水力学教学绪论PPT.ppt

绪 论,水力学 张殿新,自我介绍 张殿新 电话email: 办公室：主楼621 希望大家能跟我多交流,使用课本 水力学第四版(上册)，吴恭持主编 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学） 编 高等教育出版社,参考书目 水力学李炜，徐孝平主编 武汉水力电力大学出版社 水力学李家兴，赵振兴主编 河海大学出版社 水力学于布主编 水力学清华大学水力学教研组编 人民教育出版社 水力学陈正凡主编 高等教育出版社,教学计划 课程学时和学分 ：总学时：24；理论学时：24； 考试：总成绩评定中，开卷笔试占70%，平时成绩（包括作业与听课情况等）占30% 。 学习内容 第一册书 第0-3章，第5章,水力学的研究对象,研究对象：液体（水）,研究内容：液体的平衡及机械运动的规律,水力学的应用范围,航空航天 船舶工业 采矿工业 金属冶炼 化学工业 机械工业 给排水工程 铁路及公路的建设工程 能源动力 水力发电工程,水力学的任务,确定水工建筑物的所受的水力载荷,水力学的任务,确定水工建筑物的过水能力,水力学的任务,分析水流流动形态,水力学的任务,确定水流能量消耗和受力,水力学的任务,特殊水力问题,水力学的任务,水力学的发展简史,中国古代水力学得发展,都江堰,灵渠,水力学的发展简史,中国古代水力学得发展,郑国渠和白渠,罗马的排水管路系统,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水力学发展,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水力学发展,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水力学发展,水力学的发展简史,现代水利学得发展,水力学的研究方法,现场观测法,理论分析法,实验研究法,数值计算法,现场观测法是了解流体特性最直观的方法。,理论分析法已达到较为成熟的程度。,科学实验是研究流体特性的一种重要的手段。,数值计算法已在工程中得到了广泛的应用。,本章重点和难点,了解水力学的任务、在专业中的作用和研究方法。 掌握液体的连续介质模型、流体的主要物理性质；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力。 重点：液体的连续介质模型、密度与重度、粘性与理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力 难点：液体质点的概念、连续介质模型、牛顿内摩擦定律,连续介质假定（基本假定）,研究水力学的基本假定,流体微团（流体质点）：宏观上无限小，微观上无限大。,连续介质假定：流体是由无数个流体质点组成，这些流体质点连续的无间隙的充满整个流体所占的空间。,液体的基本性质：易流动性（液体不能承受拉力，微小的剪切力就能使液体发生形变和流动）,假定的意义：一些宏观上的物理量（密度，压力，速度等）都与空间坐标对应，可采用连续函数，便于分析液体的性质。,质量、密度、体积、重力、容重和惯性,水力学的主要物理性质,密度：单位体积的质量,容重：单位体积的重量,惯性：物体保持原来运动状态的特性,粘滞性和粘滞系数,水力学的主要物理性质,粘滞性 粘滞力：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性质，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：一切液体都具有的性质 粘滞力：粘性 相对运动,牛顿内摩擦定律：,切应力：,水力学的主要物理性质,牛顿内摩擦定律：,或,流速梯度,为动力粘滞系数,水力学的主要物理性质,a.速度梯度 的物理意义,角变形速度（剪切变形速度）,udt,(u+du)dt,dudt,dz,d,流体与固体在摩擦规律上完全不同,正比于du/dz,正比于正压力，与速度无关,水力学的主要物理性质,粘滞性是产生水头损失的根本原因,理想液体：没有粘性的液体，是一种假想的液体,粘滞系数,水力学的主要物理性质,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，同时与液体的性质有关。,为运动粘滞系数，国际单位：m2/s,微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换,液体 吸引力 t ,气体 热运动 t ,牛顿流体与非牛顿流体,水力学的主要物理性质,水力学的主要物理性质,例题：一极薄的平板，在厚度分别为4cm的两种油层中以 的速度运动。已知上层动力粘滞系数为下层的动力粘滞系数2倍，两油层在平版上产生的总切应力为 。试求上、下油层的动力粘滞系数。,4cm,4cm,平版,u,例：旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距m=0.0045nm。求该实验液体的粘度。,解：,注意：1.面积a的取法； 2.单位统一,h,n,r1,r2,得,水力学的主要物理性质,压缩性和压缩系数,水力学的主要物理性质,压缩性：液体受压后体积要缩小，压力撤除后也能恢复原状，这种性质称为液体的压缩性或弹性。 用体积压缩率或体积模量k来描述液体的压缩性。,为体积压缩系数，单位为m2/n,或,为体积模量，单位为n/m2,不可压缩假定,表面张力,水力学的主要物理性质,毛细管现象,表面张力：自由表面上液体分子由一受两侧分子引力不平衡，使自由面上液体分子受有极其微弱的拉力 表面张力仅在自由表面存在，液体内部并不存在。,作用在液体上的力,表面力,质量力,按物理性质：重力、惯性力、弹性力、摩擦力、表面张力。 按特点分：表面力和质量力。,作用于液体的表面，其大小与受作用的表面面积成比例的力，称为表面力。如摩