水力学(吴持恭)高等教育出版社
吴持恭版水力学-第二章-思考题答案-精选.pdf
变流和急变流。 渐变流具有的重要性质：过水断面上的压强近似服从 图（ a）表示一水闸正在提升闸门放水，图（ b）表示一水管正在打开阀门 放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是否符合 A 1V 1＝ AaVa 的连续方程？为什么？
否，因水流均属非恒定流
图 2.2
组成的，它们间可相互转化，但不能分割。水流总是从总机械能大的
1-1
断面流向总机械能小的 2-2 断面，其差值用来克服两断面间的总水头损失。
2.5 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压
管水头线和总水头线的关系怎样？
p
v2
各断面总能量值 H z
连接起来的曲线或直线称总水头线，
第二章
2.1 “恒定流与非恒定流” ，“均匀流与非均匀流” ，“渐变流与急变流”等三个
概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？
恒定流：如果在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变， 这
种水流称为恒定流。
非恒定流： 如果在流场中有任何一个运动要素是随时间而改变的， 这种水流 称为非恒定流。
2
（ 2）如果由动量方程式求得的力为负值说明什么问题。 （ 1）包括动水压力、粘滞力、固体边壁对水流的反作用力、重力及惯性力。 （ 2）说明假设未知力的方向与实际方向相反。
3
均匀流：当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。
非均匀流：当水流的流线不是相互平行的直线，该水流称为非均匀流。
渐变流：当水流的流线虽然不是相互平行直线， 但几乎近于平行直线时称为
渐变流。
急变流：当水流的流线之间的夹角很大或流线的曲率很小， 这种水流称为急
变流。
联系：恒定流和非恒定流均可以是均匀流或非均匀流， 非均匀流中又包括渐
流体力学 第2章 水静力学
于表中。
表 压强的单位及其换算表
帕 工程大气压 标准大气压 巴
米水柱 毫米水柱 磅/英寸 2
(Pa)
(kgf/cm2)
(atm)
(bar)
(mH2O)
(mmHg) (lbf/in2)
1
0.102×10-4 0.0987×10-4 0.100×10-4 1.02×10-4 75.03×10-4 1.45×10-4
压力体与水在同一侧为实压力体，方 向向下。
压力体与水不在同一侧为虚压力体， 方向向上。
例2-8 溢流坝上的弧形闸门，已知 R 10m
闸门宽 b 8m ， 300 。
求作用在该闸门上的静水总压力的大小和方 向。
Px 2548 kN Pz 774.494 kN
arctan0.304
§2-8 物体的沉浮和浮体的稳定性
绘制原则: ①找已知点压强. ②依据静压强的两个特性绘图.
③根据静压强基本公式 p gh 计算点压强（相对压强）。
静水压强分布图实例
三、真空现象和汽化压强
工程中有可能出现真空的情况：水泵的吸水 管（画图）、虹吸流道的驼峰断面、高速水 流流过某些建筑物（薄壁堰）
真空现象（空化、空蚀）
利用空化的例子：清除船体表面的锈或者生 物，潜水艇
y
f
1
p
0
Z 1 p 0
z
2.流体平衡微分方程的积分
微分形式： dp Xdx Ydy Zdz
积分形式： p W c p p0 (W W0 ) 质量力只有重力：z p C
二、等压面
在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。
1.等压面方程
Xdx Ydy Zdz 0
• 三、气体压强的计算 p p0
《水力学》教学大纲
《水力学》教学大纲Hydraulics课程编码： 06202010 学分：4 课程类别：专业基础课计划学时：72 其中讲课：60 实验或实践：12 上机：0 适用专业：给水排水工程推荐教材：闻德荪，《工程流体力学(水力学)》，高等教育出版社，2004年。
参考书目：伍悦滨编. 《工程流体力学（水力学）》. 北京：中国建筑工业出版社，2006。
李家星、赵振兴编.《水力学》.南京：河海大学出版社，2001。
吴持恭编.《水力学》(第三版).北京：高等教育出版社，2003。
赵振兴，何建京编著. 《水力学》. 北京：清华大学出版社，2005。
课程的教学目的与任务水力学是给水排水工程专业学生必修的专业基础课程。
其任务是通过各个教学环节的学习，使学生掌握水力学中的基本概念、基本理论和基本的水力计算方法及实验操作技能，了解环境问题中常见的水力学现象，并具有分析、解决工程中遇到的水力学问题的能力。
为后续专业课程的学习和进行科学研究打下必要的理论基础。
课程的基本要求本课程介绍了液体的主要物理性质，水静力学，液体运动的基本原理和基本理论，液体总流的基本原理，液体三元运动的基本原理，液体的层流运动和紊流运动，水流阻力和水头损失。
学完本课程应达到以下基本要求：1. 掌握液流运动的基本概念,如连续介质的假说,理想液体模型,液流的各种分类,表征液流运动的雷诺数,弗劳德数等特征值.2. 掌握液流运动的基本理论,如恒定总流的连续性方程,能量方程,动量方程,水头损失理论以及液体运动的连续性方程式,实际液体运动的微分方程等.3. 了解水流能量转化和能量损失的原因，理解水流阻力（摩擦阻力和压强阻力）的成因，明确影响沿程阻力系数及局部阻力系数的因素，掌握计算水头损失的途径和方法。
4. 掌握常见工程水力学问题的分析计算能力，如静水压力的计算、有压管道的水力计算、明渠水流的分析计算等。
5. 了解相似理论，相似现象的特征条件以及相似原理的应用等。
中国海洋大学教学大纲-港口航道与海岸工程-水力学II
水力学Ⅱ开课院系：工程学院课程编号：0827********课程英文名称：Hydraulics (II)课程总学时： 34 总学分：2含实验或实践学时：0 学分：0推荐使用教材：水力学（下册）编者：吴持恭出版社：高等教育出版社出版时间及版次：2003年11月第3版课程教学目标与基本要求：掌握液体运动的流场理论及实际液体运动的基本规律，学会水力分析和工程水力计算，同时要熟练地掌握泄水建筑物消能的计算方法，还要掌握水力学实验的方法，步骤及技巧，为学习专业知识、从事工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。
通过学习，应达到以下要求：1、具有一定的理论基础知识：（1）正确理解水力学中恒定流、非恒定流、渗流和边界层的基本概念。
（2）正确掌握液体运动的流场理论及实际液体运动的基本方程。
（3）正确理解和掌握渗流理论，并能用该理论解决具体的渗流问题（普通井、完全井、井群）（4）正确理解水击的基本概念及其产生机理。
2、具有正确分析和计算工程水力学问题的能力：（1）能正确进行泄水建筑物消能池的水力计算及运用各种方法进行明渠非恒定流的描述。
（2）能正确进行渗流的分析和计算，并能利用边界层的微分方程计算各种边界层厚度。
（3）能运用流网法和势流叠加法解平面势流问题。
3、具有进行水力实验和电算的初步能力：（1）了解液体运动流场理论的基本编程方法，并能编制最基本的水力学计算程序。
（2）具有观察水力现象、分析和处理实验数据、编写实验报告的能力。
（3）具有对一般水力学问题进行电算求解的能力。
考试形式：4、具有运用相似原理进行模型实验参数确定的基本能力（1）掌握相似现象和相似特征。
单项力作用下的相似准则（重力相似准则和阻力相似准则），模型比尺。
（2）水力模型设计方法介绍。
考试形式：闭卷，其中闭卷考试占70%，作业占20%，平时占10%。
授课内容与学时分配如下：授课内容教学目标授课模式学时分配第9章泄水建筑物下游的水流衔接与消能9.1 底流消能的水力计算9.2 挑流消能的水力计算9.3 连续介质和理想液体的概念9.4 面流及消能戽消能简介熟悉泄洪建筑物下游水流衔接及消能的方式；掌握底流消能水力设计计算，消能池深度和长度底确定；了解挑流消能水力设计计算。
水力学吴持恭件 水静力学PPT课件
⑶、用液柱高度表示。
p = h
可写成
h= p
p 对于任一点的静水压强 可以用上式化为对任
何一种容重为 的液柱高度。
如：水柱、汞柱等
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第二章 水静力学
三、静水压强的图示
1、方法
由 pabs = p0 h压强与水深成线性关系。
因而，在任一平面的作用面上，其压强分布为一 直线。只要算出作用面最上和最下两个点的压强后 ，即可定出整个压强的分布线。 2、原则 ⑴、每一点处的压强垂直于该点处的作用面。 ⑵、静水压强的大小随着距自由面的深度而增加 另外：对实际工程有用的是相对压强的图示。如欲
第二章 水静力学
若 P0<Pa
则：位于测压管中的水位高
度将低于容器内液面高度。
即 hA<h
P0
那么，真空高度为：
h
hB = h hA
A
pA = p0 h = pa hA
pa p0 = h hA = hB
hB
=
pa p0
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Pa
hB hA ZA
第二章 水静力学
在水力学上，把任一点的相对压强高度（即测压管高 度）与该点基准面以上的位置之和称为测压管水头。
pn ΔAn ΔPn＝ 斜面压力
y
1 2
pz Δx Δy
x
ΔPz＝ 底面压力
7
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第二章 水静力学
四面体的体积D V为
Z D Pn Px A Py
D
V=
1
6
Dx
• Dy
•Dz
C
O B Pz X
Y
总质量力在三个坐标方向的投影为
Fx
吴持恭版水力学-第一章-思考题答案
第一章1.1静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？特性： 1.静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面；2.作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
'分布规律：由静水压强公p式可知p，静p a水压强p呈k线性分布规律1.2试分析图中压强分布图错在哪里？1.3何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？压强的三种表示方法：单位面积上所受的压力，液柱高度和工程大气压（或标准大气压）1 工程大气压 =9800N/m2=10m 水柱高=0.736m 汞柱高三种压强之间的关系：1.4图示一密闭水箱，试分析水平面 A －A ，B－B，C－ C 是否皆为等压面？何谓等压面？等压面的条件有哪些？图 1.4A-A 是等压面， B-B 和 C-C 不是等压面。
等压面：在静止液体中，压强相等的各点连接成的面。
等压面的条件：在重力作用下，同一连续液体的水平面是一个等压面。
1.5一密闭水箱（如图）系用橡皮管从 C 点连通容器Ⅱ，并在 A 、B 两点各接一测压管问。
（ 1） AB 两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB 两点压强是否相等？（2）把容器Ⅱ提高一些后， p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？（1） A、B 两测压管水位相同，但 A 、B 两点的压强不等；（2）把容器Ⅱ提高一些后，p0 比原来值增大，两测压管中水位升高。
1.6什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？由静水中曲线边界上每一点引垂直于自由面的垂线形成的柱面和自由面组成的封闭柱体叫压力体。
（自由面上的压强为大气压强）压力体由下列周界面所围成： 1.受压曲面本身；2.液面或液面的延长面；3.通过液面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面。
方向确定：当液体和压力体位于曲面的同侧，方向向下；当液体和压力体各在曲面之一侧时，方向向上。
水力学吴持恭第四版课件2 水静力学学习资料
公式 p = DP 平均压强
DA
p = lim DP DA 0 DA
单位：N/m2 （Pa）
点压强
二、静水压强的特性
第一特性：静水压强垂直于作用面，并指 向作用面。
第二章 水静力学
证明：取一处于静止或相对平衡的某一液体
P Ⅰ
N
AB
Ⅱ τ
N P
Pn
静水压强的方向与作用面的内法线方向重合， 静水压强是一种 压应力
=
p y
=
p z
=
p n
上式表明任一点的静水压强 p是
各向等值的，与作用面的方位无
关。第二特性得到证明
Z D Pn Px A Py C
O B Pz X
Y
第二章 水静力学
§2-2 液体的平衡微分方程及 其积分
液体处于平衡状态时，作用于液体上 的各种力及其坐标间的微分关系
第二章 水静力学 Z
A(x,y,z)
量（1
p
x
1
p y
1
p
z
）是对应相等的。
又称欧拉平衡微分方程
第二章 水静力学
将X
1
p x
=
0
Y
1
p y
=
0
Z 1
p z
=
0
依次乘以dx,dy,dz后相加得：
1
(
p x
dx
p y
dy
p z
dz)
=
Xdx
Ydy
Zdz
因为 ( p dx p dy p dz) 是P(x,y,z)的全微分 x y z
( p 1 p dx)dydz 2 x
( p 1 p dx)dydz 2 x
《水力学》——精选推荐
《水力学》1、课程名称与代码：水力学（306071050）课程性质：必修2、学时学分：85学时/5学分先修要求：无3、课程负责人：李克锋、王黎、王协康4、教材和补充教材信息：“十二五”规划教材《水力学》（第四版）吴持恭主编高等教育出版社2008年《水力学》赵振兴, 何建京编著. 北京: 清华大学出版社, 2005《水力学》郭仁东, 冯劲梅, 吴慧芳主编. 北京: 人民交通出版社, 2006《水力学》王亚玲主编. 北京:人民交通出版社, 2005《工程流体力学（水力学）》闻德荪主编. 第2 版. -- 北京: 高等教育出版社, 2004 《水力学实验》贺五洲, 陈嘉范, 李春华编. 北京: 清华大学出版社, 20045、课程目标：a) 达到的教学目的：使学生具有一定理论基础，理解水力学的一些基本概念与物理意义，对工程中与专业有关的水力学问题，有正确分析和计算的能力，掌握一定的实验技能，加强微机编程计算能力培养。
b) 支撑的毕业要求：工程知识（要求1）、问题分析（要求2）、个人和团队（要求9）、终身学习（要求12）。
6、课程的主要教学内容一、绪论(1) 水力学任务和水利工程中的水力学问题；(2) 液体主要物理力学性质，内摩擦定律，牛顿液体与非牛顿液体；(3) 连续介质和理想液体概念；(4) 作用在液体上的力：表面力和质量力；(5) 水力学的研究方法。
二、水静力学(1) 静水压强及其特性；(2) 重力作用下静水压强的基本方程式及其物理意义，等压面的概念；(3) 压强的表示法：绝对压强、相对压强和真空度；(4) 压强的量测：测压管、U型水银压力计、压差计；(5) 作用于平面上的静水总压力：压强分布图，静水总压力的大小、方向和作用点；(6) 作用于曲面上的静水总压力：水平压强分布图和压力体图；(7) 作用于物体上的静水总压力，物体的浮沉；(8) 几种质量力作用下的液体平衡。
三、水动力学基础(1) 描述液体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法，流线和迹线；(2) 恒定流与非恒定流；(3) 水流的几个基本概念：流管、微小流束、总流、过水断面、流量、断面平均流速、一元流、二元流、三元流；(4) 恒定一元流连续性方程；(5) 均匀流、非均匀流、渐变流与急变流；(6) 恒定一元流微小流束能量方程和总流能量方程及其应用，毕托管、文丘里流量计、孔口出流、管嘴出流，变水头孔口出流时间计算；(7) 恒定一元流动量方程及其应用举例。
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2.4流管、微小流束、总流、过水断面、流量、断面平均流速。
P60-68
2.1、2.2
熟悉欧拉法及拉格朗日法，熟悉相关的基本概念。
第五周
2.5一元流、二元流、三元流
2.6恒定一元流的连续性方程
2.7理想液体及实际液体恒定流微小流束的能量方程式
P68-73
2.3
了解一元流、二元流、三元流，掌握恒定一元流的连续性方程，掌握微小流束的能量方程。
P184-192
4.7、4.8、4.9、4.10、4.11
掌握并联管道水力计算的基本公式，掌握分叉管道水力计算的基本公式，掌握沿程均匀泄流管理的水力计算。
十二周
第五章
5.1明渠的类型及其对水流运动的影响
5.2明渠均匀流的特性及其产生条件
P194-204
熟悉明渠的类型，掌握均匀流的特性及其产生条件。
十三周
6.7明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算
P242-260
6.5、6.6、6.8、6.11、6.13
了解临界水深实际发生的场所，掌握明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式，掌握恒定非均匀渐变流的水面曲线分析，掌握水面曲线的计算方法。
十七周
第七章
7.1棱柱体水平明渠的水跃方程
7.2棱柱体水平明渠水跃共轭水深的计算
5.3明渠均匀流的计算公式
5.4水力最佳断面及允许流速
P205-214
掌握明渠均匀流的计算公式，了解水力最佳断面及允许流速。
十四周
5.5明渠均匀流的水力计算
5.6粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算
P214-225
5.1、5.3、5.5、5.8、5.9、5.10、5.13、5.14
掌握明渠均匀流计算的各种类型及方法。
十五周
第六章
6.1明渠均匀流的三种流态
6.2断面比能与临界水深
6.3临界底坡、缓坡与陡坡
P228-241
6.1、6.2、6.3、6.4
熟悉明渠水流的三种流态及其判别方法，掌握临界水深的计算方法。
十六周
6.4临界水深的一些实例
6.5明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式
6.6棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析
第七周
第三章
3.1水头损失的物理概念及其分类
3.2液体边界几何条件对水头损失的影响
3.3均匀流沿程水头损失与切应力关系
P118-126
3.1
理解水头损失的物理概念及其分类，理解均匀流沿程水头损失与切应力关系
第八周
3.4液体运动的两种形态
3.5圆管中层流运动及其沿程水头损失的计算
3.6紊流的特征
P126-147
2、教师必须按进度表规定的学时计划完成课堂理论教学任务，不得擅自增减教学时数。
3、学员必须参加面授、辅导，按计划完成课堂理论学习任务。
P283-293
7.1、7.2
掌握水跃的共轭水深的计算方法。
十八周
第八章
8.1堰流的类型及计算公式
8.2薄壁堰流的水力计算
8.3宽顶堰流的水力计算
P307-315
P330-340
8.1、8.4
了解堰流类型，熟悉堰流计算公式，掌握薄壁堰和宽顶堰流的水力计算。
注：1、为保证教学质量，学员必须按规定进度自学和完成布置作业，作业必须交任课教师批阅登记，作业分占总分20%。
第十周
第四章
4.1简单管道水力计算的基本公式
4.2简单管道水力计算的基本类型
4.4串联管道的水力计算
P166-184
4.1、4.2、4.3、4.4、4.6
掌握简单管道水力计算的基本公式，掌握串联管道水力计算的基本公式。
十一周
4.5并联管道的水力计算
4.6分叉管道的水力计算
4.7沿程均匀泄流管道的水力计算
第六周
2.8均匀流与非均匀流，非均匀渐变流与急变流。
2.9实际液体恒定总流的能量方程
2.10能量方程式应用举例
2.11实际液体恒定总流的动量方程式
2.12恒定总流的动量方程式应用举例
P73-102
2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、2.10、2.11、2.13、2.14、2.16
了确均匀流、非均匀渐变流等基本概念，掌握能量方程式和动量方程式，并会利用连续性方程、能量方程和动量方程解决实际问题。
第二周
第一章
1.1静水压强及其特性
1.2液体平衡微分方程式及其积分
1.3等压面
1.4重力作用下静水压强的基本公式
P13-23
1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8
掌握静水压强及其特性，熟悉液体平衡的微分方程式及其积分，了解等压面。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ第三周
1.6绝对压强与相对压强
1.7压强的测量
合肥工业大学函授部
水力学课程函授自学进度表
周次
章节
自学或辅导
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作业题号
基本要求
教学大纲的章节题目名称或主要内容
第一周
绪论
0.1水力学的任务和研究对象
0.2液体的主要物理性质
0.3连续介质和理想液体概念
0.4作用于液体上的力
P1-11
0.1、0.2、0.3、0.4、0.5．
了解水力学的任务和研究对象，理解理想液体，连续介质的概念，掌握作用于液体上的力。
3.2、3.3、3.4、3.5、3.6
了解液体运动的两种形态，了解层流运动时沿程水头损失的计算方法，了解紊流的特征。
第九周
第三章
3.7沿程阻力系数的变化规律
3.8计算沿程水头损失的经验公式——谢齐公式
3.9局部水头损失
P143-162
3.7、3.8、3.9、3.10
掌握沿程阻力系数的变化规律，沿程水头损失计算的经验公式，掌握局部水头损失的计算公式。
1.8压强的液柱表示法，水头与单位势能
1.9作用于平面上的静水总压力
1.10作用于曲面上的静水总压力
P26-48
1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.18、1.19．
熟悉相对压强、绝对压强的概念与计算方法，以及静水总压力的计算。
第四周
第二章
2.1描述液体运动的两种方法
2.2恒定流与非恒定流