水力学 绪论.pptVIP

第一章 绪论 一、水力学研究对象 物质 固体 流体 液体 气体 油、血浆、泥浆 水 水力学主要研究特殊的流体 水 二、任务 研究水的宏观运动规律，即水在各种外力的作用下，它的平衡和机械运动规律。以及如何应用这些规律来解决实际问题。 三、学科领域 是流体力学的一个分支，属于基础科学。是一们实践性很强的科学，带有技术学科的某些特点。确切的讲，水力学是一门技术基础科学，属专业基础课。 四、组成 按水流存在的状态 水动力学 水静力学 静水压力 静水压强 动量守恒： 动量方程 能量守恒： 能量方程 质量守恒： 连续方程 按研究的方法 基础理论: 如三大方程 基本应用：如管、渠恒定流 专门问题 ：消能、水击、两相流 按水流边界条件 管道水流 明渠水流 堰流 孔口出流 射流 渗流 闸孔出流 桥涵水流 坡面流 有压流 无压流 溃坝水流 五、课程特点 概念多 分类多 公式多 系数多 两个难点 紊流特征 三维流的场分析法 课程要求：听课，自学——习题，讨论——总结，提炼 基础课程：高等数学，物理学，理论力学 ， 四个较多 参考教材：1、 《水力学》吕宏兴、裴国霞、杨玲霞，中国农业 出版社，2003.09 2、《水力学》吴持恭，高等教育出版社出版，2003.11 第3版 3、《水力学》李炜、徐孝平，武汉水利电力大学出版 社，2000.06 4、 《流体力学与水力学例题分析》裴国霞、张志澍， 内蒙古农业大学印刷，2011.08 5、 《水力学学习指导与题解详解》机械工业出版社， 2009.08 六、研究方法 理论方法 试验方法 数值方法 理论模型——普遍规律——数学求解 观察与测量——分析处理——本质规律 数学问题——求近似解 七、水力学发展简史 公元前250年古希腊的阿基米德（Archimides）撰写的“论浮体”奠定了水静力学的基础。 16世纪以后，流体力学较快发展，如达·芬奇、伽利略、E·托里拆利、B·帕斯卡、I·牛顿等人用实验方法研究了静水压力、大气压力、空口出流、压强传递和水的切应力等问题。 18-19世纪，流体力学沿着两条途径建立了液体运动的系统理论，形成两门独立的学科。 此后千余年间，直到15世纪文艺复兴时期，流体力学没有重大发展。 古典流体力学的奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli，D．) 欧拉(Euler，L．) 忽略黏性、重数学、重理论 实用流体力学(又分支出水力学) 的奠基人是一些工程师和实际工作者，如谢才(Chezy，A．de)，达西(Darcy，H．)，毕托(Pitot，H．) ，曼宁等。考虑黏性、偏经验、偏实用 使上述两类研究方法得到统一的是德国人普朗特在1904年创立的边界层理论（附面层理论） 20世纪以来，随着生产和科学的发展，水力学得到了迅速发展，分支出：计算水力学，环境水力学，工程水力学，生态水力学，城市水力学等 八、基本特征 几乎不抗拉 易流动，不能保持一定形状 难于压缩，具有一定的体积，能保持一个自由表面 各向同性、匀质 连续介质 九、连续介质模型 研究尺度与统计平均特性 质点概念 连续介质模型——密集质点构成内部无空隙的连续体 分析方法 “连续介质”概念的建立，使液体中的一切物理量 （压强、速度、密度等）都可视为空间坐标和时 间的连续函数〔如：p=p(x,y,z,t)、u=u(x,y,z.t)〕。 十、主要物理性质 惯性——密度 万有引力——重度 压缩性和膨胀性 表面张力 汽化压强 粘滞性 密度 定义 （均质流体） 重度 国际单位 工程上视为常数，取一个标准大气压下，温度为4℃，蒸馏水来计算， 单位体积液体所含有的质量 单位体积液体所具有的重量 常用数值 量纲 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。 粘滞性 牛顿内摩擦定律： 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． μ为动力粘滞系数（动力粘度），国际 单位 ： ν为运动粘滞系数（运动粘度），国际单位： 适用条件： 只能适用于牛顿流体 在同一种液