水力學(xué)任務(wù)附其發(fā)展概況

1、第一章緒論第一節(jié)水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展概況一、水力學(xué)的任務(wù)及意義1.水力學(xué)任務(wù)水力學(xué)是研究液體的平衡和機械運動規(guī)律及其實際應(yīng)用的一門學(xué)科，是力學(xué)的一個重要分 支。1.1對象：液體，以水為代表，又如，石油等1.2內(nèi)容：（1）液體平衡和機械運動規(guī)律（宏觀的，非微觀的運動）（2）在工程（水利工程等領(lǐng)域）上應(yīng)用（用于人類改造自然的活動）注：實驗在在哲學(xué)上屬于實踐的范疇其成果是檢驗水力學(xué)理論的唯一標準 理論分析1.3方法：J 數(shù)值計算實驗研究理論分析：、將普遍規(guī)律、公理，如：牛頓定律、能量守恒原理、力系的平衡定律、動能定律、動量定律等用于液體分析中，建立液體微分方程、積分方程，優(yōu)化方程，結(jié)合邊 界條件、限

2、定條件求解。數(shù)值計算：利用計算機技術(shù)，數(shù)值求解描述液體運動的微分方程、積分方程等，得到問題的數(shù)值解。實驗研究：對有關(guān)問題進行物理模型實驗。理論分析、數(shù)值計算和實驗研究結(jié)合。1.4課程性質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)課（介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課）要求學(xué)過的課程有：高等數(shù)學(xué)包括：微分（偏導(dǎo)數(shù)、導(dǎo)數(shù)）、積分（曲面積分、定積等）、泰勒展開式、函數(shù)、微分方程。理論力學(xué)包括：達朗貝爾原理、能量守恒定律、動能定律、動量定律。材料力學(xué)包括：變形概念、平行移軸定律、慣性矩、慣性積等。2學(xué)習(xí)水力學(xué)的意義以水利工程為例，說明水力學(xué)的廣泛應(yīng)用2.1液體對建筑物的作用力問題當關(guān)閉閘門，水庫蓄水時，為了計算閘門的強度、剛度、校核大壩的穩(wěn)定性，必須

3、考慮 上下游水對大壩和閘門的作用力管道水擊調(diào)壓井。2.2泄水建筑物的過流能力問題當渲泄洪水時，必須確定校核大壩所能夠通過流量，以確保大壩安全泄洪； 或已知泄量,確定大壩的溢流寬度。2.3泄水建筑物的下游泄洪消能問題由于大壩壅高水位，泄洪時，下游的水流動能較大，會沖擊河床，危及大壩的安全。因 此，必須采取工程措施，消耗過大的動能，減輕對河床的沖刷。2.4河渠水面曲線計算問題2.5泄水建筑物的滲流問題2 / 16巖石中的縫隙滲流，對壩基產(chǎn)生作用力，同時產(chǎn)生滲透大壩建成后，水流會通過土壤、 變形，會危及大壩的安全。、水力學(xué)的發(fā)展簡史1.古代中國水力學(xué)發(fā)展幾千年來，水力學(xué)是人們在與水患作斗爭發(fā)展生產(chǎn)的

4、長期過程中形成和發(fā)展起來的。相傳四千多年前（公元前 2070,夏左右）大禹治水他采用填堵筑堤 ，疏通導(dǎo)引方法，治 理了黃河和長江。例如，莊子天下篇所說，大禹“埋（ yin）洪水，決江河，而通四夷 九州”,治理了“名川三百，支川三千，小者無數(shù)” 。春秋戰(zhàn)國末期（公元前221前左右）秦國蜀郡太守李冰在岷江中游修建了都江堰，聞名世界的防洪灌溉工程，消除了岷江水患，灌溉了大片土地，使成都平原成為沃野兩千年來， 一直造福于人類。都江堰工程采取中流作堰的方法，把岷江水分為內(nèi)江和外江， 內(nèi)江供灌溉，外江供分洪，這就控制了岷江急流，免除了水災(zāi)，灌溉了三百多萬畝農(nóng)田。說明當時對堰流理論有一定認識。秦始皇二十八年

5、（公元前219）修建的靈渠。dJ中國溝通長江水系和珠江水系的古運河。 又名陡河、興安運河。在今廣西壯族自治區(qū)興 安縣境內(nèi)。秦統(tǒng)一六國后，向嶺南用兵，秦始皇派監(jiān)郡御史祿鑿靈渠運糧。 它溝通了湘江和 漓江，由于歷代不斷增修改進，技術(shù)逐步完善，作用日益增大，是2000余年來嶺南（今廣東廣西）與中原地區(qū)的主要交通線路，直至粵漢鐵路和湘桂鐵路通車。靈渠渠首處用攔河壩壅高湘江水位，將其一股（今稱南渠）通過穿越分水嶺的人工渠道引入漓江上源支流，并對天然河道進行擴挖和整治后，入漓江；將另一股（今稱北渠）另開新渠 于湘江右岸入湘江。秦始皇元年（公元前 246 ）韓國水工鄭國主持興建鄭國渠，古代關(guān)中地區(qū)的大型引涇

6、灌 區(qū)，近代陜西涇惠渠的前身。由于涇水含有大量肥沃的淤泥，灌溉時還可改良鹽堿地，故使產(chǎn)量提高。鄭國渠的建成直接支持了秦國統(tǒng)一六國的戰(zhàn)爭。大約與此同時，羅馬人建成了大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)。公元1363年（元末）曾制造了一種計算時間的工具：銅壺滴漏。通過一系列銅壺的小 孔時壺中的水位隨時間變化規(guī)律來計算時間?？梢姡敃r已認識到孔口出流和上游水位間存在一定的關(guān)系。明朝張季訓(xùn)總結(jié)廣大人們與黃河水患作斗爭的豐富的經(jīng)驗，提出“塞旁決以挽正流，以堤束水，以水攻沙”，的治理黃河的措施。可見，當時對流速與過水斷面成反比的連續(xù)方程一定量的水流能攜帶一定量的泥沙規(guī)律 有一定認識。清朝初年我國何夢瑤等人提出用過水斷面面

7、積乘以斷面面積計算流量的方法。我國人民很早就懂得利用水流的沖力帶動水車、水磨等水利機械。2以純理論分析為基礎(chǔ)的古典流體力學(xué)公元前250年誕生了水力學(xué)最早的理論，希臘哲學(xué)家阿基米德（Archimedes ）在論浮體一文中首先提出了論述液體平衡規(guī)律的定律。阿基米德阿基米德 Archimedes （約公元前287前212）古希臘科學(xué)家。生于西西里島的敘拉 古。父親菲迪阿斯是天文學(xué)家。阿基米德曾到埃及的亞歷山大，在歐幾里得開辦的數(shù)學(xué)學(xué)校學(xué)習(xí)。后從事數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械的研究。阿基米德 Archimedes（約公元前287前212）阿基米德確立了靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的基本原理。給出許多求幾何圖形重心，證明了浮

8、力原理，后稱阿基米德的原理。他還給出正拋物旋轉(zhuǎn)體浮在液體中平衡穩(wěn)定的判據(jù)等。Da Fenqi達芬奇 Leonardo da Vinci （14521519）意大利藝術(shù)家、科學(xué)家和工程師。文 藝復(fù)興時代的代表人物。 1452年4月15日生于佛羅倫薩的芬奇鎮(zhèn),1519年5月2日卒于法 國。對自然科學(xué)如數(shù)學(xué)、力學(xué)、水利、氣象學(xué)、人體解剖、植物學(xué)、建筑學(xué)、機械學(xué)等都有很深的造詣。達芬奇在水文和水力學(xué)理論方面他最先對漩渦的流速分布、突然擴大斷面和尾流漩渦、波浪傳播和水躍等進行探討或描述，成就遠超過前人。他又提出水的連續(xù)定律,認識到明渠流的邊界阻力，還首先提出關(guān)于流線形物體、降落傘、風(fēng)速表、離心泵等設(shè)想。

9、達芬奇在水利方面的著作有水的運動與測量。斯蒂文(S.Stevin)發(fā)表了水靜力學(xué)，把研究固體的方法用于靜止液體中。托里拆利E.斯蒂文，S.斯蒂文，S. Simon Stevin (15481620)荷蘭科學(xué)家。1548年生于布魯日(今比利時境內(nèi)),1620年卒于海牙或萊頓。曾當過商人的伙計，在軍隊中任職。斯蒂文在數(shù)學(xué)上的貢獻是他在1585年采用了十進位的小數(shù)記數(shù)方法。他對流體力學(xué)的貢獻是關(guān)于液體平衡的論著靜力學(xué)原理，1586年發(fā)表，1605年收入他的數(shù)學(xué)文集，帕斯卡(16231662)法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。1623年6月19日生于克萊蒙費朗，1662年 8月19日卒于巴黎。1653年 巴斯卡(

10、B. Pascal)建立了平衡液體中壓強傳遞的規(guī)律巴斯 卡定律，使水靜力學(xué)理論得到進一步發(fā)展。帕斯卡在1653年提出液體能傳遞壓力的定律，即帕斯卡定律，并利用這一原理制成水 壓機。國際單位制中壓力單位帕以其姓氏命名。帕斯卡在數(shù)學(xué)方面的貢獻主要是發(fā)現(xiàn)了二項式展開定律；他還是概率論的創(chuàng)立人之一。1643年托里拆利(E.Torricelli )提出了液體孔口出流關(guān)系式。托里拆利，E.Evangelista Torricelli (16081647)意大利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1608年10月15日生于法恩扎，1647年10月25日卒于佛羅倫薩。托里拆利是伽利略的學(xué)生及其晚年的助手(16411642),

11、1642年繼承伽利略任佛羅倫薩學(xué)院數(shù)學(xué)教授。托里拆利以發(fā)明氣壓計而聞名。1643年他提出了托里拆利公式。他還求得高次拋物線、擺線等曲線下的面積計算公式， 對于微積 分的發(fā)明起了先導(dǎo)作用。1686年牛頓(Newt on )提出了關(guān)于液體內(nèi)摩擦的假定和粘滯性的概念，建立液體的內(nèi) 摩擦定律。1738年伯努里(D.Bernoulli )建立了理想液體運動的能量方程伯努里方程。歐拉，L.怕努利，丹尼爾第一.丹尼爾第一 伯努利 (Daniel Bernoulli)1700年生于荷蘭格羅寧根，1782年卒于格羅寧 根。17261733年在俄國彼得堡科學(xué)院主持數(shù)學(xué)部。后任植物學(xué)、解剖學(xué)、自然哲學(xué)教授。丹尼爾第

12、一 伯努利以水動力學(xué)，關(guān)于流體中力和運動的說明(1738)一書著稱于世,書中提出伯努利定理。丹尼爾第一的固體力學(xué)論著很多。他還考慮過不對稱浮體在液面上的 晃動方程。1775年歐拉(L.Euler )建立了理想液體的運動方程歐拉運動微分方程。歐拉，L. Leonhard Euler (17071783)瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家。1707年4月15日生于瑞士，1783年9月18日卒于俄國彼得堡，是18世紀著述最多的數(shù)學(xué)家。他的著述涉及當時數(shù)學(xué)的各個領(lǐng)域，在力學(xué)各領(lǐng)域都有突出貢獻。歐拉用兩種方法來描述流體的運動，這兩種方法通常稱為歐拉表示法和拉格朗日表示法 (1755和1759)描述流體速度場；奠定了理想

13、流體的運動理論基礎(chǔ)，給出反映質(zhì)量守恒的連 續(xù)性方程(1752)和反映動量變化規(guī)律的流體動力學(xué)方程(1755)。歐拉寫有專著和論文800多種。1843年1845年納維爾(L.M.H.Navier )和斯托克斯(G.GStokes)建立了實際液體的運動 方程-納維爾斯托克斯方程，奠定了古典流體力學(xué)的理論基礎(chǔ)，使它成為力學(xué)的一個分支。但古典流體力學(xué)采用嚴格數(shù)學(xué)分析方法理論上比較嚴密但數(shù)學(xué)上求解困難或某些假設(shè)不能 符合實際尚難求解大部分實際問題。Nawei 納維，C.-L.-M.-H.CIaude-Louis-Marie-Henri Navier (17851836)法國力學(xué)家、工程師。1785年2月

14、10日生于第戎，1836年8月21日卒于巴黎。少年時由他舅父、 工程師 E.-M.戈泰(17321807)照料。1802年進巴黎綜合工科學(xué)校求學(xué)，1804年畢業(yè)后進橋梁公路學(xué)校求學(xué)，1806年畢業(yè)。1819年起在橋梁公路學(xué)校講授應(yīng)用力學(xué)，1830年起任教授。1824年被選為法國科學(xué)院院士。納維的主要貢獻是為流體力學(xué)和彈性力學(xué)建立了基本方程。1821年他推廣了 L.歐拉的流體運動方程，從而建立了流體平衡和運動的基本方程。方程中只含有一個粘性常數(shù)。1845年G.G.斯托克斯改進了他的流體力學(xué)運動方程，得到有兩個粘性常數(shù)的粘性流體運動方程(后稱納維-斯托克斯方程)的直角坐標分量形式。斯托克斯，G.G

15、. George Gabriel Stokes (18191903)英國力學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1819年8月13日生于斯克林，1903年2月1日卒于劍橋。斯托克斯自1849年起在劍橋大學(xué)任盧卡斯座教授，1851年當選皇家學(xué)會會員，1854年起任學(xué)會書記，30年后被選為皇家學(xué)會會長。斯托克斯為繼牛頓之后任盧卡斯座教授、 皇家學(xué)會書記、皇家學(xué)會會長這三項職務(wù)的第二個人。斯托克斯的主要貢獻是對粘性流體運動規(guī)律的研究。C. L.-M.-H.納維從分子假設(shè)出發(fā)，將L.歐拉關(guān)于流體運動方程推廣，1821年獲得帶有一個反映粘性的常數(shù)的運動方程。1845年斯托克斯從改用連續(xù)統(tǒng)的力學(xué)模型和牛頓關(guān)于粘性流體的物理規(guī)律出

16、發(fā)，給出粘性 流體運動的基本方程組，其中含有兩個常數(shù)。這組方程后稱納維-斯托克斯方程，它是流體力學(xué)中最基本的方程組。斯托克斯1851年提出球體在粘性流體中作較慢運動時受到的阻力的計算公式，指明阻 力與流速和粘滯系數(shù)成比例，這是關(guān)于阻力的斯托克斯公式。斯托克斯發(fā)現(xiàn)流體表面波的非線性特征，其波速依賴于波幅，并首次用攝動方法處理了非線性波問題(1847)。1852年1855年達西(H.Darcy )建立了砂土滲流基本定律。Daxi達西， H.-P.-G.Henri-Philibert-Gaspard Darcy (18031858)法國工程師。1803 年 6 月 10 日生于法國 第戎市,1858

17、年1月3日卒于巴黎。1823年畢業(yè)于工業(yè)?？茖W(xué)校，后在第戎市工程局任技術(shù) 員。1828年被任命為工程師。達西,E-P.謝才,A. de17 / 16達西一生曾負責(zé)過運河、鐵路、公路、橋梁、隧洞等各種土木工程的設(shè)計與建設(shè)工作。 達西著重研究了沖積層中地下水的運動機理。1856年通過沙土滲透試驗，首先提出：通過試樣的流量與試樣橫斷面積及試樣兩端測壓管水頭差成正比，與試樣的高度成反比。國際上將此項滲透規(guī)律定名為達西定律 .3求解各種實際水力學(xué)問題的經(jīng)驗方法為了滿足迅速發(fā)展的工程技術(shù)的需要,人們通過大量的試驗和實地觀測，得到了求解各種實際水力學(xué)問題的經(jīng)驗方法，有：謝才(A.Chezy )總結(jié)了一系列渠

18、道水流實測資料的基礎(chǔ)上，提出明渠均勻流流速與流量的經(jīng)驗公式-謝才公式，以后又有確定謝才系數(shù)的滿寧公式(R.Manning )、巴普洛甫斯基公式。謝才，A.deAntoine de Chezy (17181798)法國水利工程師。1718年生于馬恩河畔沙隆， 1798年10月5日卒。在著名橋梁專家佩羅內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)下，他參與了巴黎許多橋梁與街道的施工和驗收，并對法國的運河建設(shè)，尤其是連接塞納河和羅訥河流域的勃艮第運河進行了研究。他在水力學(xué)上的主要貢獻是提出了明渠均勻流的流速公式。1732年畢托(H.Pitot)發(fā)明了量測水流流速的畢托管。畢托管：測量氣流總壓(見壓力)的一種裝置，是18世紀法國工程師H.

19、皮托發(fā)明。1797年文丘里(G.B Venturi)創(chuàng)造了量測管道流量的文丘里管。文丘里管：測量流體壓差的一種裝置，是意大利物理學(xué)家 GB.文丘里發(fā)明的，故名。文丘里管是先收縮而后逐漸 擴大的管道。測出其入口截面和最小截面處的壓力差，用伯努利定理即可求出流量。4現(xiàn)代流體力學(xué)和現(xiàn)代水力學(xué)到19世紀末，雖然用分析法的流體動力學(xué)取得很大進展，但不易起到促進生產(chǎn)的作用。與流體動力學(xué)平行發(fā)展的是水力學(xué)(見液體動力學(xué))。這是為了滿足生產(chǎn)和工程上的需要，從大量實驗中總結(jié)出一些經(jīng)驗公式來表達流動參量之間關(guān)系的經(jīng)驗科學(xué)。使上述兩種途徑得到統(tǒng)一的是邊界層理論。邊界層理論是由德國L.普朗特在1904年創(chuàng)立的。這一理

20、論既明確了理想流體的適用范圍，又能計算物體運動時遇到的摩擦阻力。隨著現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)和新技術(shù)的迅速發(fā)展，以純理論分析為基礎(chǔ)的古典流體力學(xué)，實驗為基礎(chǔ)的實驗水力學(xué)都不能滿足生產(chǎn)發(fā)展要求，逐漸形成了以理論和試驗研究結(jié)合的現(xiàn)代流體力學(xué)和現(xiàn)代水力學(xué)1883年雷諾(O.Renold)通過試驗發(fā)現(xiàn)了液流兩種流態(tài)層流和紊流。1894年又提出了紊流的基本方程-雷諾方程。雷諾,0儒科夫斯基，H. E.Lein uo雷諾，0. Osborne Reyn olds (18421912)英國力學(xué)家、物理學(xué)家和工程師。1842 年8月23日生于北愛爾蘭的貝爾法斯,1912年2月21日卒。1867年畢業(yè)于劍橋大學(xué)王后學(xué)院。1

21、868年出任曼徹斯特歐文學(xué)院的工程學(xué)教授。1877年當選為皇家學(xué)會會員。1888年獲皇家勛章。1905年因健康原因退休。他是一位杰出的實驗科學(xué)家。雷諾于1883年發(fā)表了一篇經(jīng)典性論文，以實驗結(jié)果說明水流分為層流與紊流兩種形態(tài)，并提出以無量綱數(shù)Re （后稱為雷諾數(shù)）作為判別兩種流態(tài)的標準。他于1886年提出軸承的潤滑理論。1895年在湍流中引入有關(guān)應(yīng)力的概念。雷諾興趣廣泛，一生著述很多，其中近70篇論文都有很深遠的影響。這些論文的內(nèi)容包括力學(xué)、熱力學(xué)、電學(xué)、航空學(xué)、蒸汽機特性等。1891年儒科夫斯基首先建立了試驗風(fēng)洞。1905年又提出了圓柱繞流的升力理論儒科夫斯基：俄國力學(xué)家。1847年1月17

22、日生,1921年卒。1868年畢業(yè)于莫斯科大學(xué)物理數(shù)學(xué)系。1872年起任莫斯科工業(yè)學(xué)院分析力學(xué)系數(shù)學(xué)講師，1874年任副教授。1876年得碩士學(xué)位，論文為液體運動學(xué)。1882年獲應(yīng)用數(shù)學(xué)博士學(xué)位，論文為關(guān)于 運動穩(wěn)定性問題的論運動的持久性。1885年起在莫斯科大學(xué)教授理論力學(xué)。1894年被選為彼得堡科學(xué)院通訊院士。1904年普朗特（L.Prantl）觀測分析了固體邊界對液流的影響，首先提出液流邊界層概念，后來對層流邊界層的研究，形成了邊界層理論，在流體力學(xué)、水力學(xué)研究歷史上，具有 劃時代的意義。Pulangte 普朗特，L.Ludwig Prandtl （1875 1953）德國力學(xué)家，現(xiàn)代流

23、體力學(xué)的創(chuàng)造人之一。1875年2月4日生于弗賴辛，1953年8月15日卒于格丁根。曾在慕尼黑工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)力學(xué)工程，并于1900年獲得博士學(xué)位。1901年出任漢諾威大學(xué)教授。普朗特1904年提出邊界層理論。1904年建立和主持了空氣動力學(xué)實驗所。1925年以后又建立威廉皇家流體力學(xué)研究所。以后該所改名為普朗特流體力學(xué)研究所。他在邊界層理論、風(fēng)洞實驗技術(shù)、機翼理論、紊流理論等方面都作出了重要的貢獻，被稱作空氣動力學(xué)之父。1933年尼古拉孜（J.Nikuradse）德國學(xué)者1938年節(jié)格大士分別對各種人工粗糙管道和明渠系統(tǒng)試驗研究進一步揭示了管道和渠 道紊流阻力和水頭損失規(guī)律。5建國以后水力學(xué)的發(fā)展

24、自本世紀50年代以來在迅速的科學(xué)技術(shù)的推動下國內(nèi)外對水力學(xué)中各個問題展開了廣 泛的研究紊流邊界層理論水工水力學(xué)管道和明渠非恒定流滲流高速水流（高速水力學(xué)）波浪運動相似理論等領(lǐng)域取得了豐碩成果，豐富和發(fā)展了水力學(xué)的內(nèi)容環(huán)境水力學(xué)隨機水力學(xué)計算水力學(xué)各種量測的試驗 儀器，得到進一步發(fā)展，例如，激光，PIV測速等技術(shù)?，F(xiàn)在， 水力學(xué)(工程流體力學(xué))已成為一門理論、實驗和計算相結(jié)合的學(xué)科。第二節(jié) 液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力液體的主要物理性質(zhì)及連續(xù)介質(zhì)的概念1.液體的密度和容重密度：單位體積液體所包含的質(zhì)量，用P表示均質(zhì)液體： "MV式中，M為液體的質(zhì)量；V為的體積 對于非均質(zhì)液體：

25、= lim M VAV 3式中， M為任意微元的液體質(zhì)量； V為任意微元的液體體積。量綱：p =ML -3單位：kg m-3表示。例量綱：每一個物理量包含量的數(shù)值和量的種類。物理量的種類稱量綱用符號如，F(xiàn) = -Ma 則F = Ma=M a=Map = f (p, t) = f (壓強，溫度)但隨溫度、壓強變化較小，水力學(xué)中一般視為常數(shù)。用標準大氣壓下，溫度為 4 (°)時蒸餾水密度計算p = 1000 (kg m-3)若已知均質(zhì)液體密度和體積，則該液體質(zhì)量為M = Vp = f (p,t) = f (壓強，溫度)但隨溫度和壓強的變化較小水力學(xué)的特殊問題，如水擊問題，則視為變數(shù)2容重

26、(重度)均質(zhì)液體: 或:量綱：丫 = F L-3重力：地球?qū)ξ矬w的吸引力稱重力，用符號G表示G = Mg式中，g為加速度。 不同液體重度是不同的 丫 = f （p,t） = f （壓強，溫度）但隨壓強和溫度的變化甚微，一般工程上視為常數(shù)。 取一個標準大氣壓下的溫度為4 c蒸餾水計算，則丫 = 9800 （N-m-3 ）= 9.8 （kN -m-3）水的重度（標準大氣壓下）隨溫度變化。3液體的粘滯性從運動的液體中取出兩個相鄰的液層進行分析3.1粘滯性：當液體質(zhì)點（液層）間存在相對運動時液體質(zhì)點（液層）間產(chǎn)內(nèi)摩擦力抵抗其相對運動（液體連續(xù)變形）或 液體在相對運動狀態(tài)下抵抗剪切變形的能力這種性質(zhì)稱液

27、體粘滯性， 此內(nèi)摩擦力稱為粘滯力因：液體質(zhì)點（液層）間存在相對運動（快慢） 果：質(zhì)點間（液層）間存在內(nèi)摩擦力（1 ）方向：與該液層相對運動速度方向相反2 ）大?。河膳ｎD內(nèi)摩擦定律決定3.2牛頓內(nèi)摩擦定律：根據(jù)前人的科學(xué)實驗研究，液層接觸面上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力（單位面積上）大小，與液層之間的流速差成正比，與兩液層距離成反比，同時與液體的性質(zhì)有關(guān)。試驗成果寫成表達式為duT ocdy從另一個角度分析流速梯度液體的變形圖微元水體運動的示意d r : tan(d v)二 dudt dy液體的粘滯故 ddu相鄰液層之間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形速度成正比。所以dt dy性可視為液體抵抗剪切變形的特性.二一二一

28、剪切變形越大，所產(chǎn)生內(nèi)摩擦力越大對相dy dt對運動液層抵抗越大3.3粘滯系數(shù)：反映不同液體對內(nèi)摩擦力的影響系數(shù)動力粘滯系數(shù)量綱：F.T.L-2單位：Nsm-2 = Pa 有時候用：poise(泊)=dyne - s - cm-21 poise = 0.1 N s m-2運動粘滯系數(shù)V =卩/ P量綱：L2T-1單位：m2s-1有時候用：cm2-s-1-1 -11 cm2 s = 1 stokes = 0.0001 m2 s -同一種液體中，粘滯系數(shù)(卩V ) = f (p,t)=隨壓力和溫度變化，但是隨壓力變化甚微，對溫度變化較 為敏感。對于水，可采用下列經(jīng)驗公式0.0177521 0.03

29、37t 0.000221 t式中，t C水溫度，為 stokes; v (cm2/s) 下圖給出了水和空氣的粘滯系數(shù)隨溫度變化曲線。020406080100圖 水和空氣的運動粘滯系數(shù)隨溫度的變化曲線可見：對于水（液體）隨溫度上升而減少，對于空氣其隨溫度上升增大。原因在于兩者 分子結(jié)構(gòu)不同。4液體的壓縮性和膨脹性4.1彈性：當液體承受壓力后，體積要縮小，壓力撤出后也能恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱 為液體的彈性或壓縮性。液體的壓縮性大小用體積壓縮系數(shù)或彈性系數(shù)表示 4.2體積壓縮系數(shù)：dVi話式中，卩為體積壓縮系數(shù)，直越大，液體壓縮性越大。dV與壓強增量dp符號相反，為了保證3是“”表示壓強增大，體積縮小

30、，體積增量 一個整數(shù)，前面冠以"”。液體被壓縮時，質(zhì)量并沒有改變，故dM dV Vd 0-0dVVPdp單位：（m 2 N-1） = Pa-14.3體積彈性系數(shù)：1K單位：Pa, kPa物理意義:K越大，液體越不容易壓縮K * 表示液體絕對不可壓縮。液體是不可壓縮例如，在溫度 t = 20 C, K = 2.10X 106 （kN-m-2）,即每增加一個大氣壓，水的體積相對壓 縮量僅兩萬分之一。特殊問題必須考慮液體壓縮性例如，電站出現(xiàn)事故，突然關(guān)閉電站進水閥門，則進水管中壓力突然升高，液體受到壓縮，產(chǎn)生的彈性力對運動的影響不能忽視。5液體的表面張力表面張力自由面上液體分子受到的極其微小的拉力原因：自由表面上液體分子和兩側(cè)分子引力不平 衡。注意:1表面張力不在液體的內(nèi)部存在，只存在于液體表面2液體的表面張力較小，一般對液體的宏觀運動不起作用可忽略不計。3某些情況下要考慮。例如，水滴霧化一個試驗可以證明，表面張力的存在一個金屬框AB可以沿著框邊直線運動盛有黑顏液體的容器盛有液體的細玻璃管叫做測壓管。 由于表面張力作用玻璃管中液面和與之連同的大容器 中的液面不在同一水平面上，這種現(xiàn)象叫毛細現(xiàn)象。