水力學(xué)知識(shí)點(diǎn)

1、知識(shí)點(diǎn)第0章緒論1. 連續(xù)介質(zhì)2. 實(shí)際流體模型由質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體 , 具有：易流動(dòng)性、粘滯性、不可壓縮性、不計(jì)表面張力的性質(zhì) .du3. 粘滯性：牛頓內(nèi)摩擦定律dy4. 理想流體模型：不考慮粘滯性。5. 作用在液體上的力：質(zhì)量力、表面力例： 1. 在靜水中取一六面體，分析其所受的外力：作用在該六面體上的力有（ ）（a）切向力、正壓力(b) 正壓力(c)正壓力、重力(d) 正壓力、切向力、重力2. 在明渠均勻流中取一六面體，其所受的外力：作用在該六面體上有（ ）（a）切向力、正壓力(b) 正壓力(c) 正壓力、重力(d) 正壓力、切向力、重力3. 理想流體與實(shí)際流體的區(qū)別僅在于，理想流體具有不

2、可壓縮性。（ ）第 1章水靜力學(xué)1. 靜壓強(qiáng)的特性(1) 垂直指向受壓面。(2) 在同一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)大小與受壓面方位無(wú)關(guān) .2. 等壓面：等壓面是水平面的條件3. 水靜力學(xué)基本方程zpCp p0ghg2. 基本概念位置水頭、壓強(qiáng)水頭、測(cè)壓管水頭、絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空壓強(qiáng)。3. 靜壓強(qiáng)分布圖5. 點(diǎn)壓強(qiáng)的計(jì)算利用：等壓面、靜壓強(qiáng)基本方程。解題思路：找等壓面 找已知點(diǎn)壓強(qiáng)利用靜壓強(qiáng)基本方程推求。6 作用在平面上的靜水總壓力圖解法： PbPgh AyDycI c解析法：cyc A7. 作用在曲面上的靜水總壓力關(guān)鍵：壓力體畫(huà)法以曲面為底面，向自由液面（自由液面延長(zhǎng)面）投影，曲面、鉛錘面、自由液

3、面所包圍的水體為壓力體。壓力體與水在同一側(cè)為實(shí)壓力體，鉛錘分力方向向下。反之，為虛壓力體，鉛錘分力方向向上。例 1.流體內(nèi)部某點(diǎn)存在真空，是指（ ）（a）該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為正值（ b）該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為正值（c）該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值（ d）該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值2. 流體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)為2 個(gè)大氣壓，用液柱高度為（ ）a) 10 米水柱b) 22 米水柱c)20 米水柱d)25 米水柱3.無(wú)論流體作何種運(yùn)動(dòng)，流體內(nèi)任何一個(gè)水平面都是等壓面。（ ）第 2 章 液體運(yùn)動(dòng)的流束理論1. 描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法：拉格朗日 (Lagrange) 法、歐拉 (Euler) 法2. 基本概念跡線(xiàn)和流線(xiàn)、流管、元流、

4、總流和過(guò)水?dāng)嗝?、流量和斷面平均流速、一元流、二元流和三元流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流；漸變流、急變流。3. 不可壓縮均質(zhì)流體連續(xù)性方程u xu yu z0xyz4. 恒定總流連續(xù)方程： A1 v1A2 v25. 理想流體元流的能量方程pu2p2u211z22z12g2ggg6. 實(shí)際流體元流的能量方程pu2p2u2'z111z22hwg2gg2g7. 實(shí)際流體恒定總流能量方程p11v12p22v22z12gz2hw1 2gg 2gpv2p2v2111H z222hw1 2z12g2ggg能量方程應(yīng)用注意事項(xiàng)（三選）（1）基準(zhǔn)面：（可任選，以方便為原則）（2）過(guò)流斷面：（必須是

5、均勻流或漸變流斷面，中間可為急變流）（3）計(jì)算點(diǎn)：（可任選，以方便為原則）8. 恒定總流動(dòng)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. 動(dòng)量方程應(yīng)用注意事項(xiàng)（1）選擇脫離體（控制面）（2）建立坐標(biāo)系（3）全面分析外力（4）動(dòng)量方程為矢量式，流速、力均有方向。（5）方程左邊為所取流段的動(dòng)量的變化率，一定是流出的動(dòng)量減去流入的動(dòng)量。10. 三大方程聯(lián)合應(yīng)用（1）11. 定理對(duì)于任一物理過(guò)程，存在有n 個(gè)物理量，總可以寫(xiě)成函數(shù)f (q1 , q2 , q3qn )0若選擇其中 m 個(gè)物理量作

6、為基本量， （流體力學(xué)中一般m 3 ，一個(gè)幾何量，一個(gè)運(yùn)動(dòng)量，一個(gè)動(dòng)力量） ，其他的物理量可以用這3 個(gè)基本量表示，寫(xiě)為無(wú)量綱的式，共寫(xiě)出 (n3) 個(gè)有效式，4q4q1 q2 q3此物理過(guò)程可寫(xiě)為：F ( 4 ,56 .n )0通過(guò)量綱和諧原理建立其物理量之間的關(guān)系，此乃定理。例 .1.在水箱上接出一條等直徑圓管，末端設(shè)有閥門(mén)已控制流量，若水箱內(nèi)水面不隨時(shí)間變化、當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，管中水流為（ ）(a) 恒定均勻流 （ b）恒定非均勻流 （c ）非恒定均勻流 （d ）非恒定非均勻流2. 恒定流一定是均勻流。3.在恒定流情況下，流線(xiàn)與跡線(xiàn)重合。第 3 章液流型態(tài)與水頭損失1. 液體流動(dòng)的兩種型

7、態(tài)層流：流體質(zhì)點(diǎn)互不摻混，做有條不紊的規(guī)則運(yùn)動(dòng)。紊流：流體質(zhì)點(diǎn)互相摻混，形成渦體，做雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)。1. 流態(tài)的判別 雷諾數(shù)vdvRReRe管流：非圓管或明渠水流：Rec2000Rec 5002. 水頭損失h fl v2d 2g達(dá)西公式：3.均勻流基本公式固體邊界： 0gRJ流體內(nèi)部：4.圓管過(guò)水?dāng)嗝嫔锨袘?yīng)力的分布（ ）（ ）gR' J02. 圓管中的層流運(yùn)動(dòng)rr0切應(yīng)力：斷面流速分布：dudyugJ (r2r 2 )40umaxgJ r02最大流速：（管軸線(xiàn)上）4vgJ r021 umax斷面平均流速：8264 lv2hfRe d 3g64l v2hf令Red 3g6. 紊流的特征紊

8、流中運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)瞬時(shí)流速：u(t)uxu'xxux1 ux (t)dt ux ux'時(shí)均流速：T脈動(dòng)流速：ux'uxux7. 紊流附加切應(yīng)力dul 2 ( du ) 212dydy8. 紊流流速分布1uv ln yc對(duì)數(shù)曲線(xiàn)分布，流速分布均勻化了。此即1.0 ，1.0 的原因。9. 粘流底層受粘滯力作用，有一極薄層流體附在管壁上不流動(dòng)；在靠近固體邊界附近的液層做層流運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)之為粘性底層。粘性底層的厚度用表示。粘性底層的厚度不是一成不變的，與直徑、雷諾數(shù)、粗糙度有關(guān)。10. 紊流分區(qū)絕對(duì)粗糙度K粘性底層紊流流核（ 1）水力光滑區(qū)K0.4（ 2）過(guò)渡粗糙區(qū)0.4K6（ 3

9、）粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）K611. 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)I 區(qū)， Re<2300，層流區(qū)fRe ， = ()II 區(qū)， Re=23004000，層流到紊流過(guò)渡區(qū) = f ( Re,K/d)III 區(qū)， 105<Re>4000，紊流水力光滑 區(qū) =f ( Re). IV 區(qū)，過(guò)渡粗糙區(qū)， =f ( Re、K/ d).V 區(qū)，粗糙管， =f ( K/ d). 阻力平方區(qū)。h jv212. 局部損失計(jì)算公式：2g突然放大局部損失計(jì)算公式的推導(dǎo)。2hj(v1 v2 )hj(1A1 ) 2 v121v121(1A1 )2A2 2 g2g( A2A2h j( A21) 2 v222v2221) 2

10、A12 g2 gA1等直徑圓管中紊流的過(guò)流斷面流速分布是（）(a)呈拋物線(xiàn)分布(b)呈對(duì)數(shù)線(xiàn)分布(c)呈橢圓曲線(xiàn)分布(d) 呈雙線(xiàn)分布2.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。（）3.在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，短管是指管道幾何長(zhǎng)度較短的管道。（）4.臨界雷諾數(shù)的大小僅與流體的流速有關(guān)，與流體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。（）5.圓管中層流與紊流，其斷面流速分布有什么不同？試根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn),說(shuō)K明紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)與 Re 和d 的關(guān)系？7. 層流與紊流的內(nèi)部切應(yīng)力有何不同？第 4 章 有壓管中的恒定流1. 孔口分類(lèi)：（ 1）大孔口與小孔口（大孔口（ 2）薄壁孔口與厚壁孔口（ 3）自由出流與淹沒(méi)出流（ 4）恒定出流與非恒定

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收縮斷面壓強(qiáng)：管嘴工作條件： (a) l(3 4)d ； (b) H 0 9m ( 水柱 )4. 短管的水力計(jì)算1QA 2gH 0ldQ A 2 gH3. 總水頭線(xiàn)與測(cè)壓管水頭線(xiàn)的畫(huà)法。（1） 總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)。規(guī)律：（1）總水頭線(xiàn)沿程總是下降的。（2）測(cè)壓管水頭線(xiàn)總是在總水頭線(xiàn)的下方。 （反之）（3）測(cè)壓管水頭線(xiàn)沿程可升可降?？偹^線(xiàn)與測(cè)壓管水頭線(xiàn)重合，為折線(xiàn)。6. 長(zhǎng)管的水力計(jì)算（1）簡(jiǎn)單管路H hfl v28gl Q2Q2d 2g

12、c24R 2gA2l計(jì)算公式：A2C2R令KAC R 流量模數(shù)H h fQ 2lK 2粗糙區(qū)（ v1.2m / s ）：HhfQ2lK 2水力光滑區(qū)或紊流過(guò)渡區(qū)（v1.2m/ s ）Hhfk Q2lK 2Hhflv2l16Q28lQ 2還可表示為：d 2gd 2g 2d 4g 2d 5s8g 2 d 5令：（比阻）粗糙區(qū)（ v1.2m / s ）： Hhf SlQ2水力光滑區(qū)或紊流過(guò)渡區(qū)（ v1.2m/ s ）HhfkSlQ2k 修正系數(shù)（2）串聯(lián)管路n2Hsi li Qi計(jì)算原則：（ 1）i 1n2HQi2 lii 1K i（2） QiqiQi 1（節(jié)點(diǎn)流量）（3）并聯(lián)管路計(jì)算原則：（ 1）

13、 hfhf 1h f 2hf 3.nQi0（2） i 1（節(jié)點(diǎn)流量）例： 1.總水頭線(xiàn)與測(cè)壓管水頭線(xiàn)的基本規(guī)律之一，是：（）（ a）總水頭線(xiàn)總是沿程升高。（b）總水頭線(xiàn)總是在測(cè)壓管水頭線(xiàn)的上方。（c）測(cè)壓管水頭線(xiàn)沿程升高。（ d）測(cè)壓管水頭線(xiàn)總是沿程下降的。2. 外延管嘴的正常工作條件是（）（a） 管長(zhǎng)等于 3-4 倍的管徑（b）作用水頭小于 9 米水柱(c) 管長(zhǎng) l <(3-4)d ，作用水頭大于 9 米水柱（b） 管長(zhǎng) l =(3-4)d ，作用水頭小于 9 米水柱第 5 章 明渠恒定均勻流1. 明渠的分類(lèi)：（ 1）按渠身形式分類(lèi)：棱柱形渠道非棱柱形渠道（ 2）按底坡分類(lèi)：順坡渠道

14、i0 ；逆坡渠道 i 0 ；平坡渠道 i 0（ 3）按渠道斷面分類(lèi)：梯形渠道、矩形渠道、復(fù)式斷面渠道 流動(dòng)形態(tài)：明渠恒定流、明渠非恒定流、明渠均勻流、明渠非均勻流明渠非均勻流又分為：急變流與漸變流2. 明渠均勻流的水力特征：（1）底坡線(xiàn)、水面線(xiàn)、總水頭線(xiàn)，三線(xiàn)平行。iJ PJ（2）水深、過(guò)流斷面的形狀、尺寸；斷面平均流速及流速分布沿程不變（3）水體重力沿水流方向的分力等于固體邊界對(duì)水流的摩阻力。3. 明渠均勻流動(dòng)的形成條件 恒定流渠道為長(zhǎng)、直棱柱型渠道 i 和 n 沿程不變順坡渠道i> 04、明渠均勻流的基本公式 vcRi QACRiQ KiKAC R流量模數(shù)C11C1 R yR 6謝齊

15、系數(shù)：n（曼寧公式）n（巴氏公式）5、水力最優(yōu)斷面定義：在過(guò)流斷面的面積、糙率、底坡一定前提下，通過(guò)流量最大的斷面（形狀、尺寸）。h(b ) h2( 1 m 2m)對(duì)于梯形斷面渠道：h矩形渠道：bh2h6. 明渠均勻流水力計(jì)算的基本問(wèn)題（ 1）校核已建渠道的輸水能力：QKiiQ 2（K（3） 確定渠道的斷面尺寸：（試算或圖解法）第 6 章明渠恒定非均勻流第7章水躍1、明渠水流流動(dòng)類(lèi)型（2）判別標(biāo)準(zhǔn)：干擾波波速弗勞德數(shù)臨界水深臨界底坡cghmFrvhKi Kghm方法流態(tài)緩流v cFr 1.0hhKi i K臨界流vcFr1.0hhKii K急流vcFr1.0h hkii K2. 斷面單位能量（

16、斷面比能）Ev2E sQ 2shh2Esf (h)2g2gAQ2AK3q2gBKhK3臨界流方程：（矩形渠道 :g ）3. 跌水與水躍（ 1）跌水現(xiàn)象緩坡接陡坡的渠道緩坡渠道末端有跌坎（2）水躍現(xiàn)象（1）水躍方程：Q2'"Ayc f (h) gA (h)(h（ 3）水躍的類(lèi)型臨界式水躍hh"t(b) 淹沒(méi)式水躍 hth"(c)遠(yuǎn)驅(qū)式水躍ht h"4. 臨界水深、臨界底坡、緩坡、陡坡5. 水面曲線(xiàn)的定性繪制（緩坡、陡坡）水面曲線(xiàn)變化基本規(guī)律（ 1）所有 a 型、 C 型曲線(xiàn)都是壅水曲線(xiàn)。（ 2）所有 b 型曲線(xiàn)都是降水曲線(xiàn)。（ 3）水面曲線(xiàn)具有不同

17、的凹凸性 。性繪制水面曲線(xiàn)的方法與原則（ 1）根據(jù)已知底坡或水深，按均勻流條件，判斷急流、緩流，確定 N-N 線(xiàn)與 K-K 線(xiàn)。（ 2）視底坡改變或水工建筑物的影響，分析水流加速，還是減速，判斷水面曲線(xiàn)是壅水曲線(xiàn)還是降水曲線(xiàn)。水流受阻，水流減速運(yùn)動(dòng)，水深變大，為壅水曲線(xiàn)，反之為降水曲線(xiàn)。（ 3）把底坡改變或水工建筑物的影響，視為干擾，確定對(duì)上游的影響。若上游急流，這個(gè)干擾形成的波不向上游傳播，上游水面為均勻流，水面線(xiàn)不變；若為緩流，干擾波向上游傳播，上游水面曲線(xiàn)變化。（ 4）從急流到緩流出現(xiàn)水躍，從緩流到急流發(fā)生跌水。例： 1.明渠水流，從急流過(guò)渡到緩流，發(fā)生跌水。-（）2.明渠水流，從急流過(guò)

18、渡到緩流，發(fā)生跌水跌。-（）3.跌水的形成條件是 -（）（a）從急流過(guò)渡到急流（b）從急流過(guò)渡到緩流（c）從緩流過(guò)渡到急流（d）從緩流過(guò)渡到緩流第 8 章 堰流及閘孔出流1. 堰流的分類(lèi)0薄壁堰： H；實(shí)用斷面堰 ;2.510.0寬頂堰：H.5H2. 堰流基本公式Q m b 2gH1.5Q mb 2g H 1.5000有側(cè)向收縮：Qm02g H 1.5淹沒(méi)出流：Qm2g H 1.503、寬頂堰（ 1）寬頂堰自由出流水流特征：（1）二次水面跌落。（ 2）堰頂上水流為急流。（2）寬頂堰淹沒(méi)出流水流特征：（1）一次水面跌落，下游出現(xiàn)動(dòng)能恢復(fù)（ 2）堰頂上水流為緩流。z（3）寬頂堰淹沒(méi)過(guò)程及淹沒(méi)標(biāo)準(zhǔn)淹沒(méi)標(biāo)準(zhǔn)：（ 1）必要條件： hs0（2）充分條件： hs0.8H 0第 12 章液體運(yùn)動(dòng)的流暢理論1. 質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度uxux ( x, y,