水力學課件(主講人：華北水利水電學院孫東坡教授).ppt

中央廣播電視大學 水力水電工程專業(yè)(?？? 水力學,主講人：孫東坡教授,第一講 緒論和水靜力學,第一章: 緒論,（一）水力學的性質(zhì)與任務,1.性質(zhì)：水利水電工程專業(yè),的技術基礎課,2.任務：研究液體在靜止與運動狀態(tài)下力學規(guī)律及其工程應用,3.研究對象：以水為代表，反映宏觀運動特征的液體,4.在水電工程中的應用： （1）確定水力荷載,4.在水電工程中的應用： （1）確定水力荷載,F,（2）確定過流能力,（3）分析水流流動形態(tài),（4）水流能量的利用與消散,（5）特殊水力學問題,(二)液體的基本特征,1.易流動性：流動連續(xù)的變形,2.連續(xù)介質(zhì)：由質(zhì)點組成的無空,隙連續(xù)體,(3) 粘滯性 (4) 可壓縮性 (5) 表面張力特性和汽化壓強,(三)液體的主要物理性質(zhì),慣性,(2) 重力特性,水=1000kg/m3,水=9800N/m3,(1) 慣性 (2) 重力特性 (3) 粘滯性,(1) 慣性 (2) 重力特性 (3) 粘滯性,（1）產(chǎn)生液體流動速度的不均勻分布 （2）產(chǎn)生液體流動中的能量損失,粘滯性引起 ：,平板邊界的模擬流動,明渠流速分布,牛頓內(nèi)摩擦定律：,動力粘滯系數(shù),適用范圍：1)牛頓流體,2)層流運動,1.理想液體：忽略粘滯性的液體 2.實際液體：存在粘滯性的液體,(四)液體的兩種分類:,1.表面力：壓力、剪切力等,（五）液體所受外力的分類：,2.質(zhì)量力 ：重力、離心慣性力等,(一)靜水壓強： 1靜水壓強的兩個特性：,第二章 水靜力學,（1）垂直指向受壓面,（2）大小與受壓面方向無關,（1）方向：垂直指向受壓面,（2）大?。号c受壓面方位無關,2.等壓面與連通器原理：,只受重力作用,連通的同,種靜止液體內(nèi), 等壓面是,水平面,3. 靜水壓強基本公式,z位置水頭,p/壓強水頭,在靜止液體內(nèi)部任何,一點的 z+p/= 常數(shù),z+p/= 常數(shù),z+p/= 常數(shù),z+p/測壓管水頭,4. 壓強的三種表示方法:,絕對壓強 p 相對壓強 p 真空壓強 pv,僅當p0時pv存在,1pa(工程大氣壓) =98000N/m2=98KN/m2,壓強計量單位換算,例1:,靜止液體中A點的相對壓強p1=8KN/m2, B點的絕對壓強p2=78KN/m2，求A點的絕對壓強，B點的相對壓強和真空度，A、B兩點的壓強差。,解: A點,相對壓強 p1= 8KN/m2 絕對壓強 p1 = pa+p1=98+8 =106KN/m2 P10, 真空度不存在,解: B點,絕對壓強 p2 = 78KN/m2 相對壓強 p2 = p2-pa=78-98 = -20KN/m2 真空度 pv = p2 =20KN/m2,解: A、B兩點的壓強差,PA- pB=106-78=28 KN/m2 (以絕對壓強計) pA- pB =8-(-20)=28 KN/m2 (以相對壓強計),如圖示復式比壓計, 已知油的比重為0.8, 水銀的比重13.6,例2:,求A、B兩點的壓強差?,解：計算如下,1.平面壁靜水總壓力 （1）圖解法： 大?。篜=b -壓強分布圖面積,方向: 垂直指向受壓面,（二）靜水總壓力的計算,A,B,C,作用線：過壓強分布圖形心,A,B,C,大小: P=pcA, pc形心處壓強 方向: 垂直指向受壓平面,(2) 解析法:,例3:,引水涵管進口高h=1m, 寬b=1m, H1=5m， H2=2m, =45,矩形蓋板與壩鉸接, 不計摩擦及蓋板重，求提升蓋板所需力F。,(1)下游無水 (2)下游有水,例3:,(1)下游無水時,例3:,(1)下游無水時,hc =H1-0.5h=4.5m P =hcA= 62.18KN,對鉸O取矩, F=45.95KN,例3:,(2)下游有水時,例3:,(2)下游有水時,p=(H1-H2) =29.40KN/m2,P=pA=41.45KN,其合力為,對鉸O取矩,(1) 水平分力:Px=pcAx=hcAx (2) 鉛垂分力: Pz=V,2. 曲面壁靜水總壓力,(5) 水平分力的確定,(6) 壓力體剖面圖的繪制,例4：盛水容器寬度為b，圓弧曲面BC半徑為R。繪出平面AB 的壓強分布圖，曲面BC的壓力體剖面圖及水平分力的壓強分布圖，確定鉛垂分力的大小