水力学常用计算公式

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水力半径计算

水力半径计算
水力半径是指在水流中，流体通过管道或河道时，流体所占据的有效截面积与湿周之比，是一个重要的水力学参数，常用于水力计算中。

下面将介绍水力半径的计算方法。

对于圆形截面的管道，水力半径等于管道半径。

但是对于非圆形截面的管道或河道，水力半径需要通过计算得到。

对于矩形截面的河道或管道，其水力半径的计算公式为：
R_h = \frac{2h}{b+2h}
其中，R_h为水力半径，h为水深，b为河道或管道的底宽。

对于三角形截面的河道或管道，其水力半径的计算公式为：
R_h = \frac{2h}{b}
其中，R_h为水力半径，h为水深，b为河道或管道的底宽。

对于梯形截面的河道或管道，其水力半径的计算公式为：
R_h = \frac{2h}{b_1+b_2}
其中，R_h为水力半径，h为水深，b_1和b_2为梯形上底和下底的宽度。

对于其他形状的截面，可以通过将其分解为多个基本形状，然后分别计算每个基本形状的水力半径，最后将它们加权平均得到整个截面的水力半径。

需要注意的是，在实际计算中，水力半径的精度对水力计算结果的准确性有很大影响，因此需要根据实际情况选择合适的计算方法和精度。

水力学1(17)

6
边界形状，而与Re无关。这时，边界形状，而与Re无关。这时，对于液流边界形状一定的局部 Re无关构件，其ξ即为定值。在水力学书籍及水力计算手册中所给出的构件，即为定值。值均指湍流粗糙区的数值。 ξ 值均指湍流粗糙区的数值。由于局部阻力和局部水头损失规律的复杂性，由于局部阻力和局部水头损失规律的复杂性，对于局部阻的计算，力系数ξ的计算，目前除少数几种情况可用理论方法进行近似分析外，绝大多数情况是用试验方法确定的。析外，绝大多数情况是用试验方法确定的。需要说明，需要说明，计算手册中所给出的局部阻力系数是在局部构件前后都有足够长的均匀流或渐变流段，件前后都有足够长的均匀流或渐变流段，并不受其它干扰的条件下由试验测得的。故采用这些系数计算时，件下由试验测得的。故采用这些系数计算时，一般要求各局部构件之间要有一段不小于三倍管直径（构件之间要有一段不小于三倍管直径（即l≥3d）的间隔。对于）的间隔。紧连在一起的两个局部构件，紧连在一起的两个局部构件，其局部阻力系数不等于它们单独分开时的局部阻力系数之和，而应另行由实验测定，分开时的局部阻力系数之和，而应另行由实验测定，这类问题在实用中应予注意。在实用中应予注意。
所以
l v2 H = (λ + ∑ ξ ) d 2g
9
v=
Q 4 × 0.019 = = 1.08m/s 2 A 3.14 × 0.15
1
∑ξ = ξ
Re =
+ ξ2 + ξ3 + ξ4 + ξ5 + ξ6 + ξ7
查表得，水温 1.007× /s，查表得，水温t=20°C时，ν=1.007×10-6m2/s，故水的雷诺数为 °
3
上式是爱尔兰工程师曼宁于1889年提出的，它形式简单，上式是爱尔兰工程师曼宁于1889年提出的，它形式简单，计算精 1889年提出的度较高，特别对于的管流和明渠流适用情况更好。度较高，特别对于R<0.5m,n<0.02的管流和明渠流适用情况更好。的管流和明渠流适用情况更好因此，目前该式在工程中被广泛应用。因此，目前该式在工程中被广泛应用。（2）巴甫洛夫斯基公式（以下简称巴氏公式）巴甫洛夫斯基公式（以下简称巴氏公式）

水力学计算公式

能量方程图示
掌握总头线、测压管水头线、水力坡度的概念及水头线的绘制。
0v02
1
2g
H
v0
v2 2g
v
总水头线
v2
H0 hw 2g
2
1
o
v
2
❖恒定总流动量方程
Q (2 v 2 x1 v 1 x)F x
Q (2 v2y1v1y)
F y
Q (2 v 2 z1v 1 z)F z
〔2〕共轭水深公式：h 2
h 21
q2 1பைடு நூலகம்gh13 1
水力学重点及难点
❖ 水跃函数曲线
❖ 水面线变化规律 2条水深线把5种底坡上的流动空间划分为12
个流区，每个流区有一条水面曲线。
❖
壅水曲线〔水深沿流程增加〕；
❖
降水曲线〔水深沿流程减小〕
五种底坡十二条水面曲线
N1
1
b1
N1
h01
N2
N2
QK J
长管水力计算方法 ❖复杂管道水力计算〔并联〕 ❖ 水击现象和水击分类
水力学重点及难点
Chapter 6、7
❖ 明渠均匀流特征：〔1〕水深，底坡沿程不变及过水断面
形状尺寸不变〔2〕断面平均流速沿程不变〔3〕三线平行J = Jz= i
❖ 均匀流形成条件：恒定流，长直棱柱体渠道，正坡渠道，糙率沿程不变
水力学重点及难点
静水压强：掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，
以及静水压强的计算和不同表示方法。重力作用下静水压强的根本公式
p=p0+ h
p
z C
其中： z—位置水头， p /γ—压强水头
〔z + p /γ—测压管水头 “水头〞:表示单位重量液体含有的能量。

油气井水力学讲义钻井水力设计有关的计算公式

钻井水力设计有关的计算公式一．钻柱内压耗钻柱公式（一）、紊流的计算公式1．一般公式：dLV f P 22ρ=或52232d LQ f P πρ=式中：P - 压耗； f - 范宁阻力系数；ρ - 钻井液密度； Q - 排量 L - 管长； V - 平均流速量； d - 圆管直径。

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=+==7/)]ln(75.1[50/]93.3)[ln(n b n a R a f ben 为泥浆流性指数n nn n nn K V d )413(8Re 21+=--ρ 或nnn n n nn K Q d )413(2Re 243572+=----ρπ2．应用公式∑==Ni G iiGp dL Q G P 1123式中： ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+-==⎪⎭⎫⎝⎛+=+-=--==-22543413575222321432143121b nb G b nb G k n n k b bn k nb b k k k aK G b nb b k k ρπN 值可以取4，即地面管汇（立管、软管，方钻杆）、钻杆、钻铤、接头。

（二）、层流的计算公式二．环空内压耗计算公式不同的环空段流态可能不同，需判断流态，分别按紊流和层流计算压耗。

1．紊流压耗公式 1). 一般公式：p h D D LV f P -=22ρ 或 S D D LQ f P p h )(22-=ρ式中：Dh, Dp —井眼直径，钻柱外径；f, a, b 同上n n n p h n n n K V D D )312()(12Re )2()1(+-=--ρ 或 nnnp h n n Q S D D nn K ----+=221)()312(12Re ρ 2). 应用公式：∑=-=Mi K i K ip i h iK S D D L QK PA 11323)( nbb nb b b n n aK K ⎪⎭⎫⎝⎛+=--31212211ρ； 12+=nb K ； 223+-=b nb K2．层流压耗公式 1). 一般公式：np h p h D D n V n D D KL PA ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-=)()12(44 或 np h ph S D D n Q n D D KLPA ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-=)()12(44 2). 应用公式：∑=+-=Mi n i n i p i h i n S D D L Q K PA 111)( 式中：nn n K K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=)12(441 三．钻头压降及喷嘴当量面积公式222559.513C A Q P b ρ=； 5.022559.513⎥⎦⎤⎢⎣⎡=C P Q A b ρ 式中 Pb —钻头压降，Mpa; Q —排量，I/S; ρ—泥浆密度，（g/cm 3）A —喷嘴总面积，mm 2; C —喷嘴流量系数，一般取0.95-0.96例题胜利油田渤南地区义4-4-13井为长裸眼钻进，即不下技术套管。

水力学计算

最大埋深干燥土7-8m，多水砂地区，5m。应该尽量减少埋深。

最小覆土厚度, 防止污水冰冻和土壤冰冻破坏管道, 防止车辆动荷载压坏管道, 满足支管衔接. 无保温的生活污水或工业废
水, 管底在冰冻线下. 荷载方面，在车行道下, >0.7m; 人行道
>0.6m. 返回
5. 管段的衔接
5. 管段的衔接
D h
4.管渠水力设计参数
最大设计充满度
Water Pollution Control Engineering
雨水管道和合流管道应按满流计算
4.管渠水力设计参数
(2on Control Engineering
排水管渠的最小设计流速，应符合下列规定：
1. 污水管道在设计充满度下为0.6 m/s； 2. 雨水管道和合流管道在满流时为0.75 m/s； 3. 明渠为0.4m/s。
6. 管段水力计算

Water Pollution Control Engineering
比较D=350mm和D=400mm，D=350mm更合适，如果
采用400, 则由设计坡度减小引起的管道埋深的减小为
240m×0.0001=0.024m，而管道管径与350相比却增加
0.05m；此外管道容积未充分利用，h/D由0.65降为0.53；除非流量突然剧烈增加，否则一般不跳级增加管道管径。
求流速和充满度。需要注意当交点不是正好在线
上需要估计数值。

例题2-3，n=0.014，D=300，Q=38L/s，v=1.0m/s，
查图得到h/D=0.55, i=0.0055。
例题2-2
例题2-3
Water Pollution Control Engineering

水力学复习

连续介质模型：认为液体充满一个体积时是不留任何间隙的，其中没有真空，也没有分子间隙，认为流体是连续介质密度：ρ=m / v (kg/m3g/cm3)水：1.0*103 kg/m3 水银：13.6*103 kg/m3重度γ(伽玛)=w/v w=mg γ(伽玛)= ρg牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相互邻近层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质无关。

根据牛顿内摩擦定律：T=μA (du/dy)μ为比例系数，称为粘度，单位N·s/m2即Pa·s T为液体的内摩擦力应力：单位面积上受到的力设τ（套）为单位面积上的内摩擦力，即粘性切应力则τ（套）=T/A=μ(du/dy)温度、压强对粘性的影响：温度↑液体↓气体↑压强对粘度影响很小可以忽略牛顿流体：凡是符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，如水，空气、酒精和汽油理想液体：是指不考虑粘性的液体作用在液体上的力质量力（体积力）：G=ma;mg;mw2r——与质量成正比表面力（面积力）：切向力；压力；表面张力——与作用面积成反比静水压强有两个重要特性：静水压强的方向垂直指向作用面；同一点不同方向上的静水压强大小相等设液面压强为p0,均质液体重度为γ，该点在液面以下的深度为hP=p0+γh γ=ρg静水压强方程式的意义：几何意义与水力学意义静止液体内任何一点的测压管水头等于常数，即z+p/ϒ＝Cz——位置高度（位置水头）p/ϒ——测压管高度（压强水头）z+p/ϒ——测压管液面相对于基准面的高度。

（测压管水头）物理意义压强的两种计算基准：1. 以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强，称为绝对压强，以p’表示2. 以同高程大气压强p a为零点起算的压强，称为相对压强，以p表示绝对压强和相对压强是按两种不同起算点计算的压强，它们之间相差一个大气压p a 即p= p’-p a绝对压强只能是正值，而相对压强则可正可负真空：当取相对压强为负值时，其绝对值表示的压强为真空度压强的三种量度单位：1.从压强的基本定义出发，国际单位N/m2 1Pa=1N/m2工程单位是kgf/cm2 kgf/m22.用大气压的倍数来表示，1.01*105Pa=1个标准大气压（atm）=10.33mH2O=760mmHg如未说明，大气压强均指工程大气压1at=1kgf/cm2=98 kgf/m2=0.98*105Pa=10mH2O3.用液柱高度来表示h=p/γ1工程大气压＝98kPa测量压强的仪器：1.测压管：测压管是一根玻璃直管或U形管，一端连接在需要测定的容器孔扣上，另一端开口，直接和大气相通2.压差计：压差计是测定两点间的压强差或测压管水头差的仪器，常用U形管制成作用在平面壁上的静水总压力1. 静水总压力大小水平：P=p c A =γh c A 垂直：P=γV体p c为受压面形心的相对压强；h c为受压面形心在水平面下的深度总压力：P=（P水2+P垂直2）1/2方向：垂直指向作用面tanα= P垂直/ P水2.3. 作用点4. 压力体的绘制求压力中心y D=y C+J C/y C A常见平面图形 A y C J C1.矩形bh 1/2 h 1/12 bh32.圆形πr21/4πr4例题：一弧形闸门如图2—22所示。

水力学重点

复习总结（标红或划线的需记住）0 绪论一、概念1、水力学：用实验和分析的方法，研究液体机械运动（平衡和运动）规律及其实际应用的一门科学。

2、密度和容重：ρ=V M γ=V Mgγ=ρg 纯净水1个标准大气压下，1atm 4℃时密度最大 ρ水=1000kg /m 3 γ水=9.80kN/m 3ρ水银=13.6×103 kg /m 3（1atm20℃） 1N=1kg m/s 2容重γ的概念一般新教材中多已不引用，但工程中仍采用，本教案中仍采用，3、粘滞性：液体质点抵抗相对运动的性质。

粘滞性是液体内摩擦力存在的表现，是液体运动中能量产生损失的根本原因。

4、理想液体：不考虑粘滞性、压缩性、热涨性、表面张力性质的液体称为理想液体。

τ=ηdydu 或T=ηAdyduη动粘 [ML -1T -1] Pa.s (帕.秒) 1 Pa=1N/m 2 1N=1kg ²m/s 2ν运粘 [L 2T -1] m 2/sν=η/ρ水的经验公式：ν=2000221.00337.0101775.0tt ++公式中ν单位为cm 2/s ，t 为水温℃。

5、连续介质模型：假定液体质点毫无空隙地充满所占空间，描述液体运动物理量（质量、速度、压力等）是时间和空间的连续函数，因而可用连续函数的分析方法来研究，这种假定对解决一般工程实际问题是有足够的精度的。

6、压缩性一般不考虑热膨胀性流动性二、问题1、牛顿内摩擦定律简单应用；2、作用于液体上的力：质量力、表面力；3、水力学研究方法：理论分析、科学试验、数值模拟4、水力学应用（水利工程）：1）确定水力荷载2）确定水工建筑物过水能力（管、渠、闸、堰） 3）分析水流流动形态4）确定水流能量消耗和利用 5）水工建筑物水力设计1 水静力学一、概念1、静水压强：p =AP A ∆∆→∆0lim=dAdP2、等压面：均质连通液体中，压强各点相等的点构成的面称为等压面。

水利工程常用计算公式

水利工程常用计算公式水利工程是涉及水资源的开发、利用和保护的工程科学。

在水利工程设计和计算中，常用的计算公式有很多，包括流量计算公式、水头计算公式、堤坝稳定性计算公式等。

下面将介绍一些水利工程中常用的计算公式。

1.流量计算公式：(1)基本流量计算公式Q=A×V其中，Q表示流量，A表示过流面积，V表示流速。

(2)曼宁公式Q=K×A×R^1/2×S^1/2其中，Q表示流量，A表示过流面积，R表示水力半径，S表示水流坡度，K表示修正系数。

(3)流速计算公式V=Ks×R^2/3×S^1/2其中，V表示流速，R表示水力半径，S表示水流坡度，Ks表示水力坡降系数。

2.水头计算公式：(1)流态水头计算公式H=Hs+Hf+Hw+Ha其中，H表示水头，Hs表示静水头，Hf表示摩擦水头，Hw表示加速水头，Ha表示动能水头。

(2)能量平衡公式H=P×γ/(Q×g)其中，H表示水头，P表示压力，γ表示单位体积重量，Q表示流量，g表示重力加速度。

3.堤坝稳定性计算公式：(1)滑动稳定性计算公式FS=ΣR×ΣF-ΣT×ΣN其中，FS表示稳定安全系数，ΣR表示抗力，ΣF表示作用力，ΣT表示扭矩，ΣN表示正向力。

(2)翻转稳定性计算公式MR = 0.5 × W × H^2 × sinθ其中，MR表示滑动弯矩，W表示堆坝重力作用力，H表示堆坝高度，θ表示翻转角度。

4.泵站计算公式：(1)泵站流量计算公式Q=n×H×10/η其中，Q表示泵站流量，n表示泵的数量，H表示扬程，η表示泵的效率。

(2)泵站功率计算公式P=Q×H/75其中，P表示泵站功率，Q表示泵站流量，H表示扬程。

这只是水利工程中常用的一些计算公式，实际上还有很多其他的计算公式，如水力学计算公式、水位计算公式等。

水流推力计算公式

水流推力计算公式推力计算公式是由牛顿第二定律得出的。

牛顿第二定律表明，物体的加速度是与作用在物体上的力成正比的，并与物体的质量成反比。

推力是作用在流体（例如水）上的力，由水对物体产生的冲击力引起。

下面将详细介绍水流推力计算的相关公式。

首先，我们需要考虑水流的速度。

水流速度可以通过流量和截面积来计算。

流量是水流通过的体积，通常以每秒流过的立方米表示。

流量通常可以通过用流量计测量的或者通过以下公式计算得出：Q=A*v其中，Q为流量，A为流动截面的面积，v为水流速度。

接下来，我们需要考虑水对物体施加的冲击力。

根据牛顿的第二定律，物体所受的力（推力）等于物体的质量乘以加速度。

因此，水流对物体施加的冲击力可以通过以下公式计算得出：F=m*a其中，F为推力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

根据流体力学的特性，水对物体施加的冲击力与水流速度和截面积有关。

冲击力可以通过以下公式计算得出：F=0.5*ρ*A*v^2其中，F为冲击力，ρ为水的密度，A为物体所受冲击的截面积，v为水流速度的平方。

由于推力等于冲击力，我们可以使用相同的公式来计算推力：T=0.5*ρ*A*v^2其中，T为推力。

在实际使用该公式时，我们需要注意以下几点：1.密度ρ的值通常是已知的，取决于水的温度和压力。

通常情况下，我们可以使用20°C时的水密度值为1000千克/立方米。

2.截面积A可以根据物体的形状和流动截面来计算。

例如，对于圆柱体，截面积A可以通过π*r^2得出，其中r为圆柱体的半径。

3.水流速度v可以通过流速计或者其他流量测量设备获得。

根据以上的公式和注意事项，我们可以计算水流对物体施加的推力。

这个公式在工程设计、水力学等领域都有广泛的应用。

通过计算推力，我们可以了解水流对物体产生的压力，从而设计合适的结构，确保其在水流中的稳定性和安全性。

流水推力流速计算公式

流水推力流速计算公式在水力学中，流速是指单位时间内流体通过某一截面的体积。

而流水推力是指流体对于物体施加的推动力。

在水流中，流速和流水推力是两个重要的物理量，它们的计算可以帮助我们更好地了解水流的特性，对于水利工程、船舶设计等领域具有重要意义。

本文将介绍流水推力流速计算公式，并结合实际案例进行分析。

流速的计算公式为：\[ V = \frac{Q}{A} \]其中，V表示流速，Q表示单位时间内通过某一截面的流量，A表示截面的面积。

流水推力的计算公式为：\[ F = \rho \cdot g \cdot A \cdot h \]其中，F表示流水推力，ρ表示流体的密度，g表示重力加速度，A表示物体所受流体的截面积，h表示流速。

接下来，我们将结合一个实际案例来说明流水推力流速计算公式的应用。

假设有一条宽度为3米，高度为2米的水槽，水槽中的水深为1.5米。

现在我们想要计算水流对于槽壁的推力以及水流的流速。

首先，我们需要计算水流的流速。

根据流速的计算公式，我们可以得到：\[ A = 3m \times 1.5m = 4.5m^2 \]假设单位时间内通过水槽的流量为5m³/s，那么根据流速的计算公式，我们可以得到：\[ V = \frac{5m³/s}{4.5m²} \approx 1.11m/s \]接下来，我们需要计算水流对于槽壁的推力。

根据流水推力的计算公式，我们可以得到：\[ F = \rho \cdot g \cdot A \cdot h \]假设水的密度为1000kg/m³，重力加速度为9.8m/s²，那么根据流水推力的计算公式，我们可以得到：\[ F = 1000kg/m³ \times 9.8m/s² \times 4.5m² \times 1.5m = 66150N \]通过以上计算，我们得到了水流的流速和水流对于槽壁的推力。

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1
1、明渠均匀流计算公式：
Q=A
v =AC ..
Ri

1
C=-Ry （一般计算公式）C=-R^ （称曼宁公式）

n n

2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流
）

Q= ； bh. 2gZ
°

Q=mA 2gz（m3/
秒）

4、跌水计算公式：
跌水水力计算公式：Q= mB 2gH；/2,

式中：—侧收缩系数，矩形进口尸0.85-0.95;,
B —进口宽度（米）；m—流量系数
5、流量计算公式：
Q=Av
式中Q――通过某一断面的流量，m3/s；
v—过该断面的流速，m/h
A――过水断面的面积，m
2
。

6溢洪道计算
1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道
3
（1）淹没出流：Q= MBH

二侧向收缩系数浇没系数淞量系数乂溢洪道堰顶泄流长度
3

3
＞溢洪水深

鼻
3
2
（2）实用堰出流：Q=

£
MBH
?
3
=侧向收缩系数＞流量系数＞溢洪道堰顶泄流长度乂溢洪水深
2

2) 进口装有闸门控制的溢洪道
(1) 开敞式溢洪道。
3
Q= MB
H

3
二侧向收缩系数浇没系数淞量系数乂溢洪道堰顶泄流长度乂溢洪水深P

(2) 孔口自由出流计算公式为
Q=Mo H
=堰顶闸门自由式孔流的流量系数 X闸孔过水断面面积x. H其中：co =be

7、放水涵管(洞)出流计算
1) 、无压管流
Q=^A 2gH
o

=流量系数＞放水孔口断面面积x 2gH
o

2) 、有压管流
Q=2gH0
=流量系数X放水孔口断面面积X 2gH0

8、测流堰的流量计算一一薄壁堰测流的计算
1) 三角形薄壁测流堰，其中 A 90°即
5
自由出流：QA 1.4H
2 或QA 1.343H2-47
(2-15)

5
淹没出流：QA( 1.4H
2
) 6(2-16)

淹没系数：6=0.756-叮-0.13)
2
+0.145 (2-17)

1
2) 梯形薄壁测流堰，其中应满足tan B丄，以及b＞3H，即
4

3 3
自由出流：QA0.42b.. 2gH： = 1・86bH? (2-18)
3
4
3

淹没出流：Q=( 1.86bH
2
) (r( 2-19)

淹没系数：
c=1.23 邑)2 -0.127 (
2-20)

9、水力发电出力计算
N=9.81HQq

式中N——发电机出力，kW;
H——发电毛水头，m,为水库上游水位与发电尾水位之差，即 H=Z上-Z下；
3
Q――发电流量，m/ s；

n — 电的综合效率系数（包括发电输水管的水头损失因素和发电机组效率系
数），小型水库发电一般为0.6— 0.7。
10、径流深RR=10WOF=（径流总量/（1000
流域面积
）

11、径流系数aA=旦=径流深/降雨量
H

12、堰流的分类及水力计算基本公式 1）.薄壁堰：汨V 0.67

3
Q-mob.tgH
2
（，亠刊）；=侧向收缩系数6=淹没系数

口
=流量系数ho=

溢洪水深

直角三角形薄壁堰流
Q=COH5/2 2）、实用堰的水力计算：0.67V V 2.5
___ 3
Q -
；厂

smb・.2g H0

2
b = nb'；n为孔数；b'为一孔净宽

；-1侧收缩系数二s
- 1淹没系数

3）、宽顶堰流水力计算:
___ 3
Q - ；； smb , 2gH。2

2.5V 汨 V 10