水力学知识点

1、知识点第0章绪论1. 连续介质2. 实际流体模型由质点组成的连续体 , 具有：易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的性质 .du3. 粘滞性：牛顿内摩擦定律dy4. 理想流体模型：不考虑粘滞性。5. 作用在液体上的力：质量力、表面力例： 1. 在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的力有（ ）（a）切向力、正压力(b) 正压力(c)正压力、重力(d) 正压力、切向力、重力2. 在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上有（ ）（a）切向力、正压力(b) 正压力(c) 正压力、重力(d) 正压力、切向力、重力3. 理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不

2、可压缩性。（ ）第 1章水静力学1. 静压强的特性(1) 垂直指向受压面。(2) 在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关 .2. 等压面：等压面是水平面的条件3. 水静力学基本方程zpCp p0ghg2. 基本概念位置水头、压强水头、测压管水头、绝对压强、相对压强、真空压强。3. 静压强分布图5. 点压强的计算利用：等压面、静压强基本方程。解题思路：找等压面 找已知点压强利用静压强基本方程推求。6 作用在平面上的静水总压力图解法： PbPgh AyDycI c解析法：cyc A7. 作用在曲面上的静水总压力关键：压力体画法以曲面为底面，向自由液面（自由液面延长面）投影，曲面、铅锤面、自由液

3、面所包围的水体为压力体。压力体与水在同一侧为实压力体，铅锤分力方向向下。反之，为虚压力体，铅锤分力方向向上。例 1.流体内部某点存在真空，是指（ ）（a）该点的绝对压强为正值（ b）该点的相对压强为正值（c）该点的绝对压强为负值（ d）该点的相对压强为负值2. 流体内部某点压强为2 个大气压，用液柱高度为（ ）a) 10 米水柱b) 22 米水柱c)20 米水柱d)25 米水柱3.无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。（ ）第 2 章 液体运动的流束理论1. 描述流体运动的两种方法：拉格朗日 (Lagrange) 法、欧拉 (Euler) 法2. 基本概念迹线和流线、流管、元流、

4、总流和过水断面、流量和断面平均流速、一元流、二元流和三元流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流；渐变流、急变流。3. 不可压缩均质流体连续性方程u xu yu z0xyz4. 恒定总流连续方程： A1 v1A2 v25. 理想流体元流的能量方程pu2p2u211z22z12g2ggg6. 实际流体元流的能量方程pu2p2u2'z111z22hwg2gg2g7. 实际流体恒定总流能量方程p11v12p22v22z12gz2hw1 2gg 2gpv2p2v2111H z222hw1 2z12g2ggg能量方程应用注意事项（三选）（1）基准面：（可任选，以方便为原则）（2）过流断面：（必须是

5、均匀流或渐变流断面，中间可为急变流）（3）计算点：（可任选，以方便为原则）8. 恒定总流动量方程Q( 2 v21 v1 )F分量形式：Q( 2v2 x1v2 x )FxQ( 2 v2 y1v2 y )F yQ( 2 v2 z1v2z )Fz9. 动量方程应用注意事项（1）选择脱离体（控制面）（2）建立坐标系（3）全面分析外力（4）动量方程为矢量式，流速、力均有方向。（5）方程左边为所取流段的动量的变化率，一定是流出的动量减去流入的动量。10. 三大方程联合应用（1）11. 定理对于任一物理过程，存在有n 个物理量，总可以写成函数f (q1 , q2 , q3qn )0若选择其中 m 个物理量作

6、为基本量， （流体力学中一般m 3 ，一个几何量，一个运动量，一个动力量） ，其他的物理量可以用这3 个基本量表示，写为无量纲的式，共写出 (n3) 个有效式，4q4q1 q2 q3此物理过程可写为：F ( 4 ,56 .n )0通过量纲和谐原理建立其物理量之间的关系，此乃定理。例 .1.在水箱上接出一条等直径圆管，末端设有阀门已控制流量，若水箱内水面不随时间变化、当阀门开度一定时，管中水流为（ ）(a) 恒定均匀流 （ b）恒定非均匀流 （c ）非恒定均匀流 （d ）非恒定非均匀流2. 恒定流一定是均匀流。3.在恒定流情况下，流线与迹线重合。第 3 章液流型态与水头损失1. 液体流动的两种型

7、态层流：流体质点互不掺混，做有条不紊的规则运动。紊流：流体质点互相掺混，形成涡体，做杂乱无章的运动。1. 流态的判别 雷诺数vdvRReRe管流：非圆管或明渠水流：Rec2000Rec 5002. 水头损失h fl v2d 2g达西公式：3.均匀流基本公式固体边界： 0gRJ流体内部：4.圆管过水断面上切应力的分布（ ）（ ）gR' J02. 圆管中的层流运动rr0切应力：断面流速分布：dudyugJ (r2r 2 )40umaxgJ r02最大流速：（管轴线上）4vgJ r021 umax断面平均流速：8264 lv2hfRe d 3g64l v2hf令Red 3g6. 紊流的特征紊

8、流中运动要素的脉动瞬时流速：u(t)uxu'xxux1 ux (t)dt ux ux'时均流速：T脉动流速：ux'uxux7. 紊流附加切应力dul 2 ( du ) 212dydy8. 紊流流速分布1uv ln yc对数曲线分布，流速分布均匀化了。此即1.0 ，1.0 的原因。9. 粘流底层受粘滞力作用，有一极薄层流体附在管壁上不流动；在靠近固体边界附近的液层做层流运动，称之为粘性底层。粘性底层的厚度用表示。粘性底层的厚度不是一成不变的，与直径、雷诺数、粗糙度有关。10. 紊流分区绝对粗糙度K粘性底层紊流流核（ 1）水力光滑区K0.4（ 2）过渡粗糙区0.4K6（ 3

9、）粗糙区（阻力平方区）K611. 尼古拉兹实验I 区， Re<2300，层流区fRe ， = ()II 区， Re=23004000，层流到紊流过渡区 = f ( Re,K/d)III 区， 105<Re>4000，紊流水力光滑 区 =f ( Re). IV 区，过渡粗糙区， =f ( Re、K/ d).V 区，粗糙管， =f ( K/ d). 阻力平方区。h jv212. 局部损失计算公式：2g突然放大局部损失计算公式的推导。2hj(v1 v2 )hj(1A1 ) 2 v121v121(1A1 )2A2 2 g2g( A2A2h j( A21) 2 v222v2221) 2

10、A12 g2 gA1等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（）(a)呈抛物线分布(b)呈对数线分布(c)呈椭圆曲线分布(d) 呈双线分布2.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。（）3.在进行水力计算时，短管是指管道几何长度较短的管道。（）4.临界雷诺数的大小仅与流体的流速有关，与流体的性质无关。（）5.圆管中层流与紊流，其断面流速分布有什么不同？试根据尼古拉兹试验,说K明紊流各区沿程阻力系数与 Re 和d 的关系？7. 层流与紊流的内部切应力有何不同？第 4 章 有压管中的恒定流1. 孔口分类：（ 1）大孔口与小孔口（大孔口（ 2）薄壁孔口与厚壁孔口（ 3）自由出流与淹没出流（ 4）恒定出流与非恒定

11、出流2. 薄壁小孔口恒定出流HH1010；小孔口 dd）流量公式：QA 2gH 03. 管嘴出流Qn A 2gH 0流量公式：n1.32，pc0.75H 0收缩断面压强：管嘴工作条件： (a) l(3 4)d ； (b) H 0 9m ( 水柱 )4. 短管的水力计算1QA 2gH 0ldQ A 2 gH3. 总水头线与测压管水头线的画法。（1） 总水头线测压管水头线。规律：（1）总水头线沿程总是下降的。（2）测压管水头线总是在总水头线的下方。 （反之）（3）测压管水头线沿程可升可降。总水头线与测压管水头线重合，为折线。6. 长管的水力计算（1）简单管路H hfl v28gl Q2Q2d 2g

12、c24R 2gA2l计算公式：A2C2R令KAC R 流量模数H h fQ 2lK 2粗糙区（ v1.2m / s ）：HhfQ2lK 2水力光滑区或紊流过渡区（v1.2m/ s ）Hhfk Q2lK 2Hhflv2l16Q28lQ 2还可表示为：d 2gd 2g 2d 4g 2d 5s8g 2 d 5令：（比阻）粗糙区（ v1.2m / s ）： Hhf SlQ2水力光滑区或紊流过渡区（ v1.2m/ s ）HhfkSlQ2k 修正系数（2）串联管路n2Hsi li Qi计算原则：（ 1）i 1n2HQi2 lii 1K i（2） QiqiQi 1（节点流量）（3）并联管路计算原则：（ 1）

13、 hfhf 1h f 2hf 3.nQi0（2） i 1（节点流量）例： 1.总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是：（）（ a）总水头线总是沿程升高。（b）总水头线总是在测压管水头线的上方。（c）测压管水头线沿程升高。（ d）测压管水头线总是沿程下降的。2. 外延管嘴的正常工作条件是（）（a） 管长等于 3-4 倍的管径（b）作用水头小于 9 米水柱(c) 管长 l <(3-4)d ，作用水头大于 9 米水柱（b） 管长 l =(3-4)d ，作用水头小于 9 米水柱第 5 章 明渠恒定均匀流1. 明渠的分类：（ 1）按渠身形式分类：棱柱形渠道非棱柱形渠道（ 2）按底坡分类：顺坡渠道

14、i0 ；逆坡渠道 i 0 ；平坡渠道 i 0（ 3）按渠道断面分类：梯形渠道、矩形渠道、复式断面渠道 流动形态：明渠恒定流、明渠非恒定流、明渠均匀流、明渠非均匀流明渠非均匀流又分为：急变流与渐变流2. 明渠均匀流的水力特征：（1）底坡线、水面线、总水头线，三线平行。iJ PJ（2）水深、过流断面的形状、尺寸；断面平均流速及流速分布沿程不变（3）水体重力沿水流方向的分力等于固体边界对水流的摩阻力。3. 明渠均匀流动的形成条件 恒定流渠道为长、直棱柱型渠道 i 和 n 沿程不变顺坡渠道i> 04、明渠均匀流的基本公式 vcRi QACRiQ KiKAC R流量模数C11C1 R yR 6谢齐

15、系数：n（曼宁公式）n（巴氏公式）5、水力最优断面定义：在过流断面的面积、糙率、底坡一定前提下，通过流量最大的断面（形状、尺寸）。h(b ) h2( 1 m 2m)对于梯形断面渠道：h矩形渠道：bh2h6. 明渠均匀流水力计算的基本问题（ 1）校核已建渠道的输水能力：QKiiQ 2（K（3） 确定渠道的断面尺寸：（试算或图解法）第 6 章明渠恒定非均匀流第7章水跃1、明渠水流流动类型（2）判别标准：干扰波波速弗劳德数临界水深临界底坡cghmFrvhKi Kghm方法流态缓流v cFr 1.0hhKi i K临界流vcFr1.0hhKii K急流vcFr1.0h hkii K2. 断面单位能量（

16、断面比能）Ev2E sQ 2shh2Esf (h)2g2gAQ2AK3q2gBKhK3临界流方程：（矩形渠道 :g ）3. 跌水与水跃（ 1）跌水现象缓坡接陡坡的渠道缓坡渠道末端有跌坎（2）水跃现象（1）水跃方程：Q2'"Ayc f (h) gA (h)(h（ 3）水跃的类型临界式水跃hh"t(b) 淹没式水跃 hth"(c)远驱式水跃ht h"4. 临界水深、临界底坡、缓坡、陡坡5. 水面曲线的定性绘制（缓坡、陡坡）水面曲线变化基本规律（ 1）所有 a 型、 C 型曲线都是壅水曲线。（ 2）所有 b 型曲线都是降水曲线。（ 3）水面曲线具有不同

17、的凹凸性 。性绘制水面曲线的方法与原则（ 1）根据已知底坡或水深，按均匀流条件，判断急流、缓流，确定 N-N 线与 K-K 线。（ 2）视底坡改变或水工建筑物的影响，分析水流加速，还是减速，判断水面曲线是壅水曲线还是降水曲线。水流受阻，水流减速运动，水深变大，为壅水曲线，反之为降水曲线。（ 3）把底坡改变或水工建筑物的影响，视为干扰，确定对上游的影响。若上游急流，这个干扰形成的波不向上游传播，上游水面为均匀流，水面线不变；若为缓流，干扰波向上游传播，上游水面曲线变化。（ 4）从急流到缓流出现水跃，从缓流到急流发生跌水。例： 1.明渠水流，从急流过渡到缓流，发生跌水。-（）2.明渠水流，从急流过

18、渡到缓流，发生跌水跌。-（）3.跌水的形成条件是 -（）（a）从急流过渡到急流（b）从急流过渡到缓流（c）从缓流过渡到急流（d）从缓流过渡到缓流第 8 章 堰流及闸孔出流1. 堰流的分类0薄壁堰： H；实用断面堰 ;2.510.0宽顶堰：H.5H2. 堰流基本公式Q m b 2gH1.5Q mb 2g H 1.5000有侧向收缩：Qm02g H 1.5淹没出流：Qm2g H 1.503、宽顶堰（ 1）宽顶堰自由出流水流特征：（1）二次水面跌落。（ 2）堰顶上水流为急流。（2）宽顶堰淹没出流水流特征：（1）一次水面跌落，下游出现动能恢复（ 2）堰顶上水流为缓流。z（3）宽顶堰淹没过程及淹没标准淹没标准：（ 1）必要条件： hs0（2）充分条件： hs0.8H 0第 12 章液体运动的流畅理论1. 质点的速度、加速度uxux ( x, y,