水力學(xué)緒論課件

第一章緒論教學(xué)目的、要求本章概要介紹液體的特性、連續(xù)性介質(zhì)、主要物理性質(zhì)和作用于液體上的力1）粘性是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在理解粘性概念的基礎(chǔ)上，掌握牛頓內(nèi)摩擦定律，理解動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度的意義；3）了解連續(xù)介質(zhì)模型以及粘度隨溫度的變化規(guī)律。第一章緒論教學(xué)目的、要求力學(xué)第一節(jié)課程概述

水力學(xué)的學(xué)科性質(zhì)研究對(duì)象力學(xué)問題載體

宏觀力學(xué)分支遵循三大守恒原理

流體力學(xué)水力學(xué)流體水力學(xué)強(qiáng)調(diào)水是主要研究對(duì)象比較偏重于工程應(yīng)用力學(xué)第一節(jié)課程概述水力學(xué)的學(xué)科性質(zhì)研究對(duì)象宏觀力學(xué)分支流1.水力學(xué)的概念水力學(xué)就是研究以水為代表的液體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)。

水力學(xué)所研究的基本規(guī)律：兩大主要組成部分，水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。

水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研究液體處于靜止（或相對(duì)平衡）狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系。

水動(dòng)力學(xué)：關(guān)于液體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，它研究液體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及液體的運(yùn)動(dòng)特性與能量轉(zhuǎn)換等等。1.水力學(xué)的概念水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研第一:水力學(xué)雖以水為研究對(duì)象，但其基本原理同樣適用于一般常見的液體和可以忽略壓縮性影響的氣體。第二:水力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容是在外力作用下，靜止與運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，液體與邊界的相互作用。第三:水力學(xué)研究的目的在于應(yīng)用。定義概括了三個(gè)涵義：第一:水力學(xué)雖以水為研究對(duì)象，但其基本原理同樣適用于一般常見

以上這些問題，彼此不是孤立的，也不是水力學(xué)問題的全部，還有一些特殊的水力學(xué)問題，比如挾沙水流、高速水流、波浪運(yùn)動(dòng)、水資源的污染以及水力學(xué)模型試驗(yàn)等。要解決上述水力學(xué)問題，就必須研究水流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

以上這些問題，彼此不是孤立的，也不是水力學(xué)問題的全部，液體、氣體與固體的主要區(qū)別是什么？

液體與固體的主要區(qū)別在于易流動(dòng)性，而液體與氣體的主要區(qū)別在于是否具有可壓縮性。

因此液體易流動(dòng)性、不易壓縮的特性使液體有許多與固體和氣體不同的運(yùn)動(dòng)特征。液體、氣體與固體的主要區(qū)別是什么？液體與固體的有無固定的體積？能否形成

自由表面？是否容易

被壓縮？流體氣體無否易液體有能不易呈現(xiàn)流動(dòng)性？

流體固體

流體最主要的物理特性有無固定的體積？能否形成

自由表面？是否容易

被壓縮？氣體無1.易流動(dòng)性靜止的流體不能承受剪切應(yīng)力，固體能夠承受一定的剪切應(yīng)力。流體的宏觀性質(zhì)2.粘性流體抵抗變形的性質(zhì)，為粘性。3.壓縮性流體質(zhì)點(diǎn)的體積或密度在一定壓力差或溫度差下可以改變的性質(zhì)，為壓縮性。1.易流動(dòng)性流體的宏觀性質(zhì)2.粘性流體抵抗變形的性質(zhì)，

水力學(xué)中研究的液體是一種易流動(dòng)、不易壓縮、粘性很小、均質(zhì)等向的連續(xù)介質(zhì)。流體運(yùn)動(dòng)的三大要素：流體、運(yùn)動(dòng)、力水力學(xué)中研究的液體是一種易流動(dòng)、不易壓縮、粘性2.水力學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)海洋

水利航空航天交通運(yùn)輸

環(huán)境

氣象

石油化工

機(jī)械冶金

生物

2.水力學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)海洋水利航空航

一.水流對(duì)建筑物的作用力問題（水力荷載問題）

確定建筑物所受的靜水總壓力、動(dòng)水總壓力、為建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定分析提供依據(jù)。

一.水流對(duì)建筑物的作用力問題（水力荷載問題）

二.建筑物的過流能力和尺寸問題

水流在通過管道、引水、輸水以及閘壩等建筑物時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過斷面的水量就稱為流量，它是確定建筑物的型式和尺寸的基本依據(jù)。

二.建筑物的過流能力和尺寸問題

水流在通過管道、三.水能利用和消能問題

為充分利用水流能量，減少引水、輸水中的能量損失；或者為了削弱、消減高速水流對(duì)下游河床的沖刷，保證建筑物的安全，就必須分析研究水流運(yùn)動(dòng)過程中水能利用和消能問題。三峽大壩泄洪農(nóng)村小型自來水廠三.水能利用和消能問題

為充分利用水流能量，減少引水四.河渠的水面曲線計(jì)算問題；

在河道上筑壩設(shè)閘后，上游水位將沿河道抬高并形成水庫(kù)，導(dǎo)致河道兩岸的大片土地受到淹沒。要確定水庫(kù)的淹沒范圍，就必須解決河渠水面曲線的計(jì)算問題。四.河渠的水面曲線計(jì)算問題；

在河道五.建筑物的滲流問題；確定建筑物透水壩體和建筑物透水地基中的揚(yáng)壓力等。

五.建筑物的滲流問題；確定建筑物透水壩體和建筑物透水地基中的六.水工建筑物中水流形態(tài)問題。六.水工建筑物中水流形態(tài)問題。1.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)個(gè)分子

1cm3空氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)宏觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)足夠小，只占據(jù)一個(gè)空間幾何點(diǎn)，體積趨于零。微觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)足夠大的分子團(tuán)，包含了足夠多的液體分子。第二節(jié)液體的主要物理性質(zhì)1.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)1cm3空氣宏觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)足夠小，以密度為例，考察物理量是怎樣定義在液體質(zhì)點(diǎn)上的。若液體微團(tuán)的體積為ΔV，質(zhì)量為Δm，則液體質(zhì)點(diǎn)密度為連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將液體區(qū)域看成由液體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)組成，占

滿空間而沒有間隙，其物理特性和運(yùn)動(dòng)要素在空間是連

續(xù)分布的。

連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)是近似的、宏觀的假設(shè)，把液體視為連續(xù)介質(zhì)后，液體運(yùn)動(dòng)中物理量都視為空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。其中ΔV0

的含義應(yīng)理解為液體微團(tuán)趨于液體質(zhì)點(diǎn)。以密度為例，考察物理量是怎樣定義在液體質(zhì)點(diǎn)上的。若液體微團(tuán)的2.液體的主要物理性質(zhì)1).慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，由于液體的慣性引起對(duì)外界抵抗的反作用力。2).質(zhì)量：物體慣性大小的度量。3).密度：是指單位體積液體所具有的質(zhì)量。

2.液體的主要物理性質(zhì)1).慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)注意：在工程計(jì)算中，水的密度和容重視為常數(shù)，采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度為4℃時(shí)純凈水密度來計(jì)算，4).重力：地球?qū)ξ矬w的引力稱為重力，或稱為重量。5).液體的容重：是指單位體積液體所具有的重量。注意：在工程計(jì)算中，水的密度和容重視為常數(shù)，采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣3.液體的黏滯性

運(yùn)動(dòng)液體具有抵抗剪切變形的能力，這就是黏滯性。值得強(qiáng)調(diào)的是，這種抵抗體現(xiàn)在剪切變形的快慢上。在剪切變形中，液體內(nèi)部出現(xiàn)成對(duì)的切應(yīng)力τ，稱為內(nèi)摩擦力，來抵抗相鄰兩層液體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

21

3.液體的黏滯性運(yùn)動(dòng)液體具有抵抗剪切變形的能力，這就

流體在靜止時(shí)不能承受剪切力，抵抗剪切變形。

流體只有在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能抵抗剪切變形。

只要有剪切力的作用，流體就不會(huì)靜止下來，發(fā)生連續(xù)變形而流動(dòng)。

作用在流體上的剪切力不論多么微小，只要有足夠的時(shí)間，便能產(chǎn)生任意大的變形。

運(yùn)動(dòng)流體抵抗剪切變形的能力（產(chǎn)生剪切應(yīng)力的大?。w現(xiàn)在變形的速率上，而不是變形的大小。流體在靜止時(shí)不能承受剪切力，抵抗剪切變形。流體只有在牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運(yùn)動(dòng)的液體，相互鄰近層間單位面積上所作用的內(nèi)摩擦力（或黏滯力），與流速梯度成正比，同時(shí)與液體的性質(zhì)有關(guān)．

牛頓內(nèi)摩擦定律告訴我們：切應(yīng)力τ和剪切（角）變形速率

之間存在正比例關(guān)系

比例系數(shù)

稱為動(dòng)力黏性系數(shù)，是黏性流體的物理屬性。牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運(yùn)動(dòng)的液體，相互鄰近層間單位面積上所作

對(duì)于如圖的平面流動(dòng)，流體速度u都沿x方向，且不隨x變化，只隨y變化。兩層流體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切（角）變形，同時(shí)也出現(xiàn)成對(duì)的切應(yīng)力，流動(dòng)快的一層要帶動(dòng)流動(dòng)慢的一層，而流動(dòng)慢的一層則要阻礙流動(dòng)快的一層，它起到抵抗剪切變形的作用。對(duì)于如圖的平面流動(dòng)，流體速度u都沿x方向，且不隨

容易解釋為什么是剪切

（角）變形速率，它表示流體直角減小的速度。

滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體，否則稱為非牛頓流體。25

容易解釋為什么是剪切

滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱B-泥漿、血液等，只有剪切力達(dá)到某一值時(shí)，才開始剪切變形；C-尼龍、橡皮的溶液、顏料、油漆等，黏滯系數(shù)隨剪切變形速度的增加而減小；D-生面團(tuán)、濃淀粉糊等，黏滯系數(shù)隨剪切變形速度的增加而增加；26

B-泥漿、血液等，只有剪切力達(dá)到某一值時(shí)，才開始剪切變形；2形成牛頓內(nèi)摩擦力物理機(jī)理①分子間的吸引力②分子運(yùn)動(dòng)引起液體層間的動(dòng)量交換液體以此為主氣體以此為主

隨著溫度升高，液體的黏性系數(shù)下降；氣體的黏性系數(shù)上升。

今后在談及黏性系數(shù)時(shí)一定指明當(dāng)時(shí)的溫度。

運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)具有運(yùn)動(dòng)學(xué)量綱。形成牛頓內(nèi)摩擦力物理機(jī)理①分子間的吸引力②分子運(yùn)動(dòng)引起液理想流體假設(shè)

理想流體假設(shè)是忽略黏性影響的假設(shè)，可近似反映黏性作用不大的實(shí)際流動(dòng)，黏性作用不大是相對(duì)于其它因素的作用而言的。而

是流體的客觀屬性，所以往往是在變形速率不大的區(qū)域?qū)?shí)際流體簡(jiǎn)化為理想流體。

我們將會(huì)看到，是否忽略黏性影響將對(duì)流動(dòng)問題的處理帶來很大的區(qū)別，理想流體假設(shè)可以大大簡(jiǎn)化理論分析過程。

忽略黏性影響實(shí)際上就是忽略切應(yīng)力，切應(yīng)力τ，理想流體假設(shè)

理想流體假設(shè)是忽略黏性影響的假設(shè)，可近似反映黏計(jì)算平板上所受的內(nèi)摩擦力。h1h2H計(jì)算平板上所受的內(nèi)摩擦力。h1h2H4.液體的壓縮性液體能承受壓力，在受外力壓縮變形時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)力（彈性力）予以抵抗，并在撤除外力后恢復(fù)原形，液體的這種性質(zhì)稱為壓縮性。VV-ΔVpp+Δp4.液體的壓縮性液體能承受壓力，在受外力壓縮變形時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)力

將相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比值稱

為壓縮系數(shù)，其倒數(shù)稱為體積彈性系數(shù)。K

越大，

越不易被壓縮。

液體的K

隨溫度和壓強(qiáng)而變，隨溫度變化不顯著。液體的K

值很大，除非壓強(qiáng)變化很劇烈、很迅速，一般可不考慮壓縮

性，作不可壓縮流體假設(shè)，即認(rèn)為液體的K

值為無窮大，密

度為常數(shù)。但若考慮水下爆炸、水擊問題時(shí)，則必須考慮壓

縮性。

將相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比值5.表面張力毛細(xì)現(xiàn)象5.表面張力毛細(xì)現(xiàn)象液體的物理性質(zhì)：1.慣性、質(zhì)量與密度；2.萬有引力特性，重力與容重；3.粘滯性；4.壓縮性；5.表面張力；液體的物理性質(zhì)：第三節(jié)作用在液體上的力

按力的作用方式分為：表面力、質(zhì)量力。一.表面力

表面力分布在液體面上，是一種接觸力。表面力：指作用于液體表面，并與受作用的液體表面積成比例的力。第三節(jié)作用在液體上的力按力的作用方式分n

設(shè)面積為ΔA的流體面元，法向?yàn)?/p>

n

，指向表面力受體外側(cè)，所受表面力為ΔP

，則應(yīng)力

的含義為面元趨于面元上的某定點(diǎn)，所以應(yīng)力是定義在流體面上一點(diǎn)處的。同一點(diǎn)處的應(yīng)力還與作用面的方位有關(guān)，所以須將作用面的法向用腳標(biāo)指明。ΔA0

應(yīng)力pn是矢量，可向作用面的法向或切向投影，分解成壓應(yīng)力和切應(yīng)力。n設(shè)面積為ΔA的流體面元，法向?yàn)閚，指向表面力受體外側(cè)

凡談及應(yīng)力，應(yīng)注意明確以下幾個(gè)要素：

①哪一點(diǎn)的應(yīng)力；

②

哪個(gè)方位作用面上的應(yīng)力；

③作用面的哪一側(cè)流體是研究對(duì)象（表面力的受體），從

而決定法線的指向；

④應(yīng)力在哪個(gè)方向上的分量。

凡談及應(yīng)力，應(yīng)注意明確以下幾個(gè)要素：

①哪一點(diǎn)的應(yīng)力

質(zhì)量力分布在液體質(zhì)量上。質(zhì)量力的定義：作用于液體的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，并與受作用的液體質(zhì)量成比例的力。單位質(zhì)量力：作用在單位質(zhì)量液體上的質(zhì)量力。二.質(zhì)量力

質(zhì)量力分布在液體質(zhì)量上。二.質(zhì)量力第四節(jié)水力學(xué)的研究方法1.理論分析（經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)）2.科學(xué)試驗(yàn)（1）原型觀測(cè)（2）模型試驗(yàn)（3）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)3.數(shù)值模擬和數(shù)值計(jì)算第四節(jié)水力學(xué)的研究方法1.理論分析（經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)）1.理解連續(xù)介質(zhì)和理想液體的概念。2.掌握液體的基本特征和主要物理性質(zhì)，特別是液體的黏滯性和牛頓內(nèi)摩擦定律及其應(yīng)用條件。3.理解作用在液體上的兩種力。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.理解連續(xù)介質(zhì)和理想液體的概念。學(xué)習(xí)重點(diǎn)思考題1液體的基本特征是什么？它與氣體、固體有什么區(qū)別？2為什么要引進(jìn)連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)？為什么可以把液體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)？3液體的主要物理特性是什么？研究液體運(yùn)動(dòng)一般主要考慮哪些物理性質(zhì)？什么情況下要考慮液體的可壓縮性和表面張力特性？思考題1液體的基本特征是什么？它與氣體、固體有什么區(qū)別4液體內(nèi)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？敘述牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容、表達(dá)式和使用條件。5理想液體與實(shí)際液體有什么區(qū)別？6作用在液體上的力有哪幾種？4液體內(nèi)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？敘述牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝您的支持，我們努力做得更好！此課件下載可自行編輯修改，供參考！第一章緒論教學(xué)目的、要求本章概要介紹液體的特性、連續(xù)性介質(zhì)、主要物理性質(zhì)和作用于液體上的力1）粘性是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在理解粘性概念的基礎(chǔ)上，掌握牛頓內(nèi)摩擦定律，理解動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度的意義；3）了解連續(xù)介質(zhì)模型以及粘度隨溫度的變化規(guī)律。第一章緒論教學(xué)目的、要求力學(xué)第一節(jié)課程概述

水力學(xué)的學(xué)科性質(zhì)研究對(duì)象力學(xué)問題載體

宏觀力學(xué)分支遵循三大守恒原理

流體力學(xué)水力學(xué)流體水力學(xué)強(qiáng)調(diào)水是主要研究對(duì)象比較偏重于工程應(yīng)用力學(xué)第一節(jié)課程概述水力學(xué)的學(xué)科性質(zhì)研究對(duì)象宏觀力學(xué)分支流1.水力學(xué)的概念水力學(xué)就是研究以水為代表的液體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)。

水力學(xué)所研究的基本規(guī)律：兩大主要組成部分，水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。

水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研究液體處于靜止（或相對(duì)平衡）狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系。

水動(dòng)力學(xué)：關(guān)于液體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，它研究液體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及液體的運(yùn)動(dòng)特性與能量轉(zhuǎn)換等等。1.水力學(xué)的概念水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研第一:水力學(xué)雖以水為研究對(duì)象，但其基本原理同樣適用于一般常見的液體和可以忽略壓縮性影響的氣體。第二:水力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容是在外力作用下，靜止與運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，液體與邊界的相互作用。第三:水力學(xué)研究的目的在于應(yīng)用。定義概括了三個(gè)涵義：第一:水力學(xué)雖以水為研究對(duì)象，但其基本原理同樣適用于一般常見

以上這些問題，彼此不是孤立的，也不是水力學(xué)問題的全部，還有一些特殊的水力學(xué)問題，比如挾沙水流、高速水流、波浪運(yùn)動(dòng)、水資源的污染以及水力學(xué)模型試驗(yàn)等。要解決上述水力學(xué)問題，就必須研究水流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

以上這些問題，彼此不是孤立的，也不是水力學(xué)問題的全部，液體、氣體與固體的主要區(qū)別是什么？

液體與固體的主要區(qū)別在于易流動(dòng)性，而液體與氣體的主要區(qū)別在于是否具有可壓縮性。

因此液體易流動(dòng)性、不易壓縮的特性使液體有許多與固體和氣體不同的運(yùn)動(dòng)特征。液體、氣體與固體的主要區(qū)別是什么？液體與固體的有無固定的體積？能否形成

自由表面？是否容易

被壓縮？流體氣體無否易液體有能不易呈現(xiàn)流動(dòng)性？

流體固體

流體最主要的物理特性有無固定的體積？能否形成

自由表面？是否容易

被壓縮？氣體無1.易流動(dòng)性靜止的流體不能承受剪切應(yīng)力，固體能夠承受一定的剪切應(yīng)力。流體的宏觀性質(zhì)2.粘性流體抵抗變形的性質(zhì)，為粘性。3.壓縮性流體質(zhì)點(diǎn)的體積或密度在一定壓力差或溫度差下可以改變的性質(zhì)，為壓縮性。1.易流動(dòng)性流體的宏觀性質(zhì)2.粘性流體抵抗變形的性質(zhì)，

水力學(xué)中研究的液體是一種易流動(dòng)、不易壓縮、粘性很小、均質(zhì)等向的連續(xù)介質(zhì)。流體運(yùn)動(dòng)的三大要素：流體、運(yùn)動(dòng)、力水力學(xué)中研究的液體是一種易流動(dòng)、不易壓縮、粘性2.水力學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)海洋

水利航空航天交通運(yùn)輸

環(huán)境

氣象

石油化工

機(jī)械冶金

生物

2.水力學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)海洋水利航空航

一.水流對(duì)建筑物的作用力問題（水力荷載問題）

確定建筑物所受的靜水總壓力、動(dòng)水總壓力、為建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定分析提供依據(jù)。

一.水流對(duì)建筑物的作用力問題（水力荷載問題）

二.建筑物的過流能力和尺寸問題

水流在通過管道、引水、輸水以及閘壩等建筑物時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過斷面的水量就稱為流量，它是確定建筑物的型式和尺寸的基本依據(jù)。

二.建筑物的過流能力和尺寸問題

水流在通過管道、三.水能利用和消能問題

為充分利用水流能量，減少引水、輸水中的能量損失；或者為了削弱、消減高速水流對(duì)下游河床的沖刷，保證建筑物的安全，就必須分析研究水流運(yùn)動(dòng)過程中水能利用和消能問題。三峽大壩泄洪農(nóng)村小型自來水廠三.水能利用和消能問題

為充分利用水流能量，減少引水四.河渠的水面曲線計(jì)算問題；

在河道上筑壩設(shè)閘后，上游水位將沿河道抬高并形成水庫(kù)，導(dǎo)致河道兩岸的大片土地受到淹沒。要確定水庫(kù)的淹沒范圍，就必須解決河渠水面曲線的計(jì)算問題。四.河渠的水面曲線計(jì)算問題；

在河道五.建筑物的滲流問題；確定建筑物透水壩體和建筑物透水地基中的揚(yáng)壓力等。

五.建筑物的滲流問題；確定建筑物透水壩體和建筑物透水地基中的六.水工建筑物中水流形態(tài)問題。六.水工建筑物中水流形態(tài)問題。1.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)個(gè)分子

1cm3空氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)宏觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)足夠小，只占據(jù)一個(gè)空間幾何點(diǎn)，體積趨于零。微觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)足夠大的分子團(tuán)，包含了足夠多的液體分子。第二節(jié)液體的主要物理性質(zhì)1.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)1cm3空氣宏觀上看，液體質(zhì)點(diǎn)足夠小，以密度為例，考察物理量是怎樣定義在液體質(zhì)點(diǎn)上的。若液體微團(tuán)的體積為ΔV，質(zhì)量為Δm，則液體質(zhì)點(diǎn)密度為連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將液體區(qū)域看成由液體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)組成，占

滿空間而沒有間隙，其物理特性和運(yùn)動(dòng)要素在空間是連

續(xù)分布的。

連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)是近似的、宏觀的假設(shè)，把液體視為連續(xù)介質(zhì)后，液體運(yùn)動(dòng)中物理量都視為空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。其中ΔV0

的含義應(yīng)理解為液體微團(tuán)趨于液體質(zhì)點(diǎn)。以密度為例，考察物理量是怎樣定義在液體質(zhì)點(diǎn)上的。若液體微團(tuán)的2.液體的主要物理性質(zhì)1).慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，由于液體的慣性引起對(duì)外界抵抗的反作用力。2).質(zhì)量：物體慣性大小的度量。3).密度：是指單位體積液體所具有的質(zhì)量。

2.液體的主要物理性質(zhì)1).慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)注意：在工程計(jì)算中，水的密度和容重視為常數(shù)，采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度為4℃時(shí)純凈水密度來計(jì)算，4).重力：地球?qū)ξ矬w的引力稱為重力，或稱為重量。5).液體的容重：是指單位體積液體所具有的重量。注意：在工程計(jì)算中，水的密度和容重視為常數(shù)，采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣3.液體的黏滯性

運(yùn)動(dòng)液體具有抵抗剪切變形的能力，這就是黏滯性。值得強(qiáng)調(diào)的是，這種抵抗體現(xiàn)在剪切變形的快慢上。在剪切變形中，液體內(nèi)部出現(xiàn)成對(duì)的切應(yīng)力τ，稱為內(nèi)摩擦力，來抵抗相鄰兩層液體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

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3.液體的黏滯性運(yùn)動(dòng)液體具有抵抗剪切變形的能力，這就

流體在靜止時(shí)不能承受剪切力，抵抗剪切變形。

流體只有在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能抵抗剪切變形。

只要有剪切力的作用，流體就不會(huì)靜止下來，發(fā)生連續(xù)變形而流動(dòng)。

作用在流體上的剪切力不論多么微小，只要有足夠的時(shí)間，便能產(chǎn)生任意大的變形。

運(yùn)動(dòng)流體抵抗剪切變形的能力（產(chǎn)生剪切應(yīng)力的大?。w現(xiàn)在變形的速率上，而不是變形的大小。流體在靜止時(shí)不能承受剪切力，抵抗剪切變形。流體只有在牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運(yùn)動(dòng)的液體，相互鄰近層間單位面積上所作用的內(nèi)摩擦力（或黏滯力），與流速梯度成正比，同時(shí)與液體的性質(zhì)有關(guān)．

牛頓內(nèi)摩擦定律告訴我們：切應(yīng)力τ和剪切（角）變形速率

之間存在正比例關(guān)系

比例系數(shù)

稱為動(dòng)力黏性系數(shù)，是黏性流體的物理屬性。牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運(yùn)動(dòng)的液體，相互鄰近層間單位面積上所作

對(duì)于如圖的平面流動(dòng)，流體速度u都沿x方向，且不隨x變化，只隨y變化。兩層流體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切（角）變形，同時(shí)也出現(xiàn)成對(duì)的切應(yīng)力，流動(dòng)快的一層要帶動(dòng)流動(dòng)慢的一層，而流動(dòng)慢的一層則要阻礙流動(dòng)快的一層，它起到抵抗剪切變形的作用。對(duì)于如圖的平面流動(dòng)，流體速度u都沿x方向，且不隨

容易解釋為什么是剪切

（角）變形速率，它表示流體直角減小的速度。

滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體，否則稱為非牛頓流體。67

容易解釋為什么是剪切

滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱B-泥漿、血液等，只有剪切力達(dá)到某一值時(shí)，才開始剪切變形；C-尼龍、橡皮的溶液、顏料、油漆等，黏滯系數(shù)隨剪切變形速度的增加而減小；D-生面團(tuán)、濃淀粉糊等，黏滯系數(shù)隨剪切變形速度的增加而增加；68

B-泥漿、血液等，只有剪切力達(dá)到某一值時(shí)，才開始剪切變形；2形成牛頓內(nèi)摩擦力物理機(jī)理①分子間的吸引力②分子運(yùn)動(dòng)引起液體層間的動(dòng)量交換液體以此為主氣體以此為主

隨著溫度升高，液體的黏性系數(shù)下降；氣體的黏性系數(shù)上升。

今后在談及黏性系數(shù)時(shí)一定指明當(dāng)時(shí)的溫度。

運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)具有運(yùn)動(dòng)學(xué)量綱。形成牛頓內(nèi)摩擦力物理機(jī)理①分子間的吸引力②分子運(yùn)動(dòng)引起液理想流體假設(shè)

理想流體假設(shè)是忽略黏性影響的假設(shè)，可近似反映黏性作用不大的實(shí)際流動(dòng)，黏性作用不大是相對(duì)于其它因素的作用而言的。而

是流體的客觀屬性，所以往往是在變形速率不大的區(qū)域?qū)?shí)際流體簡(jiǎn)化為理想流體。

我們將會(huì)看到，是否忽略黏性影響將對(duì)流動(dòng)問題的處理帶來很大的區(qū)別，理想流體假設(shè)可以大大簡(jiǎn)化理論分析過程。

忽略黏性影響實(shí)際上就是忽略切應(yīng)力，切應(yīng)力τ，理想流體假設(shè)

理想流體假設(shè)是忽略黏性影響的假設(shè)，可近似反映黏計(jì)算平板上所受的內(nèi)摩擦力。h1h2H計(jì)算平板上所受的內(nèi)摩擦力。h1h2H4.液體的壓縮性液體能承受壓力，在受外力壓縮變形時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)力（彈性力）予以抵抗，并在撤除外力后恢復(fù)原形，液體的這種性質(zhì)稱為壓縮性。VV-ΔVpp+Δp4.液體的壓縮性液體能承受壓力，在受外力壓縮變形時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)力

將相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比值稱

為壓縮系數(shù)，其倒數(shù)稱為體積彈性系數(shù)。K

越大，

越不易被壓縮。

液體的K

隨溫度和壓強(qiáng)而變，隨溫度變化不顯著。液體的K

值很大，除非壓強(qiáng)變化很劇烈、很迅速，一般可不考慮壓縮

性，作不可壓縮流體假設(shè)，即認(rèn)為液體的K

值為無窮大，密

度為常數(shù)。但若考慮水下爆炸、水擊問題時(shí)，則必須考慮壓

縮性。

將相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比值5.表面張力毛細(xì)現(xiàn)象5.表面張力毛細(xì)現(xiàn)象液體的物理性質(zhì)：1.慣性、質(zhì)量與密度；2.萬有引力特性，重力與容重；3.粘滯性；4.壓縮性；5.表面張力；液體的物