水力学 教学课件第一章 绪论.ppt

水力学教程 李红兰主讲Tel mail cea lihl 参考教材1 流体力学简明教程 罗大海等2 水力学 上 下 吴持恭3 工程流体力学 闻德荪4 流体力学 吴望一 第一章绪论 1 1水力学的研究内容 1 2液体的主要物理性质 1 3作用在液体上的力 1 1水力学的研究内容 一 水力学简介 水力学是各工程专业的一门技术基础课 它是力学的一个分支 同时又包括在流体力学之中 属于流体力学的范畴 流体包括液体和气体两部分 因而流体力学就包括液体力学及气体力学两部分 液体力学中通常以水为液体的代表 故称为水力学 水力学 水静力学 研究液体平衡规律 水运动学 研究液体运动规律 二 水力学在工程上的运用 水力学的知识应用范围十分广泛 水力学的在工程中的应用 1 确定水工建筑物所受的水力荷载 2 确定水工建筑物过水能力 3 分析水流流动形态 4 确定水流能量消耗和利用 航海轮船设计石油化工输油管道冶金水力清砂的高压水枪 水力提升机机械液压传动水利灌溉 排水 河流管理电力水力发电煤炭沉井排水建材物料输送建筑室内上 下水 暖通 高层建筑设计 道路桥梁 孔涵洞设计 地下工程排水设计 室外给排水设计环保管道水力计算 污水处理工程设计 综上可以看出流体力学的知识在工程上的应用十分广泛 因此作为一个工程技术人才掌握流体力学的知识是十分重要的 所以必须学好流体力学这门课 11 将普遍规律 公理 如 牛顿定律能量守恒原理力系的平衡定律动能定律动量定律等用于液体分析中 建立液体微分方程 积分方程 优化方程 结合边界条件 限定条件求解 理论分析 一 连续介质的概念 液体由分子组成 分子之间存在空隙 介质不连续分子间距相当微小 1 2液体的主要物理性质 现代物理学指出 常温下 每立方厘米水中 约含3 1022个分子 相邻分子间距约3 10 8cm 可见 分子间距相当微小 在很小体积中 包含难以计数的分子 水力学中 把液体当作连续介质假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续体 水力学所研究的液体是连续介质的连续流动 连续介质的概念由瑞士学者欧拉 Euler 1753年首先建立 这一假定在流体力学发展上起到了巨大作用 如果液体视为连续介质 则液体中一切物理量 如速度 压强和密度等 可视为空间 液体所占据空间 坐标和时间的连续函数 研究液体运动时 可利用连续函数分析方法 特殊问题 水流掺气空化水流液体是不连续的 二密度和容重 1 密度 单位体积内所含有流体的质量 流体密度 kg m3 流体质量 kg 流体体积 m3 单位体积内所含流体的重量 流体容重 N m3 流体重量 N 流体体积 m3 3 密度和容重的关系 2 容重 重度 三流体的易流动性 液体与固体之间的根本差别在于流体具有流动性 而固体没有流动性 变形过程相当慢时 任何细小的力 切向力 也能是液体产生非常大的变形 产生流动 这种性质成为流动 由上可知 1 静止液体不能承受剪切应力 2 静止液体只能承受压力 不能承受拉力 四粘滞性 液体均具有流动性 但各种液体之间的流动性有很大的差别 1 实验 粘性实验演示 液体的粘滞性 实际上是液体抵抗剪切变形速率的特性 2 定义 牛顿内力摩擦定律 剪切应力与速度梯度 du dy 成正比 流体内部剪切应力 Pa 比例系数 动力粘度 又简称粘度 Pa s 速度梯度 s 1 3 运动粘度 通过动力粘度与密度的比值来表示液体粘性的大小 运动粘度 m2 s 动力粘度 Pa s 密度 kg m3 4 理想液体 理想液体即忽略其粘滞性的液体 对于理想液体来讲 0 五压缩性 流体在外力作用下改变自身体积大小的特性 p 压缩系数 V 流体体积 dv dp 体积相对于压强的变化 在工程问题中 对于液体其 p 0 将液体视为不可压缩 1 3作用在液体上的力 作用在液体上的力 表面力 质量力 一表面力 表面力是指作用在被研究液体体积表面上的力 它与作用表面积成正比 表面力 固体界面对液体的摩擦力 与表面垂直的法向力 大气压力 与表面相切的切向力 粘性力 静止液体与理想液体中 由于 0 0 因此表面力只有法向力P 注意 二 质量力 又称体积力 质量力作用在液体上 与液体的质量成正比 质