《工程流體力學》復習課件

1、工程流體力學復習課件,王耀琴流體力學教研室西南交大土木學院,第1章 緒論,密度：單位體積流體的質量。單位：kg/m3 淡水的密度 ?=1000 kg/m3,重度,一、　　流體的主要物理性質,１、密度、重度,２、黏度定義：在運動狀態(tài)下，流體具有抵抗剪切變形速率的能力的量度。,,二、 作用在流體上的力,１、表面力,2、質量力,第2章 流體靜力學,一、靜止流體的應力特征,三、水靜力學基本方程：,五、 靜止液體作用在平面上的總

2、壓力,,,P⊥→受壓面,六、靜水總壓力F,1、作用在曲面上的靜水總壓力F為：,2、P與水平面的夾角：,3、作用線：必通過Px ， Pz的交點，但這個交點不一定位于曲面上。對于圓弧面，P作用線必通過圓心。,4、P的作用點:作用在作用線與曲面的交點。,,Px =∫dpx =ρghcAx =pcAx,第3章 流體動力學理論基礎,它有兩部分組成：當?shù)丶铀俣群瓦w移加速度。,恒定流和非恒定流,恒定流：又稱定常流，各空間點上一切運動要素都不隨時間變化

3、，當?shù)丶铀俣葹?,§3-2 研究流體運動的若干基本概念,一元流動、二元流動、三元流動 按運動要素的坐標分量個數(shù)劃分。,基本方程 流線,跡線：,流線性質一般情況（除非流速為零或無窮大處），流線不能相交，且只能是一條光滑曲線。,漸變流過流斷面近似為平面,,,漸變流過流斷面的兩個重要性質,漸變流過流斷面上的動壓近似按靜壓分布，即,,,,,為形象了解流體運動時能量沿程的變化，定義下列概念,測

4、壓管線坡度,總水頭線坡度,實際流體,理想流體,均勻流體,應注意的問題,計算點：管流取在管軸上，明渠流取在自由液面上,基準面：任一水平面,漸變流過水斷面：應選取已知量較多的斷面,恒定 不可壓縮 總流 的連續(xù)性方程。,準備工作選取控制體建立坐標系受力分析,第4章 量綱分析與相似理論,§4-2 量綱分析法 常用的量綱分析方法有瑞利法和泊金漢法（也稱π定理） 一、瑞利法 基本思想：假定各物理量之間呈指數(shù)形式的乘

5、積組合,,,,,第4章 量綱分析與相似理論,二、 π定理,,,,,弗勞德準則方程,歐拉準則方程：,第5章 流動阻力與水頭損失,1、雷諾實驗簡介 1883年英國物理學家雷諾按圖示試驗裝置對粘性流體進行實驗，提出了流體運動存在兩種型態(tài)：層流和紊流。,,,,,4、圓管中的層流運動過流斷面上的流速分布,——旋轉拋物面,,,,,6、沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律及影響因素,尼古拉茲曲線,,,,,1 在

6、 條件下，試分別比較孔口和管嘴出流的流速及流量。[解]1.流速比較2.流量比較,,,,,第6章 孔口、管嘴及有壓管流,,,,,管嘴正常工作條件,2 管嘴收縮斷面處真空度可達作用水頭的0.75倍。相當于把管嘴的作用水頭增大了75%。這就是相同直徑、相同作用水頭下的圓柱形外管嘴的流量比孔口大的原因。,3 短管水力計算,,,,,掌握離心式水泵吸水管、虹吸管的相關水力計算,4 長管水力計算,一、明渠均勻流的特征 1

7、. 過水斷面形狀和尺寸、平均流速、流量、水深沿程不變（等速、等深流動） 2.總水頭線、測壓管水頭線（水面坡度）和渠底線互相平行,,,,,,§7.2 明渠均勻流,二、明渠均勻流的形成條件,1、底坡和糙率沿程不變的長而直的棱柱形渠道；,4、明渠中的水流必須是恒定的，沿程無水流的匯入、匯出，即流量不變。,3、渠道中沒有建筑物的局部干擾；,2、渠道必須為順坡（i>0）；,一句話概括：在i、n 沿程不變的長直、順坡的棱柱

8、形渠道，中間沒有建筑物的局部干擾，且流量不變。,（１）補充水力最優(yōu)條件（２）補充允許流速條件,,,,,三、明渠均勻流水力最優(yōu)斷面計算,四、斷面單位能量（斷面比能）e 1.定義 斷面比能e為基準面選在斷面最低點的機械　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。▽τ诶庵吻溃?,,,,５ . e沿水深的變化規(guī)律,,,,,７、臨界水深 1 .定義 相應于

9、 時的水深，稱為臨界水深。,,,,,８　　緩流、急流、臨界流三種流態(tài)的的判別式,急流：,臨界流：,緩流：,（1） （2） （3） （4） （5）,注明： （1）、（2）、（3）、（5）適用于均勻流或非均勻流，（4）只適用于均勻流。,９ 水躍：明渠水流從急流過渡到緩流時水面突然躍起的局部水力現(xiàn)象。,水跌是明渠水流從緩流過渡到急流，水面急劇降落的局部水力現(xiàn)象。常見于渠道底坡由緩坡突

10、然變?yōu)槎钙禄蛳掠吻罃嗝嫘螤钔蝗桓淖兲帯?１０、水跌,１１、明渠非均勻流水面曲線的變化,第7章 明渠恒定流,,,,,第8章堰流,一、定義 無壓緩流越過障壁產生的局部水力現(xiàn)象稱為堰流， ① ③ ② 障壁稱為堰。,,,,,二、寬頂堰淹沒標準 當 寬頂堰絕對不會淹沒。必要條件充分條件,,,,,三、小橋出流淹沒標準

11、,,,,,自由式,淹沒式,式中： 為橋孔臨界水深。,四、小橋孔徑設計計算驟,,,,,從 出發(fā)進行設計為例（僅以矩形斷面橋孔為例）,1 .計算橋孔臨界水深,自由式,淹沒式,２．計算小橋孔徑b,,,,,選取標準孔徑B≥b 鐵路、公路橋梁的標準孔徑一般有4m、5m、6m、8m、12m、16m、20m多種。,選取標準孔徑B后，需重新判別流動形態(tài)。,,,,,自由式,淹沒式,3.重新計算臨界水深　　并判別出流形式,4、橋孔流速

12、v,,,,,5、校核橋前壅水水深H,對斷面a-a及b-b列伯努利方程,取H ? H0（偏安全）得,H′為允許壅水水深。,則,5、橋前壅水水深H,對斷面a-a及b-b列伯努利方程，有,取H ? H0（偏安全）得,H′為允許壅水水深。,則,第九章　滲流,一、地下水存在狀態(tài)1、氣態(tài)水：以蒸汽狀態(tài)散逸于土壤孔隙中，數(shù)量極少，不需考慮。,2、附著水：以最薄的分子層吸附在土壤顆粒表面，呈固態(tài)水的性質，數(shù)量很少。,3、薄膜水：以厚度不超過分子作用半