水力学概念

水力学概念

第一章 绪论

1、流体的流动性：流体在微笑建立作用下，连续变形的特性，乘坐流动性

2、连续介质（假设）模型：把流体当做是由密集指点构成的、内部无间隙的连续体来研究，这就是连续介质假设。

3、流体的黏性：是流体的内摩擦特性。

4、粘性系数μ：是比例系数，成为动力黏度，简称黏度，单位“Pa.s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量，值越大，流体越黏，流动性越差。液体温度越大，黏度越小。

5、运动粘性系数ν：黏度μ和密度经常以比的形式出现，将其定义为流体的动力黏度。

6、牛顿内摩擦定律：

7、表面力：表面力是通过直接接触，作用在所取流体表面上的力，简称面力

8、质量力：是作用在所取流体体积内每个质点上的力，因力的大小与流体的质量成比例，故称质量力。

第二章 流体静力学

1、静水压强的特性：（1）应力的方向延作用面的内法线方向；（2）静压强的大小与作用面方位无关。

2、绝对压强：绝对压强是以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强，以符号Pabs 表示。

3、相对压强：相对压强是以当地大气压为基准起算的压强，以符号P 表示。绝对压强和相对压强之间相差一个当地大气压。

4、真空度：党绝对压强小于当地大气压，相对压强便是负值，又称负压，这种状态用真空度来度量。

5、液体静力学基本方程的物理意义是单位重量的液体具有的，相对于基准面的重力势能，简称位能。

6、测压管高度：当测点的绝对大气压强大于当地大气压强时，在该点接一根竖直向上的开口玻璃管，这样的玻璃管乘坐测压管，液体延测压管上升的高度，成为测压管高度或压强水头。

7、测压管水头：是单位重量液体具有的总势能。

8、等压面：压强相等的空间点构成的面。

9、等压面的性质：（1）等压面与质量力正交（2）两液体的交界面是等压面

10、水平面是等压面的条件

（1）质量力只有重力（2）连同的同一种流体（3）流体是静止的。

第三章 流体运动学

1、流体运动的描述（1）拉格朗日法：将流体的运动看作是无数个质点运动的总和，以个别指点作为观察对象加以描述，将各个质点的运动汇总起来，就得到整个流动。（2）欧拉法是以流动空间作为观察对象，观察不同时刻各空间点上流体的质点的运动参数，将各时刻的情况汇总起来，就描述了整个运动。

2、恒定流和非恒定流：以时间为标准，若各空间点上的流动参数（速度、压强、密度等）皆不随时间变化，这样的流动是恒定流，反之为非恒定流。

3、均匀流与非均匀流：若质点的迁移加速度为零，流动是均匀流，反之为非均匀流。

dy du μτ

4、流线与迹线：（1）流线是速度场的矢量线，它是某一确定时刻，在速度场中绘出的空间曲线，线上所有的质点在该时刻的速度矢量都与曲线相切。（2）流体质点在某一时段的运动轨迹称为迹线。

5、流管：在流场中任取不与流线重合的封闭曲线，过曲线上各点作流线，所构成的管状表面称为流管。流束：充满流体的流管成为流束。元流：元流是过流断面无限小的流束，几何特征与流线相同。(断面上各点的运动参数：位置高度Z、流速、压强均相等)总流：总流是过流断面为有限大小的流束，是由无数元流构成的，断面上各点的流动参数一般情况下不相同。

6、过流断面：在流束上做出的与流线正交的横断面是过流断面。流量：单位时间内通过某一过流断面的流体量称为该断面的流量。断面平均流速：设想过流断面上流速均匀分布，通过的流量与实际流量相同，该流速定义为该断面的平均流速。

第四章流体动力学基础

1、渐变流、急变流：流线近于平行直线的流动定义为渐变流，反之为急变流。

2、元流的能量方程，满足条件：不可压缩，恒定流动，延流管。物理意义：三项分别为位能、压能和动能，其综合为机械能。几何意义：测压管水头和速度水头的和为总水头。

3、总流的伯努利方程，适用条件：恒定流动、质量力只有重力、不可压缩流体、所取过流断面皆为渐变流断面、两断面之间无分流和汇流。物理意义：前两项为过流断面上单位重量流体平均势能，后者为过流断面上单位重量流体的平均动能，三项之和是过流断面上单位重量流体的平均机械能，能量守恒原理的总流表达式。几何意义：第一项为位置高度或高度水头；第二项为测压管高度或压强水头；第三项为平均流速高度或速度水头。

4、动能修正系数：为修正以断面平均速度计算的功能，与实际动能的差值而引入的修正系数。

5、恒定总流的动量方程，使用条件：恒定流、过流断面为渐变流断面、不可压缩流体。动量修正系数：为修正以断面平均速度计算的动量与实际动量差值而引入的修正系数。物理意义：方程表明，作用于控制体内流体上的外力，等于控制体净流出的动量。可用于解决的问题：求总流与边界面之间的相互作用力问题，以及因水头损失难以确定、运用伯努利方程受到限制的问题，适用于动量方程求解。

6、控制体：以过流断面及总流的侧表面围成的空间

第六章流动阻力及水头损失

1、水头损失：总流单位重量流体平均机械能损失成为水头损失。产生原因：实际流体具有黏性，在通道内流动时，流体内部流层之间存在相对运动和流动阻力。流动阻力做工，使流体的一部分机械能不可逆转地转化为热能散发，造成机械能的损失。

2、延程水头损失：流体在等直径的流管中流动的水头损失就是延程水头损失。

3、局部水头损失：发生在管道入口、异径管、弯管、三通、阀门等各处管件处的水头损失，都是局部水头损失。

4、水头线：总流沿程能量变化的几何图示

5、总水头线：沿程各断面总水头的连线。特点：粘性流体的总水头线沿程

单调下降。

6、测压管水头线：沿程各断面测压管水头的连线。特点：此线沿程可升、可降、也可不变。

7、粘性流体的两种流态：层流：玻璃管中的水，一层套着一层呈层状运动，隔层纸地安互补掺混；紊流：指点的运动轨迹极不规则，隔层纸地安相互掺混。

8、临界雷诺数：不随管径大小和流体物性变化的无量纲数。

9、雷诺数的物理意义：是以宏观特征量表征的、质点惯性力与粘性力之比。

10、圆管中层流流速呈抛物线分布，是圆管层流的重要特征之一

11、圆管中紊流呈对数分布

12、管壁相对粗糙：绝对粗糙与直径之比。

13、管道内紧靠管壁存在粘性剪应力起控制作用的薄层，成为黏性底层。

14、尼古拉兹实验，阻力系数分5区：层流、层流向紊流过度、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区。

15、当量粗糙：把直径相同、紊流粗糙区λ值相等的人工粗糙管的粗糙突起高度ks定义为改棺材工业管道的当量粗糙。

16、水力半径：引用一个综合反映断面大小和几何形状对流动影响的特征长度，代替圆管雷诺数中的直径。

17、非圆管断面的当量直径：吧水力半径相等的圆管定义为非圆管的当量直径。

第七章孔口、管嘴出流和有压管流

1、短管和长管：工程上为了简化计算，按两类水头损失在全部损失中站比重不同，将管道分为短管和长管。

2、串联管道：有直径不同的管段顺序连接起来的管道

3、并联管道：在两节点之间，并联两根以上管段的管道。

4、孔口出流：容器壁上开孔，流体经流孔流出的水力现象。

5、薄壁孔口：孔口出流时，水流与孔壁仅在一条轴线上接触，壁厚对出流无影响的孔口。

6、薄壁小孔口：孔口断面上各点水头相等。

7、管嘴出流正常工作条件：作用水头小于等于9m；管嘴长度l=（3-4）d