第三章流体力学基础.pptx

《第三章流体力学基础.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章流体力学基础.pptx（49页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、一、概概 述述 沉积学中沉积机理的研究与流体力学的关系沉积学中沉积机理的研究与流体力学的关系极为密切。极为密切。流动的物质为流动的物质为流体流体。从力学的性质讲，流体。从力学的性质讲，流体是一种受任何微剪切力都能连续变形的物质。流是一种受任何微剪切力都能连续变形的物质。流体具有容易变形体具有容易变形(流动流动)的特征，这就是流体的的特征，这就是流体的流流动性动性。与沉积作用有关的流体：与沉积作用有关的流体：水水、空气。、空气。流体力学流体力学：研究流体在静止和运动时的力学：研究流体在静止和运动时的力学规律，研究流体与其它物体规律，研究流体与其它物体(在沉积学中主要是在沉积学中主要是碎屑沉积

2、物碎屑沉积物)之间的相互作用。之间的相互作用。研究内容研究内容包括两个方面：包括两个方面：1 1、流体的类型与性质、流体的类型与性质 2 2、流体所受的力、流体所受的力第1页/共49页一、一、概概 述述流体所受的力有：惯性力、万有引力、重力、流体所受的力有：惯性力、万有引力、重力、粘滞力、弹性力、表面张力等。粘滞力、弹性力、表面张力等。流体力学亦是以牛顿运动三定律为基础的。流体力学亦是以牛顿运动三定律为基础的。即流体的运动主要是受机械运动的定律所制约。即流体的运动主要是受机械运动的定律所制约。机械运动的矛盾是作用力和反作用力的相互作机械运动的矛盾是作用力和反作用力的相互作用。用。在流体运动中在

3、流体运动中重力、粘滞力、弹性力和表面重力、粘滞力、弹性力和表面张力张力都是可以改变流体原有状态的都是可以改变流体原有状态的作用力作用力，唯，唯有有惯性力惯性力是维持流体原有运动状态的是维持流体原有运动状态的反作用力反作用力。因此因此，简单地说，流体运动就是惯性力简单地说，流体运动就是惯性力(反作反作用力用力)与其它作用力与其它作用力(重力、粘滞力、弹性力、重力、粘滞力、弹性力、表面张力表面张力)的相互作用的结果。作用力和反作用的相互作用的结果。作用力和反作用力相等时使流体保持平衡。力相等时使流体保持平衡。第2页/共49页第三章第三章沉积学相关的流体力学基本原沉积学相关的流体力学基本原理理一、一

4、、概述概述二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数五、五、悬浮载荷和旋涡紊动作用悬浮载荷和旋涡紊动作用六、六、空气的几个流体力学问题空气的几个流体力学问题第3页/共49页二、流体的粘滞性和内摩擦定律二、流体的粘滞性和内摩擦定律（一）粘滞性的概念（一）粘滞性的概念动板实验：动板实验：设有两块平行的平板，设有两块平行的平板，其间充满静止流体。当下板其间充满静止流体。当下板固定不动，上板以匀速平行固定不动，上板以匀速平行下板运动时，两板之间的流下板运动时，两板之间的流体便处于不同速度的运动状体

5、便处于不同速度的运动状态，即：态，即：附着在动板下面的附着在动板下面的流体层的运动速度与动板的流体层的运动速度与动板的速度相等，愈往下速度愈小，速度相等，愈往下速度愈小，直到附着在定板上的流体层直到附着在定板上的流体层的速度为零的速度为零(线性速度分布规线性速度分布规律如右图律如右图)。实验说明：实验说明：每一运动速度较慢的流每一运动速度较慢的流体层，都是在运动速度较快体层，都是在运动速度较快的流体层带动下才发生运动的流体层带动下才发生运动的。同时，运动较快的流体的。同时，运动较快的流体层层(快层快层)也受到运动较慢的也受到运动较慢的流体层流体层(慢层慢层)的阻滞，而不的阻滞，而不能运动得更快

6、。能运动得更快。第4页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律（一）粘滞性的概念一）粘滞性的概念动板实验动板实验说明，每一运动速度较慢的流体层，都是在说明，每一运动速度较慢的流体层，都是在运动速度较快的流体层带动下才发生运动的。同时，运运动速度较快的流体层带动下才发生运动的。同时，运动较快的流体层动较快的流体层(快层快层)也受到运动较慢的流体层也受到运动较慢的流体层(慢层慢层)的阻滞，而不能运动得更快。根据作用力与反作用力的的阻滞，而不能运动得更快。根据作用力与反作用力的原理，相邻流体产生相对运动时，快层对慢层产生一个原理，相邻流体产生相对运动时，快层对慢层产生一个拖

7、曳力拖曳力(作用力作用力)，使慢层加速；相反，慢层对快层产生，使慢层加速；相反，慢层对快层产生一个方向相反的一个方向相反的阻滞力阻滞力(反作用力反作用力)，使快层减速。，使快层减速。拖曳力和阻滞力是大小相等方向相反的一对力，它们拖曳力和阻滞力是大小相等方向相反的一对力，它们分别作用在两个流层的接触面上，又因为这一对力是在分别作用在两个流层的接触面上，又因为这一对力是在流体的内部产生的；所以把这一对力叫做流体的内部产生的；所以把这一对力叫做内摩擦力内摩擦力(或称或称为为粘滞力粘滞力)。流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形；。流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形；但在运动状态下，流体具有抵抗剪切变

8、形的能力，称为但在运动状态下，流体具有抵抗剪切变形的能力，称为粘滞性粘滞性。第5页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律（一）粘滞性的概念（一）粘滞性的概念 根据作用力与反作用力的原理：相邻流体根据作用力与反作用力的原理：相邻流体产生相对运动时，快层对慢层产生一个拖曳力产生相对运动时，快层对慢层产生一个拖曳力(作用力作用力)，使慢层加速；相反，慢层对快层产生，使慢层加速；相反，慢层对快层产生一个方向相反的阻滞力一个方向相反的阻滞力(反作用力反作用力)，使快层减速。，使快层减速。拖曳力（剪切应力）拖曳力（剪切应力）：把加快流体运动的力。阻滞力阻滞力：阻止流体运动的力。

9、内摩擦力内摩擦力(粘滞力粘滞力)：一对大小相等、方向相 反的拖曳力和阻滞力称为 内摩擦力(粘滞力)。流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形；流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形；但在运动状态下（在切力作用下），流体具有抵但在运动状态下（在切力作用下），流体具有抵抗剪切变形的能力，称为抗剪切变形的能力，称为粘滞性粘滞性。第6页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定流体的粘滞性和内摩擦定律律（一）粘滞性的概念（一）粘滞性的概念 在河道中的流水，因在河道中的流水，因受固体边界影响，使得受固体边界影响，使得由河底往上流速逐渐增由河底往上流速逐渐增大，由于各水层的流速大，由于各水层的流速不同，各水层之间

10、就要不同，各水层之间就要产生相对运动，从而产产生相对运动，从而产生成对的切力。即快层生成对的切力。即快层对慢层产生一种对慢层产生一种拖曳力拖曳力，其方向与流向一致；反其方向与流向一致；反之，慢层对快层要产生之，慢层对快层要产生一种一种阻滞力阻滞力，其方向与，其方向与流向相反流向相反。第7页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律（二）牛顿内摩擦定律（二）牛顿内摩擦定律 根据内摩擦力(T)T)的性质，它与接触面积(A)A)和相对速度差(du)du)成正比，而与垂直距离(dy)dy)成反比，这一结论称为牛顿内摩擦定律(或粘滞定律)，可表示为：T=T=A A（du/dydu

11、/dy）式中 T T：内摩擦力(牛)；du/dy du/dy：流速梯度(秒-1-1)()(沿垂直水流方向单位距离的流速变化值也称剪切变形率)。A A：接触面积(m m2 2)：与流体种类、温度有关的系数，称为动力粘滞性系数(帕秒，即PaPaS)S)。第8页/共49页粘滞系数粘滞系数粘滞系数：粘滞系数：作用在作用在1cm1cm2 2上的粘滞力规定为流体的上的粘滞力规定为流体的粘滞系数粘滞系数(单位：泊单位：泊)。表示流体粘滞性的大小。表示流体粘滞性的大小。粘滞系数随温度而变，当温区升高时，液体的粘粘滞系数随温度而变，当温区升高时，液体的粘滞系数减小，而气体则增加。下表为几种流体滞系数减小，而气体

12、则增加。下表为几种流体的粘滞系数的粘滞系数:水水甘油甘油空气空气20oC0.018.31.8 10-430oC0.0086.31.9 10-4第9页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定流体的粘滞性和内摩擦定律律（二）牛顿内摩擦定（二）牛顿内摩擦定律律 上述内摩擦定律不是所上述内摩擦定律不是所有的流体都能适用。有的流体都能适用。凡是凡是服从内摩擦定律的流体称服从内摩擦定律的流体称作作牛顿流体牛顿流体，即，即在温度不在温度不变的条件下，随着流速梯变的条件下，随着流速梯度度(du/dy)du/dy)和剪切应力和剪切应力()的变化，的变化，值保持值保持一一常数常数(右右图中的图中的A)A)。为为粘

13、滞切应力粘滞切应力，代表，代表单位面积上的内摩擦力。单位面积上的内摩擦力。=(du/dy)(du/dy)第10页/共49页二、二、流体的粘滞性和内摩擦定流体的粘滞性和内摩擦定律律（二）牛顿内摩擦定（二）牛顿内摩擦定律律气体和分子结构简单的液体，气体和分子结构简单的液体，如空气、水及油液等均属于如空气、水及油液等均属于牛顿牛顿流体流体。牵引流为牛顿流体牵引流为牛顿流体。把不。把不服从内摩擦定律的流体称为服从内摩擦定律的流体称为非牛非牛顿流体顿流体。例如沉积物重力流、血。例如沉积物重力流、血液、高分子液体等液、高分子液体等是非牛顿流体是非牛顿流体。牛顿流体的摩擦力牛顿流体的摩擦力与速度梯度与速度梯

14、度du/dydu/dy呈线性关系，而非牛顿流体呈线性关系，而非牛顿流体不是线性关系。不是线性关系。有的流体有的流体值随剪切变形率的值随剪切变形率的增加而减小或加大，增加而减小或加大，如如右右图图中的中的C C、D D，分别称分别称作假塑性流体作假塑性流体和和膨胀性膨胀性流体流体。有的流体只有当切应力达有的流体只有当切应力达到某一值到某一值(0 0)后才开始流动，如后才开始流动，如图图右右1 1中的中的B B，称作称作宾汉流体宾汉流体。沉沉积物重力流即属宾汉流体积物重力流即属宾汉流体。第11页/共49页第三章第三章沉积学相关的流体力学基本原沉积学相关的流体力学基本原理理一、一、概述概述二、二、流

15、体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数五、五、悬浮载荷和旋涡紊动作用悬浮载荷和旋涡紊动作用六、六、空气的几个流体力学问题空气的几个流体力学问题第12页/共49页三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数按边界条件的不同，按边界条件的不同，液体流动液体流动可分为可分为管道流管道流和和明渠流明渠流两种类型。前者是两种类型。前者是液体充满了管道的流动，为液体充满了管道的流动，为有压流有压流；后者的液体有与大气接触的自由表面，如；后者的液体有与大气接触的自由表面，如河道、水渠，是在重力作用下的流动

16、，为河道、水渠，是在重力作用下的流动，为无压流无压流。流体流动的规律大多是研究。流体流动的规律大多是研究管道流获得的，但也适用于明渠流。管道流获得的，但也适用于明渠流。沉积学所研究的对象大多是明渠流沉积学所研究的对象大多是明渠流，明渠明渠水流中水流中按流动强度按流动强度可分为可分为急流急流、缓流缓流和和临界流临界流三种流态。三种流态。第13页/共49页三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数 急流和缓流表示流体的急流和缓流表示流体的流动强度流动强度。它们定性的区。它们定性的区别可观察流水遇到障碍物别可观察流水遇到障碍物(大石块、桥墩等大石块、桥墩等)时的表现，时的表现，即即缓流缓流在障

17、碍物处发生水面跌落，而障碍物上游水面在障碍物处发生水面跌落，而障碍物上游水面发生壅高，并延伸到上游相当远处；而发生壅高，并延伸到上游相当远处；而急流急流在障碍物在障碍物处激起浪花，一涌而过，只在障碍物附近的水面有所处激起浪花，一涌而过，只在障碍物附近的水面有所升高，而对稍远的上游水面不发生任何影响。这表明升高，而对稍远的上游水面不发生任何影响。这表明缓流缓流能将障碍物的干扰向上游传播，而能将障碍物的干扰向上游传播，而急流急流只能引起只能引起局部干扰，不能向上游传局部干扰，不能向上游传播。播。急流（急流（a）和缓流（）和缓流（b）遇到障碍物时的流动特点）遇到障碍物时的流动特点第14页/共49页三

18、、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数急流和缓流的定量判别准则是福劳德数(Froude number)Froude number)，即 式中：FrFr：福劳德数；V V：流速；g g：重力加速度；h:h:水深福劳德数是一个无量纲数。第15页/共49页三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数福劳德数的力学意义在于：劳德数的力学意义在于：当当Fr=1Fr=1时时，说明水流受惯性力与重力作说明水流受惯性力与重力作用相等用相等,为为临界流临界流；当当 Fr1 Fr1时时，惯性作用大于重力作用，水惯性作用大于重力作用，水流为流为急流急流；当当Fr1Fr1时时，惯性力作用小于重力作用，惯性

19、力作用小于重力作用，水流为水流为缓流缓流。或者说，急流是惯性力起主导作用下的或者说，急流是惯性力起主导作用下的流动，缓流是重力起主导作用下的流动。流动，缓流是重力起主导作用下的流动。第16页/共49页三、急流、缓流和福劳德数由上述力学意义分析可看出，急流和缓流的由上述力学意义分析可看出，急流和缓流的变化是受重力控制，故这种流态变化只出现在变化是受重力控制，故这种流态变化只出现在明渠流中明渠流中，管道流中不存在，因为它不受重力管道流中不存在，因为它不受重力影响。影响。明渠条件下，要使明渠条件下，要使FrFr值达到值达到1 1，要求，要求在在水深水深1010m m时时，流速达流速达9.99.9m/

20、m/秒，这样高的流速在自然界中极为罕见秒，这样高的流速在自然界中极为罕见，在浅水的海洋环境中，一般只有在浅水的海洋环境中，一般只有2 2m/m/秒秒的的速度速度。Fr Fr=V/(gh)V/(gh)1/21/2，若若 Fr Fr=1=1，V V=2=2 m/sm/s，得得 h h =0=0.45 45 m m 因此因此，急流一般是局部地段或几厘米急流一般是局部地段或几厘米几米几米的浅水条件下出现的浅水条件下出现。第17页/共49页 小 结：福劳德数：是一个无量纲数，是用于流体在明渠条件下的流动体制（或流动强度）的无量纲数；是判别急流和缓流的定量准则。Fr=惯性力/重力=v/（gh）1/2 缓流

21、：Fr1，惯性力大于重力，是惯性力起主导作用下的流动。第18页/共49页根据0.6mm,水槽宽2.44m,长45.72m的实验结果流动强度与底床形态（层理类型）流动强度与底床形态（层理类型）第19页/共49页第三章第三章沉积学相关的流体力学基本原沉积学相关的流体力学基本原理理一、一、概述概述二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数五、五、悬浮载荷和旋涡紊动作用悬浮载荷和旋涡紊动作用六、六、空气的几个流体力学问题空气的几个流体力学问题第20页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与

22、雷诺数 18831883年英国年英国物理学家物理学家雷诺雷诺通通过大量的实验发过大量的实验发现现，流体存在着流体存在着两种不同的两种不同的流动流动状态状态：层流层流和和紊流紊流(又称又称为湍流为湍流)。第21页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数雷诺水槽实验：雷诺水槽实验：微开阀门微开阀门A A，再将阀门，再将阀门B B打开，使红颜色水流入打开，使红颜色水流入玻璃管中，观察显示红色玻璃管中，观察显示红色液流质点的运动轨迹。此液流质点的运动轨迹。此时，由于管内流速较慢，时，由于管内流速较慢，流体质点的运动有条不紊，流体质点的运动有条不紊，呈不混杂并呈现分层流动呈不混杂并呈现分层

23、流动的状态，这种流态称为的状态，这种流态称为层层流流（右图（右图a a）。）。阀门阀门A A开大，流束呈现开大，流束呈现波纹状，上下摆动，称此波纹状，上下摆动，称此为为过渡状态过渡状态（右图（右图b b）。）。阀门阀门A A继续开大，使管继续开大，使管中流速增大，直到流体质中流速增大，直到流体质点的运动呈分层流动状态点的运动呈分层流动状态被破坏，发生互相混杂，被破坏，发生互相混杂，并且有纵向脉动，这种流并且有纵向脉动，这种流动状态为动状态为紊流紊流（右图（右图c c）。）。第22页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数 从上实验可知随着水流流速加大，层流可以转变为紊流；反之，随

24、从上实验可知随着水流流速加大，层流可以转变为紊流；反之，随着水流流速减小，紊流也可以转变为层流，这种着水流流速减小，紊流也可以转变为层流，这种流体形态转变时的流体形态转变时的平均流平均流速速(V)(V)叫做叫做临界流速临界流速(V(Vk k)。第23页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数 雷雷诺诺通通过过实实验验表表明明，流流动动形形态态不不仅仅与与流流速速有有关关，还还与与流流体体的的粘粘滞滞系系数数(-动动力力粘粘滞滞系系数数，单单位位为为千千克克/米米米米或或帕帕秒秒或或牛牛秒秒/米米2 2；运运动动粘粘滞滞系系数数，=/=/，的的单单位位为为米米2 2/秒秒)和和密密

25、度度()，以以及及流流体体所所通通过过的的管管道道直直径径(d)d)有有关关。当当V V、d d愈愈大大就就愈愈易易转转变变为为紊紊流流，或或愈愈大大则则愈愈不不易易转转变变为为紊紊流流。而而且且还还发发现现临临界界流流速速也也是是随随、()()、d d值值不不同同而而变变化化，因因此此临临界界流流速速不不能能作作为为流流态态的的判判别别准准则则。但但雷雷诺诺还还发发现现，不不论论、d d如如何何变变化化，流流动动形形态态转转变变时时的的(V VK Kd d)/)/或或(V VK Kd)/d)/值值却却比比较较固固定定，而而且且是是一一个个无无量量纲纲数数。将将平平均均流流速速(V)V)、管管

26、道道直直径径(d)d)、粘粘滞滞系系数数(或或)和和密密度度()归归纳纳为为一个一个无量纲数无量纲数，称为，称为雷诺数雷诺数(Reynods number-Re)Reynods number-Re)。第24页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数雷诺数雷诺数表达表达公式公式：Re=Re=惯性惯性力力/粘滞力粘滞力=(=(VdVd)/)/=(Vd/=(Vd/)式中：式中：V-V-平均流速平均流速；d-d-管道直径管道直径；-密度密度，-动力粘滞系数动力粘滞系数；运动粘滞系数运动粘滞系数。第25页/共49页四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数 在在管道管道条件下：条件下：当

27、当Re2320Re2320Re2320时为时为紊流紊流，紊流是一种充满了，紊流是一种充满了旋涡旋涡的急的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。第26页/共49页 值得注意的是，在明渠条件下，层流与紊值得注意的是，在明渠条件下，层流与紊流的雷诺数值范围与管道条件是不同的流的雷诺数值范围与管道条件是不同的(即临界即临界雷诺数不等于雷诺数不等于23202320)。它应该用。它应该用水力半径水力半径(R)R)代代替替管道直径管道直径(d)d)来计算临界雷诺数，因来计算

28、临界雷诺数，因R=(1/4)R=(1/4)*d*d，所以明渠流的临界雷诺数所以明渠流的临界雷诺数(Rek)Rek)应为应为500500。第27页/共49页 小小 结结：雷诺数雷诺数：表示流体的流动状态的无量纲数；是判别层流和紊流的定量准则；：表示流体的流动状态的无量纲数；是判别层流和紊流的定量准则；Re=Re=贯性力贯性力/粘滞力粘滞力=Vd/=Vd/=Vd/=Vd/。流动状态类型管道条件下的Re数明渠条件下的Re数定 义层流23202320500充满了旋涡的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，有纵向运动，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混第28页/共49页第三章第三章 小小

29、结结主要概念：主要概念：流体流体 流体的粘滞性流体的粘滞性 内摩擦定律内摩擦定律 牛顿流体牛顿流体 非牛顿流体非牛顿流体 福劳德数福劳德数 急流急流 缓流缓流 雷诺数雷诺数 层流层流 紊流紊流第29页/共49页 第三章第三章 小小 结结 流体的流体的分类分类一、据一、据粘滞性粘滞性（内摩擦力内摩擦力）划分划分：1 1、牛顿流体牛顿流体（如牵引流）如牵引流）2 2、非非牛顿流体牛顿流体，包括：（包括：（1 1）宾汉流体（如重力流）宾汉流体（如重力流）（2 2）假塑性流体假塑性流体 （3 3）膨胀性流体膨胀性流体二、据二、据边界条件边界条件和和流动强度流动强度划分划分：1 1、管道管道流流2 2、

30、明渠明渠流流（据据福劳德数福劳德数）划分：（）划分：（1 1）急流）急流 （2 2）缓缓流流 （3 3）临界临界流流三、据三、据流动状态流动状态（据据雷诺雷诺数数）划分划分：1 1、层流层流 2 2、紊流紊流第30页/共49页第三章第三章 沉积学相关的沉积学相关的流体力学基本原理流体力学基本原理结结 束束谢谢大家谢谢大家第31页/共49页第三章第三章沉积学相关的流体力学基本原沉积学相关的流体力学基本原理理一、一、概述概述二、二、流体的粘滞性和内摩擦定律流体的粘滞性和内摩擦定律三、三、急流、缓流和福劳德数急流、缓流和福劳德数四、四、层流、紊流与雷诺数层流、紊流与雷诺数五、五、悬浮载荷和旋涡紊动作

31、用悬浮载荷和旋涡紊动作用六、六、空气的几个流体力学问题空气的几个流体力学问题第32页/共49页 关于管道直径与水力半径的换算（关于管道直径与水力半径的换算（1 1）水在管道或明渠中流动时，垂直流动方向的流水横断面称水在管道或明渠中流动时，垂直流动方向的流水横断面称作作过水断面过水断面(A)。如流速不变，过水断面愈大，流量也就愈大。如流速不变，过水断面愈大，流量也就愈大(即过水能力愈大即过水能力愈大)，否则相反。，否则相反。过水断面与固体边界接触的线段长度称为过水断面与固体边界接触的线段长度称为湿周湿周(X)，充满水，充满水的管道其湿周为圆周，河流的湿周为河底宽度和两则壁面高度的管道其湿周为圆周

32、，河流的湿周为河底宽度和两则壁面高度之和。当管道和河流的过水断面相等时，二者的湿周可不同。之和。当管道和河流的过水断面相等时，二者的湿周可不同。湿周愈大，阻力愈大，在其它条件相同时，过水能力就愈低，湿周愈大，阻力愈大，在其它条件相同时，过水能力就愈低，否则相反。否则相反。过水断面和湿周都反映了过水能力，在水力学中用过水断面和湿周都反映了过水能力，在水力学中用水力半径水力半径(R)表示过水能力，即：表示过水能力，即：R=A/X 水力半径愈大，过水能力愈大，反之则小。水力半径愈大，过水能力愈大，反之则小。水力半径在明渠流中不等于水深。水力半径在明渠流中不等于水深。第33页/共49页 关于管道直径与

33、水力半径的换算（关于管道直径与水力半径的换算（2 2）水力半径在管道中，管道直径水力半径在管道中，管道直径(d)(d)与水力半径之间关系如下：与水力半径之间关系如下：1)1)管道过水断面：管道过水断面：rr2 2=(d/2)=(d/2)2 2=d=d2 2/4 (1)/4 (1)(r=(r=管道半径；管道半径；d=d=管道直径管道直径)2 2）按水力半径来计算按水力半径来计算过水断面过水断面：A=XRA=XR其中若湿周其中若湿周(X)(X)为圆周，即：为圆周，即：X=2r=2(d/2)=dX=2r=2(d/2)=d A=dR (2)(2)(1)(1)式与式与(2)(2)式应相等，即：（式应相等，即：（dd2 2）/4=dR/4=dRR=（1/4）d第34页/共49页第35页/共49页第36页/共49页第37页/共49页第38页/共49页第39页/共49页第40页/共49页第41页/共49页第42页/共49页第43页/共49页第44页/共49页第45页/共49页第46页/共49页第47页/共49页第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页