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水力学复习要点

名词解释

黏滞性：在运动状态下，液体所具有的抵抗剪切变形的能力，称为黏滞性。 P5

内摩擦力：在剪切变形过程中，液体质点间存在着相对运动，

使液体不但在与固体接触的界

面上存在切力，而且使液体内部的流层间也会出现成对的切力，

此称为液体内摩

擦力。P5

牛顿液体与非牛顿液体：凡液体内摩擦切应力与流速梯度成过原点的正比例关系的液体，

称

为牛顿液体。凡与牛顿内摩擦定律不相符的液体，称为非牛顿液体。

理想液体：没有黏滞性的液体，称为理想液体。

流体的分类：一些多分子结构简单的液体，如水、酒精、苯、各种油类、水银和一般气体多属于牛顿

液体。泥浆、血浆、重水中悬浮核燃料颗粒而形成的的流体、胶溶液、橡胶、纸浆、血液、牛奶、水泥浆、石膏溶液、油漆、高分子聚合物溶液等均属于非牛顿流体。

汽化：液体分子逸出液面向空间扩散的现象，称为汽化。

汽化发生的条件：液体中某处的绝对压强小于等于汽化压强。 P8

力的分类：作用在液体上的力按力的物理性质可分为黏性力、重力、惯性力、弹性力和表面

张力等，按力的作用特点又可分为质量力和表面力两类。 P9

表面力：作用于液体隔离体表面上的力，

称为表面力。按连续介质假说，表面力应连续分布

在隔离体表面上。在静止液体或无相对运动的液体中，

作用于液体表面的表面力

只有压力。P9

静水压强的特性：1垂直指向作用面 2同一点处，静水压强各向等值。 P12

等压面：液体中压强相等各点所构成的曲面，

称为等压面。在等压面上质量力所做的微功等

于零。在静止液体中，质量力与等压面必互相垂直。重力液体的等他面是与重力加速度

互相垂直的曲面。 P15

压强的表示方法：1用单位面积上的力表示：用应力单位气压Pa 的倍数表示。P17

真空值与真空度：绝对压强小于大气压强时的水力现象，差值，称为真空值。真空高度，又称真空度。拉格朗日法与欧拉法的区别：欧拉法和拉格朗日法的不同点是它只以空间点的流速,

为研究对象，并不涉及液体质点的运动过程，也不过考虑各点流速及加速度属于哪一质点，这就大大简化了对运动的分析方法。

P41

流线：所谓流线，即同一时刻与流场中各质点运动速度矢量相切的曲线。

P42

流谱：欧拉法用一系列流线来描绘流场中的流动状况，由此构成的流线图，称为流谱。

P43

流管：在流场中取一封闭的几何曲线，在此曲线上各点作流线，则可构成一管状流动界面，此称为流管。P43

流股：流管内的液流，称为流股，又称为流束。 P43 过水断面：垂直于流线簇所取的断面，称为过水断面。

P44

元流：过水断面无限小的流股，称为元流。元流上各点的流速压强都相等。 P44

总流：无数元流的总和，称为总流。

P44

液流分类：1运动要素不随时间变化的流动称为恒定流，否则称为非恒定流。

呈平行直线的流动，称为均匀流；否则称为非均匀流。（非均匀流中，又可分为渐变流与急变流两类。流线簇彼此呈平行直线的流动，称为渐变流，又称为缓变流。流线簇彼此不平行, 流线间夹角大或流线曲率大的流动，称为急变流。

）3过水断面的全部周界都与固体边界接

触且无自由表面，液体压强不等于大气压强的流动称为有压流，

如自来水管中的水流属于此

水力学重点

Pa. 2用液柱高度表示 3用工程大

称为真空。大气压强与绝对压强的

P18

加速度

2流线簇彼此

类。过水断面部分周界具有自由表面的流动，称为无压流或明渠流。P47

能量方程的应用条件：1恒定流2不可压缩液体3重力液体4两计算断面必须为渐变流或均匀流，但两断面可以有渐变流存在。P60

位置水头：计算点距基准面的位置高度；在水力学中称为位置水头，它表征单位重量液体的

位置势能，简称单位位能。P53

测压管水头：测压管水面距基准面的高度，称为测压管水头。或单位重量液体的总势能，简

称单位总势能。P53

水头损失：单位重量液体沿元流（或流线）两点间的能量损失。

水力坡度：单位长度上的水头损失，称为水利坡度，以J表示；单位长度上的测压管水头变

化，称为测压管坡度，以Jp表示。P54

动量方程应用要点：详见P64

层流：管中液体质点在流动中互不发生混掺而是在分层有序的流动，这种流动称为层流。

P72

紊流：液体质点间互相掺杂的无序无章流动，称为紊流，又称为湍流。P72

临界雷诺数：详见P74

湿周：过水断面中液体与固体接触的边界长度。P74

水力半径：过水断面的面积与湿周的比值。

水头损失的分类：沿程阻力造成的水头损失，称为沿程水头损失。局部阻力造成的水头损失，称为局部水头损失。P71

达西公式：详见P79

黏性底层：在紧靠管壁附近的液层流速从零增加到有限值，速度梯度很大，而管壁抑制了其

附近液体质点的紊动，混合长度几乎为零。因此，在这一液体层内紊流附加切应力为零，黏

性切应力不可忽视，这一薄层称为黏性底层或层流底层。P83

尼古拉兹试验区域特点：详见P85

当量粗糙度：和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。P87局部阻力系数：有压管路液流射入大气的出口，此称为自由出流，值为0?有压管路液流在水

下的出口，此称为淹没出流，值为1。P94

曼宁、谢才公式（P88）的计算题

局部水头损失（P92）的计算

静水压力的计算（平面P24曲面P29）

联立连续、动量、能量三大方程的计算（P50-62）

《流体力学》典型例题

《例题力学》典型例题例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝30的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度 δ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。求油的动力粘性系数。解：由牛顿内摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律：0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()32 4 gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010 m U S θδμ--?????==≈????? 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m 、轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。解：由牛顿内摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?= 克服油的粘性阻力所消耗的功率：

()()3 223 22 3 230230603.140.360.732001600.231050938.83(W) d d n d n n l P M F dl πππμωτπδ -==??=??= ???= ? ?= 例题3：如图所示，直径为d 的两个圆盘相互平行，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下盘固定不动，上盘以恒定角速度ω旋转，此时所需力矩为T ，求间隙厚度δ的表达式。解：根据牛顿黏性定律 d d 2d r r F A r r ω ω μ μ πδ δ == 2d d 2d r T F r r r ω μπδ =?= 4 2 420 d d 232d d d T T r r πμωπμωδδ===? 4 32d T πμωδ= 例题4：如图所示的双U 型管，用来测定比水小的液体的密度，试用液柱高差来确定未知液体的密度ρ（取管中水的密度ρ水＝1000 kg/m 3）。水

上计算水力学课的心得

上计算水力学课的心得水利水电学院水力学及河流动力学胥慧1030201016 摘要：首先通过计算水力学这门课程的学习，联想到不规则的平面图形面积的求解；还简要说明了从中学到的内容，着重说明了离散的有关问题；最后阐述了自己对这门课程的几点意见。关键词：面积，区域离散，控制方程离散，意见 1、不规则图形面积求解上计算水力学这门课程时，我突然想起小时候学过对于一个边界形状不规则的平面图形面积问题的求解方法。当时是先把那个不规则的平面图形誊画在一个透明的玻璃板上，再把一张事先做好的1cm×1cm方格纸铺在玻璃板下边，先记录一下不规则图形里显示完整的小方格数目，对于不完整的小方格，正好满半个格算的两个算一个格，大于半个格计一个格，不满半个格的舍去，这样相加在一起就是这个不规则的几何图形的近似面积。同样的办法，再分别用0.5cm×0.5cm 的方格纸和0.1cm×0.1cm的方格纸对不规则图形面积进行计算。结果不言而喻，必然是用0.1cm×0.1cm的方格纸得到的近似解更接近真实解。通过缩短方格纸的边长，来实现接近真实解的方法。用类比的方法学习了计算水力学这门课。2、学到的内容在以前的学习中我了解到，描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程，想要得它们的解析解或者近似解析解，在绝大多数情况下都是非常困难的，甚至是不可能的，就拿我们熟知的Navier-Stokes方程来说，现在能得到的解析的特解也就70个左右。通过学习计算水力学这么课程，我知道对这些问题进行研究，可以借助于现在已经相当成熟的代数方程组求解方法，对于这种方法简单来说就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在计算区域的离散网格上转化为代数方程组，以得到连续系统的离散数值逼

流体力学典型例题及答案

1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1F2 12.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 13.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足( ) A.p gρ +Z=C B.p=C C. p gρ + v g C 2 2 = D. p gρ +Z+ v g C 2 2 = 14.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( )

(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；

(参考)水力学计算说明书

水力学实训设计计算书指导老师：柴华前言水力学是一门重要的技术基础课，它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，是高等学校许多理工科专业的必修课。在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。水力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。水是与我们关系最密切的物质，人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。综观所有人类文

明，几乎都是伴着河、海而生的

通过学习和实训，应用水力学知识，为以后的生活做下完美的铺垫。

任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。任务三：绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。任务四：溢洪道消力池深、池长计算：或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。 1.根据100年一遇洪水设计，已知驼峰堰上游水位25.20，堰顶高程18.70，堰底高程为17.45，计算下游收缩断面水深h C， P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5m P/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为自由出流 m=0.32+0.171(P/H)^0.657 =0.442 设H =H，由资料可知溢洪道共两孔，每孔净宽10米，闸墩头为圆形，敦厚2米，边墩围半圆形，混凝土糙率为0.014.故查表可得： ζ 0=0.45 ζ k =0.7 ε=1-0.2（ζk+（n-1）ζ0）×H0/nb=0.92 H =（q/（εm（2g）^0.5））^2/3=6.77m E0=P+H0=6.77+1.25=8.02m 查表的：流速系数ψ=0.94

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——经典题目分析

题一年调节水库兴利调节计算要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。资料： (1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。 (2) 水库面积曲线和库容曲线如下表2。 (3) V 死 =300万m 3。表1 水库来、用水及蒸发资料 (P=75%) 表2 水库特性曲线解：（1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量由上表可知为二次运用，)(646031m V 万=，)(188032m V 万=，)(117933m V 万=， )(351234m V 万=，由逆时序法推出)(42133342m V V V V 万兴=-+=。采用早蓄方案，水库月末蓄水量分别为： 32748m 、34213m 、、34213m 、33409m 、32333m 、32533m 、32704m 、33512m 、31960m 、 3714m 、034213m 经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+死V ，见统计表。（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算： 121()2V V V =+，即各时段初、末蓄水量平均值，121 ()2A A A =+，即各时段初、末水面积平均值。查表2 水库特性曲线，由V 查出A 填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。蒸发损失水量：蒸W =蒸发标准?月平均水面面积÷1000 渗漏损失以相应月库容的1%，渗漏损失水量=月平均蓄水量?渗漏标准损失水量总和=蒸发损失水量+渗漏损失水量考虑水库水量损失后的用水量：损用W W M +=

多余水量与不足水量，当M W -来为正和为负时分别填入。（3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容)(44623342m V V V V 万兴=-+=，)(476230044623m V 万总=+=。（4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。（5）校核：由于表内数字较多，多次运算容易出错，应检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放，到6月末水库兴利库容应放空，即放到死库容330m 万。V '到最后为300，满足条件。另外还需水量平衡方程 0=---∑∑∑∑弃损用来 W W W W ，进行校核 010854431257914862=---，说明计算无误。 (6)计算正常蓄水位，就是总库容所对应的高程。表2 水库特性曲线，即图1-1,1-2。得到Z ～F ，Z ～V 关系。得到水位865.10m ，即为正常蓄水位。表1-3计入损失的年调节计算表见下页。图1-2 水库Z-V 关系曲线图1-1 水库Z-F 关系曲线

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=

水力学常用计算公式精选文档

水力学常用计算公式精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

1、明渠均匀流计算公式： Q=A ν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝～ b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝～ 3、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒） 4、跌水计算公式： 5、流量计算公式： Q=A ν 式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ； ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。 6、溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道（1）淹没出流：Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）实用堰出流：Q=εMBH 2 3 gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数

=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道（1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=M ωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即自由出流：Q ＝2 5或Q ＝（2-15）淹没出流：Q ＝（25 ）σ（2-16）淹没系数：σ=2)13.0( 756.0--H h n +（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ=4 1 ，以及b ＞3H ，即自由出流：Q ＝g 22 3＝2 3（2-18）

水力学典型例题分析(上)

例题1 在旋转锥阀与阀座之间有厚度为1δ，动力粘度为μ的一层油膜，锥阀高为h,上、下底半径分别为1r 和2r 。试证明，锥阀以角速度ω旋转时，作用在锥阀上的阻力矩为： T = 〔解〕证明：任取r 到r+dr 的一条微元锥面环带，在半径r 处的速度梯度是 δ ωγ ，切应力ωγτμδ=，假定锥面上的微元环形面积为dA ，则作用在锥阀微元环带表面上的微元摩擦力是dF=τdA 微元摩擦力矩 dT=τdA ?r 下面讨论dA 的表达式，设半锥角为θ,显然，由锥阀的几何关系可得 2 2 2121)(h r r r r Sin +--= θ θ ππθSin rdr dA rdr dASin 22= = ∴ dr r Sin rdA dT 3 2θ δπμωτ= = ( )1 1 2 2 44 123 2sin 2sin r r r r r r T dT r dr πμωπμωδθ δθ -= = = ?? 将)(4 24 1r r -进行因式分解，并将Sin θ的表达式代入化简整理上式可得 2 21212()(2T r r r r πμωδ = ++例题2 盛有水的密闭容器，其底部圆孔用金属圆球封闭，该球重19.6N ，直径D=10cm ，圆孔直径d=8cm ，水深H 1=50cm 外部容器水面低10cm ，H 2=40cm ，水面为大气压，容器内水面压强为p

(1)当p 0也为大气压时，求球体所受的压力； (2)当p (1)计算p 0=p a 如解例题2(a)图，由压力体的概念球体所受水压力为 ()()? ???? ?--=??????--=464622132213d H H D d H H D P γπγππ ())(205.0408.04.05.06 1.014.3980023↑=??? ????--??=N (2) 设所求真空度为Hm(水柱)高，欲使球体浮起，必须满足由于真空吸起的“吸力”+上举力=球重，如解例题 2(b) 6.19205.04 2 =+d H πγ () ()m d H 39.008 .014.398004 205.06.194205.06.192 2=???-=-=γπ γ K P ≥0.39 p K ≥9800×0.39=3822N/m 2 当真空度p K ≥3822N/m 2 时，球将浮起。例题3 管道从1d 突然扩大到2d 时的局部水头损失为j h '，为了减小水头损失的数值，在1d 与2d 之间再增加一个尺寸为d 的管段，试问：(1)d 取何值时可使整体的损失为最小；(2)此时的最小水头损失j h 为多少? 〔解〕(1)根据已知的圆管突然扩大局部水头损失公式

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,

水力学常用计算公式

1、明渠均匀流计算公式: Q=Aν=AC Ri C=n 1Ｒy （一般计算公式）Ｃ=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流） gZ 2bh Q ＝ z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0。8～０。9 b:渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度(米) φ：流速系数φ=０。８~0．９5 3、倒虹吸计算公式： Q ＝mA z g 2（m 3/秒) 4、跌水计算公式：跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数 5、流量计算公式: Ｑ=Aν 式中Q —-通过某一断面的流量，m ３/ｓ； ν——通过该断面的流速，ｍ/ｈ A —-过水断面的面积，ｍ2。 6、溢洪道计算１)进口不设闸门的正流式开敞溢洪道（1）淹没出流：Ｑ=εσＭBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （２）实用堰出流：Q=εＭBH 2 3

=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 (1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMＢH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2)孔口自由出流计算公式为Ｑ=ＭωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管（洞)出流计算１）、无压管流 Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2)、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算—-薄壁堰测流的计算１）三角形薄壁测流堰,其中θ＝90°，即自由出流：Q ＝1。4H 2 5或Ｑ＝1.34３H 2.47（2—15) 淹没出流:Ｑ＝（1。4H 25)σ（2-16）淹没系数:σ=2)13.0( 756.0--H h n +0.145(2-１7) 2）梯形薄壁测流堰,其中θ应满足t ａnθ= 4 1 ，以及b ＞３H,即自由出流：Q ＝０．42b g 2H 2 3＝1.８6bH 2 3（２—１8）

工程水文水力学思考题和计算题(25题思考问答题-20题计算题答卷)

工程水文水力学思考题和计算题一、思考问答 1、水文现象是一种自然现象，它具有什么特性，各用什么方法研究？答：1）成因分析法: 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。 2）数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。此外，当没有水文资料时，可以根据水文现象的变化在地区分布上呈现的一定规律（水文现象在各流域、各地区的分布规律）来研究短缺和无资料地区的水文特征值。 2、何谓水量平衡？试叙闭合流域水量平衡方程在实际工作中的应用和意义。答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。对一闭合流域：设P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+EC+△U △U为该时段流域内的蓄水量，△U=U1+U 2。对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：P=R+ E 影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某闭合流域的多年平均降雨量P=1020mm ，多年平均径流深R=420mm，试求多年平均蒸发量 E 。E=P-R＝600mm。

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;

水力学典型复习题及答案详解.

水力学练习题及参考答案一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。(√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。(√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。(√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。(√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。(√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(×)

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？

计算水力学基础

计算水力学基础李占松编著郑州大学水利与环境学院

内容简介本讲义是编者根据多年的教学实践，并参考《微机计算水力学》（杨景芳编著，大连理工大学出版社出版，1991年5月第1版）等类似教材，取其精华，编写而成的。目的是使读者掌握通过计算机解水力学问题的方法，为解决更复杂的实际工程问题打下牢固的计算基础。书中内容包括：数值计算基础，偏微分方程式的差分解法，有限单元法；用这些方法解有压管流、明渠流、闸孔出流、堰流、消能、地下水的渗流及平面势流等计算问题。讲义中的用FORTRAN77算法语言编写的计算程序，几乎包括了全部水力学的主要计算问题。另外，结合讲授对象的实际情况，也提供了用VB算法语言编写的计算程序。 VB程序编程人员的话为了更好地促进水利水电工程建筑专业的同学学好《微机计算水力学》这门学科，编程员借暑假休息的时间，利用我们专业目前所学的VB中的算法语言部分对水力学常见的计算题型编制成常用程序。希望大家能借此资料更好地学习《微机计算水力学》这门课程。本程序着重程序的可读性，不苛求程序的过分技巧。对水力学中常用的计算题型，用我们现在所学的VB语言编制而成。由于编程员能力有限，程序中缺点和错误在所难免，望老师和同学及时给予批评指正。 VB程序编程人员：黄渝桂曹命凯

前言 ----计算水力学的形成与发展计算水力学作为一门新学科，形成于20世纪60年代中期。水力学问题中有比较复杂的紊流、分离、气穴、水击等流动现象，并存在各种界面形式，如自由水面、分层流、交界面等。由各种流动现象而建立的数学模型（由微分方程表示的定解问题），例如连续方程、动量方程等组成的控制微分方程组，多具有非线性和非恒定性，只有少数特定条件下的问题，可根据求解问题的特性对方程和边界条件作相应简化，而得到其解析解。因此长期以来，水力学的发展只得主要藉助于物理模型试验。随着电子计算机和现代计算技术的发展，数值计算已逐渐成为一个重要的研究手段，发展至今，已广泛应用与水利、航运、海洋、流体机械与流体工程等各种技术科学领域。计算水力学的特点是适应性强、应用面广。首先流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状任意，边界条件复杂，对这些无法求得解析解的问题，用数值解则能很好的满足工程需要；其次可利用计算机进行各种数值试验，例如，可选择不同的流动参数进行试验，可进行物理方程中各项的有效性和敏感性试验，以便进行各种近似处理等。它不受物理模型试验模型律的限制，比较省时省钱，有较多的灵活性。但数值计算一是依赖于基本方程的可靠性，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只是有限个离散点上的数值解，并有一定的计算误差；二是它不像物理模型试验一开始就能给出流动现象并定性地描述，却往往需要由原体观测或物理实验提供某些流动参数，并对建立的数学模型验证；三是程序的编制及资料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。所以计算水力学有自己的原理方法和特点，数值计算与理论分析观测和试验相互联系、促进又不能相互代替，已成为目前解决复杂水流问题的主要手段之一，尤其是在研究流动过程物理机制时，更需要三者有机结合而互相取长补短。近三、四十年来，计算水力学有很大的发展，替代了经典水力学中的一些近似计算法和图解法。例如水面曲线计算；管网和渠系的过水或输沙（排污）能力的计算；有水轮机负荷改变时水力震荡系统的稳定性计算研究；流体机械过流部件的流道计算以及优化设计，还有洪水波、河口潮流计算，以及各种流动条件下，不同排放形式的污染物混合计算等。上世纪70年代中期已从针对个别工程问题建立的单一数学模型，开始建立对整个流域洪泛区已建或规划中的水利水电工程进行系统模拟的系统模型。理论课题的研究中，对扩散问题、传热问题、边界层问题、漩涡运动、紊流等问题的研究也有了很大的发展，并已开始计算非恒定的三维紊流问题。由于离散的基本原理不同，计算水力学可分为两个分支：一是有限差分法，在此基础上发展的有有限分析法；二是有限单元法，在此基础上提出了边界元法和混合元法，另外还有迎风有限元法等。

水力学计算题型

计算题类型一、点压强计算 1. 一封闭水箱自由液面上的绝对气体压强2 ' 0/25m kN p =， m h m h 2,421== ，求A 、B 两点的相对压强？（1）涉及到的概念：等压面、等压面是水平面的条件、静压强基本方程。 (2) 解题思路：① 找等压面② 找已知点压强 ③利用静压强基本方程推求。二、静水总压力计算 1. 如图示，一平板闸门，两侧有水，左侧水深为3 m ，右侧水深为2 m ，求作用在单宽闸门上的静水总压力及作用点。（1）涉及到的概念：相对压强分布图、总压力：A gh P c ρ= （2）压心： A y I y y c c C D + = （3）解题思路：① 求出各分力 ② 合成求总压力作用点 ③ 注意，是力的平衡还是力矩平衡

4. 如图示，一弧形闸门，其宽度 b=6m ,圆心角0 30=φ，半径m R 5.2=，闸门轴与水面齐平。求水对闸门的总压力及总压力对轴的力矩？（1）涉及到的概念：水平分力 x c x A gh P ρ= 垂直分力 gV P z ρ= ，压立体图。 (2) 解题思路： ① 画压力体图 ② 画投影面压强分布图 ② 求解水平分力、垂直分力、总压力 2 2z x p P P += 、总压力作用线 x z P P arctan =α 三、运动学 1 . 已知平面流动，2 22,2y x a u xy u y x -+==，a 为常数，试判断该液流是（1）是恒定流还是非恒定流？（2）是否满足不可压缩流体连续性微分方程，（流动是否存在）？（3）是均匀流还是非均匀流？（4）是有旋流还是无旋流？ (一)涉及到的概念：质点加速度表达式：z u u y u u x u u t u a x z x y x x x x ??+??+??+??= 恒定流（ 0=??t u ）非恒定流（ 0≠??t u ）恒定流 0=??+??+??=z u u y u u x u u a x z x y x x x ，0 ==z y a a 不可压缩流体连续性微分方程： 0=??+ ??+ ??z u y u x u z y x