水利学第一章.pptVIP

固体：固定体积，固定形状 液体：固定体积，无固定形状 气体：无固定体积，无固定形状 习 题1-2，1-4，1-5 参考文献 水力学理论与习题，纪立智编，上海交大出版社 水力学解题指导及习题集，大连工学院水力学教研室，高教出版社 水力学难题分析，杨真凌编 水力学（函授），刘润生编，上海交大出版社 * 前进 绪 论 主要内容： 液体的主要物理性质 连续介质的假说 作用于液体上的力 水力学的任务 实际工程中的水力学问题 结束 前进 水力学的任务 水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其在实际工程中应用。 具体说：是以数学、物理、理论力学为基础，采用理论分析与实验研究的方法，研究液体平衡和机械运动的规律及其实际应用。 水力学是一门技术科学，是力学的一个分支，是水利类专业的一门重要的技术基础课。 按液体的存在形式 水静力学 水动力学 按研究的内容 基本原理 工程应用 返回 前进 物质三态： 流体 流体特点： 1，几乎不能承受拉力； 2，几乎不能承受剪切力作用； 3，液体的压缩性很小（与气体相比） 自然界中物质所遵循的一般规律同样适用于液体， 但由于液体自身的特性，从而一般规律所体现的形式不同。 实际工程中的水力学问题 前进 水对水工建筑物的作用力问题 水工建筑物的渗流问题 前进 河渠水面曲线问题 水工建筑物下游的消能问题 水工建筑物的过水能力问题 水工建筑物的渗流问题 前进 作用于建筑物表面上静水总压力 在压管中的恒定流 明渠恒定流 堰流及闸孔出流 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 渗流 水力学的主要研究课题： 返回 前进 连续介质的假说 假设液体是一种连续充满其所占据空间的毫无空隙的连续体。水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动。 意义：使描述液体运动的一切物理量在空间和时间上连续，故可利用连续函数的分析方法来研究液体运动。 根据长期的生产和科学实验证明：利用连续介质的假定所得出的有关液体运动规律的基本原理与客观实际是十分符合的。 返回 前进 液体的主要物理性质 质量、密度 黏滞性 压缩性 表面张力 返回 前进 重量、容重 密度是指单位体积液体所含有的质量，用ρ表示 质量、密度 密度的量纲为[M/L3]，单位为kg/m3 对于均质液体， 液体的密度随温度和压强而变化，但这种变化很小，水力计算中常把水的密度视为常数，采用一个标准大气压、温度为4℃时蒸馏水的密度来计算，即取ρ水=1000 kg/m3 每个物理量都包括有量的数值及量的种类。量的种类即称为量纲。同一种类的物理量可有不同的单位，单位不同，量的数值也不同。 前进 返回 容重是指单位体积液体所含有的重量，用γ表示 重量、容重 容重的量纲为[F/L3]，单位为N/m3 即， 水的容重为γ水=9800 N/m3 前进 返回 黏滞性 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黏滞性。 又称为黏滞力 牛顿平板实验： 实验表明，内摩擦应力（黏滞应力） 牛顿内摩擦定律 H U u y 单位面积上的内摩擦力 流速梯度 动力黏滞系数(度) 作层流运动的液体，相邻液层间单位面积上所作用的内摩擦力与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。 前进 关于牛顿内摩擦定律的几点讨论 证明：如图 故 （2）黏度 ——反映液体的性质对摩擦力的影响 。黏性大的液体μ值大，黏性小的液体μ值小。单位：Ns/m2或PaS ，称为动力黏滞系数 黏度值的主要影响因素有：液体的种类、液体的温度（对于液体，随温度升高，黏度值减小；而对于气体，随温度的升高，黏度值增大） 对于水， 式中水温t以°C计，ν以cm2/s计 A B C D D′ C′ B′ A′ dθ dudt u+du u 前进 （1） 即 切应力与液体的剪切变形速度（率）成正比 工程中常用，　　　　单位：m2/s，称为运动黏度 （3）牛顿流体与非牛顿流体 一般把符合牛顿内摩擦定律的液体称为牛顿流体（属于水力学研究的范畴），反之称为非牛顿流体（属于流变学研究的范畴）。 理想宾汉流体 牛顿流体 伪塑性流体 膨胀性流体 B η C A D du/dy τ O 1 A线为牛顿流体，当液体种类一定、温度一定时，μ=const ，切应力与剪切变形速度成正比 B线是理想宾汉液体，如泥浆、血浆等 C线是伪塑性流体，如尼龙、橡胶的溶液、颜料、油漆等 D线膨胀性流体，如生面团、浓淀粉糊等 前进 返回 实际液体与理想液体的概念 （4）液体的黏滞性是液体运动产生能量损失的主要根源 理想液体: 把