《水力学复习.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水力学复习.ppt(32页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1连续介质连续介质 =(x,y,z)u=u(x,y,z)p=p(x,y,z)重力G=mg 惯性力F=ma单位质量的质量力:fx=X=ax,fy=Y=ay,fz=Z=a水=1000 kg/m3 实际液体:惯性、重力,水流运动复杂;理想液体:实际液体的简化即=const,不膨胀,无粘性,无表面张力。静止流体的压力强度称为流体的静压强流体的静压强。衡量静压强的大小常用单位面积的压力来表示。2特性一特性一静止液体压强垂直指向作用面。特性二特性二静止液体中任意点的压强值大小与作用面的方位无关。欧拉平衡微分方程欧拉平衡微分方程在同一种液体中,如果各处的压强均相等,即,由各压强相等的点组成的面称为等压面。等
2、压面等压面静水力学基本方程式静水力学基本方程式绝对压强,相对压强,真空度绝对压强,相对压强,真空度静止流体对平面的作用力静止流体对平面的作用力总压力的作用点总压力的作用点压强分布图压强分布图静止流体对曲面的作用力静止流体对曲面的作用力压力体是由下面几部分围成的体积:压力体是由下面几部分围成的体积:(1)曲面;)曲面;(2)液面或液面的延伸面;)液面或液面的延伸面;(3)通过曲面的四周边缘的铅直平面。)通过曲面的四周边缘的铅直平面。3全加速度=当地加速度+迁移加速度恒定流当地加速度为零。迹线方程迹线方程流线方程流线方程均匀流均匀流:相应点的流速向量沿程不变的流动。(迁移加速度为0)渐变流和急变流
3、渐变流和急变流连续性微分方程连续性微分方程 总流的连续性方程总流的连续性方程4理想流体动力学理想流体动力学 1、质量力只有重力:2、液体不可压缩3、恒定流5实际实际(粘性粘性)流体流体动力学基础动力学基础恒定元流的能量方程恒定元流的能量方程 恒定总流的能量方程恒定总流的能量方程恒定总流能量方程的物理意义:各过流断面单位重力流体的平均势能与平均动能之和。即总能量沿程减少,部分转化为热能而损失。也表明各项能量之间可以互相转化。适用条件适用条件:5点思考:水流由流速大的地方往流速小的地方流?水流由压力大的地方往压力小的地方流?位置高的地方往位置低的地方流?总水头线沿程下降,测压管线可以上升也可以下降
4、。流程中途有能量输进或输出时的能量方程流程中途有能量输进或输出时的能量方程总流的动量方程总流的动量方程 方程的适用条件:1.恒定流;2.不可压缩的液体;3.缓变流断面;4.符合连续性方程。应用注意:1.取隔离体;2.取坐标系;3.标出作用在隔离体上的力和速度的方向;4.与能量方程和连续性方程联合应用。6 6 层流、紊流及水头损失层流、紊流及水头损失 产生水头损失必需具备的条件:1、液体具有粘性;2、由于固体边界的影响,液流内部质点之间产生相对运动。层流层流粘性底层圆管紊流的沿程水头损失圆管紊流的沿程水头损失 沿程阻力系数的影响因数7 7 量纲分析和流动相似原理量纲分析和流动相似原理量纲物理的属
5、性,物理量的实质,不含人为的影 响。表示方法:L、L3/T等 单位人为规定的量度标准。M、km、kg等。基本量纲和导出量纲有量纲无量纲无量纲数的特点量纲和谐即单位一致。量纲分析法量纲分析法两种方法:雷列法适用于比较简单 的问题。定理具有普遍性的一种方法。相似概念相似概念 几何相似、运动相似、动力相似。几何相似相应的线段长度成比例。运动相似运动相似 两个流动相应点速度方向相同,大小成比例。动力相似动力相似两个流动所受的同名力相同,力的方向相同,大小成比例。(力的多边形相似)相似准则相似准则(单项力相似)单项力与惯性力I 的对比关系。8 8 孔口、管嘴出流和有压管流孔口、管嘴出流和有压管流自由出流
6、、淹没出流自由出流、淹没出流管嘴出流管嘴出流管嘴的使用条件管嘴的使用条件 短管短管 5%hf,水力计算问题1、已知H、l、d、n、,求Q。2、已知Q、l、d、n、,求H。3、已知Q、H、l、n、,求d。长管长管 5%hf,串联管道串联管道并联管路并联管路虹吸管的虹吸管的水力水力计算计算水泵的水泵的水力水力计算计算测压管水头线、总水头线测压管水头线、总水头线9 9明渠流动和堰流明渠流动和堰流特点:具有开敞的自由液面,液面上各点的相对压 强为零。,i0顺坡渠道,i=0称为平坡渠道,i0渠底沿程上升,称为逆坡渠道。棱柱体渠道与非棱柱体渠道 明渠均匀流特征明渠均匀流特征水力最优断面水力最优断面 明渠均
7、匀流的水力计算明渠均匀流的水力计算 1、求过流能力、求过流能力Q 2、决定底坡、决定底坡i 3、设计渠道的断面尺寸、设计渠道的断面尺寸 已知h,求b。已知 b,求 h。宽深比已定,确定 b、h。按,确定 b、h。缓流、急流和临界流缓流、急流和临界流 断面单位能量 矩形临界水深水跃:当水流由急流过渡到缓流时,水面突然升高的水力现象称为水跃。跌水:当水流由缓流过渡到急流时,水流局部跌落的现象称为跌水。水跃和跌水都属急变流。水跃和跌水都属急变流。堰的定义堰的定义 分类:分类:薄壁堰 宽顶堰溢流宽顶堰溢流淹没0.8H0 实用堰实用堰10 10 渗流渗流定义:流体在孔隙介质中的流动称为渗流。水在土壤中的状态:汽态水 附着水 薄膜水 毛细水 重力水主要研究对象二、渗流模型二、渗流模型流体和孔隙介质所占据的空间流场,其边界形状和其它边界条件不变,但略去渗流区内全部颗粒骨架,设想区内全部为流体充满,将渗流的运动要素作为空间场的连续函数来研究。渗流阻力定律渗流阻力定律(Henri Darcy)单井的渗流计算单井的渗流计算 普通完全井普通完全井 完全自流井完全自流井
限制150内