第一章 水静力学1
水静力学实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除水静力学实验报告篇一：水力学实验报告思考题答案(想你所要)水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）u型测管，应用等压面可得油的比重s0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得s0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当pb ，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
化工原理第一章流体静力学1
1
a1
2
a2
an
n
——液体混合物中各组分的质量分率。
四、比容 单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
V 1 v m
9
m3/kg
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1.1.2 压力
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的 静压强，习惯上又称为压力。 一、压力的特性 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 二、压力的单位 SI制：N/m2或Pa；
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二、静力学基本方程的应用 1. 压力及压力差的测量
（1）U形压差计 设指示液的密度为 0 ，
被测流体的密度为 。
p1 p2
A与A′面 为等压面，即 p A p A' 而
m R A A’
pA p1 g (m R)
p A' p2 gm 0 gR
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例1-1 如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流 体在某截面处的压力，直接在该处连接一U形压差计， 指示液为水银，读数 R＝250mm，h＝900mm。
已知当地大气压为 101.3kPa，
水 的 密 度 1000kg/m3， 水 银 的
密度 13600kg/m3。试计算该截
——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。
能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和 保持不变 。
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（3）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平 面 上各点的压力处处相等。压力相等的面称为 等压
水力学
M ρ= V
流体质量（ ） 流体质量（kg） 流体体积（ 流体体积（m3）
非均质： 非均质：
牛顿内摩擦定律的内容： 牛顿内摩擦定律的内容： 的内容 流体相对运动时，层间内摩擦力 的大小与接触面积 的大小与接触面积、 流体相对运动时，层间内摩擦力T的大小与接触面积、 速度梯度成正比，与流体种类及温度有关， 速度梯度成正比，与流体种类及温度有关，即：
内摩擦力 动力粘性系数 （与流体性质、 与流体性质、 温度有关） 温度有关）
授课计划
绪论(4学时) 第一章 绪论 水静力学(10学时 学时) 第二章 水静力学 学时 水动力学基础(16学时) 第三章 水动力学基础 第四章 流动型态与水头损失 流动型态与水头损失(10学时) 孔口、管嘴出流和有压管流(14学时) 第五章 孔口、管嘴出流和有压管流 明渠恒定均匀流(6学时) 第六章 明渠恒定均匀流 第七章明渠恒定非均匀流
水力学的研究对象： 包括液体和气体，统称为流体 ① 、流体的概念 流体是一种受任何微小剪切力 剪切力都能 发生连续变形的物质。 流体是一种受任何微小剪切力都能 发生连续变形的物质。 它是气体和液体的通称。 它是气体和液体的通称。 ② 、流体的特点 液体 共同点 气体
不同点
易流动，只受压力， 切力， 易流动，只受压力，不受拉力和 切力， 没有固定形状,受到微小的剪切力就产生 没有固定形状 受到微小的剪切力就产生 变形或流动 有固定的体积,不易压 没有固定的体积, 有固定的体积 不易压 没有固定的体积 表面， 易压缩， 缩，有自由 表面，存 易压缩，没有 在表面张力 自由表面
流体力学 - 第一章流体属性及静力学
1
第一章
流体属性及静力学
§1-1 流体定义及连续介质假定 §1-2 流体的密度、重度和粘性 §1-3 流体的其他属性 §1-4 作用于流体上的力 §1-5 流体静压力特性及静止流体中 压力变化规律 §1-6 静止流体作用在壁面上的力
第一章 流体属性及静力学
2
重点：连续介质模型，流体的粘性， 作用于流体上的力，静压力的特性，
第一章 流体属性及静力学
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外力：周围物体对其作用力 。包括周 围流体和固体的作用力 。 外力又可分为： 表面力：表面压力、表面粘性力。自由 面上还有表面张力 ——是一种特殊类型的 表面力 ，液体内分子对表面分子的吸引。 质量力(体积力 )：重力、惯性力、磁场 力等等。
第一章 流体属性及静力学
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1. 流体的压缩性
如果温度不变，流体的体积随压强增加 而缩小，这种特性称为流体的压缩性，通 常用体积压缩系数 p 来表示。 p 指的是在温度不变时，压强增加一个 单位所引起的流体体积相对缩小量，即：
p
1 dV V dp
第一章 流体属性及静力学
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流体体积压缩系数的倒数就是流体的体积 弹性模量Ｅ。它指的是流体的单位体积相对变 化所需的压强增量，即：
第一章 流体属性及静力学
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粘性流体(viscous fluid)：考虑粘性影响。 理想流体(ideal fluid)：不考虑粘性影响。 粘性流体与理想流体的主要差别如下： (1)流体运动时，粘性流体相互接触的流体 层之间有剪切应力作用，而理想流体没有； (2)粘性流体附着于固体表面，即在固体表 面上其流速与固体的速度相同，而理想流体在 固体表面上发生相对滑移。
第一章 流体属性及静力学
水力学第三版PPT模板
§4-1概述
§4-3沿程水头损失的 公式及影响因素
§4-5沿程水头损失系 数的试验研究
§4-2恒定均匀流的切 应力
§4-4层流、紊流及其 判别
§4-6紊流特征及紊流 内部结构
第四章液 流形态和 水头损失
§4-7谢才公式及谢才系数 §4-8边界层概念及其分离现象 §4-9局部水头损失 习题
06
第五章层流和紊流的水力特性
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第九章明渠水流的两种流态及水跃
第九章明渠水流的两种流态及 水跃
§9-1明渠水流的流动状态
§9-2断面单位能量、临界水深、 临界底坡
§9-3明渠水流流态转换的局部水 力现象——水跌与水跃
§9-4水跃基本方程及水跃的水力 计算
习题
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第十章明渠非均匀流
第十章明渠非均匀流
§10-1概述
1
§10-2棱柱形明渠水面曲
05 §6 - 1 1边界层理论 06 习 题
08 第七章有压管流
第七章有压管流
§7-1概述 §7-2短管的水力计算 §7-3长管的水力计算 §7-4有压管道非恒定流 简介 习题
09 第八章明渠均匀流
第八章明渠均匀流
§8-1概述 §8-2明渠均匀流的水力计算 §8-3明渠均匀流水力计算的其它 问题7恒定平面渗流的流网解法 习题
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第十四章水力模型试验基本原理
第十四章水力模型 试验基本原理
§14-1概述 §14-2水力相似基本原理 §14-3量纲分析 §14-4水力模型试验的优缺点 习题
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第十五章综合水力计算实例
第十五章综合水力 计算实例
§15-1水闸水力计算实例 §15-2拦河溢流坝水力计算实例 §15-3河岸溢洪道水力计算实例 §15-4有压隧洞水力计算实例
水力学 水静力学 水静力学
压力中心位置：
0.6
Ph D dP h
1 h 2 [0.5 2 (0.6 h) cot 600 ]dh 0.37m P 0
1 hD dP h P0
h
受压面为梯形，是对称图形，所以其压力中心位于对称轴上。
§2.5 平面上静水总压力计算 2.5.1 图解法（矩形平面）
PyD ydP gyy sin dA
A
g sin y 2 dA g sin I x
A
yD
g sin I x
P
g sin I x I x g sin yc A yc A
2 （惯性矩平行移轴定理 ） I x I C Ayc
yD
2 I xC Ayc I yc C yc A yc A
dx 1 p pM p x , y, z p dx 2 2 x dx 1 p pN p x , y, z p dx 2 2 x
质量力在x轴的分量为：
fx dx dy dz
X方向的平衡方程：
1 p 1 p dx dydz p dx dydz f x dxdydz 0 p 2 x 2 x
2.3
重力场中流体静压强的分布规律
液体中任一点的压强为：
dp ( f x dx f y dy f z dz )
质量力只有重力：fx＝ fy ＝0， fz ＝－g，可得：
dp gdz
p c z c 积分可得： p gz g g p C 也可变形为 z g
微小面元dA上水压力
dP pdA ghdA
作用在平面上的总水压力 是平行分布力的合力
工程流体力学复习题
⼯程流体⼒学复习题第⼀章⼩结1、流体的特征与固体的区别：静⽌状态下，只能承受压⼒，⼀般不能承受拉⼒与抵抗拉伸变形。
在任意剪切⼒作⽤下，流体将发⽣连续的剪切变形（流动），剪切⼒⼤⼩正⽐于剪切变形速率。
固体所受剪切⼒⼤⼩则正⽐于剪切变形量。
液体与⽓体的区别：难于压缩；有⼀定的体积，存在⼀个⾃由液⾯；2、连续介质连续介质模型：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的⼀种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的⼀种假设模型。
流体质点：⼏何尺⼨同流动空间相⽐是极⼩量,⼜含有⼤量分⼦的微元体。
3、粘性流体在运动（流动）的状态下，产⽣内摩擦⼒以抵抗流体变形的性质。
粘性是流体的固有属性。
⽜顿内摩擦定律（粘性定律）：液体运动时，相邻液层间所产⽣的切应⼒与剪切变形的速率成正⽐。
动⼒粘性系数：反映流体粘滞性⼤⼩的系数。
国际单位：⽜·秒/⽶2， N.s/m2 或：帕·秒运动粘性系数ν：ν=µ/ρ国际单位：⽶2/秒， m2/s粘度的影响因素：温度是影响粘度的主要因素。
当温度升⾼时，液体的粘度减⼩，⽓体的粘度增加。
粘滞性是流体的主要物理性质，它是流动流体抵抗剪切变形的⼀种性质，不同的流体粘滞性⼤⼩⽤动⼒粘度或运动粘度v来反映。
其中温度是粘度的影响因素：随温度升⾼，⽓体粘度上升、液体粘度下降。
复习题1. 连续介质假设意味着。
(A)流体分⼦互相紧连 (B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分⼦间有空隙 (D) 流体不可压缩2. 流体的体积压缩系数k 是在条件下单位压强变化引起的体积变化率。
(A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度3. ⽔的体积弹性模数空⽓的弹性模数。
(A) ⼩于 (B) 近似等于 (C) ⼤于4. 静⽌流体剪切应⼒。
(A) 不能承受 (B) 可以承受 (C) 能承受很⼩的 (D)具有粘性时可承受5. 温度升⾼时，空⽓的粘性系数。
(A) 变⼩ (B) 变⼤ (C) 不变6. 运动粘性系数的单位是。
第一章-流体`流动
⊿ p～ R 一 一 对 应
U型测压管
•指示液与被测流体 物化学反应且不互溶； •密度大于流体密度
pA
A
h R
p1 p A gh p2 pa i gR
1
2
p A pa i gR gh A点的表压 p A pa i gR gh
第 二 节
流 体 静 力 解:（1） pA = p1 + ρH2O g(1.2 - R) 学 p1 = p2 = p3 = pa + ρHg g R 基 pA = pa + ρHg g R + ρH2O g(1.2 - R) 本 方 = pa + ( ρHg - ρH2O) g R + ρH2O g×1.2 程 = 1.279×105N/m2 式 （2） pA = [(1.279×105 ÷ 1.013×105) －1] ×1.033 = 0.271kgf/cm2
— 连续性假定
第 一 节 概 论
从微观上，流体是由大量的彼此之间有一定间隙 的单个分子所组成的，并且各单个分子作着随机的、混 乱的运动，如果以单个分子作为考察对象，那么流体将 是一种不连续的介质，所需处理的运动将是一种随机的 运动，问题将是非常复杂的。 但是，在研究流动规律时，人们感兴趣的不是单 个分子的微观运动，而是流体宏观的机械运动。
内能 流体所含的能量包括 动能
机械能
势能
位能 压能
○压能（静压能、压强能以及弹簧的势能等）
● 流体流动时存在着三种机械能（即动能、 位能和压能）之间的相互转换。
第 一 节 概 论
● 流体粘性所造成的剪力是一种内摩擦力， 它将消耗部分机械能使之转化为热能（即 内能）。输送机械提供能量补偿。 ● 气体在流动过程中因压强的变化而发生 体积变化时，存在着内能与机械能之间的 相互转换。
水力学知识点
知识点 第0章 绪论1. 连续介质2.实际流体模型由质点组成的连续体,具有：易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的性质.3.粘滞性：牛顿内摩擦定律 dydu μτ= 4.理想流体模型：不考虑粘滞性。
5.作用在液体上的力：质量力、表面力例：1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的力有 （ ）（a ）切向力、正压力 (b) 正压力(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力2.在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上有 （ ）（a ）切向力、正压力 (b) 正压力(c) 正压力、重力 (d) 正压力、切向力、重力3. 理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。
（ ）第1章 水静力学1.静压强的特性(1)垂直指向受压面。
(2)在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关. 2.等压面：等压面是水平面的条件 3.水静力学基本方程2. 基本概念位置水头、压强水头、测压管水头 、绝对压强、相对压强、真空压强。
C gpz =+ρghp p ρ+=03. 静压强分布图 5.点压强的计算利用：等压面、静压强基本方程。
解题思路：① 找等压面② 找已知点压强③利用静压强基本方程推求。
6 作用在平面上的静水总压力图解法：Ω=b P解析法：A gh Pc ρ= 7. 作用在曲面上的静水总压力关键：压力体画法以曲面为底面，向自由液面（自由液面延长面）投影，曲面、铅锤面、自由液面所包围的水体为压力体。
压力体与水在同一侧为实压力体，铅锤分力方向向下。
反之，为虚压力体，铅锤分力方向向上。
例 1. 流体内部某点存在真空，是指 （ ）（a ）该点的绝对压强为正值 （b ）该点的相对压强为正值 （c ）该点的绝对压强为负值 （d ）该点的相对压强为负值2. 流体内部某点压强为2个大气压，用液柱高度为 （ ）a) 10米水柱 b) 22米水柱 c)20米水柱 d)25米水柱3. 无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。
水力学课程总结
九. 局部水头损失的计算
计算局部水头损失的公式
hj
v2 2g
hj
(v1
v2)2 2g
hj 2 v 1 g 2(1v v 1 2)2(1A A 1 2)22 v 1 g 212 v 1 g 2 hj 2 v2 g 2(v v 1 2 1 )2(A A 1 2 1 )22 v2 g 222 v2 g 2
第一章 小节
量纲、单位；
液体的主要物理性质：
惯性与万有引力特性- 、、S
粘性-牛顿内摩擦定律
du
dy
压缩性与表面张力特性
作用在液体上的力
1
第二章 小节
一.静水压强的特性
1.沿受压面的内法线；
2.作用在同一点各方向的静水压强大小相等.
二.液体平衡微分方程
X
1
p x
0
Y
1
p y
0
Z
1
dy dy dy dy
紊流时均切应力
dux dy
ux' u'y
牛顿粘滞切应力
紊流附加切应力 23
六.紊流中的流速分布
1. 层流底层
紊流中靠近固体边界处，粘滞力起主要作用作层流运动的极 薄层，叫做层流底层或粘性底层（厚度l）。在层流底层，粘性 应力占主导地位；在紊流区，由流体微团的脉动流速引起各层 流体间动量交换产生的紊流附加切应力占主导地位。
p z
0
综合式 d p(X dYxd Z y)dz
积分式
pC
2
等压面方程 Xd Yxd Z yd 0 z
等压面的性质 （1）等压面也是等势面； （2）等压面与质量力正交。
三.重力作用下静水压强的分布规律
1.水静力学基本方程