水力学总复习课件.ppt

1、1考试题型介绍考试题型介绍判断题（每题判断题（每题1 1分，共分，共8 8题，计题，计8 8分）分）填空题（每空填空题（每空1 1分，共分，共2020空，计空，计2020分）分）选择题（每题选择题（每题2 2分，共分，共1010题，计题，计2020分）分）名词解释（每题名词解释（每题2 2分，共分，共4 4题，计题，计8 8分）分）简答题（每题简答题（每题4 4分，共分，共4 4题，计题，计1616分）分）计算题（共计算题（共3 3题，计题，计2828分）分）2第第1 1章章 主要内容回顾主要内容回顾3液体的主要物理性质密度：是指单位体积液体所具有的质量。VM国际单位：kg/m3量纲：ML-3

2、液体的容重(重度)：是指单位体积液体所具有的重量。国际单位：Nm3，量纲：ML-2T-2VMgVGg4牛顿内摩擦定律：duTAdydudy或dydu流速梯度动力粘性系数反映不同液体对内摩擦力的影响系数。代表液体微团的剪切变形速率。量纲：MT-1L-1，国际单位为：Nsm-2 或Pas。5液体的粘性还可以用动力粘性系数与液体密度的比值来表示，称为运动粘性系数。量纲：L2T-1，国际单位：m2/s。6)/(000221.00337.0101775.022scmtt 液体的 值随压力变化甚微，随温度变化较为敏感。水的运动粘性系数可用下列经验公式计算：或7理想液体和实际液体理想液体：就是不考虑液体粘性

3、的连续介质液体。实际液体：则是指具有粘性的液体。常见的液体均为实际液体。有没有考虑粘性是理想液体和实际液体的最主要差别。8K值越大，表示液体愈不容易被压缩。10时水的体积弹性系数K=2109Pa，即每增加一个工程大气压，水的体积相对压缩值约为二万分之一，因此，对一般水利工程来说，可认为水是不可压缩的。体积弹性系数KVdVdpK19作用在液体上的力 按力的作用方式分：表面力和质量力。10第第2 2章章 主要内容回顾主要内容回顾11 静水压力 把静止液体作用在与之接触的表面上的压力称为静水压力。用大写字母P表示，受压面面积用A表示。静水压强 绕一点取微小面积A，极限值 即为该点的点静水压强，以小写

4、英文字母p表示。静水压强122.静水压强基本特性 (1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。(2)静止液体中某一点静水压强的大小与作用面的方位无关，或者说作用于同一点各方向的净水压强大小相等。水静力学基本方程式 表明：13hpp0（1）静止液体中，静水压强随深度按线性规律增加。（2）静止液体内任一点的静水压强由两部分组成。一部分是自由液面上的表面压强p0，另一部分是单位面积上的垂直液柱重量h。通常，建筑物表面和自由液面都作用着当地大气压强pa。绝对压强、相对压强、真空值 以没有空气的绝对真空为基准得到的压强为绝对压强(p)。以当地大气压为基准计算的压强，称相对压强(p)。绝对压强与相对压强

5、，它们之间相差一个当地大气压(pa)值。绝对压强(p)总是正值，而相对压强(p)可正可负。当液体中某点的绝对压强p小于当地大气压强pa时，即相对压强为负值，则该点存在真空，真空的大小以真空值pv或pv/真空度表示。14appppppav 测压管水头 任一点的相对压强高度（测压管高度）与该点在基准面以上的位置之和称为测压管水头。1511pz 12O1z1p2z2p 1点的测压管水头为16常数pz由重力作用下水静力学基本方程可知：静止液体中，测压管水头不变。作用在平面上的静水总压力17 静水压力的定义：静水压力的定义：在水力学中，把静止液体对相邻接在水力学中，把静止液体对相邻接触面所作用的压力称为

6、静水压力，用触面所作用的压力称为静水压力，用P表示。单位：表示。单位：N或或kN 静水压力的三个要素：静水压力的三个要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点(压力中压力中心心)求解静水压力的方法：求解静水压力的方法：利用利用压强分布图压强分布图求矩形平面上求矩形平面上的静水总压力的静水总压力；用用解析法解析法求任意平面上的静水总压力求任意平面上的静水总压力 18lbhh)(2121bP作用于整个平面上的静水 总压力P的大小应等于该压强分布图的面积与矩形平面的宽度b的乘积，即lbhh)(2121Ahchc为矩形平面的形心在水下的深度，A为受水压力作用的平面面积19总压力的作用点D(压力中心)2

7、12123hhhhle20第第3 3章章 主要内容回顾主要内容回顾21着眼于流体质点着眼于流体质点，跟踪，跟踪质点描述其运动历程质点描述其运动历程着眼于空间点着眼于空间点，研究，研究质点流经空间各固定质点流经空间各固定点的运动特性点的运动特性是描述液体运动是描述液体运动常用的一种方法。常用的一种方法。一、描述水流运动的两种方法一、描述水流运动的两种方法22流线流线是流速场的矢量线，是是流速场的矢量线，是某瞬时某瞬时对应的流场中的一条曲线，对应的流场中的一条曲线，该瞬时位于流线上的液体质点之速度矢量都和流线相切，是与该瞬时位于流线上的液体质点之速度矢量都和流线相切，是与欧拉法观点相对应的概念。欧

8、拉法观点相对应的概念。迹线迹线是流体质点运动的轨迹线，是流体质点运动的轨迹线，与拉格朗日观点相对应的概念与拉格朗日观点相对应的概念 迹线与流线的概念及差别迹线与流线的概念及差别23 流管、元流、总流、过水断面流管、元流、总流、过水断面流管：流管：流场中通过任意封闭曲线（非流线）上各点作流线而构流场中通过任意封闭曲线（非流线）上各点作流线而构成的管状面。成的管状面。元流：元流：微小流束，充满于流管中的液流。微小流束，充满于流管中的液流。总流：总流：许多元流的有限集合体。许多元流的有限集合体。过水断面：过水断面：与元流或总流所有流线正交的横断面。与元流或总流所有流线正交的横断面。24 流量、断面平

9、均流速的概念流量、断面平均流速的概念流量：流量：单位时间内通过过水断面的液体体积。单位时间内通过过水断面的液体体积。断面平均流速：断面平均流速：设想过水断面上各点的流速都均匀分布，且等设想过水断面上各点的流速都均匀分布，且等于于v，按这一流速计算所得的流量与按各点的真实流速计算所得，按这一流速计算所得的流量与按各点的真实流速计算所得的流量相等，则把流速的流量相等，则把流速v定义为定义为 断面平均速度断面平均速度。uv25恒定流恒定流非恒定流非恒定流均匀流均匀流非均匀流非均匀流渐变流渐变流急变流急变流运动要素是否随时运动要素是否随时间变化？间变化？同一流线上各质点同一流线上各质点的流速矢量是否沿

10、的流速矢量是否沿流程变化？流程变化？水流运动的类型水流运动的类型26 恒定总流的连续性方程恒定总流的连续性方程2211vAvA或或QQ121221AAvv或或2721222222111122whgvpzgvpz实际流体恒定总流实际流体恒定总流的能量方程的能量方程28gupzgupz2222222111理想液体恒定元流理想液体恒定元流的能量方程的能量方程29理想液体恒定元流能量方程的物理意义理想液体恒定元流能量方程的物理意义单位重量液体相对于某基准面所具有的单位重量液体相对于某基准面所具有的位能位能（重重力势能力势能）z单位重量液体所具有的单位重量液体所具有的压能压能（压强势能压强势能）p单位重

11、量液体所具有的单位重量液体所具有的势能势能pz gu22单位重量液体所具有的单位重量液体所具有的动能动能30表示能量的平衡关系。表示能量的平衡关系。水流总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方水流总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方 能量方程的物理意义能量方程的物理意义单位重量液体所具有的单位重量液体所具有的总机械能总机械能gupz2 2理想液体恒定元流能量方程的物理意义理想液体恒定元流能量方程的物理意义31元流过水断面上某点相对于某基准面的位置高度，称为元流过水断面上某点相对于某基准面的位置高度，称为位置水头位置水头z压强水头，当压强水头，当p为相对压强时，称为测压管高度。为相对压强

12、时，称为测压管高度。p当当p为相对压强时，称为测压管水头为相对压强时，称为测压管水头pz 理想液体恒定元流能量方程的几何意义理想液体恒定元流能量方程的几何意义32gupz22总水头总水头gu22流速水头流速水头331z2z3z4z5z6z1p5p3p4p6p2pgv2 211gv2 222gv2 233gv2 244gv2 255gv2 26621wh31wh41wh51wh61wh00gvpz2 2总水头线总水头线总水头线为一条逐渐总水头线为一条逐渐下降的直线或曲线下降的直线或曲线341z2z3z4z5z6z1p5p3p4p6p2pgv2 211gv2 222gv2 233gv2 244gv

13、2 255gv2 26621wh31wh41wh51wh61wh00pz 测压管水头线测压管水头线测压管水头线沿程可升、可降、也可不变测压管水头线沿程可升、可降、也可不变35水力坡度水力坡度dlgvpzdlhJw)2(dd2称为水力坡度称为水力坡度水头线的斜率冠以负号水头线的斜率冠以负号36dlpzdJP)(称为测压管坡度称为测压管坡度测压管坡度测压管坡度37能量方程的应用条件及注意事项能量方程的应用条件及注意事项 应用条件应用条件两断面间除了水头损失外，没有能量的汇入两断面间除了水头损失外，没有能量的汇入或输出或输出计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件

14、 必须是恒定流，必须是恒定流，液体不可压缩液体不可压缩质量力只有重力质量力只有重力38能量方程的应用条件及注意事项能量方程的应用条件及注意事项 注意事项注意事项 基准面选取基准面选取-可以任选，但必须是水平面可以任选，但必须是水平面压强表示压强表示-可取绝对压强或相对压强，但同一问可取绝对压强或相对压强，但同一问题必须统一题必须统一 计算断面选取计算断面选取-选取均匀流或渐变流过水断面选取均匀流或渐变流过水断面 计算点的选取计算点的选取-通常对管流取断面形心，对通常对管流取断面形心，对明渠取自由液面明渠取自由液面39xxxFvvQ)(1122yyyFvvQ)(1122zzzFvvQ)(1122

15、恒定总流动量方程是矢量恒定总流动量方程是矢量方程，实际使用时一般都要方程，实际使用时一般都要写成分量形式写成分量形式Fvv)(1122QF)(11112222AvvAvv一维恒定总流动量方程一维恒定总流动量方程或或40恒定总流动量方程适用条件恒定总流动量方程适用条件液流为恒定流液流为恒定流，液体连续、不可压缩；，液体连续、不可压缩；适用条件适用条件作用于流体上的质量力只有重力作用于流体上的质量力只有重力,所研究的流体边界所研究的流体边界是静止的是静止的；一般地一般地,所取两个断面间没有能量的输入和输出。所取两个断面间没有能量的输入和输出。41第第4 4章章 主要内容回顾主要内容回顾42水头损失

16、的水头损失的内因内因：液流内部存在粘滞性液流内部存在粘滞性水头损失产生的原因与条件水头损失产生的原因与条件水头损失的水头损失的外因外因：流动要克服边界阻力做功流动要克服边界阻力做功43水头损失的概念水头损失的概念单位重量液体自一断面流至下一断面所损失的机械能单位重量液体自一断面流至下一断面所损失的机械能44特点：特点：（1 1）沿程水头损失：）沿程水头损失：在固体边界的形状和尺寸沿在固体边界的形状和尺寸沿 程不变时，液流程不变时，液流在长直段中的水头损失，用在长直段中的水头损失，用h hf f 表示。(2)(2)在产生沿程水头损失的流段中，流向彼此平行，主流不脱离在产生沿程水头损失的流段中，流

17、向彼此平行，主流不脱离边壁，也无漩涡发生。边壁，也无漩涡发生。(1)(1)h hf f 与流程长度与流程长度L L，流速，流速v 及边界特征有关及边界特征有关(3)(3)通常在均匀流和渐变流情况下产生的水头损失只有沿程损失。通常在均匀流和渐变流情况下产生的水头损失只有沿程损失。45特点：特点：当固体边界的形状、尺寸或两者之一沿流程急当固体边界的形状、尺寸或两者之一沿流程急剧变化时所产生的水头损失，用剧变化时所产生的水头损失，用h hm m表示。表示。（2 2）局部水头损失：）局部水头损失：(2)(2)水头损失大小与流速和边界变化情况有关水头损失大小与流速和边界变化情况有关 (1)(1)一般发生

18、在边界突变处一般发生在边界突变处46总水头损失：总水头损失：h hw w=h=hf f+h+hm mhhf f各流段沿程水头损失之和各流段沿程水头损失之和hhm m各处局部水头损失之和各处局部水头损失之和某一流段沿程水头损失与局部水头损失的总和某一流段沿程水头损失与局部水头损失的总和47雷诺实验(1883年）因而雷诺实验的意义在于它揭示了液体流动存在两种性质不同的型态层流和紊流。48雷诺试验 层流紊流vRRe以雷诺数作为判别标准 圆管中液流的水头损失和流速有一定关系。在流速很小的情况下，水头损失和流速的一次方成正比，在流速较大的情况下，水头损失则和流速的二次方或接近二次方成正比。若 ReRec

19、=2300 为层流 ReRec=2300 为紊流49水流阻力与水头损失 不变边界或渐变边界粘性流体沿程阻力 沿程水头损失+均匀流(渐变流)雷诺试验 急变流 变化边界粘性流体局部阻力 局部水头损失+总结总结 总结 层流紊流vRRe以雷诺数作为判别标准 5051有压圆管矩形断面bhAR水力半径：过水断面面积与湿周的比值称为水力半径水力半径：过水断面面积与湿周的比值称为水力半径A=b hx=b+2hR=bh/(b+2h)R=d/4r/2rd湿周湿周：固体壁与水流接触的周长，称为湿周。：固体壁与水流接触的周长，称为湿周。522尼古拉兹实验尼古拉兹实验目的：为了确定沿程阻力系数 的变化规律。df Re,

20、5354第区层流区。Re 2300时，与雷诺数与雷诺数ReRe的关系为直线的关系为直线Re64与与/d/d无关，且无关，且第区层流转变为紊流的过渡区。值仅与值仅与Re有关，而与有关，而与/d无关无关第区“光滑管”区。液流虽为紊流，但粗糙度仍对无影响55第区为“光滑管”转变向“粗糙管”的紊流过渡区。此时与Re、/d有关有关第区粗糙管区或阻力平方区。此时与Re无关、与与/d有关，水头损失有关，水头损失与流速平方成正比！与流速平方成正比！尼古拉兹实验的意义在于：它全面揭示了不同流态情况下和雷诺数Re及相对粗糙度/d的关系。56lhRRJf0gvdlhf22沿程水头损失 均匀流基本方程)(Re,df达

21、西公式尼古拉兹试验 沿程水头损失与切应力之间的关系揭示了Re、/d对影响规律层流紊流经验公式经验公式Re64确定了沿程水头损失的计算公式571产生水头损失的原因有两个方面：一是流动要克服边界阻力做功；二是液流内部存在粘滞性。wfmhhh3水头损失的叠加原理：2雷诺试验揭示了水流的两种型态-层流和紊流。水流型态用下临界雷诺数来进行判别。型态不同，水头损失的规律也不同。第四章需要掌握的知识点第四章需要掌握的知识点584雷诺数表达式及流动型态判别 管流时RevdRe 23005沿程水头损失 22flvhdg6局部水头损失 22mvhg下临界雷诺数59均匀流过水断面流速与切应力分布（二维空间）d0rr

22、u00第第5 5章章 主要内容回顾主要内容回顾60短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道；长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管道。注意：长管和短管不按管道绝对长度决定。当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也不能略去，必须按短管计算。薄壁小孔口出流62HH000cAAcdcvcv0gv2200pacd34dvbcvc0H0H0v0pagv2200bb管嘴出流薄壁小孔口出流=0.970.9863管嘴出流流速系数 00111c82.05.0111nn局部阻力系数06.0197.0111220n

23、=0.5 流量系数=0.62n=0.82 收缩系数64.0/AAc1.064简单短管中的恒定有压流简单短管中的恒定有压流上节主要内容回顾上节主要内容回顾 自由出流vOO1122HvOO112233 淹没出流zh65 比较自由出流的流量系数和淹没出流的流量比较自由出流的流量系数和淹没出流的流量系数，两者表达式不同，但数值相等。系数，两者表达式不同，但数值相等。)dl(ic 1淹没出流)dl(ic 21自由出流自由出流66)dl(ic 1淹没出流：11v00022z00v022gv202v 22gvv22134671 11v000v22H00v022g1v 22g123)dl(ic 21自由出流自

24、由出流长管的水力计算682252282AlQlQdggvdlhHf2225218KlQAlQhJKJAAlhQdgAffA管道的比阻；K管道的流量模数。第第6 6章章 主要内容回顾主要内容回顾69明渠均匀流明渠均匀流 明渠流中，运动要素不沿程变化；流线是一簇平明渠流中，运动要素不沿程变化；流线是一簇平行直线，水深、断面平均流速、流速分布、流量、行直线，水深、断面平均流速、流速分布、流量、粗糙系数等水力要素沿程不变。粗糙系数等水力要素沿程不变。70 明渠流与有压流区别明渠流与有压流区别 有压管流有压管流具有封闭的湿周压力是流动的主要动力 明渠流明渠流具有自由水面(即水面压强为大气压)，重力是流动

25、的主要动力明渠水面线即测压管水头线71明渠底坡有三种类型明渠底坡有三种类型 正坡（顺坡）正坡（顺坡）i 0 渠底高程沿流程降低渠底高程沿流程降低 平坡平坡 i=0 渠底高程沿程不变渠底高程沿程不变负坡（逆坡负坡（逆坡)i 0 i=072 i 0 1 1.矩形断面矩形断面 水面宽度水面宽度 过水面积过水面积 湿湿 周周 水力半径水力半径 bB bhA hb2 hbbhAR2 hb732.2.梯形断面：梯形断面：水面宽度水面宽度 B=b+2mh 过水面积过水面积 hmhbA)(湿湿 周周 水力半径水力半径 212mhb 212mhbhmhbAR )(Bhb1m74l 过水断面形状、尺寸、水深沿程不

26、变；过水断面形状、尺寸、水深沿程不变；l 断面流速分布断面流速分布 断面平均流速断面平均流速 流量流量 动能修正系数动能修正系数等等沿程不变沿程不变 l 底坡、水面坡度（测压管水头线）、总水底坡、水面坡度（测压管水头线）、总水头线互相平行头线互相平行 明渠均匀流特性明渠均匀流特性 75明渠均匀流的产生条件明渠均匀流的产生条件|充分必要条件充分必要条件p 力学条件力学条件 渠壁摩擦阻力与水重力在流动方向的分力始渠壁摩擦阻力与水重力在流动方向的分力始终平衡（终平衡（大小相等，方向相反大小相等，方向相反）p 能量条件能量条件 水面下降值始终等于水头损失水面下降值始终等于水头损失76|明渠均匀流的形成

27、条件明渠均匀流的形成条件 渠道中的水流必须是恒定流渠道中的水流必须是恒定流流量沿程不变（无分叉和汇流情况）流量沿程不变（无分叉和汇流情况）渠道为长、直的棱柱形顺坡渠渠道为长、直的棱柱形顺坡渠渠中无闸、坝、跌水等建筑物的局部干扰渠中无闸、坝、跌水等建筑物的局部干扰底坡、粗糙系数沿程不变底坡、粗糙系数沿程不变 77明渠均匀流的水力计算明渠均匀流的水力计算 RJCv 基本公式基本公式谢才公式明渠水流一般属于紊流粗糙区（阻力平方区），其基本公式有三个：78连续方程2211AvAvQ曼宁公式6/11RnC 对于明渠均匀流对于明渠均匀流 ，A 为过水面积，则为过水面积，则 Ji iKRiACQ 式中，式中

28、，为流量模数为流量模数RACK 79水力最优断面水力最优断面水力最优断面：当i、n及A大小一定，使渠道所通过的流量最大的断面形状称为水力最优断面。当当 A=一定，要求：一定，要求：Q Qmax80 mmhbm 212 m 为梯形最优断面的宽深比为梯形最优断面的宽深比 81梯形水力最优断面的宽深比仅与边坡系数有关。m m 和和m 的关系为的关系为 mmhbm 212 推论：推论：矩形断面的水力最佳断面矩形断面的水力最佳断面 mmhbm 212=282第第7 7章章 主要内容回顾主要内容回顾83堰流的定义堰流的定义无压缓流流经障壁溢流时，上游发无压缓流流经障壁溢流时，上游发生壅水，然后水面降落，这

29、一局部生壅水，然后水面降落，这一局部水流现象称为堰流。此障壁称为堰。水流现象称为堰流。此障壁称为堰。特点特点84 v上游壅水，水流在重力作用下运动，将势能转化为动能的过程；v急变流，能量损失主要是局部水头损失。沿程水头损失可忽略。堰流的分类堰流的分类85堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同堰高P1堰高P2堰顶厚度堰顶厚度堰顶厚度堰宽b堰顶水头HHH按/H分类/H0.67 薄壁堰流0.67/H2.5 实用堰流2.5/H10 宽顶堰流 堰流的分类堰流的分类（1）薄壁堰 /H0.67，过堰水流和堰壁只有一条边线接触，堰顶厚度对水流无影响。图 7-2 无 侧 收 缩 矩 形 薄 壁 锐 缘

30、 堰PH35H00v0v1NNA86薄壁堰主要用作测量流量的设备。0.67H 堰流的分类堰流的分类（2）实用堰 0.67/H2.5，堰顶厚度大于薄壁堰，堰顶厚对水流有一定的影响。a 非真空堰b真空堰真空区图7-8 曲形实用堰HH图7-9 折线形实用堰87 堰流的分类堰流的分类（3）宽顶堰 2.5/H10时，沿程水头损失不能忽略，流动已不属于堰流，而逐渐具有明渠流的性质。堰流基本公式堰流基本公式89堰流基本公式堰流基本公式 5.102 HgbmQ 5.102 HgbmQ 如果形成淹没式堰流，在相同水头作用下，其流量小于自由式堰流的流量。可用小于1的淹没系数表明其影响。因此，淹没式堰流的流量公式可

31、表示为：5.102 HgmbQ5.102 HgbmQ 堰流基本公式堰流基本公式90堰流基本公式由薄壁堰推导出来，但公式形式对实用断面堰和宽顶堰仍适用。第第8 8章章 主要内容回顾主要内容回顾91渗流基本概念1、渗流：流体在多孔介质中的流动称为渗流。92渗流模型93假设渗流是充满了整个孔隙介质区域的连续水流，包括土粒骨架所占据的空间在内，均由水所充满，似乎无土粒存在一样。把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。根据渗流模型的概念，若某一微小过水断面面积为A，通过的流量为Q，则该微小过水断面上渗流的流速为：QuA其中A为包括土粒骨架所占横截面积在内的假想过水面积。显然，

32、真实渗流的过水面积比A小得多，若土体孔隙率为n，真实渗流的过水面积为nA，故通过该过水面积的真实渗流流速为：0Qun A所以0uu在渗流模型中，某点的总水头22pvpHzzggg且1.0n 94以渗流模型取代真实渗流，必须遵守三个原则：v通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等，即QQ模 型真 实v对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当与真实渗流的动水压力相等，即PP模 型真 实v渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头损失应当相等，即hhw模型w真实953、渗流的基本定律达西定律达西试验LhwA实验表明：whQALwhQkAkJALQvkJA达西公式达西定律表明，在均质

33、孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成比例并与土的性质有关。dHvkds 96达西定律的适用条件：恒定、均匀、层流渗流、渗流雷诺数RevdRe110k无土体结构的渗透变形97渗流系数渗流系数是反映土的渗透特性的一个综合指标。渗流系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温。其数值的确定方法有：经验公式法：根据土壤粒径大小、形状、结构、孔隙率和水温等参数所组成的经验公式来估算渗流系数。实验室方法（室内测定法）：取回天然土样，按达西定律装置测定，不易取得未经扰动的土样。现场方法（野外测定法）：在野外钻井作抽水或注水试验，测定平均渗流系数。98地球表面相对不透水层恒定均匀渗流和非均匀渐变

34、渗流地球表面相对不透水层浸润面浸润曲线0hdHiJds 断面平均流速vkJki渗流流量为0QkiA矩形过水断面0qkihABA点处流速ds12dHukds 1断面的平均流速11AAdHdHvudAkdAkAAdsds 99恒定渐变渗流的基本微分方程dsHHdHhhdh00z断面平均流速()dhvk ids渗流流量()dhQkA ids恒定渐变渗流的基本微分方程100第第9 9章章 主要内容回顾主要内容回顾101量纲一致性原理量纲一致性原理量纲一致性原理是指在一个反映客观规律的物理方程式中，量纲一致性原理是指在一个反映客观规律的物理方程式中，各项的量纲必须是一致的，它是被无数事实所证明的一个客各

35、项的量纲必须是一致的，它是被无数事实所证明的一个客观原理。观原理。102量纲分析法量纲分析法量纲分析法：在量纲一致性原理的基础上，形成了两种按照物量纲分析法：在量纲一致性原理的基础上，形成了两种按照物理量之间的量纲一致性建立各物理量之间的函数关系式的方法。理量之间的量纲一致性建立各物理量之间的函数关系式的方法。1.瑞利法瑞利法若某一物理过程与若某一物理过程与n个物理量有关，即个物理量有关，即 0),(21nxxxf其中一个物理量其中一个物理量 可以表示成其它物理量的指数乘积形式可以表示成其它物理量的指数乘积形式 ix1211abcdmiiinxKx x xxx无量纲数无量纲数 K待定系数待定系

36、数,a b c dm1032.2.定理法定理法(布金汉法布金汉法)若物理方程为若物理方程为 0),(21nxxxf 而这些变量中含有而这些变量中含有m m个基本物理量，则可组合这些变量成个基本物理量，则可组合这些变量成为为(n(n m)m)个无量纲个无量纲数的函数关系，即数的函数关系，即0),(21mnF11132141cbaxxxx22232152cbaxxxx3333123nnnnnabcxxxx123,x x x这三个基本量分别表征流体物性、几何特性和运动特征这三个基本量分别表征流体物性、几何特性和运动特征 104相似的基本概念相似的基本概念模型和实际流场的几何形状相似，即对应的线段成比

37、例，模型和实际流场的几何形状相似，即对应的线段成比例，对应的夹角相等。对应的夹角相等。105两个流场对应点上的速度（或加速度）的方向相同，大小两个流场对应点上的速度（或加速度）的方向相同，大小成比例成比例.两个流动各对应点上受到的各种同名力方向相同、大小两个流动各对应点上受到的各种同名力方向相同、大小成比例成比例 .1061.1.雷诺准则（粘性力准则）雷诺准则（粘性力准则）雷诺准则：粘性力雷诺准则：粘性力起主要作用。起主要作用。相似准则相似准则2.2.佛汝德佛汝德准则（重力准则）准则（重力准则）佛如德准则：重力佛如德准则：重力起主要作用。起主要作用。()()epemRRmrprFF)()(107原型流动与模型流原型流动与模型流动的惯性力与黏性动的惯性力与黏性力比值相等。力比值相等。原型流动与模型流原型流动与模型流动的惯性力与重力动的惯性力与重力比值相等。比值相等。3.3.欧拉欧拉准则（压力准则）准则（压力准则）欧拉准则：动压力欧拉准则：动压力起主要作用。起主要作用。mupuEE)()(108原型流动与模型流原型流动与模型流动的惯性力与压力动的惯性力与压力比值相等。比值相等。