水景水力学基础知识课程方案.ppt

;;;;;;;1 液体的主要物理力学性质 2 水静力学 3 水动力学 4 人工水景水力计算;1.1 液体的密度和容重 1.2 液体的粘滞性 1.3 液体的压缩性 1.4 液体的热胀性 1.5 液体的表面张力特性; 自然界中的物质根据其存在形态可分为固体、液体和气体三种。固体具有固定的形状，在外力的作用下不容易变形；液体和气体统称为流体，流体容易流动和变形。液体和气体的主要区别在于，液体在外力的作用下不易被压缩，而气体在外力的作用下则容易被压缩。 ; 1．液体的密度 对于均质液体，其单位体积的质量称为密度，即 ;; 2．液体的重量和容重 地球上的物体都会受到地心引力作用，这种地球对物体的引力就称为重量(或重力)。对于质量为m的液体，其重量为　 ; 式中 γ——液体的容重(N／m3)。　 由上两式，可得容重与密度的关系： 　; 液体在运动状态下，流层间存在着相对运动，从而产生内摩擦力，故运动状态下的液体具有抵抗剪切变形的能力。运动状态下的液体具有抵抗剪切变形能力的特性，称为液体的粘滞性。粘滞性只有在流层间存在相对运动时才显示出来，静止液体是不显示粘滞性的，静止状态下的液体是不能承受切力来抵抗剪切变形的。 ; 液体的压缩性 液体不能承受拉力，只能承受压力，液体受压时体积压缩变形，当压力除去后又恢复原状，液体的这种性质称为液体的压缩性。 ; 液体温度升高体积膨胀的性质称为液体的热胀性。液体的热胀性很小，在很多工程技术领域中液体的热胀性忽略不计。在建筑设备工程中，管中输液除水击和热水水循环系统外，一般计算均不考虑液体的热胀性。 ; 由于液体表层分子之间的相互吸引的存在，使得液体表面薄层内能够承受微小拉力的特性，称为表面张力特性。表面张力不仅存在于液体的自由表面上，也存在于不相混合的两层液体之间的接触面上。表面张力很小，通常情况下可以忽略不计，仅当液体的表面曲率很大时才需考虑。;;2.1 静水压强及其特性 2.2 静水压强的基本方程 2.3 绝对压强、相对压强、真空压强 2.4 压强的单位表示法 2.5 静水压强分布图 ; 水静力学是研究静止的水所表现的力学特性的。 静止是相对的，通常如果液体相对其贮存设备及液体与液体之间没有相对运动，我们就称其为静止液体。 液体的静止状态有两种：一是液体相对地球处于静止状态，液体与液体之间没有相对运动,如蓄水池中的水；二是指液体对地球有相对运动，但液体与贮存设备之间没有相对运动,如作匀速运动的油罐车中的油。由于静止状态液体质点间无相对运动，粘滞性表现不出来，故而内摩擦力为零，表面力只有压力。; 1. 静水压强 静止液体对与其约束边界的壁面有压力作用，如蓄水池中的水对池壁及池底都有水压力的作用。 　 我们把静止的液体作用在其约束边界表面上的压力称为静水压力。 如图所示的蓄水池池壁上，围绕K点取微小面积A，作用在A上的静水压力为P，则A面上单位面积所受的平均静水压力就称为该面积上的平均静水压强。;　 静水压力的单位为牛顿(N)，静水压强的单位为牛顿／米2(N／m2)。N／m2又称帕斯卡(Pa)。 2. 静水压强的特性 静水压强有两个重要特性 1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。 2)静水中任何一点上各个方向的静水压强大小均相等，或者说其大小与作用面的方位无关。 ; 静水压强基本方程式表明：仅有重力作用下的静水中任一点的静水压强，等于水面压强加上液体的容重与该点水深的乘积。 　 如果水面是自由水面时，计算边界所受水压力时，边界内、外大气压相抵消，如略除此项不计，则可简写为：　; 1. 以应力单位表示。压强用单位面积上受力的大小来表示称为应力单位表示法，这是压强的基本表示方法。单位为N／m2,又称帕斯卡(Pa)。 2．以工程大气压表示。工程上常用工程大气压表示压强，1个工程大气压=98kPa，相当于10m水柱底部产生的压强，水力学中凡不加说明都是指工程大气压。 3. 以水柱高表示。工程中，静水压强往往用相对压强表示。; 由于建筑物都处在大气中，各个方向的大气压互相抵消，计算中只涉及相对压强，所以只需画出相对压强分布图。由静水压强方程可知，压强与水深呈线性函数关系，把受压面上压强与水深的这种函数关系用图形来表示，称为静水压强分布图。其绘制原则是： 1)用有向线段长度代表该点静水压强的大小。 2)用箭头方向表示静水压强的作用方向，作用方向垂直指向受压面。 因压强与水深为一次方关系，故在水深方向静水压强系直线分