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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:
①找等压面
②找已知点压强
③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:
解析法:
7.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、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
4.恒定总流连续方程:
5.理想流体元流的能量方程
6.实际流体元流的能量方程
7.实际流体恒定总流能量方程
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:
(必须是均匀流或渐变流断面,中间可为急变流)
(3)计算点:
8.恒定总流动量方程
分量形式:
9.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)
(2)
11.定理
对于任一物理过程,存在有个物理量,总可以写成函数
若选择其中个物理量作为基本量,(流体力学中一般,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,共写出个有效式,
此物理过程可写为:
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
管流:
非圆管或明渠水流:
2.水头损失
达西公式:
3.均匀流基本公式
固体边界:
流体内部:
4.圆管过水断面上切应力的分布
2.圆管中的层流运动
切应力:
断面流速分布:
最大流速:
(管轴线上)
断面平均流速:
令
6.紊流的特征
紊流中运动要素的脉动
瞬时流速:
时均流速:
脉动流速:
7.紊流附加切应力
8.紊流流速分布
对数曲线分布,流速分布均匀化了。
此即,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
绝对粗糙度粘性底层紊流流核
(1)水力光滑区
(2)过渡粗糙区
(3)粗糙区(阻力平方区)
11.尼古拉兹实验
I区,Re<
2300,层流区λ=f(Re),
II区,Re=2300~4000,层流到紊流过渡区λ=f(Re,K/d)
III区,105<
Re>
4000,紊流水力光滑区λ=f(Re).
IV区,过渡粗糙区,λ=f(Re、K/d).
V区,粗糙管,λ=f(K/d).‘阻力平方区’。
12.局部损失计算公式:
突然放大局部损失计算公式的推导。
1.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?
6.试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数与和的关系?
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;
小孔口)
(2)薄壁孔口与厚壁孔口
(3)自由出流与淹没出流
(4)恒定出流与非恒定出流
2.薄壁小孔口恒定出流
流量公式:
3.管嘴出流
流量公式:
,
收缩断面压强:
管嘴工作条件:
(a);
(b)(水柱)
4.短管的水力计算
3.总水头线与测压管水头线的画法。
定性绘制方法:
(1)画总水头线、局部水头损失集中画在边界条件突变处。
(2)在总水头线下方减去一个流速水头得测压管水头线。
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。
(4)对于长管,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
计算公式:
令流量模数
粗糙区():
水力光滑区或紊流过渡区()
还可表示为:
令:
(比阻)
—修正系数
(2)串联管路
计算原则:
(1)
(2)(节点流量)
(3)并联管路
(1)
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<
(3-4)d,作用水头大于9米水柱
(b)管长=(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;
逆坡渠道;
平坡渠道
(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。
(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
①恒定流
②渠道为长、直棱柱型渠道
③和沿程不变
④顺坡渠道>
0
4、明渠均匀流的基本公式
流量模数
谢齐系数:
(曼宁公式)(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)。
对于梯形断面渠道:
矩形渠道:
6.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:
(2)设计渠道的底坡:
(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
(1)流动类型
急流:
缓流:
临界流:
(2)判别标准:
方法
流态
干扰波波速
弗劳德数
临界水深
临界底坡
缓流
临界流
急流
2.断面单位能量(断面比能)
临界流方程:
(矩形渠道:
)
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:
∵∴
(3)水跃的类型
(a)临界式水跃
(b)淹没式水跃
(c)远驱式水跃
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。
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
薄壁堰:
;
实用断面堰;
宽顶堰:
2.堰流基本公式
有侧向收缩:
淹没出流:
3、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
(1
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