第一篇：水力學實驗報告

水力學實驗報告 學 院:

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第三組同學:

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2015、12、25平面靜水總壓力實驗 1、1 實驗目的 1、掌握解析法及壓力圖法,測定矩形平面上的靜水總壓力。

2、驗證平面靜水壓力理論。

1、2 實驗原理

作用在任意形狀平面上的靜水總壓力P等于該平面形心處的壓強p c 與平面面積A 的乘積: A p Pc? , 方向垂直指向受壓面。

對于上、下邊與水面平行的矩形平面上的靜水總壓力及其作用點的位置,可采用壓力圖法:靜水總壓力 P 的大小等于壓強分布圖的面積 ? 與以寬度 b 所構成的壓強分布體的體積。

b P ? ?

若壓強分布圖為三角形分布、如圖 3-2,則 H eb gH P31212?? ? 式中:e－為三角形壓強分布圖的形心距底部的距離。

若壓強分布圖為梯形分布,如圖 3-3,則 2 12 12 12321H HH H aeab H H g P＋＋）

＋（? ?? ? 式中:e－為梯形壓強分布圖的形心距梯形底邊的距離。

圖 1-1 靜水壓強分布圖(三角形)

圖 1-2 靜水壓強分布圖(梯形)本實驗設備原理如圖 3-4,由力矩平衡原理。

圖 1-3 靜水總壓力實驗設備圖 1 0L P L G ? ? ?

其中: e L L ? ?1 求出平面靜水總壓力 10LGLP ?

1、3 實驗設備

在自循環水箱上部安裝一敞開的矩形容器,容器通過進水開關 K l ,放水開關 K 2 與水箱連接。容器上部放置一與扇形體相連的平衡桿,如圖 3-5 所示。

***090100110120***0? ?? ? ? ? ?K 2? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?L 0? 3-5

? ? ? ? ? ?K 1 圖 1-4 靜水總壓力儀 1、4 實驗步驟

1、熟悉儀器,測記有關常數。

2、用底腳螺絲調平,使水準泡居中。

3、調整平衡錘使平衡桿處于水平狀態。

4、打開進水閥門 K 1 ,待水流上升到一定高度后關閉。

5、在天平盤上放置適量砝碼。若平衡桿仍無法達到水平狀態,可通過進水開關進水或放水開關放水來調節進放水量直至平衡。

6、測記砝碼質量及水位的刻度數。

7、重復步驟 4～6,水位讀數在 100mm 以下做 3 次,以上做 3 次。

8、打開放水閥門 K 2 ,將水排凈,并將砝碼放入盒中,實驗結束。

1、5 實驗數據記錄及處理

1、有關常數記錄: 天平臂距離 L 0 ＝

cm,扇形體垂直距離(扇形半徑)L＝

cm, 扇形體寬 b＝

cm,矩形端面高 a 0 ＝

cm,3 3/ 10 0.1 cm kg?? ＝ ?

2、實驗數據記錄

壓強分布形式 測次 水位讀數 H(cm)水位讀數 ???? ???0 00

0a H a Ha Hh(cm)砝碼質量 m(g)三角形分布 1

梯形分布 1

3、實驗結果 壓強分布形式 測次 作 用 點 距 底部距離(cm)H hH h h H???? 23 作用力距支點垂 直 距 離e L L ? ?1(cm)實 測 力 矩(N·cm)0 0mgL M ? 實測靜水總壓 力(N)10LMP ＝實 理 論 靜 水總 壓 力(N)

誤 差(％)三角形分布 1

梯形分布 1

100%-? ?理論值實驗值 理論值注：誤差

1、6 注意事項

1、在調整平衡桿時,進水或放水速度要慢。

2、測讀數據時,一定要等平衡桿穩定后再讀。

1、7 思考題

1、實驗中,扇形體的其她側面所受到的壓力就是否對實驗精度產生影響？為什么？ 2、注水深度在 100mm 以上時,作用在平面上的壓強分布圖就是什么形狀？

3、影響本實驗精度的原因就是什么？ 2

能量方程實驗

2、1 實驗目的1、觀察恒定流的情況下,與管道斷面發生改變時水流的位置勢能、壓強勢能、動能的沿程轉化規律,加深對能量方程的物理意義及幾何意義的理解。

2、觀察均勻流、漸變流斷面及其水流特征。

3、掌握急變流斷面壓強分布規律。

4、測定管道的測壓管水頭及總水頭值,并繪制管道的測壓管水頭線及總水頭線。

2、2 實驗原理 實際液體在有壓管道中作恒定流動時,其能量方程如下 whgv pZgv pZ ? ? ? ? ? ?2 222 2 2221 1 11???? 它表明:液體在流動的過程中,液體的各種機械能(單位位能、單位壓能與單位動能)就是可以相互轉化的。但由于實際液體存在粘性,液體運動時為克服阻力而要消耗一定的能量,也就就是一部分機械能要轉化為熱能而散逸,即水頭損失。因而機械能應沿程減小。

對于均勻流與漸變流斷面,壓強分布符合靜水壓強分布規律: Cpz ? ?? 但不同斷面的 C 值不同。

圖 2—1 急變流斷面動水壓強分布圖 對于急變流,由于流線的曲率較大,因此慣性力亦將影響過水斷面上的壓強分布

規律;

上凸曲面邊界上的急變流斷面如圖 3-7(a),離心力與重力方向相反,所以靜 動p p ?。

下凹曲面邊界上的急變流斷面如圖 2—1(b),離心力與重力方向相向,所以靜 動p p ?。

2、3 實驗設備

實驗設備及各部分名稱如圖 2—2 所示。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ? 圖 2—2 能量方程實驗儀 2、4 實驗步驟 1、分辨測壓管與畢托管并檢查橡皮管接頭就是否接緊。

2、啟動抽水機,打開進水閥門,使水箱充水并保持溢流,使水位恒定。

3、關閉尾閥 K,檢查測壓管與畢托管的液面就是否齊平。若不平,則需檢查管路就是否存在氣泡并排出。

4、打開尾閥 K,量測測壓管及畢托管水頭。

5、觀察急變流斷面 A 及 B 處的壓強分布規律。

6、本實驗共做三次,流量變化由大變小。

2、5 實驗數據記錄與處理

水力學實驗報告 1、有關常數記錄

d 5 ＝

cm, d 1 ＝

cm。(d 5 即 d,d 1 即 D)2.實驗數據記錄與計算(測壓管高度單位為 cm)測次 1 4 5 6 8 9 A 量筒內水的質量(g)測量時間(s)流量(m3 /s)測壓管液面高 總壓管液面高 測壓管液面高 總壓管液面高 測壓管液面高 總壓管液面高 測壓管液面高 總壓管液面高 測壓管液面高 總壓管液面高 測壓管液面高 總側測壓管高 外側測壓管高 中間測壓管高 內側測壓管高 1

水力學實驗報告 3、實驗結果(1)繪制測壓管水頭線與總水頭線(任選一組)。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ?

(2)計算斷面 5 與斷面 2 的平均流速與畢托管測點流速。

2、6 注意事項

1、尾閥 K 開啟一定要緩慢,并注意測壓管中水位的變化,不要使測壓管水面下降太多,以免空氣倒吸入管路系統,影響實驗進行。

2、流速較大時,測壓管水面有脈動現象,讀數時要讀取時均值。

2、7 思考題

1、實驗中哪個測壓管水面下降最大？為什么？ 2、畢托管中的水面高度能否低于測壓管中的水面高度？ 3、在逐漸擴大的管路中,測壓管水頭線就是怎樣變化的？ 3 動量方程實驗 3、1 實驗目的1、測定管嘴噴射水流對平板或曲面板所施加的沖擊力。

2、將測出的沖擊力與用動量方程計算出的沖擊力進行比較,加深對動量方程的理解。

3、2 實驗原理

應用力矩平衡原理如圖 3—1,求

射流對平面板與曲面板的作用力。

力矩平衡方程:

1GL FL? ,LGLF1?

式中:F－射流作用力;L－作用力力臂;

G 1 －砝碼重量;L 1 －砝碼力臂。

恒定總流的動量方程為 ?? ?)(1 1 2 2v v Q F ? ? ?

若令 11 2? ? ? ? ,且只考慮其中水平方向作用力,則可求得射流對平面板與曲面板的作用力公式為)cos 1(? ? ? ? Qv F

式中:Q－管嘴的流量;v－管嘴流速;? －射流射向平面或曲面板后的偏轉角度。

Qv ? ? ? ? ?平時，F

平F :水流對平面板的沖擊力 135(1 cos135)1.707 1.707 Qv Qv F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?平時，F

180(1 cos180)2 2 Qv Qv F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?平時，F

3、3 實驗設備 實驗設備及各部分名稱見圖 3—2,實驗中配有090 ? ? 的平面板與0180 ? ? 及0135 ? ? 的曲面板,另備大小量筒及秒表各一只。

3、4 實驗步驟

1、測記有關常數。

2、安裝平面板,調節平衡錘位置,使杠桿處于水平狀態。

3、啟動抽水機,使水箱充水并保持溢流。此時,水流從管嘴射出,沖擊平板中心,標尺傾斜。加法碼并調節砝碼位置,使杠桿處于水平狀態,達到力矩平衡。記錄砝碼質量與力臂 L l。

4、用質量法測量流量 Q 用以計算 F 理。

圖 3-1 動量原理實驗簡圖

5、改變溢流板高度,使水頭與流量變化,重復上述步驟。

6、將平面板更換為曲面板(0135 ? ? 及0180 ? ?),又可實測與計算不同流量的作用力。

7、關閉抽水機,將水箱中水排空,砝碼從杠桿中取下,實驗結束。

水箱水箱圖3-2 動量原理實驗儀開關杠桿砝碼水準氣泡平衡錘支點LL 1 3、5 實驗數據記錄

相關常數:L＝

cm,管徑 d＝

cm

水 的 質量(g)時 間(s)流 量(L/s)流 速(m/s)砝 碼 質量(g)力 臂L 1(cm)F 理

(N)F 實

(N)

誤 差(％)090 ? ?

0135 ? ?

0180 ? ?3、6 注意事項

1、量測流量后,量筒內水必須倒進接水器,以保證水箱循環水充足。

2、測流量時,計時與量簡接水一定要同步進行,以減小流量的量測誤差。

3、測流量一般測兩次取平均值,以消除誤差。

3、7 思考題

1、F 實 與 F 理 有差異,除實驗誤差外還有什么原因？ 2、流量很大與很小時各對實驗精度有什么影響？ 3、實驗中,平衡錘產生的力矩沒有加以考慮,為什么？ 雷諾實驗 4、1 實驗目的 1、觀察層流與紊流的流動特征及其轉變情況,以加深對層流、紊流形態的感性認識。

2、測定層流與紊流兩種流態的水頭損失與斷面平均流速之間的關系。

3、繪制水頭損失 h f 與斷面平均流速的對數關系曲線,即 v h f lg ~ lg 曲線,并計算圖中的斜率 m 與臨界雷諾數 Re k。

4、2 實驗原理

同一種液體在同一管道中流動,當流速不同時,液體可有兩種不同的流態。當流速較小時,管中水流的全部質點以平行而不互相混雜的方式分層流動,這種形態的液體流動叫層流。當流速較大時,管中水流各質點間發生互相混雜的運動,這種形態的液體流動叫做紊流。

層流與紊流的沿程水頭損失規律也不同。層流的沿程水頭損失大小與斷面平均流速的 1 次方成正比,即0.1v h f ?。紊流的沿程水頭損失與斷面平均流速的 1、75～2、0 次方成正比,即0.2 ~ 75.1v h f ?。

視水流情況,可表示為mfkv h ? ,式中 m 為指數,或表示為 v m k h f lg lg lg ? ?。

每套實驗設備的管徑 d 固定,當水箱水位保持不變時,管內即產生恒定流動。沿程水頭損失fh 與斷面平均流速 v 的關系可由能量方程導出: fhgv pZgv pZ ? ? ? ? ? ?2 222 2 2221 1 11???? 當管徑不變,2 1v v ? ,取 0.12 1? ? ? ?

所以 hpZpZ h f ? ? ? ? ? ?)()(2211? ? h ? 值可以由壓差計讀出。

在圓管流動中采用雷諾數來判別流態:?vd? Re

式中:v－圓管水流的斷面平均流速;d－圓管直徑;? －水流的運動粘滯系數。

當 Re

(下臨界雷諾數)時為層流狀態,Re k ＝2320;

Re>Re k ’(上臨界雷諾數)時為紊流狀態,Re k ’在 4000~12000 之間。

4、3 實驗設備

實驗設備及各部分名稱見圖 4—1 所示。

? ?? ?? 4—1 ? ? ? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? K1 2 4、4 實驗步驟

(一)觀察流動形態

將進水管打開使水箱充滿水,并保持溢流狀態;然后用尾部閥門調節流量,將閥門微微打開,待水流穩定后,注入顏色水。當顏色水在試驗管中呈現一條穩定而明顯的流線時,管內即為層流流態,如圖 1 所示。

隨后漸漸開大尾部閥門,增大流量,這時顏色水開始顫動、彎曲,并逐漸擴散,當擴散至全管,水流紊亂到已瞧不清著色流線時,這便就是紊流流態。

(二)測定 v h f ~ 的關系及臨界雷諾數

1、熟悉儀器,測記有關常數。

2、檢查尾閥全關時,壓差計液面就是否齊平、若不平,則需排氣調平。

3、將尾部閥門開至最大,然后逐步關小閥門,使管內流量逐步減少;每改變一次流量、均待水流平穩后,測定每次的流量、水溫與試驗段的水頭損失(即壓差)。流量 Q

用質量法測量。用天平量測水的質量 m,根據水的密度計算出體積 V,用秒表計時間 T。流量TVQ ?。相應的斷面平均流速AQv?。

4、流量用尾閥調節,共做 10 次。當 Re<2500 時,為精確起見,每次壓差減小值只能為 3~5mm。

5、用溫度計量測當日的水溫,由此可查得運動粘滯系數 ? ,從而計算雷諾數?vd? Re。

6、相反,將調節閥由小逐步開大,管內流速慢慢加大,重復上述步驟。

4、5 實驗數據記錄 1、有關常數 管徑 d=

cm,水溫 T＝

°C。

2、實驗數據及處理 測次 質量 m(g)時間 t(s)流量 Q(cm 3 /s)雷諾數 流速(m/s)h ?(cm)1

3.繪制水頭損失 h f 與斷面平均流速的對數關系曲線,即 v h f lg ~ lg 曲線,并計算圖中的斜率 m 與臨界雷諾數 Re k。(用方格紙或對數紙)

4、6 注意事項

1、在整個試驗過程中,要特別注意保持水箱內的水頭穩定。每變動一次閥門開度,均待水頭穩定后再量測流量與水頭損失。

2、在流動形態轉變點附近,流量變化的間隔要小些,使測點多些以便準確測定臨界雷諾數。

3、在層流流態時,由于流速 v 較小,所以水頭損失 h f 值也較小,應耐心、細致地多測幾次。同時注意不要碰撞設備并保持實驗環境的安靜,以減少擾動。

4、7 思考問題 1、要使注入的顏色水能確切反映水流狀態,應注意什么問題？ 2、如果壓差計用傾斜管安裝,壓差計的讀數差就是不就是沿程水頭損失 h f 值？管內用什么性質的液體比較好？其讀數怎樣進行換算為實際壓強差值？ 3、為什么上、下臨界雷諾數值會有差別？ 4、為什么不用臨界流速來判別層流與紊流？ 5 管道局部水頭損失實驗 5、1 實驗目的 1、掌握測定管道局部水頭損失系數 ? 的方法。

2、將管道局部水頭損失系數的實測值與理論值進行比較。

3、觀察管徑突然擴大時旋渦區測壓管水頭線的變化情況,以及其她各種邊界突變情況下的測壓管水頭線的變化情況。

5、2 實驗原理

由于邊界形狀的急劇改變,主流就會與邊界分離出現旋渦以及水流流速分布的改組,從而消耗一部分機械能。單位重量液體的能量損失就就是局部水頭損失。

邊界形狀的改變有水流斷面的突然擴大或突然縮小、彎道及管路上安裝閥門等。

局部水頭損失常用流速水頭與一系數的乘積表示: gvh j22? ? 式中: ? －局部水頭損失系數,也叫局部阻力系數。系數 ? 就是流動形態與邊界形狀的函數,即)(Re,邊界形狀 f ? ?。一般水流 Re 數足夠大時,可認為系數 ? 不再隨Re 數而變化,而瞧作一常數。

管道局部水頭損失目前僅有突然擴大可采用理論分析。并可得出足夠精確的結果。其她情況可以用實驗方法測定 ? 值,也可以通過查找經驗公式來確定 ? 值。突然擴大的局部水頭損失可應用動量方程與能量方程及連續方程聯合求解得到如下公式: 21222212）

＝（? ?AAgvh j ? ? 212121112）

＝（AAgvh j ? ? ? ?

式中:A l 與v 1 分別為突然擴大上游管段的斷面面積與平均流速;A 2 與v 2 分別為突然擴大下游管段的斷面面積與平均流速。

5、3 實驗設備 實驗設備及各部分名稱如圖 5—1 所示。

? ?? ?? 5—1 ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? K1 2 34 5 6 7 8 9101112***8 192021 22 23 5、4 實驗步驟

1、熟悉儀器,記錄有關常數。

2、檢查各測壓管的橡皮管接頭就是否接緊。

3、啟動抽水機,打開進水閥門,使水箱無水,并保持溢流,使水位恒定。

4、檢查尾閥 K 全關時,測壓管的液面就是否齊平,若不平,則需排氣調平。

5、慢慢打開尾閥 K,使流量在測壓管量程范圍內最大,待流動穩定后,記錄測壓管液面標高,用體積法測量管道流量。

6、調節尾閥改變流量,重復測量三次。

5、5 實驗數據記錄

水力學實驗報告 1、有關常數記錄 D=

cm,d=

cm。水溫 t=、要求測量 90°彎管的曲率半徑 R=____cm。

2.實驗數據記錄 測次 水的質量m(g)時間 t(s)1 點測壓管高(cm)3 點測壓管高(cm)4 上點測壓管高(cm)13 側點測壓管高(cm)14 點測壓管高(cm)16 點測壓管高(cm)17 點測壓管高(cm)18 點測壓管高(cm)19 點測壓管高(cm)20 點測壓管高(cm)21 點測壓管高(cm)1

水力學實驗報告 3、實驗結果 測次 突然擴大 突然縮小 90°彎頭 實?

? 理

誤差(%)實?

? 理

誤差(%)實?

? 理

誤差(%)1

5、6 注意事項

1、實驗必須在水流穩定后方可進行。

2、計算局部水頭損失系數時,應注意選擇相應的流速水頭;所選量測斷面應選在漸變流斷面上,尤其下游斷面應選在旋渦區的末端,即主流恢復并充滿全管的斷面上。

5、7 思考題

1、試分析實測 h j 與理論計算 h j ,有什么不同？原因何在？ 2、如不忽略管段的沿程損失 h f ,所測出的 ? 值比實際的偏大還就是偏小？在工程中使用此值就是否安全？

3、在相同管徑變化條件下,相應于同一流量,其突然擴大的 ? 值就是否一定大于突然縮小的 ? 值？ 4、不同的 Re 數時,局部水頭損失系數 ? 值就是否相同？通常 ? 值就是否為一常數？ 6 文德里流量計及孔板流量計實驗 6、1 實驗目的

1、了解文德里與孔板流量計測流量的原理及其簡單構造。

2、繪出壓差與流量的關系,確定文德里流量計與孔板流量計的系數 ?。

6、2 實驗原理

文德里流量計就是在管道中常用的流量計。它包括收縮段、喉管、擴散段三部分,由于喉管過水斷面的收縮,該斷面水流動能加大,勢能減小,造成收縮段前后斷面壓強不同而產生的勢能差。此勢能差可由壓差計測得。

孔板流量計原理與文德里流量計相同,根據能量方程與連續方程以及等壓面原理可得出不計阻力作用時的文德里流量計(孔板流量計)的流量計算公式: Q K h ?理 ＝ 式中 2 24 424D dK gD d??? ? ?1 21 21 21 2 3 4()()h hp ph z zh h h h ? ?? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ?（文德里）孔板

根據實驗室的設備條件,管道的實測流量 Q 實 可由體積法測出。

在實際液體中,由于阻力的存在,水流通過文德里流量計(或孔板流量計)時有能量損失,故實際通過的流量 Q 實 一般比 Q 理 稍小,因此在實際應用時,上式應予以修正,實測流量與理想流體情況下的流量之比稱為流量系數,即理實QQ? ?

6、3 實驗設備 實驗設備與各部分名稱如圖 6—1 所示。

? ?? ?? 6—1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? K? ? ? 6、4 實驗步驟

1、熟悉儀器,記錄有關數據。

2、啟動抽水機,打開進水開關,使水進入水箱,并使水箱水面保持溢流,使水位恒定。

3、檢查尾閥全關時,壓差計的液面就是否齊平,若不平,則需排氣調平。

4、調節尾閥 K,依次增大流量與依次減小流量。量測各次流量相應的壓差值。共做 10 次。流量 Q 用體積法測量。用量筒量測水的體積 V,用秒表記錄時間 T。流量TVQ ?實。

6、5 實驗數據記錄 1、相關常數:D＝

cm;喉管 d＝

cm。孔口 d=_____cm,水溫 t=____℃。

測次 壓差 h ?(mm)水的質量(g)時間(s)實Q

理Q

?孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里

2、繪出壓差與流量的關系曲線(兩條曲線可以畫在一張圖上)。

6、6 注意事項 1、改變流量時,需待開關改變后,水流穩定之后(至少需 3~5 分鐘),方可記錄。

2、當管內流量較大時,測壓管內水面會有波動現象。可讀取波動水面的最高與最低讀數的平均值做為該次讀數。

6、7 思考題

第二篇：水力學教案

新疆水利水電學校

水

利

系

《水力學》課程教案

制作人：克里木江

新疆水利水電學校

第一章 緒 論

1.本章的教學目的及基本要求：

目的：使學生了解水力學的任務及應用領域，掌握流體的連續介質理論和流體的主要物理力學性質以及作用在流體上的力的兩種形式。

基本要求：掌握流體的連續介質模型、流體的主要物理性質：易流動性、密度與重度、粘性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性、汽化壓強特性；掌握作用在流體上的力的兩種形式：質量力與表面力

2.本章各節的教學內容及學時分配： §1-1工程水力學的任務及發展史 0.25學時 §1-2連續介質假定 0.5學時 §1-3 液體的基本特性 0.25學時 §1-4流體的主要力學性質 1學時 §1-5 作用在流體上的力 0.5學時 共2.5學時，課外3學時 3.本章教學內容的重點和難點：

重點：流體的連續介質模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質量力與表面力

難點：連續介質模型、牛頓內摩擦定律、質量力與表面力 4.本章教學內容的深化和拓寬：

深化：連續介質模型的應用、牛頓內摩擦定律應用、質量力與表面力的應用 拓寬：牛頓內摩擦定律推廣

5.本章教學方式（手段）及教學過程中應注意的問題： 教學方式：講授

注意問題：概念理解、記憶并能應用。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學（水力學）》，西南交通大學出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學（水力學）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等

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6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學（水力學）》，西南交通大學出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學（水力學）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等

思考題：2-

1、2-

2、2-

3、2-

6、2-

17、2-23習題：2-

5、2-

8、2-

9、2-

13、2-

15、2-

16、2-

18、2-

19、2-

21、2-22 教學單元授課教案編寫的具體內容： 單元2 1.本單元教學內容（具體到各知識點）：

§1-5 作用在流體上的力 0.5學時，課外0.75學時 1）質量力 2）表面力

§2-1靜水壓強及其特性 0.5學時，課外0.75學時 1）靜水壓強 2）靜水壓強的特性

§2-2液體的平衡微分方程 1學時，課外1.5學時 1）液體平衡微分方程一般式 2）綜合式

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題：2-

1、2-

2、習題：2-

3、2-5 單元3 1.本單元教學內容（具體到各知識點）：

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§2-3重力場的液體平衡 1學時，課外1.5學時 1）水靜力學的基本方程 2）靜水壓強分布規律

§2-4靜水壓強的計算與測量 1學時，課外1.5學時 1）絕對壓強 2）相對壓強 3）真空度

4）壓強的計量單位

5）測量壓強的儀器：測壓管、U形測壓計 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題： 2-4習題： 2-

8、2-6 單元4 1.本單元教學內容（具體到各知識點）：

§2-4靜水壓強的計算與測量 1學時，課外1.5學時 6）測量壓強的儀器：差壓計 7）靜水壓強分布圖

§2-5液體的相對平衡 1學時，課外1.5學時

1）等加速直線運動 2）等角速旋轉運動

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

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4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：

5.本單元的作業布置： 思考題： 2-6習題： 2-

9、2-13 單元5 1.本單元教學內容（具體到各知識點）：

§2-6作用在平面上的靜水總壓力 2學時，課外3學時 1）圖解法 2）解析法 3）例題分析

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題： 2-

17、2-23習題： 2-

15、2-18 單元6 1.本單元教學內容（具體到各知識點）：

§2-7作用在曲面上的靜水總壓力 2學時，課外3學時 1）水平分力 2）垂直分力 3）壓力體 4）例題分析

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

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4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題： 2-19習題：2-

21、2-22

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第三章 水動力學理論基礎

1.本章的教學目的及基本要求：

目的：使學生理解連續性微分方程、理想液體運動微分方程、實際流體的運動微分方程，掌握恒定總流連續性方程、理想液體元流的能量方程與實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

基本要求：理解連續性微分方程、理想液體運動微分方程、實際流體的運動微分方程；牢固掌握，并靈活應用恒定總流連續性方程、理想液體元流的能量方程與實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

2.本章各節的教學內容及學時分配： §3-1描述液體質點運動的兩種方法 1學時

§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過流斷面、斷面平均流速 1學時 §3-3流動分類 1學時

§3-4液體微團運動的基本形式 1學時 §3-5有渦流與無渦流 1學時 §3-6液體連續性微分方程 1學時 §3-7恒定總流連續性方程 1學時 §3-8理想液體運動微分方程 1學時 §3-9實際液體運動微分方程 1學時 §3-10恒定元流伯諾里方程 1學時 §3-11恒定總流伯諾里方程 2學時 §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學時 §3-13恒定總流動量方程 2學時 §3-14恒定平面勢流 1學時 共16學時

3.本章教學內容的重點和難點：

重點：連續性微分方程，理想液體運動微分方程，實際流體的運動微分方程，恒定總流連續性方程，理想液體元流的能量方程與實際流體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

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難點：連續性微分方程，實際液體的運動微分方程，實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

4.本章教學內容的深化和拓寬：

深化：理想液體元流的能量方程的推廣，實際流體總流的能量方程在實際工程中的應用，恒定總流動量方程在實際工程中的應用，恒定平面勢流的實際意義。

拓寬：實際流體的運動微分方程在三維流場中的數值計算，理想液體元流的能量方程的推廣，實際流體總流的能量方程在實際工程中的應用，恒定總流動量方程在實際工程中的應用，平面勢流的應用。

5.本章教學方式（手段）及教學過程中應注意的問題： 教學方式：講授——提問——講授——習題課——實驗

注意問題：1）概念、原理、計算方法的理解、掌握。注意實際流體能量方程和動量方程計算斷面的選取，以及解題步驟與方法；注意有渦流與勢流

2）注意復習高等數學的導數、微分與曲線積分等基本方法 6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學（水力學）》，西南交通大學出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學（水力學）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等

思考題：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41習題：3-

2、3-

5、3-

6、3-

7、3-

8、3-

11、3-

17、3-

19、3-

22、3-

23、3-

26、3-

29、3-31、、3-

32、3-

37、3-

39、3-40、3-

42、3-43 單元教案7 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-1描述液體質點運動的兩種方法 1學時 1）歐拉法 2）拉格朗日法

§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過流斷面、斷面平均流速 1學時 1）流線與跡線 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）過流斷面 5）斷面平均流速。

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計：

教師提問——學生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題：3-1習題：3-2 單元教案8 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-3流動分類 1學時 1）恒定流與非恒定流 2）均勻流與非均勻流 3）一元流與二元流、三元流 4）有壓流與無壓流、射流

§3-4液體微團運動的基本形式 1學時 1）微團的四種運動形式 2）速度分解定理

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計： 講授提問——學生思考——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題：3-3習題：3-6

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單元教案9 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-5有渦流與無渦流 1學時 1）有渦流 2）無渦流

§3-6液體連續性微分方程 1學時 1）液體連續性微分方程 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置： 思考題： 3-

10、3-13習題： 3-11 單元教案10 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-7恒定總流連續性方程 1學時 1）恒定元流連續性方程 2）恒定總流連續性方程。

§3-8理想液體運動微分方程 1學時 1）理想液體的特點 2）理想液體運動微分方程 3）理想液體的能量方程

4）理想液體能量方程的應用（比托管）2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授——習題——實驗

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4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：

5.本單元的作業布置： 思考題： 3-

24、3-26習題：3-

11、3-

17、3-19 單元教案11 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-9實際液體運動微分方程 1學時 1）實際液體的特點

2）實際液體微團應力分析（本構關系）3）實際液體的運動微分方程。§3-10恒定元流伯諾里方程 1學時 1）恒定元流伯諾里方程 2）恒定元流伯諾里方程的意義 3）總水頭線與測驗管水頭線 4）水力坡度

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：

5.本單元的作業布置： 思考題：3-21習題： 3-

22、3-25 單元教案12 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-11恒定總流伯諾里方程 2學時 1）均勻流與漸變流的壓強分布規律 2）恒定總流伯諾里方程（即能量方程）3）能量方程各項意義

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4）能量方程的應用條件與注意事項

5）能量方程的應用（文丘里管）：例題分析

（一）6）能量方程的推廣（有分流的能量方程與水泵）：例題分析

（二）2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授、實驗 3.本單元師生活動設計：

講授——實驗演示

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：

5.本單元的作業布置： 思考題：3-24習題：3-

23、3-

27、3-28 單元教案13 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學時 1）恒定不可壓氣體的伯諾里方程 §3-13恒定總流動量方程 1學時 1）恒定元流動量方程 2）恒定總流動量方程。3）動量方程適用條件 4）動量方程的解題要點與步驟 5）例題分析

（一）2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：

5.本單元的作業布置： 思考題： 3-

38、3-

37、3-41習題： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水電學校

單元教案14 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §3-13恒定總流動量方程 1學時 1）恒定總流動量方程： 例題分析

（二）§3-14恒定平面勢流 1學時 1）勢流函數的性質 2）流函數的性質

3）勢函數與流函數的關系

4）流網 5）復合勢流

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授——習題——實驗 4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 5.本單元的作業布置：

思考題： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41習題：3-

9、3-

42、3-43

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第四章 相似原理與量綱分析

1.本章的教學目的及基本要求：

目的：使學生掌握流動相似的基本概念，動力相似準則及理解模型設計的基本方法，能應用量綱的和諧原理進行量綱分析。

基本要求：理解幾何、運動、動力、初始與邊界條件相似的基本概念，掌握各種動力相似準則，特別是重力相似準則、粘性力相似準則，能靈活應用模型律進行模型設計；理解量綱與單位的基本概念，量綱的和諧原理，掌握量綱的基本分析方法：瑞利法與 定理。

2.本章各節的教學內容及學時分配： §4-1流動相似的基本概念 1學時 §4-2相似準則 1學時 §4-3模型實驗 0.5學時

§4-4量綱分析的概念和量綱和諧原理 1學時 §4-5量綱分析 1.5學時 5學時 課外7.5學時

3.本章教學內容的重點和難點：

重點：重力相似準則、粘性力相似準則，模型設計；量綱的和諧原理，瑞利法與 定理。難點：動力相似準則，量綱分析：瑞利法與 定理 4.本章教學內容的深化和拓寬： 深化：模型設計與模型實驗

拓寬：模型實驗的工程實際問題：三峽工程的模型實驗研究 5.本章教學方式（手段）及教學過程中應注意的問題： 教學方式：講授——提問——講授——習題

注意問題：物理量的量綱單位的記憶；注意觀察實際工程的模型實驗。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學（水力學）》，西南交通大學出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學（水力學）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等

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蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等

思考題： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15習題： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 單元教案27 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §7-1明渠均勻流的水力特征 0.5學時 1）明渠均勻流

2）明渠均勻流產生的條件 3）明渠均勻流的水力特征 §7-2明渠均勻流的計算公式 1學時 1）濕周 2）水力半徑 3）謝才公式 4）曼寧公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最優斷面及允許流速 0.5學時 1）水力最優斷面 2）水力最優斷面條件

2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授 3.本單元師生活動設計： 講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題： 7-

1、7-2習題： 7-3 單元教案28

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1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §7-3水力最優斷面及允許流速 0.5學時 2）允許流速 3）最大允許流速

§7-4明渠均勻流水力計算的幾類問題 1學時 1）過流能力的水力計算 2）底坡的水力計算 3）粗糙系數的水力計算 4）渠道斷面形式的設計

§7-5無壓圓管均勻流水力計算 0.5學時 1）充滿度

2）無壓圓管的水力要素 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題：7-

4、7-5習題： 7-

6、7-

7、7-9 單元教案29 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §7-5無壓圓管均勻流水力計算 0.5學時 3）無壓圓管的最大流速與流量 4）無壓圓管均勻流的水力計算

§7-6復式斷面明渠均勻流水力計算 0.5學時 1）復式斷面的水力要素 2）復式斷面的水力計算

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2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題： 8-

14、8-15習題： 8-

11、8-12

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思考題： 8-

1、8-4習題： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 單元教案30 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §8-1明渠水流的三種流態、佛汝德數 0.5學時 5）佛汝德數判別流態

§8-2斷面比能（單位能量）與臨界水深 1.5學時 1）斷面比能 2）比能曲線 3）臨界水深 4）臨界流與臨界底坡 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題：8-1習題：8-

2、8-3 單元教案31 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §8-3明渠非均勻漸變流微分方程 2學時 1）明渠非均勻漸變流微分方程 2）明渠非均勻漸變流水面曲線分析 3）明渠非均勻漸變流水面曲線的繪制 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

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講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題： 8-4習題： 8-5 單元教案32 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §8-4水躍與跌水 1學時 1）水躍的組成 2）水躍的功能與作用 3）躍前與躍后水深的計算 4）跌水

§8-5棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計算 1學時 1）道非均勻漸變流水面曲線的計算 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題：習題： 8-6

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第九章 堰流

1.本章的教學目的及基本要求：

目的：使學生了解薄壁堰、實用堰、寬頂堰的基本功能與用途，掌握堰流基本的水力計算公式。

基本要求：了解薄壁堰、實用堰、寬頂堰的基本功能與用途，能進行堰流的流量計算。2.本章各節的教學內容及學時分配：

§9-1堰流的基本公式 1學時 §9-2薄壁堰 0.5學時 §9-3實用堰 0.5學時 §9-4寬頂堰 1學時 共3學時

3.本章教學內容的重點和難點： 重點：堰流基本的水力計算公式 難點：堰的流量系數的計算。4.本章教學內容的深化和拓寬： 深化：堰的流量系數的影響因素 拓寬：工程應用

5.本章教學方式（手段）及教學過程中應注意的問題： 教學方式：講授——提問——講授 注意問題：堰的流量系數公式的選取。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學（水力學）》，西南交通大學出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學（水力學）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍天渝，《水力學》，中國建筑工業出版社，1999.12 7.本章的思考題和習題等 思考題：9-

1、9-

2、9-3習題：9-

4、9-5 單元教案33

536

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單元教案35 1.本單元教學內容（具體到各知識點）： §10-2滲流模型與達西滲透定律 1學時 1）滲流模型 2）達西滲透定律

§10-3地下水漸變滲流分析 1學時 1）地下水均勻滲流 2）裘皮衣公式

3）漸變聲滲流基本微分方程 4）漸變滲流的侵潤曲線 2.本單元的教學方式（手段）： 教學方式：講授

3.本單元師生活動設計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業布置： 思考題：10-

1、10-

2、10-3習題：10-

4、10-5

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本課程實驗

本課程實驗學時共10學時，設5個實驗，分別如下： 實驗一：靜水壓強特性實驗 實驗二：伯努利方程實驗 實驗三：動量定律實驗 實驗四：雷諾數實驗 實驗五：水擊綜合演示實驗

940-

第三篇：水力學學習心得

《水力學》學習心得

轉眼之間，這學期就過完了大半的日子。我們這學期的課程就要完成了，回頭想想，還真是感慨萬千啊。

我們這學期的水力學是由韓老師教授的。他是一個非常風趣的人，他知道我們學土木房建的人不是特別的重視這門課程，所以在上課的時候，為了提高我們的聽課率，他就會不時的給我們講一些他自己的人生故事或者說一些他在工作中與我們這個專業相關的工作經歷來啟迪我們。韓老師是一個很會講故事的人，因為每次講故事時我們都聽得很認真，比聽課認真多了，總是逗得我們全班哈哈大笑。我們也跟隨著韓老師的腳步，學會了什么是靜水壓、什么是恒定流和非恒定流、什么是水頭損失、什么是倒虹吸、什么是謝才公式，我們也學會了在大學階段要做的三件大事：學好自己的專業，它將是我們立足社會的“天斧神兵”；鍛煉好自己的身體，它是將來革命的本錢；找個女朋友，不要總是宅在寢室里，談一場轟轟烈烈的戀愛。

下面就是我學完水力學這門課程后對它的一些淺薄的認識。首先，我已經清楚的明白了 水力學主要是研究以水為代表的液體的平衡和機械運動規律及其實際應用的一門科學。從學科的角度來看，水力學是介乎基礎科學和工程技術之間的一門科學。一方面根據基礎科學中的普遍規律，結合水流特點，建立理論基礎，同時又緊密聯系工程實踐發展科學內容。另外我還知道水力學的應用是非常廣泛的，在各類工科中都有它的身影。

1、一方面，它在水利建設中非常的重要。水力學在水利建設中的主要任務是研究水流與邊界的相互作用，分析在各種相互作用條件下所形成的各種水流現象和邊界上的各種力的作用（例如，水流與堰作用，形成各種形式的堰流與閘門作用形成閘孔出流等），為水利工程的勘測、規劃、設計、施工和運轉管理等方面提供合理的水力學依據。

2、另一方面，它在土木工程的各個領域也有大量的涉獵。當修建大壩時，必須考慮當渲泄洪水時，要確定校核大壩所能夠通過的流量，以確保大壩安全泄洪；或已知泄量，確定大壩的溢流寬度。在圍堰修建、橋渡設計、基坑排水、地基抗滲穩定、給水與排水管渠及給水與污廢水處理、構筑物的設計和給排水系統的運行管理等過程都會遇到一系列的水力學問題。所以只有學好水力學課程，才能正確地解決工程中所與到的水力學方面的設計計算、運行管理與測試等問題。我們對水力學的主要研究方法有理論分析法、試驗研究法和數值模擬法，三種方法相互結合，為發展水力學理論和解決復雜的水力學問題奠定了基礎。

我們還清楚的知道水力學是以研究水為代表的液體的宏觀機械運動規律，及其在工程技術中的應用。水力學包括水靜力學和水動力學。

水靜力學研究液體靜止或相對靜止狀態下的力學規律及其應用，探討液體內部壓強分布，液體對固體接觸面的壓力，液體對浮體和潛體的浮力及浮體的穩定性，以解決蓄水容器，輸水管渠，擋水構筑物，沉浮于水中的構筑物，如水池、水箱、水管、閘門。堤壩、船舶等的靜力荷載計算問題。

水動力學研究液體運動狀態下的力學規律及其應用，主要探討管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介質滲流的流動規律，以及流速、流量、水深、壓力、水工建筑物結構的計算，以解決給水排水、道路橋涵、農田排灌、水力發電、防洪除澇、河道整治及港口工程中的水力學問題。

水力學作為學科而誕生始于水靜力學。在國內，據記載，4000多年前的上古時代就有大禹治水。在戰國末代至秦代更是修建了都江堰、鄭國渠和靈渠三大水利工程。在國外，公元前250年，阿基米德在《論浮體》中，闡明了浮體和潛體的有效重力計算方法。1586年德國數學家斯蒂文提出水靜力學方程。十七世紀中葉，法國帕斯卡提出液壓等值傳遞的帕斯卡原理。至此水靜力學已初具雛形。水動力學的發展是與水利工程興建相聯系的。公元前三世紀末，中國秦代修建規模巨大的都江堰、靈渠和鄭國渠。漢初利用山溪水流作動力。此后在歷代防洪及航運工程上積累了豐富的經驗。但是液體流動的知識，在中國相當長的時間內，在歐洲直至15世紀以前，都被認為是一種技藝，而未發展為一門科學。文藝復興期間，意大利人達·芬奇在實驗水力學方面獲得巨大的進展，他用懸浮砂粒在玻璃槽中觀察水流現象，描述了波浪運動、管中水流和波的傳播、反射和干涉。

十八世紀初葉，經典水動力學有迅速的發展.歐拉和丹尼爾第一·伯努利是這一領域中杰出的先驅者。十八世紀末和整個十九世紀，形成了兩個相互獨立的研究方向：一是運用數學分析的理論流體動力學；一是依靠實驗的應用水力學。開爾文、瑞利、斯托克斯、蘭姆等人的工作使理論水平達到相當的高度，而謝才、達西、巴贊、弗朗西斯、曼寧等人則在應用水力學方面進行了大量的實驗研究，提出了各種實用的經驗公式。十九世紀末，流體力學的發展扭轉 了研究工作中的經驗主義傾向，這些發展是：雷諾理論及實驗研究；雷諾的因次分析；弗勞德的船舶模型實驗；空氣動力學的迅速發展。二十世紀初的重要突破是普朗特的邊界層理論，它把無粘性理論和粘性理論在邊界層概念的基礎上聯系起來。

自從二十世紀以來蓬勃發展的經濟建設提出了越來越復雜的水力學問題：高濃度泥沙河流的治理；高水頭水力發電的開發；輸油干管的敷設；采油平臺的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力學的研究方向不斷發展，從定床水力學轉向動床水力學 ；從單向流動到多相流動；從牛頓流體規律到非牛頓流體規律；從流速分布到溫度和污染物濃度分布；從一般水流到產生滲氣、氣蝕，引起振動的高速水流。以電子計算機應用為主要手段的計算水力學 也得到了相應的發展。水力學作為一門以實用為目的的學科將逐漸與流體力學合流。

水動力學的數理分析首先是根據問題的客觀條件和生產任務或理論要求，對所研究的液體建立力學模型，提出假設，使分析簡化。最常用的力學模型有連續介質模型，將由分子組成、分子之間有空隙的的非連續液體看作分子緊密相依沒有空隙的連續介質；不可壓縮流體模型，將受壓收縮、受熱膨脹、有彈性的液體，看作無彈性密度不變的不可壓縮流體；無粘性流體模型，將流動時因粘性作用產生內摩擦力的液體，看作粘性不起作用，無內摩擦力的流體；理想液體模型，不可壓縮無粘性的液體。力學模型確定后，以相適應的運動學和動力學基本方程式為工具，結合起始條件和邊界條件，進行各種流動的質量平衡、動量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各種變量。以上就是我所知道的一些水力學方面的知識，至于一些水力學中所學到的公式和計算方法等，我就不詳細的說明了。

通過對水力學的學習，使我開始真正的認識了這門學科，我發現我也越來越喜歡這門學科了，因為通過使用其中的知識我們可以解決一些我們日常生活中與它有關聯的問題。

我們這學期的水力學課程雖然在不知不覺中結束了，但是我們不會忘記這門學科的。我們會好好的保存這本書，說不定在以后的工作中我們就會遇到與這方面有關的工程問題，到時候我們就可以拿出這本書出來，好好地回憶一下水力學方面的知識，也許會幫我們一個大忙；我們也不會忘記教授我們水力學知識的韓智明韓老師，是他用有趣的方式教授我們水力學知識，告訴我們做人處事的方法、告誡我們不要被手機玩了，同時，還向我們推薦他認為對我們有好處，對我們的人生有益的書，例如，《冰鑒》、《誡子書》等等。在次，深深的向我們的韓老師表示衷心的感謝。

第四篇：水力學復習資料匯總

水力學復習資料匯總

第章

緒論

0.1水力學的任務與研究對象(了解)

水力學的任務是研究液體(只要是水)的平衡和機械運動的規律及其實際應用.水力學研究的基本規律有兩大主要組成部分:一是關于液體平衡的規律.它研究液體處于靜止或相對平衡狀態時,作用于液體上各種力之間的關系,這一部分稱為水靜力學;二是關于液體運動的規律,它研究液體在運動狀態時,作用于液體上的力與運動要素之間的關系,以及液體的運動特性與能量轉換等,這部分稱為水動力學.0.2液體的粘滯性(理想液體與實際液體最大的差別)

粘滯性

當液體處于運動狀態時,若液體質點之間發生相對運動,則質點間會產生內摩擦力來阻礙其相對運動,液體的這種性質就稱為粘滯性,產生的內摩擦力叫做粘滯力.0.3牛頓內摩擦定律

當液體做層流運動時，相鄰液層之間在單位面積上作用的內摩擦力(或粘滯力)的大小與速度梯度成正比,同時和液體的性質有關.即

.0.4牛頓內摩擦定律的另一種表述(了解)P7

0.5運動粘度系數

它是動力黏度系數與液體密度的比值,是表征液體粘滯性大小的物理量.其值是隨溫度的變化而變化的,即溫度越高,其值越小(液體的流動性是隨溫度的升高而增強的)

0.6牛頓內摩擦定律只適用于牛頓流體(符合牛頓內摩擦定律的液體,其特點是溫度不變,動力黏度系數就不變P8圖0.3)

0.7體積壓縮率

液體體積的相對縮小值與壓強的增大值之比.(水的壓縮性很小,一般不考慮)

0.8表面張力

表面張力是指液體自由表面上液體分子由于兩側引力不平衡,使其受到及其微小的拉力(表面張力僅存在于液體表面,液體內部不存在,其值表示為自由面單位長度受到拉力的大小,并且隨液體種類和溫度的變化而變化,怎樣變化)

0.9毛細現象

在水力學實驗中，經常使用盛有水或水銀細玻璃管做測壓計，由于表面張力的影響使玻璃管中液面和與之向連通容器中的液面不在同一水平面上.這就是物理學中所講的毛細現象.0.10由實驗得知,管的內經越小,毛細管升高值越大,所以實驗用的測壓管內徑不宜太小.P10圖0.4,0,5

0.11連續介質

在水力學中,把液體當作連續介質看待,即假設液體是一種連續充滿其所占據空間毫無空隙的連續體.(水力學所研究的液體運動是連續介質的連續流動,但實際上,從微觀角度來看,液體分子與分子之間是存在空隙的,但水力學研究的是液體的宏觀運動,故將液體看作連續接介質)

0.12把液體看作連續介質的意義

如果我們把液體看作連續介質,則液流中的一切物理量都可以視為空間坐標和時間坐標的連續函數,這樣,在研究液體的運動規律時,就可以運用連續函數的分析方法.0.13理想液體

所謂理想液體,就是把液體看作絕對不可壓縮,不能膨脹,沒有粘滯性,沒有表面張力的連續介質.0.14表面力和質量力

表面力

表面力是作用于液體的表面,并于受作用的的表面面積成比例的力.質量力

質量力是指通過所研究液體的每一部分質量而作用與液體的,其大小和液體的質量成比例的力(質量力又稱體積力)

課后習題0.2

第一章

水靜力學

1.1液體在平衡狀態下.沒有內摩擦力的存在,因此理想液體和實際液體都是一樣的,故在靜水中沒有區分的必要.1.2靜水壓力

靜止(或處于平衡狀態)的液體作用在與之接觸的表面上的水壓力稱為靜水壓力,常以表示.1.3靜水壓強

取微小面積，令作用在上的靜水壓力為,則面上單位面積上所受的平均靜水壓力為稱為面上的平均靜水壓強，當無限趨近與一點時，比值的極限值定義為該點的靜水壓強.1.4靜水壓強的兩個重要特性

⑴靜水壓強的方向與受壓面垂直并指向受壓面(若不垂直,則必存在一個與液面平行的分力,這樣必會破壞液體的平衡狀態;靜水壓強若不指向受壓面而是背向受壓面,則必會受到拉力,同樣不能保持平衡狀態)

⑵作用在同一點上的靜水壓強相等(推導過程:在平衡液體內分割出一塊無限小的四面體,傾斜面的方向任意選取,為簡單起見,建立如圖所示的坐標系,讓四面體的三個棱邊與坐標軸平行,并讓軸與重力方向平行,各棱邊長為,四面體四個表面上受有周圍液體的靜水壓力,因四個作用面的方向各不相同,如果能夠證明微小四面體無限縮小至一點時,四個作用面上的靜水壓強都相等即可.令為作用在面上的靜水壓力,令為作用在面上的靜水壓力,令為作用在面上的靜水壓力,令為作用在面上的靜水壓力.又假定作用在四面體上單位質量力在三個坐標方向的投影為,則總質量力在三個坐標方向的投影分別為

…因為液體處于平衡狀態,由力的平衡條件得:+若…以分別表示四面體四個面的面積,則…將上式都除以,并且有化簡可得,上式中分別表示面上的平均靜水壓強，如果微小四面體無限縮小至一點時,均趨近于0,對上式取極限有,同理可證,故作用在同一點上的靜水壓強相等)

1.5等壓面

在平衡液體中可以找到這樣一些點,他們具有相同的靜水壓力,這些點連成的面稱為等壓面(對于靜止的液體其等壓面是水平面,對于處于相對平衡的液體,其等壓面與自由液面平行,例如稱有液體的圓柱形容器繞桶軸做等角速度旋轉,其等壓面就是拋物面)

1.6等壓面的兩個性質

⑴在平衡液體中等壓面即為等勢面.⑵等壓面與質量力正交.1.7絕對壓強和相對壓強

絕對壓強

以設想沒有大氣存在的絕對真空狀態作為零點計量的壓強,稱為絕對壓強.相對壓強

把當地大氣壓作為零點劑量的壓強,稱為相對壓強.1.8P29圖1.11中各字母表示的含義

1.9真空及真空度

真空

當液體中某點的絕對壓強小于當地大氣壓強，即相對壓強為負值時，就稱該點存在真空.真空度

真空度是指該點絕對壓強小于當地大氣壓強的數值.(例題1.4

1.5

.16)

1.10壓強的液柱表示法

1.11水頭與單位勢能

1.12液體的平衡微分方程式(歐拉平衡微分方程式)的推導過程P20,以及重力作用下靜水壓強的基本公式的推導過程P24.1.13壓強的測量(各種壓差計的計算)

計算中找等壓面須注意:①若為連續液體，高度相等的面即為等壓面.②若為不連續液體(如液體被閥門隔開或者一個水平面穿過了不同介質，則高度相等的面不是等壓面③兩種液體的接觸面是等壓面.1.14作用于矩形平面上的靜水總壓力,為壓強分布圖面積.(壓力中心的位置:當壓強為三角形分布時,壓力中心離底部距離為

當壓強分布為梯形分布時，壓力中心離底部距離為)

1.15作用于曲面上的靜水總壓力

分為水平方向和豎直方向計算,水平方向方法同作用于矩形平面上的靜水總壓力(將曲面投影在方向的圖形即為矩形，則=

為形心點處的壓強),豎直方向需畫出壓力體(壓力體包括六個面:曲面本身,自由液面或者其延長面,曲面四個邊延長至自由液面的四個面.這里注意自由液面必須是只受到大氣壓強作用的液面),則,其中為壓力體的體積.1.16幾種質量力同時作用下的液體平衡

1.17作用于物體上的靜水總壓力,潛體與浮力的平衡及其穩定性

第二章

液體運動的流束理論

2.1描述液體運動的兩種方法(拉格朗日法和歐拉法)P63

2.2流線和跡線

跡線

某一液體質點在運動過程中,不同時刻所流經的空間點所連成的線稱為跡線,即跡線就是液體質點運動時所走過的軌跡線

流線

它是某一瞬時在流場中繪出的一條曲線,在該曲線上所有點的速度向量都與該曲線相切,所以流線表示除了瞬間的流動方向.流線的基本特性P67

2.3恒定流與非恒定流

恒定流

如果在流場中所有的運動要素都不隨時間而改變,這種水流稱為恒定流(也就是說,在恒定流的情況下,任一空間點上,無論哪個液體質點通過,其運動要素都是不變的.運動要素僅僅是空間坐標的函數,而與時間無關)

非恒定流

如果在流場中所有的運動要素都是隨時間而改變的這種水流稱為非恒定流.注：本章只研究恒定流.2.4流管

在水流中任意取一微分面積,通過該面積周界上的每一給點,均可以作一根直線,這樣就構成了一個封閉的管狀曲面,稱為流管.2.5微小流束

充滿以流管為邊界的一束液流稱為微小流束(按照流線不能相交的特性,微小流束內的液體不會穿過流管的管壁向外流動,流管外的液體也不會穿過流管的管壁向流束內流動,當水流為恒定流時,微小流束的形狀和位置不會隨時間而改變,在非恒定流中,微小流束的形狀和位置將隨時間而改變.微小流束的很橫斷面積是很小的,一般在其橫斷面上各點的流速或動水壓強可看作是相等的)

2.6總流

任何一個實際水流都具有一定規模的邊界,這種有一定大小尺寸的實際水流稱為總流(總流可以看作由無限多個微小流束所組成)

2.7過水斷面

與微小流束或總流的流線成正交的橫斷面稱為過水斷面.2.8流量

2.9均勻流與非均勻流

均勻流

當水流的流線為相互平行的直線時,該水流稱為均勻流(直徑不變的管道中的水流就是均勻流的典型例子)

非均勻流

若水流的流線不是相互平行的直線時,該水流稱為非均勻流.如果流線雖然相互平行但不是直線(如管徑不變的彎管中的水流)或者流線雖直線但不相互平行(如管徑沿程緩慢均勻擴散或收縮的漸變管中的水流)都屬于非均勻流.2.10均勻流的特性

⑴均勻流的過水斷面為平面,且過水斷面的形狀和尺寸沿程不變⑵均勻流中,同一流線上不同點的流速相等⑶均勻流過水斷面上的動水壓強分布規律與靜水壓分布規律相同

2.11均勻流過水斷面上的動水壓強分布規律與靜水壓分布規律相同的推導過程

2.12漸變流和急變流

漸變流

當水流的流線雖然不是相互平行的直線,但幾乎近于平行直線稱為漸變流

急變流

若水流的流線之間夾角很大或者流線的曲率半徑很小,這話水流稱為急變流.2.13恒定總流連續性方程的推導P71

2.14理想液體恒定流微小流束能量方程的推導P72

2.15實際液體恒定總流的能量方程的推導P78

2.15恒定總流動量方程的推導P94

第三章

液流形態及水頭損失

3.1沿程水頭損失和局部水頭損失

沿程水頭損失

在固體邊界平直且無障礙物的水道中,單位重量的液體自一斷面流至另一斷面所損失的機械能叫做沿程水頭損失,常用表示.局部水頭損失

當固體邊界發生改變或液體遇到障礙物時,由于邊界或障礙物的作用使液體質點相對運動加強,內摩擦增加,產生較大的能量損失,這種發生在局部范圍之內的能量損失叫做局部水頭損失,常用表示.(就液體內部的物理作用來說,水頭損失不論其產生的外因如何,都是因為液體內部質點之間有相對運動,因粘滯性的作用產生切應力的結果)

當固體邊界發生改變或液體遇到障礙物時,為什么會產生局部水頭損失(了解)P120

3.2影響水頭損失的液流邊界條件

3.2.1橫向條件(過水段面積,濕周和水力半徑)

濕周液流過水斷面與固體邊界接觸的周界線叫做濕周,常用表示.(當過水段面積相等時,周長不一定相等,水與固體邊界的接觸要長些,故濕周對水損會產生影響,同樣,當濕周相等時,過水段面積不一定相等,通過同樣大小的流量水損也不一定相等,故用水力半徑來表征過水斷面的水力特征)

水力半徑

過水段面積與濕周的比值稱為水力半徑,即

.3.2.2縱向條件P123

3.3均勻流時無局部水頭損失，非均勻漸變流時局部水頭損失可以忽略不計,非均勻急變流時兩種水頭損失均有(知道).3.4均勻流沿程水頭損失與切應力的關系,以及半徑為r處的（圓管中）切應力計算公式的推導P132

3.5計算均勻流沿程水頭損失的基本公式——達西公式

對圓管來說，水力半徑,故達西公式也可以寫做

達西公式的推導過程應該不會考

3.6層流和紊流

層流

當留速較小時,各流層的液體質點是有條不紊的運動,互不混雜,這種形態的流動叫層流.紊流

當流速較大時,各流層的液體質點形成渦體,在流動過程中,相互混雜,這種形態的流動叫紊流.3.7雷諾試驗

雷諾試驗數據圖形(兩點三段.兩點即上臨界流速—水流從層流剛剛進入到紊流狀態的速度和下臨界流速—水流從紊流剛剛進入到層流狀態的速度.三段即層流,過渡區,紊流所對應的曲線段.)P129

3.8根據雷諾實驗的結果,層流時雷諾試驗圖形為一條直線,即沿程水損v呈線性的一次方關系,但是由達西公式知與v是平方關系，試解釋其原因.P132

3.9雷諾數的物理意義(為什么雷諾數可以判別液流形態)P131

3.10為什么采用下臨界雷諾數而不采用上臨界雷諾數來判斷水流的型態

這是因為經大量試驗證明,圓管中下臨界雷諾數是一個比較穩定的數值,其值一般維持在2000左右,但上臨界雷諾數是一個不穩定數值(一般在12000-2000),在個別情況下也有高達40000-50000.這要看液體的平靜程度和來流有擾動而定,凡雷諾數大于下臨界雷諾數的,即使液流原為層流,只要有任何微小的擾動就可以是層流變為紊流.在實際工程中擾動總是存在的,所以上下臨界雷諾數之間的液流是極不穩定的,都可以看作紊流,因此判別液流型態以下臨界雷諾數為標準:實際雷諾數大于下臨界雷諾數的是紊流,小于下臨界雷諾數的是層流.3.11雷諾實驗雖然都是以圓管液流為研究對象,但其結論對其他邊界條件下的液流也是適用的.只是邊界條件不同,下臨界雷諾數的數值不同而已.例如明渠的雷諾數,其中R為水力半徑(知道).3.12紊流的特征P133(4點，后兩個特點很重要)

3.13粘性底層

在紊流中并不是整個液流都是紊流,在緊靠固體邊界表面有一層極薄的層流存在該層流層叫粘性底層.3.14沿程阻力系數的變化規律

⑴

即液體處于層流狀態,只與雷諾數有關,而與相對光滑度無關,且

⑵

即液體處于從層流進入紊流的過渡區,只與雷諾數有關,而與相對光滑度無關.因其范圍很窄,實際意義不大.⑶

即液流進入紊流狀態,這時決定于粘性底層厚度和絕對粗糙度的關系:

①當

較小時粘性底層較厚,可以淹沒,抵消管壁粗糙度對水流的影響,從而只與雷諾數有關,而與相對光滑度無關.②

繼續增大,粘性底層厚度相應減薄,一直不能完全淹沒,管壁粗糙度對水流產生影響,從而既與雷諾數有關,又與相對光滑度有關.③當

增大到一定程度時,粘性底層厚度已經變得很薄,已經不能再抵消管壁粗糙度對水流的影響,這時管壁粗糙度對起主要作用,從而只與相對光滑度有關,而與雷諾數無關.(因這時與v是平方關系,故該區又叫做阻力平方區)

3.15謝齊公式和曼寧公式

謝齊公式,其中J為水力坡度,/l,R水力半徑.曼寧公式,其中n為粗糙系數，簡稱糙率.第四章

有壓管中的恒定流

4.1簡單管道

簡單管道

管道直徑不變且無分支的管道.4.2自由出流和淹沒出流

自由出流

管道出口水流流入大氣,水股四周都受大氣壓強的作用,稱為自由出流

淹沒出流

管道出口如果淹沒在水下,則稱為淹沒出流

4.3短管和長管

短管

管道中若存在較大的局部水頭損失,它在總水損中占的比重較大,不能忽略不計的管道稱為短管.長管

若管道較長,局部水損和流速水頭可以忽略不計,這樣的管道叫做長管.4.4簡單管道的水力計算(以下均屬于連續性方程和能量方程的具體應用)

總原則

首先確定按長管還是短管計算.若按短管計算,則沿程損失,局損和流速水頭都要計算;若按長管計算,只需計算沿程損失,局部水損和流速水頭可以忽略不計;在沒有把握估計局損的影響程度時,均按短管計算.(先按短管計算,求出具體的沿程損失和局損數值,比較后可確定到底如何計算,若無法確定具體數值一般的,給水管道按長管計算,虹吸管按短管計算,水泵吸水管按短管計算,壓水管根據情況而定.4.4.1自由出流和淹沒出流的水力計算

自由出流

上游存在行近流速,即有一個行近水頭,列能量方程需計算在內(但其值一般很小,在計算結果以忽

略不計,即公式中的).淹沒出流

上游存在行近流速,即有一個行近水頭,列能量方程需計算在內(但其值一般很小,在計算結果時可

以忽略不計,即公式中的).下游也存在一個流速水頭,但由于管道的過水斷面積很小,而下游過水斷面積很大,水流速度在下游已經變得很小,可以忽略,不需計入能量方程.4.4.2幾種基本類型

4.4.3虹吸管和水泵裝置的水力計算

4.4.4串聯管道

整個管道的水頭損失等于各支管水損之和.4.4.5并聯管道

并聯管道一般按長管計算,各支管的水損相等(各支管的水損相等,只表明通過每一并聯支管的單位重量液體的機械能損失相等;但各支管的長度,直徑及粗糙系數可能不同,因此其流量也不同,股通過各并聯支管的總機

械能損失是不相等的)

4.4.6分叉管道

在分叉處分為若干個串聯管道進行計算.4.5沿程均勻泄流的水力計算

本章的水力計算題均是圍繞這能量方程來設計的，所以熟練掌握能量方程的應用，加上對各個類型的管道

特點的了解，不用背繁瑣的公式也可以解決本章的計算題，當然背下來更好

第五章

明渠恒定均勻流

5.1明渠恒定均勻流(知道)

明渠恒定均勻流

當明渠水流的運動要素不隨時間而變化時,稱為明渠恒定流.否則稱為明渠非恒定流.明渠

恒定流中,如果流線是一簇相互平行的直線,則水深,斷面平均流速和流速分布沿程不變,稱為明渠恒定均流,否則稱為明渠恒定非均勻流.(明渠均勻流中,摩阻力與重力沿水流方向的分力相平衡)

5.2矩形,梯形橫斷面水力要素的計算

梯形中,為梯形與水平面的夾角.5.3底坡

明渠渠底的縱向傾斜程度稱為明渠的底坡,以符號表示.且,其中為渠底線與水平面的夾角.5.4順坡,水平和逆坡明渠

當明渠渠底沿程降低時,稱為順坡明渠;沿程不變時稱為水平明渠;沿程升高時稱為逆坡明渠.(在水平明渠中,由于

故在其流動過程中，只存在摩阻力；在逆坡明渠中，摩阻力與重力沿水流方向的分力

方向一致,因此這兩種情況都不可能產生明渠均勻流;只有在順坡渠道中才可能產生明渠均勻

流)

5.5明渠恒定均勻流的特性及其產生條件

5.6明渠均勻流的計算公式(連續性方程和謝齊公式,謝齊系數采用曼寧公式)

5.7矩形和梯形水力最佳斷面的推導過程

5.8允許流速

不沖允許流速

能夠避免渠道遭受沖刷的流速.不於流速

能夠保證水中懸浮的泥沙不淤積在渠槽的流速.5.9明渠均勻流的水力計算

第六章

明渠恒定非均勻流

6.1明渠非均勻漸變流和明渠非均勻急變流(知道)

在明渠非均勻流中,若流線是接近于相互平行的直線,或流線間的夾角很小,流線的曲率半徑很大,這種水流稱為明渠非均勻漸變流.反之為明渠非均勻急變流.(本章著重研究明渠非均勻漸變流的基本特性及其水力要素沿程變化的規律)

6.2正常水深(知道)

因明渠非均勻流的水深沿流程是變化的,為了不致引起混亂,把明渠均勻流的水深稱為正常水深.并以表示.6.3明渠水流的三種形態

一般明渠水流有三種形態,即緩流,臨界流和急流.6.4明渠水流三種形態的判別方法(5種:微波波速法,比能曲線法,Fr法,臨界水深法,臨界底坡法)

6.4.1微波波速法

微波波速的描述（了解）P216

當

v<,水流為緩流,干擾波能向上游傳播;

v=,水流為臨界流,干擾波恰不能向上游傳播;

v>,水流為急流,干擾波不能向上游傳播.要判別流態,必須首先確定微波傳播的相對速度,相對速度的推導過程(了解)P217(如圖6.3,對平靜斷面1-1和波峰所在斷面2-2列連續性方程和能量方程.1-1斷面流速為,2-2斷面流速為,最后令即可得出=,這就是矩形明渠靜水中微波傳播的相對速度公式.如果明渠為任意形狀時,則有=.式中為斷面平均水深,A為斷面面積,B為水面寬度.在實際工程中水流都是流動的,設水流斷面平均流速為v，則微波傳播的絕對速度應是靜水中的相對波速與水流速度的代數和,即,正號為順水方向,負號為逆水方向)

6.4.2

Fr法

當

Fr<1,水流為緩流;

Fr=1,水流為臨界流;

Fr>1,水流為急流.對臨界流來說,斷面平均流速恰好等于微波相對波速,即,該式可改寫為,其中稱為弗勞德數,用符號Fr表示.弗勞德數的兩個物理意義P218

6.4.3比能曲線法

斷面比能

把基準面選在渠底,所計算的單位液體所具有的能量稱為斷面比能,并以表示.則,在實際應用上,因一般坡底較小，故常采用

.比能曲線

當流量Q和過水斷面的形狀及尺寸一定時,斷面比能僅僅是水深的函數,按照此函數可以繪出斷面比能隨水深變化的關系曲線,該曲線稱為比能曲線.比能曲線上存在可以使斷面比能取最小值的K點.K點把曲線分成上下兩支,上支即為緩流所對應的曲線,下支即為急流所對應的曲線.(比能曲線見P220圖6.5)

比能曲線與弗勞德數的聯系()及其推導過程(了解)P221

6.4.4臨界水深法

臨界水深

相應于斷面比能最小值的水深稱為臨界水深,以表示.當

h>,Fr<1,水流為緩流;

h=,Fr=1,水流為臨界流;

h<,Fr>1,水流為急流.臨界水深的計算

在矩形斷面明渠中,臨界流的流速水頭是臨界水深的1/2,而臨界水深則是最小斷面比能的2/3.（原題）P221（將.對水深h求導，并令其等于0.得,規定對應于臨界水深的水利要素以腳標K,則.對于矩形斷面明渠，代入得,即臨界流的流速水頭是臨界水深的1/2.再代入,得,即臨界水深是最小斷面比能的2/3.斷面為任意形狀時，臨界水深的計算(了解)見P222(試算法和圖解法)

重要例題:例題6.1

6.4.5臨界底坡法(只適用于均勻流)

第七章

水躍

7.1水躍

當明渠中的水流又急流狀態過渡到緩流狀態時，會產生一種水面突然躍起的特殊局部水力現象,即在較短的渠道內水深從小于臨界水深急劇的躍到大于臨界水深.這種特殊的局部水力現象稱為水躍.躍高

躍后水深與躍前水深之差

躍長

躍前斷面至躍后斷面的水平距離

完全水躍

有表面旋滾的水躍

發生完全水躍的條件Fr≥1.7

7.2棱柱體水平明渠的水躍方程及其推導過程(由于水躍過程中能量損失無法計算，故無法使用能量方程.對

躍前斷面1-1和躍后斷面2-2應用動量方程得

.然后作三點假設:

⑴設水躍前后斷面處的水流為漸變流,其動水壓強分布規律和靜水壓強同,⑵設⑶設

又有連續性方程代入動量方程即可得出水躍方程

7.3水躍函數

當明渠中斷面形狀，尺寸以及流量一定時，水躍方程的左右兩邊都僅是水深的函數，此函數

稱為水躍方程.即

7.4共軛水深

水躍方程左右兩邊所對應的兩個水深就叫做共軛水深。

7.5水躍函數曲線及其特性P274

例題7.1，7.2很重要

7.6矩形明渠共軛水深的計算(已知量代入水躍方程,即可算出共軛水深.其中有可能涉及到弗勞德數,應記清

楚)

7.7矩形明渠共軛水深的計算公式及水躍效能效率計算公式盡量記住，有可能會考計算，公式推導過程要

了解

第八章

堰流及閘孔出流

8.1堰流及閘孔出流(P291)

8.2堰流的類型

壁堰流，如果堰坎寬度繼續增加,若

水流特性將不再屬于堰流而是明渠了.這時的沿程水損不能忽略.8.3堰流的基本公式即流量公式

對堰前斷面1-1和堰后斷面2-2列能量方程.特點:1-1斷面屬于漸變流,2-2斷面屬于急變流,過水斷面測壓管水頭不為常數,用

上游存在行近流速,考慮局部水損(在堰流中只考慮局部水損);令,稱為堰頂全水頭.令,為修正系數.這樣就可以求出速度.然后設2-2斷面的水舌厚度為,為反映堰頂垂直收縮的系數.則過水斷面積為,故通過的流量,式中

稱為流速系數.令

稱為堰的流量系數，則,這就是堰流的基本公式.8.4堰流的基本公式中各字母的含義

主要是反映局部水損的影響,是反映堰頂水流垂直收縮的程度,是代表堰頂斷面的平均測壓管水頭與堰頂全部水頭之間的比例系數.8.5各種類型堰的水力計算

8.6閘孔出流的水力計算

第五篇：水力學課程總結

《水力學》課程總結

第一章 緒論

1、掌握基本概念：流體、粘性

2、了解連續介質模型

3、掌握牛頓內摩擦定律

4、理解作用于液體上的力：質量力和表面力，什么是單位質量力 第二章 水靜力學

1、掌握靜水壓強的兩個特性

2、掌握等壓面概念、特性及判別

3、熟悉水靜力學基本方程及其基本概念

4、掌握壓強的表示方法：相對壓強、絕對壓強、真空度（值）

6、熟悉作用在平面上的靜水總壓力的計算

7、了解作用在曲面上的力的計算、壓力體概念 第三章 水動力學基礎

1、拉格朗日法和歐拉法

2、了解歐拉加速度組成：當地加速度和遷移加速度

3、流線、跡線的性質

4、均勻流、漸變流及其基本特性

5、熟悉伯努利方程、連續性方程，6、皮托管測速

7、了解動量方程

第四章 水頭損失

1、沿程水頭損失（與長度成正比）和局部水頭損失的特點

2、掌握層流與湍流的判別：下臨界Rec

4、掌握圓管層流、湍流運動的特點

5、掌握圓管層流hf與v的關系（λ=64/Re）

6、掌握圓管紊流hf與v的關系（尼古拉斯曲線5個區）特點

7、掌握突然擴大管的局部阻力系數計算

8、了解邊界層及邊界層分離現象

第五章 有壓管道的恒定流動

1、熟悉薄壁小孔口和管嘴自由出流、淹沒出流的計算

2、掌握管嘴恒定出流正常工作的條件及其特點

3、掌握基本概念：長管、短管及其計算

4、串聯、并聯管路的特點。并聯管路各支路沿程水頭損失相等 第六章

明渠恒定流 明渠流動的特點

明渠均勻流的水力特征與發生條件 明渠水力最優斷面和允許流速

題型

一、選擇（15*2分=30分）

二、判斷（10*1分=10分）

三、問答題（2*10=20分）

四、計算題（3題40分）

思考題庫

歐拉法和拉格朗日法有何不同？ 水文站采用定點測速研究流動用的是哪種方法？

試用伯努利方程分析說明：“水一定是從高處向低處流”這種說法是否正確？為什么？

層流和紊流各自有什么特點？如何判別？ 明渠均勻流的水力特征是什么？ 均勻流及漸變流過水斷面有哪些特性？

均勻流與斷面流速分布是否均勻有無關系？

圓管層流與紊流的沿程阻力系數各自與哪些因素有關？

“漸變流同一過流斷面上各點的測壓管高度等于常數”，此說法對否？為什么？ 湍流研究中為什么要引入時均概念？湍流時，恒定流與非恒定流如何定義？ 流線有哪些主要性質？在什么條件下流線與跡線重合？

如圖所示，（a）圖為自由出流，（b）圖為淹沒出流，若兩種出流情況下作用水頭H、管長l、管徑d及沿程阻力系數均相同。試問兩管中的流量是否相等，為什么？

HHl,d,λl,d,λ 水力最優斷面有何特點？它是否一定是渠道設計中的最佳斷面？為什么？

其它條件一樣，但長度不等的并聯管道，其沿程水頭損失是否相等？為什么？