工程水力学总结
工程水力学总结
上册第三章相似原理及模型试验基础（P111例题3.15）
1、相似原理的相似特征：几何相似、运动相似和动力相似
几何相似：原型与模型保持几何形状和几何尺寸相似。
长度比尺：λL = LP / LM 面积比尺体积比尺
运动相似：原型与模型两个流动中任何对应质点的迹线是几何相似的，而且任何对应
质点流过相应线段所需的时间又是具有同一比例关系。
时间比尺速度比尺加速度比尺
动力相似：作用于液流的各种作用力均保持一定的比例关系。
作用力比尺
上述三种相似是模型和原型保持完全相似的重要特征。它们是相互联系、互为条件的。
2、单项力作用下相似准则：（1）重力相似准则：作用力只有重力时，两个相似系统
的Fr 应相等，这就叫做重力相似准则，又叫弗汝德数相似准则。
λV λ30. 5∴λt ==2L =λL λQ λL . 5 ∴λv =λ0. 5
L λQ =Q P A v 0. 52. 5=P P =λ A λv =λ2
L λL =λL Q M A M v M
（2）阻力相似准则：要阻力相似，除保证重力相似所要求的Fr 相等外，还必须保证模型与原型中水力坡度J 相等。
若水流在阻力平方区，只要模型与原型的相对粗糙度相等，就可做到模型与原型流动
的阻力相似，就可用Fr 相似准则进行阻力作用相似模型的设计。或n 按上式缩小后，就
可用Fr 相似准则设计阻力相似模型。
若水流在层流区，则模型与原型的Re 必须相等（雷诺准则）
F 补充：1、在相似原理中，把无量纲数ρ叫牛顿数，用Ne 来表示。 L 2v 2
则上式变为：NeP=NeM
两个相似流动的牛顿数应相等，这是流动相似的重要判据，称为牛顿相似准则。上
册第七章有压管道中的非恒定流（书上例题、突然开启）
1、水击定义：当有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样。
2、水击特点：水击是非恒定流、有压流、非均匀急变流。
在水击计算中，必须考虑液体的压缩性和管壁弹性。
3、计算水击需考虑的因素：液体的压缩性和管壁弹性
4、直接水击间接水击定义、划分：Ts ≤ 2L/a，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短影响，称直接水击；阀门断面最大水击压强增量，可用直接水击压强公式计算。 Ts > 2L/a, 阀门处水击压强与阀门关闭时间Ts 的长短有关，称间接水击。间接水击压强增
值是由一系列水击波在不同发展阶段叠加的结果。（工程设计中总是力图合理地选择参数，并尽可能延长阀门调节时间，以避免产生直接水击。）
5、阀门突然关闭水击的过程：四个阶段：（A ：阀门断面）
6、水击压强的计算、水击波的传播速度计算、水击压强增量计算公式：
?水击压强增量的计算： p =ρa (v 0-v ) ?H =a (v 0-v ) g
当阀门突然完全关闭时，则得相应的水头增量
水击波的传播速度: a =
ρ(
反映液体的压缩性?H =a v 0g 11d 1dA +) ρdp A dp d ρ
ρdp 11dA
A dp 反映管壁弹性
均质薄壁圆管中，水击波的传播速度 a =1ρ(1D +) K E δ=K /ρ+K D
E δ
水击波的传播速度与液体的体积弹性模量K 、管径D 、管壁材料的弹性模量E 、管壁厚度δ有关。为减小水击压强增量，在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。
7、水击周期，相长的计算公式：相长：2L /a 周期：4L /a
从阀门关闭t =0算起，到 t =2L /a 称为第一相；由t =2L /a 到t =4L /a 又经过了一相，称为第二相。
因为t =4L /a 时，管内液体流速、压强及管壁都恢复至水击发生前的状态，所以把从t =0到 t =4L /a 称为一个周期。
8、降低水击压强采取措施：为减小水击压强增量，在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。
补充：1、水击波：阀门关闭(开启）产生的一种扰动, 随管壁压强
增大（或减少）不断传播，这种扰动波称为水击波。
水击波传播速度：流速突变处位置随时间向上或下游的推进速度，用a 表示。、
2、阀门断面压强随时间的变化情况
进口断面压强随时间的变化情况
任意断面压强随时间的变化情况（距阀门为l 处的断面）
3、阀门逐渐关闭时有压管道中的水击，可看作由一系列微小突然关闭过程的总和。
4、阀门由关到开，水击性质与阀门由开到关时相似，不同的是阀门由关到开产生的水击波是增速减压波，它的传播和反射过程可由阀门关闭时的水击现象推想。
5、非恒定流的基本方程组：非恒定流的运动方程、非恒定流的连续方程非恒定流的能量可以看作由四部分组成：位能、压能、动能、惯性能
ha 与 hw 并不相同， hw 是因阻力而损耗的水体能量，它转化为热能而消失； ha 则蕴藏在水体中而没有损耗。
6、水击的基本微分方程组：水击的运动方程、水击的连续微分方程?H 1?v =?l g ?t 略去管轴倾斜和摩阻损失影响的水击微分方程组
7、水击计算的解析法：
水击的波动方程组
按偏微分方程理论，波动方程的一般解为:
?l ??l ? H -H 0=F t -?+f t +??a ??
g ??l ?υ-υ0=-? F t -?-a ??a ?a ??l ?? f t +???a ??
函数F 和 f 为两个未知函数，称为波函数，它们决定于管道的边界条件。
函数 F 和 f 的物理意义为：函数F (t- l/a) 为t 时刻通过坐标为l 的断面所有逆波叠加后的表达式。
函数 f(t+l/a) 为t 时刻通过坐标为l 之断面所有顺波的叠加表达式。
?t -t +方程组 H - H = F ? l ? + f
l ?的物理意义：t 时刻坐标为l 的断面的测压??a a ???? g ??l ?l ???υ-υ=-F t -?-f t +?? a ? a a ??????
管水头增值△H=H-H0及流速增值△v=v-v0是同一时刻通过该断面的水击顺波和逆波
叠加的结果。水击的连锁方程：逆波顺波
（适用于不计管道倾斜和摩阻影响的简单管道）
利用此两式，即可根据已知断面在特定时刻的水头及流速，求解另一断面在水击波传
到的相应时刻的水头及流速。从而可推求任意断面在任意时刻的水头及流速。实际应用时
A 断面常取管道末端断面，
B 断面则取管道进口断面，并将连锁方程以无量纲的相对值表示。定解条件：初始条件及边界条件
连锁方程的应用：结合边界及初始条件应用连锁方程，可确定最大水击压强增高值或
水击压强降低值。
因为阀门A 断面为水击波的波源，A 断面的水击波传播至上游水库断面，再反射回来的减压波总是最后达到A 断面，故最大水击压强增高值也总是发生在A 断面。水击波从A 断面发生到发射回来的时间为一相，所以A 断面的水击压强在每一相末变幅为最大。因此，计算出A 断面在各相末的水击压强，即可得到最大水击压强增高值及水击压强的降低值008、闸门关闭所产生的水击，使阀门断面产生的最大水击压强增高，称正水击；当阀门
开启时，阀门断面产生最大水击压强降低值，称为负水击。负水击与正水击的主要区别是，开度加大时，阀门断面首先产生压强降低 Ht
9、调压系统中的水面振荡：
调压室通常是一个具有自由水面和一定容积的井式建筑物。当电站因负荷变化而产生
的水击波由阀门传至调压室时，具有自由表面并能储存一定水体的调压室将水击波反射回
下游压力管道，使调压室上游的引水管道很少承受水击波的作用。在反射水击波的同时，
调压室中水面产生振荡现象。
10、U 形管中的液面振荡：重力和惯性力的相互作用，造成管中液面的振荡，阻力则
使振幅衰减。
a =dv 2g 2g 2g 2g =-z , z =z 0cos t , v =-z 0sin dt s s s s
下册第二章明渠恒定急变流——水跃和水跌
1、水跃的定义：当明渠中的水流由急流状态过渡到缓流状态时，会产生一种水面突
然跃起的特殊的局部水力现象，即在较短的渠段内，水深从小于临界水深急剧地跃到
大于临界水深，这种特殊的局部水力现象称为水跃。
2、水跃现象的特点：
● 具有较好的消能效果。
● 水跃的形态与跃前断面Fr1有关。根据跃前断面Fr1，水跃分为：波状水跃、弱水
跃、不稳定水跃、稳定水跃、强水跃。
●水跃的产生与h2及h1相互关系有关。（只有当跃前水深与跃后水深满足共轭水深
的条件后，才能发生水跃。这也是急流过渡到缓流时的必备条件。）
3、水跃分类
? 1＜Fr1＜1.7
特点：水跃表面会形成一系列起伏不平的波浪，该波峰沿程降低，最后消失。波状水跃无表面漩滚存在，掺混作用差，消能效果不显著。
? 1.7＜Fr1＜2.5
特点：水跃表面形成的表面漩滚较小，跃后水面平稳，流速分布均匀，跃后水深是跃前水深的2-3倍。
? 2.5＜Fr1＜4.5
特点：底部主流无规律的上窜，表面漩滚不稳定，水面波动较大，对岸坡和河床的冲刷力较强，跃后水深是跃前水深的3-6倍。
? 4.5＜Fr1＜9 .0
特点：水跃形态完整，底部主流在表面漩滚的末端附近上升到水面，流态稳定，跃后水面平稳，流速分布均匀，跃后水深是跃前水深的6-12倍，消能效率高。
? Fr1>9.0
特点：底部主流在表面漩滚的末端之前即向上翻滚，水面波动很大，并伴有漩涡滚向下游，跃后水深是跃前水深的12倍。
4、水跃的产生条件：只有当跃前水深与跃后水深满足共轭水深的条件后，才能发生水跃。这也是急流过渡到缓流时的必备条件。
Q 2Q 25、水跃方程（由动量方程推导）： +A 1h c 1=+A 2h c 2gA gA 21 J (h 1) =J (h 2) Q 2水跃函数：J (h ) =+Ah c gA
上式表明：在棱柱体水平明渠中，跃前水深h1与跃后水深h2具有相同的水跃函数值，所以这两个水深为共轭水深。
水跃函数值相同的水深为共轭水深。
6、跃前跃后水深的关系：跃前水深h1与跃后水深h2具有相同的水跃函数值 J (h 1) =J (h 2) 当明渠的流量及断面形状和尺寸一定时，跃前水深越小，则跃后水深越大，反之，越前水深越大，则跃后水深越小。
7、棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算：
1. 试算法
2. 图解法：图解法是利用水跃函数曲线来直接求解共轭水深。（1）水跃函数J(h)有一极小值J(h)min，与J(h)min对应的水深即是临界水深hk ；（2）当h ＞hk 时（相当
于曲线的上半支），
J(h)随着h 即随着跃后水深的减小而减小；（3）当h ＜hk 时（相当于曲线的下半支）， J(h)随着h 即随着跃前水深的减小而增大。
23. 解析法??22222h q 12q q h q h 2矩形明渠共轭水深的计算：+h 12h 2-=0h
2=2?+8gh 3-1?+1=+2h 1h 2??1g gh 12gh 22??
h 1 2υ122q 2h =+8Fr -11Fr ==213η=+8Fr 12-1 12gh 1gh 12
η（共轭水深比h2/h1）是随着Fr1的增加而增大 ]]
8、水跃的消能作用和水跃的消能效率：
（1）消能机理：在水跃漩滚区内（水跃段），由于水流要素的急剧变化，特别是很
大的紊流附加切应力使得跃前断面水流的大部分动能在水跃段内转化为热能而消失。从断
面2-2至断面3-3（跃后段）总水头下降缓慢，说明能量消耗较小。
（2）水跃的消能效率：水跃段水头损失Ej 或水跃总水头损失E 与跃前断面比能E1
之比称为水跃消能系数（消能率），以符号Kj 表示。消能系数Kj 越大，则水跃的消能
效率越高。Kj 是Fr1的函数。Kj 随Fr1的增大而增大。因此， Fr1越大，水跃的消能效率越高。当4.5 ≤ Fr1＜9 .0 时，水跃的消能效率高（ Kj =44%~70%， Ej/E >90%），
同时水跃稳定，跃后水面也较平静，因此若利用水跃消能，最好能使其Fr1位于此范围内。补充：1. 水跃由两部分组成：表面水滚、其下主流。表面水滚：是若干具有水平轴的漩
涡的集合体，由于漩涡的旋转、摩擦、冲击以及与主流之间的动量交换，将上游急流的动
能消除一部分，因此水跃具有消能作用。
2. 实际上，只要在水跃段内给水流以反击力，不论此力是来自槛，还是来自其他设施，一般均可导致跃后水深的减小。例如：利用射流给水流以反冲力，也可降低跃后水深。
3. 水跃段水头损失在总水头损失中所占的百分比，令Ej/E，比值Ej/E随着Fr1的增大而增大。所以当Fr1较大时，可以用水跃总水头损失E 的计算公式来近似计算棱柱体水平明渠中水跃段的水头损失Ej 。
下册第四章堰流及孔流（计算与作业类似、0.385证明）
1、堰流和闸孔出流的概念：水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝等建
筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。这类建筑物顶部闸门部分开启，水流受闸门控制
而从建物顶部与闸门下缘间孔口流出时，这种水流状态叫做闸孔出流。当顶部闸门完全
开启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时，水流从建筑物顶
部自由下泄，这种水流状态称为堰流。
2、闸孔出流与堰流的异同点：
① 不同点：堰流和闸孔出流是两种不同的水流象。
● 堰流：闸门对水流不起控制作用，水面线为一条光滑的降水曲线。
● 闸孔出流：闸门对水流起控制作用，闸孔上、下游水面线是不连续的。
● 流量Q 与堰顶水头H 的关系不同。正是由于堰流与闸孔出流这种边界条件的差异，
它们的水流特征及过水能力也不相同。
② 相同点
● 都是局部性控制建筑物（会产生水位差）
堰流和闸孔出流都是因水闸或溢流坝等局部建筑物，这些建筑物的存在雍高了上游水位，使上下游产生水位差；
● 都是在一定的水头下形成的流量。作用水头越大，泄流量就越大；
● 都是在重力作用下的水流运动，从而能量是势能到动能的转化；
● 都是在较短的距离内流线发生急剧变化，水面线都是非常弯曲的，属于明渠急变
流；
● 两种出流过程的能量损失主要是局部水头损失，所以局部水头损
失不可忽略。
3、闸孔出流和堰流的判别：
一般情况下，闸孔出流和堰流的判别如下：
闸底坎为平底堰时：e/H
e/H>0.65 堰流
闸底坎为曲线型堰时 : e/H
e/H>0.75 堰流
e 为闸孔开度；H 为从堰顶算起的闸前水深。
4、堰的分类：
（1）根据实验资料，流过堰顶的水流形态随堰坎厚度δ与堰顶水头H
之比而变化。工程上通常根据堰坎厚度δ和堰顶水头H 的比值不同，将堰分成三类：薄壁堰、实用堰、宽顶堰
薄壁堰：δ/H
实用堰：0.67
（2）按下游水位对泄流量的影响
● 自由出流当下游水位不影响堰的过流能力时
● 淹没出流当下游水位影响堰的过流能力时
（3）按有无侧收缩
● 无侧收缩堰
● 有侧收缩堰
5、堰流的基本公式: 适用于堰顶断面为矩形各种类型的堰。公式中未考虑侧向收和
淹没的影响。对于实用堰和宽顶堰需要考虑。 Q =2g H 320H 0=H +2α0v 02g Q =m 0b
2g H 3
2
当考虑下游水位的淹没作用和侧收缩影响，则流量计算公式为 Q =σs εm 0b 2g H
3
2
6、WES 曲线型实用堰堰剖面的大小决定于所采用的设计水头Hd 。但所设计的堰在实际应用时，堰顶水头却是随流量变化而在某一范围（Hmin~Hmax）内变化。
因此，选定什么水头作为设计水头Hd ，才会使所设计的堰剖面在已知的水头变化范
围内工作时，既有较大的流量系数，又不会使堰面产生过大的负压，这是剖面设计中应当
注意的问题。
若以最大水头作为设计水头，即Hd=Hmax，虽然可以保证堰面不出现负压，但由于实
际工作水头总小于设计水头，堰面压强一般高于大气压强，流量系数减小；同时，在这种
情况下所得出的堰剖面偏肥，显然不经济。反之，若以最小水头作为设计水头，即
Hd=Hmin，虽然可以得到较为经济的剖面，但因实际工作水头往往大于设计水头，堰面会
产生较大负压，严重时会危及坝的安全。所以工程中经常采用Hd=（0.75~0.95）Hmax 。
7、实用堰（0.502）、宽顶堰流量系数（0.385）
实验研究表明，曲线型实用堰的流量系数主要决定于上游堰高与设计水头之比P1/Hd、堰顶全水头与设计水头之比H0/Hd 以及上游面的坡度。
对于堰上游面垂直的WES 剖面：
（1）若P1/Hd ≥1.33，高堰计算中，不计行近流速水头。
● 在这种情况下，当实际工作的全水头等于设计水头，即H0/Hd=1时，流量系数
md=0.502。
● 当H0/Hd
● 当H0/Hd>1时，m>md。
（2）若P1/Hd
折线型实用堰的流量系数一般介于宽顶堰和实用堰之间，实用堰>宽顶堰
8、闸孔出流流量计算公式：实际工程中的水闸，闸底坎一般为宽顶堰或曲线型实用堰。闸门型式主要有平板闸门及弧形闸门。当闸门部分开启，出闸水流受到闸门的控制时
即为闸孔出流。
闸孔出流受水跃位置的影响可分为自由出流及淹没出流两种。设收缩水深hc 的跃后
水深为hc’’。若ht ≤ hc’’ ，则水跃发生在收缩断面处（b ）或收缩断面下游
（a ）。此时下游水深的大小不影响闸孔出流，称做闸孔自由出流。若ht ＞hc’’ ，
则水跃发生在收缩断面上游，水
Q =μ2gH 0
跃旋滚覆盖了收缩断面，称为闸孔淹没出流。
● 底坎为宽顶堰型的闸孔自由出流的水力计算
● 底坎为宽顶堰型的闸孔淹没出流的水力计算 Q =σs μ2gH 0
流量系数μ
是一个综合反映水流能量损失和收缩程度的系数。它取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度e/H值。
弧形闸门的流量系数大于平板闸门。
底坎为曲线型实用堰的闸孔出流（仅讨论自由出流的情况）： Q =μbe 2gH 0
9、孔口出流、管嘴出流流量计算公式：在盛有液体的容器侧壁上开孔，液体将从孔中流出，这种水流现象称为孔口出流。当容器上游水位改变时，为孔口非恒定流。
孔口出流： Q =μA 2gH 0∴
变水头时放空或充满容器所需的时间是水头不变的恒定流时放水或充水所需时间的2倍。若在孔口上连接一段长为(3~4)d的短管（d 为孔径），液体经短管而流出的现象，称为管嘴出流。
管嘴出流：Q =μA 2g (H 0+p a -p c ρg
10、在孔口面积相同的情况下，通过管嘴的流量比孔口大。
原因：两公式中μ和A 都相等，而管嘴的有效水头多了一项（pa -pc ）/γ，多出的水头值（pa -pc ）/γ恰为收缩断面上的真空值。
因此管嘴出流流量增大的原因正是由于管嘴内有真空存在。
补充：1、堰的特征参数：把堰前水面无明显下降的0-0断面叫堰前断面。该断面堰顶以上的水深叫做堰顶水头，以H 表示。堰前断面的流速称为行近流速v0。把上游河床底部到堰顶的距离称为堰高。把下游河床底部到堰顶的距离称为下游堰高。δ称为堰墙的厚度。
2. 薄壁堰的水力计算：
无侧收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量可按下式计算:
3H 0. 0007 Q =m 0b 2g H 2m 0=0. 403+0. +P H 1
适用条件：上式用于H ≥0.025m ，H/P1≤2及P1≥0.3m 条件下
当H>25cm 4. 曲线型实用堰的剖面设计：曲线型实用堰比较合理的剖面形状应当具有下列3. 几个优点：
(1) 过水能力大
(2) 堰面不出现过大的负压
(3) 经济、稳定
曲线型实用堰一般由下列几部分组成：
上游直线段AB ；
堰顶曲线段BC ；（堰顶曲线BC 对水流特性的影响最大，是设计曲线实用堰剖面形
状的关键。）
陡坡段（下游直线段）CD ；
下游河底连接的反弧段DE 。
实际采用的剖面形状都是按薄壁堰水舌下缘曲线稍加修改而成。工程中通常通过试验
研究求得不同条件下的k 及n 值，然后按上式计算堰顶曲线；或者根据直接量测的矩形
薄壁堰自由溢流水舌下缘的曲线，经适当修改后得出堰顶曲线的坐标值。
5. WES 剖面：堰顶O 点上游曲线，采用三段复合圆弧连接。O 点下游曲线
6. 曲线
型低堰上下游堰高的选择：
选择上游堰高时，以P1 >0.3Hd为宜，以免md 过小。下游堰高，以P2 >0.7/H0为宜。
7. 宽顶堰的水力计算 8. 宽顶堰的淹没条件：hs>0.8H0。宽顶堰形成淹没后，堰顶
中间段的水面大致平行于堰顶，而由堰顶流向下游时，水流的部分动能转化为势能，故下
游水位略高于堰顶水面。
9. 无坎宽顶堰流：主要因平面上侧向束缩而引起，P=0
下册第五章泄水建筑物下游的水流衔接与消能
1、衔接消能方式：（1）底流式消能（2）挑流式消能（3）面流式消能
2、各种消能方式的特征：
（1）底流式消能（主流在下面）：底流式消能就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动以达到消能的目的。从
而使收缩断面的急流与下游的正常缓流衔接起来。这种衔接形式由于高速水流的主流在底部，故称底流式消能。
（2）挑流式消能：利用下泄水流所挟带的巨大动能，将下泄水流挑射至远离建筑物
的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中
消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。
（3）面流式消能（主流在上面）：利用设置在溢流坝末端的垂直鼻坎，将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之间由巨大的底部旋滚隔开，可避免高速主流对河床的冲刷。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。由于衔接段中，高速水流的主流位于表层，故称为面流式消能。
3、底流消能的三种衔接形式:
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算:
水跃的位置决定于坝趾收缩断面水深hc 的共轭水深hc’’与下游水深ht 的相对大小。
E 0=h c +q 22g ?2h c 2
σj =ht/hc’’
σj >1，淹没式水跃，σj 越大，表明水跃的淹没程度越大。
σj =1，临界式水跃
σj
临界式水跃与远驱式水跃都是非淹没式水跃或称自由水跃
工程设计中，要求下游产生一定淹没程度的水跃（σj =1.05~1.10 ），这时护坦长度较小，消能效果也比较好，并能得到较为可靠的淹没水跃。
4、加大下游水深工程措施:
● 降低护坦高程，使下游形成消力池
● 在护坦末端修建消力坎来壅高水位，使坎前形成消力池
● 综合式消力池
补充： 1. 消力池的水力计算：
降低护坦高程所形成的消力池：消力池深度d 的计算、消力池长度Lk 的计算、消力池设计流量的选择（计算池长：最大流量，计算池深：设计流量）
在护坦末端修建消力坎所形成的消力池（消力坎的水力计算）：确定消力坎的高度c 及池长Lk
综合消力池的水力计算
辅助消能工：为了改善消力池的消能效果，常在池中设置辅助消能工，如趾墩、消能墩及尾槛等。
2. 挑流消能过程的两个阶段：空中消能阶段水垫消能
挑流消能水力计算：挑流射程的计算、冲坑深度的估算、挑坎型式及尺寸选择挑坎
型式：连续式挑坎、差动式挑坎
挑坎尺寸：挑角θ、反弧半径r0及挑坎高程
工程设计中常使挑坎最低高程等于或略低于下游最高尾水位。
反弧半径r0至少应大于反弧最低点水深hc 的4倍。即r0 ≥4 hc ，一般设计时，
多采用 r0 =（6-10） hc 。
挑角θ不宜选得过大，我国所建成的一些大中型工程，挑角一般在15°～35°之间。
3. 面流消能: 六种流态。不同流态具有不同的水流结构，其消能效果及对河床的冲
刷能力也各不相同。从冲刷的角度而言，淹没面流及自由面流对河床冲刷最轻；
自由混合流及淹没混合流次之，底流及回复底流对河床冲刷最重。
下册第六章明渠非恒定流
1、明渠非恒定流定义：由于自然条件的变化（如洪水涨落），或者由于河渠上的水
工建筑物（如闸门）不时的调节流量，使河道或人工明渠中水流流速、水深、流量等随时
间而改变，从而形成了明渠中的非恒定流。
2、明渠非恒定流的主要特性
● 明渠非恒定流必定是非均匀流，即水力要素是时间t 和流程s 的函数。
Q （s ，t ）， z （s ，t ）， u （s ，t ）， A （s ，t ）。
● 明渠非恒定流是一种波动现象——重力波
在压力管道中，非恒定流动波的传播是依靠压力差的作用，故称压力传播。把这种波
称为水击波，水击波是弹性波。
而明渠中非恒定流动波的传播则是依靠重力的作用，故称重力传播，把这种波称为重
力波，又称为变位波
明渠非恒定流的波由两部分组成，分别为波峰和波体。
波峰：波的前峰。
波体：波的躯体。是指波传到某处时，该处水面高于或低于原来水面的方向。
波速vw’ ：波峰的推进速度。
● 波所及的区域内，各过水断面水位——流量关系一般不再是单一稳定关系
在稳定的没有冲淤变化的河渠内，当水流为恒定流时，由于水面坡度是恒定的，所以水位——流量关系呈单值关系。而非恒定流情况则不同，水位——流量关系呈绳套形曲线关系，即相应于同一水位，出现多个流量。非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量、水位的最大值并不在同一时刻出现。
3、明渠非恒定流波的分类：
● 根据明渠非恒定流的水力要素随时间变化的急剧程度来划分：连续波和不连续波● 根据波到达后，明渠水位的涨落情况：涨水波和落水波
涨水波：当波到达以后，引起明渠水位抬高者，称为涨水波
落水波：当波到达以后，引起明渠水位下降者，称为落水波
● 根据波的传播方向与水流方向是否一致：顺波和逆波
例：渠道上闸门迅速开启，下游：涨水顺波，上游：落水逆波
渠道上闸门迅速关闭，下游：落水顺波，上游：涨水逆波
4、圣维南方程组定义：明渠非恒流的连续性方程与能量方程组成了求解明渠非恒定渐变流的微分方程组，该方程组称为圣维南方程组。
工程中的非恒流问题归结为在已知初始条件及边界条件下由圣维南方程组解出水力要素。初始条件：非恒定流的起始时刻的水流条件。边界条件：发生非恒定流的河渠两端应满足的水力条件。
下册第七章渗流（课后作业）
1、渗流：流体（水、石油、天然气）在孔隙介质中的流动
渗流研究对象：重力水
2、土的渗流特性：
（1）透水性：孔隙率n ，不均匀系数η，渗透系数k
透水性：土壤允许透过的能力。与土壤孔隙的大小、多少、形状、分布等有关，也与土壤颗粒的粒径、形状、均匀程度、排列方式有关。孔隙率：在一定体积的土中，孔隙体积与土体总体积的比值。
η越大，表示土粒越不均匀
（2）给水度：在重力作用下，能释放出来的水体积与土壤总体积的比值。（3）容水度：土壤能容纳的最大的水体积和土壤总体积的比值。
3、渗流模型定义：认为渗流是充满了整个孔隙介质区域的连续水流，包括土粒骨架所占据的空间在内，均由水所充满，似乎无土粒存在一样。
渗流模型的实质:在于把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。
渗流模型的假定条件：用一种假想的渗流来代替实际渗流
渗流模型取代真实渗流必须遵循的原则：
1）通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等。
2）对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当和
真实渗流的动水压力相等。
3）渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，即水头损失应相等。
真实流速u0>u
4、达西公式杜比公式定义以及区别
达西公式: v =Q =kJ A v =-k dH
ds
对于非均匀渗流: v =kJ 地下河槽中非均匀渐变渗流的基本公式杜比公式 v =-k dH
ds
杜比公式表明，在渐变渗流中，过水断面上各点的流速相等，等于断面平均流速，流速分布图为矩形。但不同过水断面上的流速大小则是不相等的。
达西公式表明在均质孔隙介质中，渗流流速与水力坡度的一次方成正
比，并与土的性质有关。
达西公式与杜比公式区别：达西公式适用于恒定均匀层流渗流，而杜比公式适用于恒定非均匀渐变层流渗流；达西公式适用于任意点渗流流速v=KJ，杜比公式则表明同一过水断面上各点的流速相等，等于断面平均流速，流速分布图为矩形。但不同过水断面上的流速大小则是不相等的。
5、达西公式的适用条件：层流渗流、均匀渗流
6、渗流边界条件的确定
不透水边界：不透水边界必定是一条流线
透水边界: 透水边界为等势线，液体穿过透水边界时，流速和流线都与之正交浸润
线边界:浸润线是一条流线，该流线上ψ=C ，同时线上各点压强均等于大气压强，即p
=0，于是水头函数H =z ，即浸润线上各点水头函数值与其几何纵坐标值相等。逸出边界:逸出边界既不是流线，也不是等势线
7、流网的绘制：绘制流网的步骤：
1）首先根据渗流的边界条件，确定边界流线及边界等势线。
2）流网的特性是一组正交的方格网。初步绘制时，可先按边界线的趋势大致画出流
线或等势线。等势线和流线都应是光滑曲线，不能有突然转折。
3）对流网就行检验修正，一般初绘的流网总是不能完全符合要求, 可进行检验和修正。检验方法：在绘出的流网中加绘网格对角线，若每个网格的对角线正交和相等，且
形成近似的正方形网格，则所绘流网是正确的，反之则需要修正。
?补充：1、渐变渗流基本微分方程 Q ==kA i -?dh ??ds ?
2、地下河槽浸润曲线分析：
不存在临界水深hk ，有4条曲线，1条a 区，3条b 区
正坡（i>0），有正常水深h0，（2个区）
平坡（i=0），无正常水深h0，（1个区）
逆坡（i
正坡（i >0）地下河槽中浸润曲线：
a 区：上游端以N-N 线为渐近线，下游端以水平线为渐近线
b 区：上游端以N-N 线为渐近线，下游端与槽底有正交的趋势
平底（i =0）地下河槽中浸润曲线: 上游端以水平线为渐近线，下游端与槽底有正交的趋势逆坡（i
3、井：分普通井（潜水），承压井（承压水）
普通井分普通完全井普、通不完全井
普通井在地表的无压透水层中所开掘的井。
普通完全井：井底直达不透水层的普通井。
普通不完全井：井底没有达到不透水层的普通井。
4、土坝渗流的计算方法：土坝平面渗流问题，常采用“分段法”进行计算，一般有“三段法”和“两段法”两种。
三段法是把坝内渗流区划为三段，第一段为上游三角楔形体ABE ，第二段为中间段AEGC ，
第三段为下游出渗段CGD 。对于每一段可应用渐变渗流的基本公式（杜比公式）来计算渗流量，而通过每段的渗流量应相等。通过三段联合求解，即可得出坝的渗流流量及逸出点水深hk ，并可画出浸润曲线AC 。
两段法是对三段法的简化，把上游楔形体ABE 用一个矩形体AEB’A’来代替，取代以后的
渗流效果一样。这样把第一段和第二段合并为一段，即上游渗流段A’B’GC
5、渗流场的基本微分方程及其解法简介：
渗流场的连续性方程及运动方程，组成拉普拉斯方程
四种方法求解，主要掌握图解法，又称流网法，主要利用流函数和势函数的正交性作出流网，来求解平面渗流问题。
无论采用哪种方法求解恒定渗流场，都需要确定边界条件。
计算题
考：闸孔出流、相似、
求水击压强）
水跃衔接形式不考 0.385、渗流、水击（判断直接间接、
水力学实验报告思考题答案(供参考)
水力学实验报告 实验一流体静力学实验 实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验 实验四毕托管测速实验 实验五雷诺实验 实验六文丘里流量计实验 实验七沿程水头损失实验 实验八局部阻力实验 实验一流体静力学实验 实验原理 在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 或 (1.1) 式中：z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 实验分析与讨论
1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 (h、d单位为mm)
水力学实验报告思考题答案(想你所要)..
实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 成果分析及讨论 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 有如下二个变化： （1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 ，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大， 就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减 小，故的减小更加显著。 （2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm）， 表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 4.试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成： （1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。
(完整版)水力学试题带答案
水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流；
水力学知识点讲解.
1 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦 定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真 空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求 掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力 （1）图解法：大小：P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积 方向：垂直并指向受压平面 作用线：过压强分布图的形心，作用点位于对称轴上。 静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系 绘制的，只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。 （2）解析法：大小：P=p c A, p c —形心处压强 方向：垂直并指向受压平面 作用点D ：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。 求作用在曲面上的静水总压力P ，是分别求它们的水平分力P x 和铅垂分力P z ，然后再合成总压力P 。 （3）曲面壁静水总压力 1）水平分力：P x =p c A x =γh c A x 水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力P x 的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。 2〕铅垂分力：P z =γV ,V---压力体体积。 在求铅垂分力P z 时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上。 3〕合力方向：α=arctg 下面我们举例来说明作用在曲面上的压力体和静水总 压力。 例5图示容器左侧由宽度为b 的直立平面AB 和半径为R 的1/4圆弧曲面BC 组成。容器内装满水，试绘出AB 的 压强分布图和BC 曲面上的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，并判别铅垂作用力的方向, 铅垂作用力大 小如何计算？ 解：(1)对AB 平面，压强分布如图所示。总压力P=1/2 γH 2b ； (2)对曲面BC ，水平分力的压强分布如图所示， c p z =+γ x z P P d y d u μ τ=
水力学考试试题与答案
1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b
水力学总结
● 流体的力学特征： 静止时抗拉；运动时抗拉，抗切 ● 连续介质模型概念： 把流体视为密集质点（含有大量分子，体积忽略不记，具有一定质量的流体微团）构成的无空隙连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型 ● 流体的主要物理性质： 1. 惯性（不可压缩流体，可压缩流体）； 2. 粘滞性 （动力粘滞系数，运动粘滞系数 ） μ随压强变化不大，温度升高液体粘滞系数降低，气体粘滞系数升高。理想流体不 考虑粘滞性 3． 压缩性和热胀性 4． 表面张力特性（毛细现象 测压管的管径不小于10mm ） 5． 汽化压强（空化和气浊现象） ● 静压强的两个特征: 特征1: 静压强的方向与作用面的内法线方向一致 特征2: 静压强的大小与作用面方位无关, 只与空间坐标点的位置有关. ● 重力作用下静止液体压强分布规律: 压强p 的大小与水深h 成正比,与液体体积无直接关系; 压强相等时,水深h 为常数,即等压面与液面平行的水平面； 对于任意两点压强: p B =p A +ρgh AB ； 压强等值传递 ● 压强的量度方法及计算量换算： 绝对压强：p abs ≥0 相对压强：p=pabs-pa 真空压强：pv=pa-pabs=-p 标准大气压：1atm=101.3kpa=10.33mH2O=760mmHg 工业大气压：1at=98kpa=10mH2O=736mmHg ● 液柱式测压计测压原理： 等压面是指流体中压强相等p=Const 的各点组成的面 ● 液体的相对平衡： 1． 处于相对平衡的流体，质量力除重力外还有牵连惯性力，因此等压面不是水平面 2． 处于相对平衡的流体，只要单位质量力在铅直轴向分力与重力一致，则铅直方向的 压强分布规律与静止液体相同 3． 处于相对平衡的流体，各点测压管水头不是常数 压强分布图和曲面压力体的绘制： 1. 根据基本方程式p=γh 绘制静水压强大小; 2. 静水压强垂直于作用面且为压应力； 3. 在受压面承压的一侧，以一定比例尺的矢量线段表示压强的大小和方向 解析法：潜没在液体中的任意形状的静水总压力P ，大小等于受压面面积A 与其形心 点的静压强pc 之积 du T du T A dy A dy μτμ===或μνρ=
流体静力学实验报告终结版
中国石油大学（华东）流体静力学实验报告 实验日期：2011.3.17 成绩： 班级：石工09-8 学号：09021374：李陆伟教师：王连英 同组者：李凯蒋光磊 实验一、流体静力学实验 一、实验目的 1.掌握用液式测压及测量流体静压强的技能。 2.验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对位置水头，压力水头和测压管水头的理解。 3.观察真空度（负压）的生产过程，进一步加深对真空度的理解。 4.测量油的相对密度。 5.通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决静力学实际问题的能力。 二、实验装置 本实验的装置如图1-1所示。 1. 测压管； 2. 代表吃的测压管； 3. 连通管； 4. 通气阀； 5. 加压打气球； 6. 真空测压管； 7. 截止阀；8. U型测压管；9. 油柱； 10. 水柱；11. 减压放水阀 图1-1 流体静力学实验装置图
三、实验原理 1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一： z+p/r=const (1-1-1a) 形式二： P=po+rh (1-1-1b) 式中z－测点在基准面上的位置高度； P－测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）； Po－水箱中液面的表面压强； r－液体的重度； h－测点的液体深度； 2.有密度测量原理。 当U型管中水面与油水界面齐平（见图1-1-2），取油水界面为等压面时，有：Po1=rwh1=roH 另当U型管中水面与油面齐平（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有：Po2+rwH=roH (1-1-2) 即 Po2=-rwh2=roH-rwH (1-1-3) 由式（1-1-2），式（1-1-3）两式联立可解得： H=h1+h2 代入式（1-1-2）可得油的相对密度do为： do=ro/rw=h1/(h1+h2) (1-1-4) 根据式（1-1-4），可以用仪器直接测得do。 图1-2 图1-3 四、实验要求
工程流体力学及水力学实验报告(实验总结)
工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测 压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂 直高度h和h 0，由式，从而求得γ 。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm， =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒
水力学考试重点总结
水力学.docx？ 以下是该文档的文本预览效果，预览是为了您快捷查看，但可能丢失了某些格式或图片。打印|下载？ 水力学总结 概念 1粘性；粘滞性是流体固有的物理属性，当液体处于运动状态时，若液体质点之间存在相对运动则质点之间要产生内摩擦力，抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，其中的内摩擦力称为粘滞力。 2质量力；作用于隔离体内每一个液体质点上的力，其大小与受作用的液体的质量成正比，与加速度有关。在均质液体中，质量力也必然与受作用的液体的体积成比例，所以又称为体积力。最常见的质量力包括重力、惯性力。 3表面力；作用于隔离体表面上的力，并与受作用的液体表面积成比例。 4牛顿内摩擦定律（公式）；液体的内摩擦力与其速度梯度du成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关，而与接触面的压力无关。液体的粘滞性是液体发生机械能损失的根源。内摩擦力：T=μAdu切应力：t=μdu 5静水压强；静水压力除以接触面积称为静水压强。 6静水压强特性；第一特性：压强方向与作用面内法线方向重合。第二特性：静止液体中任一点静水压强的大小与作用面的方向无关，或者说，作用于同一点各方向的静水压强大小相等。 7静水压强基本方程(两种形式)；;Z+p/r=C 8Z+p/r=C公式中各项的几何意义及能量意义；几何意义：z—位置水头（计算点位置高度）、p/γ—压强水头（压强高度或测压管高度）、z+p/γ—测压管水头、z＋p/γ＝C—静止液体中各点位置高度与压强高度之和不变。能量意义：z—单位势能、p/γ—单位压能、z+p/γ—单位全势能、z＋p/γ＝C—静止液体中各点单位质量液体的全势能守恒。 9绝对压强、相对压强、真空度；绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强，称为绝对压强pabs相对压强：以同高程大气压强pa为零点起算的压强，称为相对压强。p＝p’－pa。p为正值称为正压，p为负值称为负压，负压的绝对值称为真空度pv＝－p 10描述液体运动的两种方法(各自的概念)；拉格朗日法定义：把流场中的液体看做是由无数连续质点所组成的质点系，追踪研究每一质点的运动轨迹并加以数学描述，从而求得整个液体运动规律的方法。欧拉法定义：直接从流场中每一固定空间点的流速分布入手，建立速度、加速度等运动要素的数学表达式，来获得整个流场的运动特性。 11欧拉法中加速度场的公式； 12恒定流；均匀流；一元、二元、三元流动；恒定流：流场中所有空间点上一切运动要素不随时间改变，这种流动称为恒定流。均匀流：各流线为平行直线的流动称为均匀流。运动要素是一个坐标的函数，称为一元流。运动要素是两个坐标的函数，称为二元流。运动要素是三个坐标的函数，称为三元流。 13流线的定义与特性；定义：流线是同一时刻由液流中许多质点组成的线,线上任一点的流速方向与该线在该点相切.流线上任一点的切线方向就代表该点的流速方向,
水力学的实验报告
水力学的实验报告 水力学的实验报告 今天为大家收集资料整理回来了关于水力学实验报告，希望能够为大家带来帮助，希望大家会喜欢。 本学期我们进行了七周的水力学实验，从这些实验中我学到了很多。 例如，所有实验都是需要耐心地去测量一组一组的数据，还需要在实验后认真处理核对每一组数据。这些实验加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。特别是在做实验报告时，因为在做数据处理时出现很多问题，如果不解决的话，将会很难的继续下去。 例如：数据处理时，遇到要进行数据获取，插入图表命令，这些就要求懂得excel软件一些基本操作。通过这几次的实验，我不仅学会了如何正确使用实验仪器，还学习到了认真严肃的科研精神，并且激发了我学习新事物的兴趣，这些我个人觉得都是极为可贵的。 在实验开始之前，我认为最为重要的就是提前预习实验内容：包括实验仪器、实验原理、实验步骤以及实验分析总结。我认为这里面需要我们花费很多心思去思考体会，想出自己对什么有疑问，以便上课时向老师提问寻求解答。 以我们的电拟实验为例：当时我们做这个实验时反复做了很多遍，也向老师提出了一些疑问。在开始时，仪器需要校准。因为上下游电势差不是10V，仅仅这一点我们就搞了很长时间。最终我们得出的误差原因是因为电笔接触不好影响实验进行，所以我们更换了其他不可使用仪器的完好的电笔，实验才得以进行。其次，实验分析阶段是培养我们自己独立思考、分析问题和解决问题的能力的阶段。
我认为培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果我们每次对待实验都是随随便便的态度，抱着等老师教你怎么做，拿同学的报告去抄，必然会导致我们对待实验过程的懈怠。尽管可能也会的到好的成绩，但这对将来工作态度的养成是极为不利的。 最后，也是最为重要的就是关于实验的思考问题：哪些实验仪器能改进，哪些数据需要重新获取等都是我们要考虑的。像堰流实验，以为我们分析的实验误差很大，所以我和同组的王琦玮同学就去做了3遍才最终确定的数据，局部水头损失也是如此。关于动量方程实验仪器，做实验中砝码的固定和加载都是一项难题，同时这也对实验精确性产生了极大影响，对此，我想到是不是可以采用电磁体来代替人工加载（不知可不可行）。虽然没有对实验仪器改进产生正面意义，但是这促进了我深入思考，我想这便是让学生做实验的最终目的吧。
水力学试验心得
水力学实验心得体会 HHU water conservancy and hydropower 在做水力学实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完。直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的东西与难度成正比，使我受益匪浅。 首先，在做实验前，一定要做好预习好，这是做实验的基础。只有预习好，才能发现实验原理上模糊的地方，从而可以查阅水力学课本，把知识点搞明白。同时，在预习中可以了解实验的大致过程以及注意事项，例如，在做静水压强实验时，通过预习就可以了解到升降调压管时要轻放，而且每次调整高度不宜过大，这样，就可以避免实验中的一些人为误差，提高实验的精确度。否则,在老师讲解时就会听不懂，在做实验时的难度加大,浪费做实验的时间。同时，做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,这样,印象才深刻,记得才牢固，否则，过后不久你就会忘得一干二净，还不如不做。做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们，从而加深对实验的认识。 在实验过程中，我认为最起码要做到两个字：稳，慢。 “稳”就是实验中实验条件改变后，水流稳定后才能继续操作。由于我们所作的不少实验是动水实验，当水在槽中或管中流动时，状态不太稳定，因此得到准确的读数不容易。尤其是下面两个情况：①实验中涉及到管流流速时，比如，能量方程实验，动量定理，沿程局部阻力系数，在流速改变时，要等到水流稳定后在进行读测管数，接水计时等操作；②由于在管流中，水流大部分情况处于紊流状态，因此测管中会发生脉动现象，从而引起水面的波动，因此，在读数时要等到水面大致稳定（也就是波动稳定某个刻度值上下时）再进行读数，取时均值。 “慢”就是操作是一定要缓慢，力度要轻，这样，可使实验条件缓慢改变，或者保持实验中的某些平衡，从而提高实验的精确度。尤其在利用到力的平衡时，比如平面静水总压力实验，放砝码时要做到轻拿轻放，以实验装置的水平，此类还有动量定理等试验。另一种情况，就是在测流速实验时，在改变流速时要缓慢旋转阀门，这样才能保持“稳”。 当然，实验中需要注意的事项还有很多，比如要注意排出装置中的气泡，烧
水力学课程总结
《水力学》课程总结 第一章绪论 1、掌握基本概念：流体、粘性 2、了解连续介质模型 3、掌握牛顿内摩擦定律 4、理解作用于液体上的力：质量力和表面力，什么是单位质量力第二章水静力学 1、掌握静水压强的两个特性 2、掌握等压面概念、特性及判别 3、熟悉水静力学基本方程及其基本概念 4、掌握压强的表示方法：相对压强、绝对压强、真空度（值） 6、熟悉作用在平面上的静水总压力的计算 7、了解作用在曲面上的力的计算、压力体概念 第三章水动力学基础 1、拉格朗日法和欧拉法 2、了解欧拉加速度组成：当地加速度和迁移加速度 3、流线、迹线的性质 4、均匀流、渐变流及其基本特性 5、熟悉伯努利方程、连续性方程， 6、皮托管测速 7、了解动量方程 第四章水头损失 1、沿程水头损失（与长度成正比）和局部水头损失的特点 2、掌握层流与湍流的判别：下临界Re c 4、掌握圆管层流、湍流运动的特点 5、掌握圆管层流h f与v的关系（λ=64/Re） 6、掌握圆管紊流h f与v的关系（尼古拉斯曲线5个区）特点 7、掌握突然扩大管的局部阻力系数计算 8、了解边界层及边界层分离现象 第五章有压管道的恒定流动 1、熟悉薄壁小孔口和管嘴自由出流、淹没出流的计算 2、掌握管嘴恒定出流正常工作的条件及其特点
3、掌握基本概念：长管、短管及其计算 4、串联、并联管路的特点。并联管路各支路沿程水头损失相等 第六章明渠恒定流 明渠流动的特点 明渠均匀流的水力特征与发生条件 明渠水力最优断面和允许流速 题型 一、选择（15*2分=30分） 二、判断（10*1分=10分） 三、问答题（2*10=20分） 四、计算题（3题40分） 思考题库 欧拉法和拉格朗日法有何不同？水文站采用定点测速研究流动用的是哪种方法？ 试用伯努利方程分析说明：“水一定是从高处向低处流”这种说法是否正确？为什么？ 层流和紊流各自有什么特点？如何判别？ 明渠均匀流的水力特征是什么？ 均匀流及渐变流过水断面有哪些特性？ 均匀流与断面流速分布是否均匀有无关系？ 圆管层流与紊流的沿程阻力系数各自与哪些因素有关？ “渐变流同一过流断面上各点的测压管高度等于常数”，此说法对否？为什么？湍流研究中为什么要引入时均概念？湍流时，恒定流与非恒定流如何定义？ 流线有哪些主要性质？在什么条件下流线与迹线重合？ 如图所示，（a）图为自由出流，（b）图为淹没出流，若两种出流情况下作用水头H、管长l、管径d及沿程阻力系数均相同。试问两管中的流量是否相等，为什么？ 水力最优断面有何特点？它是否一定是渠道设计中的最佳断面？为什么？ 其它条件一样，但长度不等的并联管道，其沿程水头损失是否相等？为什么？
水力学实验报告思考题答案(想你所要)
水力学实验报告思考题答案(想你所要)
实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 果分析及讨论 压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J恒为正，即J>水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。而据能量方程E1=E2+h w 失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 下二个变化： 流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一 的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦 任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。 测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。 对于两个不同直径的相应过水断面有 为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）化就更为显著。 点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均 上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的 几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成： 减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。 显然（1）、（2）、（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实用意义。因为若管系落差不变，单单降往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程0—0，比位比压能p/γ得以增大（Z），从而可能避免点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下：
水力学实验报告答案
重庆交通大学 实验一流体静力学实验 水力学实验 重庆交通大学 2013/6/8 重庆交通大学 水力学实验报告 实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该
水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 (h、d单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？
水力学论文
水面曲线研究 ——伯努利方程的利用 前言:之所以选择这个题目,就是在做水力学实验中,曾经与同学对水箱中水从最高处落下时形成的曲线(相当于大坝溢流形式的平滑曲线)进行了讨论,因此对这种现象进行了研究,本文就就是在基于对水面曲线及其计算的研究过程中,体会到了与水力学课程相关的一些知识的深化应用,并在此处将研究过程中的一些感想与收获表达出来。 摘要:水面曲线,简称水面线,指河流水面与其纵断面的交线。水面曲线就是防洪工程中与输水工程中重要的问题——水面线就是防堤标高的最重要的依据,也就是输水渠道规划的重要依据;水面线也就是水工建筑物设计时必须考虑的重点。水面曲线的计算,就就是根据河道地形、纵横断面资料与河道糙率,推求河段在某一流量下各横断面处的水位值,据此即可连出一条对应于该流量的水面曲线。本文在对现阶段水面曲线计算方法进行对比研究之后,从伯努利能量方程的角度出发对水面曲线进行推求,并指出现阶段传统计算方法的不足与水面曲线推求中需要注意的问题 关键词:水面曲线、曲线计算、伯努利方程、推求问题 对水面曲线的研究在防洪工程与输水工程中具有重要意义,为了对这一工作进行描述,首先必须说明其计算的方式。现阶段在对天然河道水面曲线的传统计算方法一般就是采用不计局部水头损失的能量方程(差分形式)逐段推算,但这种方法必须首先确定初始位置的水高及流速,并且在河段内没有控制断面或水文测站时,一般选择较为顺直、断面变化不大且较长的河段当做均匀流计算其水深,并根据其上、下游河段的情况将该水深作为初始断面的水深,然后以此断面为初始计算断面往上游与下游分别逐段计算全河段的水面线。但就是由于河流断面形状的多变性,考虑其局部损失,下面给出基于伯努利方程的水面曲线的计算方法。 我们选定上下游两个断面,假定推算时从下游到上游逐步推算,则令下游断面的量为已知,根据明渠恒定非均匀渐变流能量方程,有 2g 2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= 其中, 1Z 、1V ——上游断面的水位与平均流速;
水力学知识点小结(给排水专业)
2、若以τ代表单位面积上的内摩擦力，则称为切应力，根据牛顿内摩擦定律， 则τ的计算公式为：dy du μτ= 。 3、毛细管现象是在 表面张力 的作用下产生的，用测压管来测管道中水的 压强时，若测压管太细，会使测量结果： 偏大 （偏大或偏小）。 6、理想气体不可压缩流体恒定元流能量方程或伯努利方程为： g u Z P g u Z P 2222222 111++=++γγ 。 7、均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布服从于水静力学规律，则任一均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布规律为：22 11 Z P Z P +=+γγ 。 6、求作用于曲面的液体压力时，我们通常将此压力分为水平方向和铅直方向的 分力分别进行计算，试写出水平分力F x 和铅直分力F z 的数学表达式，F x = z c A h ??γ F z = V ?γ 8、写出恒定总流伯努利方程式：212 222 22 111 122-+++=++l h g V p z g V p z αγαγ 14、孔口自由出流的基本方程式为：02H g A Q ????=μ 。 17、已知流速分布22y x y u x +-=，则旋转线变形速度=x θ ()2222y x xy + 18、不可压缩流体三元流连续性微分方程为：0=??+??+??z u y u x u z y x 。 19、不可压缩流体的速度分量为：0,2,2=-==z y x u y u x u ，则其速度势函数 =? 233 1y x - 。 6、对于空气在管中的流动问题，气流的能量方程式可以简化为：2122 22 1122-++=+l h v p v p ρρ，其中121==αα。 5、盛满水的圆柱形容器，设其半径为R ，在盖板边缘开一个孔，当容器以某一 个角速度ω绕铅直轴转动时，液体中各点压强分布为：??? ? ??-=g r g R P V 222222ωωγ 。 9、测压管水头H p 与同一断面上总水头H 之间的关系为：g v H H P 22 += 。
水力学实验总结报告
水力学实验总结报告 —经过八个星期的学习与实验，我学到了很多相关的知识，也对水力学实验部分有了自认为较为清醒的体会与感悟。 因为之前有做过大学物理实验，明白在实验过程的注意事项和实验结束后的数据处理在实验的整个过程尤为重要，于是在水力学实验开课之前我仔细阅读了水力学实验课本第十一章和第十二章关于测量误差及精度分析与实验数据的处理的内容，从中学到了很多需要在实验时与实验后处理时特别注意的方面，这对我后续所有实验的进行起了很好的指导作用。 在每一次实验前，老师都会向我们讲解实验的大概原理与操作步骤，因为有两个班和很多组的关系，老师的讲解我们也不是能听的很清楚，这就要求我们在实验准备阶段仔细的弄清实验原理与可能得出的实验结果，以便我们在做实验的过程中及时判断实验数据的准确性，从而避免因错误的实验操作导致的错误结果。当然在这一部分我们做的相对并不是很好，有时甚至在上课前并未对实验原理及过程进行很好的预习。在做实验的过程中，我们不能简单的按照实验步骤来操作，在实验的过程中应仔细分析每一次得出的结果（当然，太固执与每一次的结果是无益的。），及时验算并发现错误，以便后续实验步骤的进行。 实验中要注意的事项有很多，一个小小的疏忽就很有可能导致整个实验的失败。我们也吃了这方面的亏，做第一个实验静水
压强实验时没有很好的理解装置的原理与应该特别注意的细节，得出来的实验结果也不是特别的令人满意，在后续处理数据的时候发现有一个实验结果得出的误差很大，效果很不好。开始时我们打算舍弃所有的数据等到第二周重做，可是后来我们在分析思考题时发现在用实验数据来计算油的密度来验算结果时，有一项结果是具有前后联系的，因而它的变化范围也是具有一定区间的，所以我们发现实验的误差来源于我们数据读数的估读位的误差，然后我们将这一数据的估读位做了一小幅度的调整，得出的结果便相对十分准确了。从中我们便明白了一个实验并不是说实验结束了，数据处理完了，它就结束了，相反，在一个实验结束后对它的结果的思考与理解却是整个实验中最关键的一环。 而对于我来说，对一个实验最好的理解无益于在处理实验数据的时候了，有时候通过对计算公式的理解，对结果的分析，对思考题的解读，确实促进了我对水力学每一相关部分的认识。相对于以前需要无数次死记硬背的部分，难以理解的公式，通过对水力学实验这一阶段的学习，我发现再去理解与记忆他们变得容易多了，这确实是一份难得的收获与体会。 当然，在处理实验数据与得出结果的过程中，也并不总是一帆风顺的，我们也遇到了很多难题，最让我印象深刻的是水电比拟实验中流网的绘制与计算。因为实验时仪器总是并不能满足中线附近不能满足电压等于5V的缘故，我们5V的等势线偏向左边0.9厘米左右，这就造成了我们的等势线的左右不对称，给我们
水力学实验报告
水力学实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号： 第三组同学： 姓名：学号： 姓名：学号： 姓名：学号：
平面静水总压力实验 实验目的 1.掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。 2.验证平面静水压力理论。 实验原理 作用在任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心处的压强p c 与平面面积 A 的乘积： A p P c =， 方向垂直指向受压面。 对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P 的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b 所构成的压强分布体的体积。 b P Ω= 若压强分布图为三角形分布、如图3-2，则 H e b gH P 312 1 2== ρ 式中：e －为三角形压强分布图的形心距底部的距离。 若压强分布图为梯形分布，如图3-3，则 212121232 1 H H H H a e ab H H g P ＋＋）＋（? == ρ 式中：e －为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。
图1-1 静水压强分布图（三角形） 图1-2 静水压强分布图（梯形） 本实验设备原理如图3-4，由力矩平衡原理。 图1-3 静水总压力实验设备图 10L P L G ?=? 其中：e L L -=1 求出平面静水总压力 1 L GL P = 实验设备 在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器，容器通过进水开关K l ，放水开关K 2 与水箱连接。容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆，如图3-5所示。
??3-5 ?????? 图 1-4 静水总压力仪 实验步骤 1.熟悉仪器，测记有关常数。 2.用底脚螺丝调平，使水准泡居中。 3.调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。 4.打开进水阀门K 1，待水流上升到一定高度后关闭。 5.在天平盘上放置适量砝码。若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。 6.测记砝码质量及水位的刻度数。 7.重复步骤4～6，水位读数在100mm 以下做3次，以上做3次。 8.打开放水阀门K 2，将水排净，并将砝码放入盒中，实验结束。 实验数据记录及处理 1.有关常数记录： 天平臂距离L 0＝ cm ，扇形体垂直距离（扇形半径）L ＝ cm ， 扇形体宽b ＝ cm ，矩形端面高a 0＝ cm ，33/100.1cm kg -?＝ ρ 2.实验数据记录