水力学-授课用-课件.ppt
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- 水力学 授课 课件
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1、2022-10-292022-10-291 1第第1 1章章 绪绪 论论第第2 2章章 水静力学水静力学第第3 3章章 液体运动学液体运动学第第4 4章章 水动力学基础水动力学基础第第5 5章章 流动阻力和水头损失流动阻力和水头损失第第6 6章章 量纲分析与相似原理量纲分析与相似原理第第7 7章章 孔口、管嘴出流和有压管流孔口、管嘴出流和有压管流第第8 8章章 明渠均匀流明渠均匀流第第9 9章章 明渠非均匀流明渠非均匀流第第1010章章 堰流及闸孔出流堰流及闸孔出流第第1111章章 渗流渗流第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-292 2本次课堂主要内容:本次课堂主要内容:
2、液体的主要物理性质液体的主要物理性质 连续介质的假说连续介质的假说作用于液体上的力作用于液体上的力 水力学的任务水力学的任务实际工程中的水力学问题实际工程中的水力学问题第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-293 3第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-294 4 2022-10-292022-10-295 52022-10-292022-10-296 62022-10-292022-10-297 71.1 1.1 水力学的任务及其发展概况水力学的任务及其发展概况 (1 1)、)、水力学的任务水力学的任务 水力学的主要任务是研究液体(主要是水)的水力学的
3、主要任务是研究液体(主要是水)的平平衡衡和和机械运动规律机械运动规律及其及其实际应用实际应用。第一章第一章 绪论绪论 现代水力学已被广泛地应用于水利、现代水力学已被广泛地应用于水利、给排水给排水、土建、环境、交通、机械、化工、采矿、冶金等各土建、环境、交通、机械、化工、采矿、冶金等各个工程领域,为工程设计和运行管理提供科学依据。个工程领域,为工程设计和运行管理提供科学依据。市政工程市政工程 如桥涵孔径设计、如桥涵孔径设计、给水排水给水排水、管网计算、管网计算、泵站和水塔的泵站和水塔的设计、隧洞通风等,特别是给水排水工程中,无论取水、水处理、设计、隧洞通风等,特别是给水排水工程中,无论取水、水处
4、理、输配水都是在水流动过程中实现的。流体力学理论是给水排水系统输配水都是在水流动过程中实现的。流体力学理论是给水排水系统设计和运行控制的理论基础。设计和运行控制的理论基础。城市防洪工程城市防洪工程 如堤、坝的作用力与渗流问题、防洪闸坝的过流能如堤、坝的作用力与渗流问题、防洪闸坝的过流能力等。力等。2022-10-292022-10-298 8水力学水力学水利工程建筑水利工程建筑水力发电水力发电农田水利农田水利机电排灌机电排灌港口工程港口工程河道整治河道整治给排水给排水水资源水资源环境保护环境保护冶金冶金土木土木化工化工石油石油机械机械采矿采矿水力学的应用水力学的应用第一章第一章 绪论绪论202
5、2-10-292022-10-299 9Archimedes(285-212 BC)Archimedes(285-212 BC)Parallelogram(平行四边形平行四边形)law for addition of vectorsLaw of buoyancy(浮力)(浮力)第一章第一章 绪论绪论(2 2)、水力学发展概况)、水力学发展概况2022-10-292022-10-291010Leonardo da VinciLeonardo da Vinci(达芬奇)(达芬奇)(1452-1519)(1452-1519)一维恒定流动连续性方程一维恒定流动连续性方程紊流(紊流(Turbulence
6、Turbulence)第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-291111Isaac Newton(1642-1727)Isaac Newton(1642-1727)Laws of motion Laws of viscosity of Newtonian fluid第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-29121219th 19th centurycenturyNavier Navier(1785-1836)(1785-1836)&Stokes&Stokes(1819-1905)(1819-1905)N-S equationN-S equation vi
7、scous flow solution viscous flow solutionReynolds Reynolds(1842-1912)(1842-1912)u发现紊流发现紊流(TurbulenceTurbulence)u提出雷诺数提出雷诺数(ReynoldsNumberReynoldsNumber)第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-29131320th century20th centuryLudwig PrandtlLudwig Prandtl (1875-1953)(1875-1953)lBoundary theory(1904)Boundary theory(
8、1904)l The father of modern fluid The father of modern fluid mechanicsmechanicsVonkarmanVonkarman(1881-1963)(1881-1963)I.TaylorI.Taylor(1886-1975)(1886-1975)现代流体力学现代流体力学理论的奠基者理论的奠基者第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-291414在我国,水利事业的历史十分悠久在我国,水利事业的历史十分悠久:40004000多年前的多年前的“大禹治水大禹治水”的故事的故事顺水之性,治顺水之性,治水须引导和疏通。水
9、须引导和疏通。秦朝在公元前秦朝在公元前256256公元前公元前210210年修建了我国历史上的三年修建了我国历史上的三大水利工程(大水利工程(都江堰都江堰、郑国渠、灵渠)、郑国渠、灵渠)明渠水流、堰明渠水流、堰流。流。古代的计时工具古代的计时工具“铜壶滴漏铜壶滴漏”孔口出流。孔口出流。清朝雍正年间,何梦瑶在清朝雍正年间,何梦瑶在算迪算迪一书中提出流量等一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。隋朝(公元隋朝(公元587610587610年)完成的南北大运河。年)完成的南北大运河。隋朝工匠李春在冀中洨河修建(公元隋朝工匠李春在冀中洨河修建
10、(公元605617605617年)的赵州年)的赵州石拱桥石拱桥拱背的拱背的4 4个小拱,既减压主拱的负载,又可宣泄个小拱,既减压主拱的负载,又可宣泄洪水。洪水。第一章第一章 绪论绪论2022-10-292022-10-2915151.2 1.2 液体的连续介质模型液体的连续介质模型 连续性假定连续性假定是指是指宏观上可以把液体看成是由宏观上可以把液体看成是由无数个质点无数个质点组成的稠密无隙的连续介质。组成的稠密无隙的连续介质。第一章第一章 绪论绪论 在水力学中,在水力学中,质点质点是组成液体的是组成液体的最小基本元素最小基本元素,且质点,且质点间不存在间隙。亦即液体质点在宏观上可视为只有质量
11、而无间不存在间隙。亦即液体质点在宏观上可视为只有质量而无体积的体积的“点点”,而且充满其所占有的空间,因此,每个质点,而且充满其所占有的空间,因此,每个质点在其运动空间就唯一地占据一个空间点,反之亦然。在其运动空间就唯一地占据一个空间点,反之亦然。2022-10-292022-10-2916161.3 1.3 作用在液体上的力作用在液体上的力1.3.1 1.3.1 表面力定义表面力定义 表面力表面力是作用于液体的表面上的力,是相邻液体是作用于液体的表面上的力,是相邻液体或其他物体作用的结果,通过相互接触面传递。或其他物体作用的结果,通过相互接触面传递。APpAlim0ATAlim0 表面力按作
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