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p 0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 P1 0 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 P A p B 106 78 28KN m2 以绝对压强计 pA pB 8 20 28KN 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 5mP 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