谢才公式,曼宁公式,第22页,水力学重点及难点,简单管道水力计算短管水力计算自由出流,淹没出流,长管水力计算方法,水击现象和水击分类,Chapter 5,管道分类,复杂管道水力计算（并联）,第23页,水力学重点及难点,明渠均匀流特征：,（1）,水深，底坡沿程不变及过水断面形状尺寸不变,（2）,断面平均流速沿程不变,（3）,三线平行,J=Jz=i,均匀流形成条件：恒定流，长直棱柱体渠道，正坡渠道，糙率沿程不变,Chapter 6、7,水力最正确断面,第24页,水力学重点及难点,明渠均匀流公公式,明渠均匀流水力计算类型：（1）求流量,Q,（2）求渠道糙率,n,（3）求渠道底坡：,（4）设计渠道断面尺寸,第25页,水力学重点及难点,明渠水流流态判别：,判别指标,V,w,Fr,h,k，,i,k,（均匀流）,缓流,V h,k,i i,k,急流,V V,w,Fr 1,h i,k,临界流,V=V,w,Fr=1,h=h,k,i=i,k,第26页,水力学重点及难点,佛劳德数Fr：,佛,劳,德数Fr是水力学中主要无量纲数，它表示惯性力与重力对比关系,断面比能Es和比能曲线：,第27页,比能及比能曲线,缓流,急流,第28页,水力学重点及难点,临界水深和临界底坡 矩形断面,水跃：由急流向缓流过渡产生水力突变现象。（从小于临界水深到大于临界水深）水平矩形断面明渠水跃：,（1）,水跃方程：,J（h,1,）=J（h,2,）,（2）,共轭水深公式：,第29页,水力学重点及难点,水面线改变规律2条水深线把5种底坡上流动空间划分为12个流区，每个流区有一条水面曲线。,壅水曲线（水深沿流程增加）；,降水曲线（水深沿流程减小）,水跃函数曲线,第30页,五种底坡十二条水面曲线,第31页,1,第32页,水力学重点及难点,堰流基本公式,堰流分类：薄壁堰、实用堰、宽顶堰,闸孔出流基本公式,堰闸出流特点Chapter 8、9,第33页,惯用消能方式：底流消能、条流消能和面流消能,水流衔接形式 当,h,t,h,c,远驱水跃 当,h,t,=,h,c,临界水跃当,h,t,h,c,淹没水跃,第34页,水力学重点及难点,底流消能降低护坦消力池设计(1)消力池深,d,(2)消力池长度计算(因为消力池末端池壁作用,消力池中水跃长度比自由水跃Lj短),L,k,=(0.70.8),Lj,第35页,水力学重点及难点,渗流及渗流模型（1）渗流模型概念：忽略全部土壤颗粒体积（或存在），认为地下水流动是连续地充满整个渗流空间。（2）渗流模型条件：与实际渗流保持相同边界条件、渗流流量和水头损失。,渗流基本定律：达西定律,=kJ,式中：,J,渗透坡降；,k,土壤渗透系数，表示土壤渗透能力大小适用范围：恒定均匀层流渗流,Chapter 10,第36页,水力学重点及难点,恒定无压渐变渗流基本公式 杜比公式,式中：,H,测压管水头，（或称为水面高程），,J,渗透坡降。（对于渐变渗流，同一过水断面上渗透坡降能够认为是常数，所以同一渗流断面上各点流速为定值。）,第37页,井分类,棱柱体地下河槽浸润曲线,无临界水深和临界底坡，只有三种底坡四条浸润曲线,第38页,