水力学课件(主讲人：华北水利水电学院孙东坡教授).ppt

中央广播电视大学 水力水电工程专业(专科) 水力学,主讲人：孙东坡教授,第一讲 绪论和水静力学,第一章: 绪论,（一）水力学的性质与任务,1.性质：水利水电工程专业,的技术基础课,2.任务：研究液体在静止与运动状态下力学规律及其工程应用,3.研究对象：以水为代表，反映宏观运动特征的液体,4.在水电工程中的应用： （1）确定水力荷载,4.在水电工程中的应用： （1）确定水力荷载,F,（2）确定过流能力,（3）分析水流流动形态,（4）水流能量的利用与消散,（5）特殊水力学问题,(二)液体的基本特征,1.易流动性：流动连续的变形,2.连续介质：由质点组成的无空,隙连续体,(3) 粘滞性 (4) 可压缩性 (5) 表面张力特性和汽化压强,(三)液体的主要物理性质,惯性,(2) 重力特性,水=1000kg/m3,水=9800N/m3,(1) 惯性 (2) 重力特性 (3) 粘滞性,(1) 惯性 (2) 重力特性 (3) 粘滞性,（1）产生液体流动速度的不均匀分布 （2）产生液体流动中的能量损失,粘滞性引起 ：,平板边界的模拟流动,明渠流速分布,牛顿内摩擦定律：,动力粘滞系数,适用范围：1)牛顿流体,2)层流运动,1.理想液体：忽略粘滞性的液体 2.实际液体：存在粘滞性的液体,(四)液体的两种分类:,1.表面力：压力、剪切力等,（五）液体所受外力的分类：,2.质量力 ：重力、离心惯性力等,(一)静水压强： 1静水压强的两个特性：,第二章 水静力学,（1）垂直指向受压面,（2）大小与受压面方向无关,（1）方向：垂直指向受压面,（2）大小：与受压面方位无关,2.等压面与连通器原理：,只受重力作用,连通的同,种静止液体内, 等压面是,水平面,3. 静水压强基本公式,z位置水头,p/压强水头,在静止液体内部任何,一点的 z+p/= 常数,z+p/= 常数,z+p/= 常数,z+p/测压管水头,4. 压强的三种表示方法:,绝对压强 p 相对压强 p 真空压强 pv,仅当p0时pv存在,1pa(工程大气压) =98000N/m2=98KN/m2,压强计量单位换算,例1:,静止液体中A点的相对压强p1=8KN/m2, B点的绝对压强p2=78KN/m2，求A点的绝对压强，B点的相对压强和真空度，A、B两点的压强差。,解: A点,相对压强 p1= 8KN/m2 绝对压强 p1 = pa+p1=98+8 =106KN/m2 P10, 真空度不存在,解: B点,绝对压强 p2 = 78KN/m2 相对压强 p2 = p2-pa=78-98 = -20KN/m2 真空度 pv = p2 =20KN/m2,解: A、B两点的压强差,PA- pB=106-78=28 KN/m2 (以绝对压强计) pA- pB =8-(-20)=28 KN/m2 (以相对压强计),如图示复式比压计, 已知油的比重为0.8, 水银的比重13.6,例2:,求A、B两点的压强差?,解：计算如下,1.平面壁静水总压力 （1）图解法： 大小：P=b -压强分布图面积,方向: 垂直指向受压面,（二）静水总压力的计算,A,B,C,作用线：过压强分布图形心,A,B,C,大小: P=pcA, pc形心处压强 方向: 垂直指向受压平面,(2) 解析法:,例3:,引水涵管进口高h=1m, 宽b=1m, H1=5m， H2=2m, =45,矩形盖板与坝铰接, 不计摩擦及盖板重，求提升盖板所需力F。,(1)下游无水 (2)下游有水,例3:,(1)下游无水时,例3:,(1)下游无水时,hc =H1-0.5h=4.5m P =hcA= 62.18KN,对铰O取矩, F=45.95KN,例3:,(2)下游有水时,例3:,(2)下游有水时,p=(H1-H2) =29.40KN/m2,P=pA=41.45KN,其合力为,对铰O取矩,(1) 水平分力:Px=pcAx=hcAx (2) 铅垂分力: Pz=V,2. 曲面壁静水总压力,(5) 水平分力的确定,(6) 压力体剖面图的绘制,例4：盛水容器宽度为b，圆弧曲面BC半径为R。绘出平面AB 的压强分布图，曲面BC的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，确定铅垂分力的大小