13高职高专水力学第三章液体运动的基本原理.docx

学院教师授课教案课程名称： 水力学 20 年至20 年第 二 学期第「次课班 级： 编制日期：20 年2 月—日教学单元（章节）：第三章液体运动的基本原理§3-1描述液体运动的方法、§3-2液体运动的一些基本概念、§3-3均匀流和非均匀流、渐变流和急变流目的要求:了解描述运动液体的两种方法；掌握液体运动的一些基本概念及分类知识要点：液体运动的基本概念及分类技能要点:教学步骤：（讲授）一（提问式讨论）一（讲授）一（作业布置）教具及教学手段: 多媒体作业布置情况:课后分析与小结：掌握液体运动的基本概念对后续内容的学习很重要授课教师： 授课日期：20 年L月17日教 学 内 容板书或旁注第二章液体运动的基本原理§3-1描述水流运动的两种方法一、 描述水流运动的两种方法（一） 迹线（拉格朗日法）某个水质点在一段时间内的运动轨迹线二） 流线（欧拉法）许多水质点在某一瞬间的运动方向线1、流线的特点： 恒定流：流线不随时间变化，流线与迹线重合； 非恒定流：流线随时间变化，流线与迹线一般不重合 流线上任意一点的切线方向表示水流在该点的运动方向； 流线不能相交，也不能转折水流质点只能顺着流线运动，或水流质点不能有横越流线的运动。

二、 流管、微小流束、总流、过水断面（一） 流管（二） 微小流束（三） 总流（四） 过水断面A （ m2）1） 平面一流线为平行直线；2） 曲面——流线不平行①断面面积：A（m2）；三、 水流的运动要素（一） 流量 Q： （ m3/s、1/s、1/h）J dQ = J u - dA Q==（二） 断面平均流速u （m/s）：尽 J dQ = J u - dA J u - dA = A令Q= —J u - dA qu = =—••• A A教 学 内 容板书或旁注四、水流运动的分类（一）恒定流与非恒定流1、 恒定流一运动要素不随时间而变化2、 非恒定流——运动要素随时间而变化二） 均匀流与非均匀流1、 均匀流一运动要素不随流程变化1） 过水断面为平面；2） 流线为平行直线；3）动水压强分布规律与静水压强相同，即z+孑=C ；但不同的断面C值不同（这一点与静水不同）2、 非均匀流——运动要素随时间变化流线是平行，但不是直线；或是直线，但不平行z+£ 丰 C过水断面可是平面或曲面③ 丫 三） 渐变流与急变流由流线大小、方向变化的缓急程度划分一） 渐变流一流线夹角小、曲率小，流线近似平行直线1、 过水断面近似为平面；z + —〜C2、 丫（二） 急变流一流线夹角大、或流线曲率大。

1、 过水断面可以疋：十面 流线互相干仃，但不疋直线；曲面一流线是直线，但不平行z + 匕土 C2、 惯性力、离心力不能忽略不计，故有 丫 （由图3-8说明） 注意：①渐变流与急变流没有明显的界限，是相对而言；②渐变流与急变流均属非均匀流 水流运动分类： （r卜一宀拓 均匀流恒定流jY水流 1 「渐变流L 非均匀流丿非恒定1急变流学院教师授课教案课程名称： 水力学 20 年至20 年第 二 学期第」次课班 级： 编制日期：20 奔2 月11日教学单元（章节）：第三章 水流运动的基本原理§3-2恒定总流连续性方程§3-3恒定总流的能量方程①目的要求：掌握恒定流的连续性方程；理解恒定流的能量方程知识要点：恒定流的连续性方程，能量方程技能要点：灵活运用连续性方程解题 教学步骤：（讲授）一（提问式讨论）一（讲授）一（作业布置） 教具及教学手段: 多媒体 作业布置情况:课后分析与小结:3-2、 3-3授课教师： 授课日期：20 年月18日教 学 内 容板书或旁注§3-2恒定总流连续性方程一、质量守恒原理对不可压缩液体，相冋时间内通过两过水断面的液体质量相等二、连续性方程1 — j 177^>^7*7乂丿7丿/丿丿丿丿丿丿// WH 2V•； m 二 m2 , m= P V Q= t.m = p V 二 p Qt m 二 p V 二 p Q t… 1 11 111， 1 2 2 222其中：J t2，P1 = P2= C，故有Q1 = Q2 连续性方程①；Q=A u•- A1°1二A叮Q二C 连续性方程②由图 3-10、3-11 可得：Q1 + Q3 二 Q2, Q1 二 Q2 + Q3d d［例 3-1］已知：d1 =20cm, d2 =10cm, u 1 = 0.5m/s求：①Q；②u2。

解：注意：本题为管道，故尽可能利用面积比，而不用求面积兀/ 一 d 24 1兀 d1A / A - 4d2 —(d )2［例3-2］本题只注意使连续性方程延伸为：Q1 - Q2 + Q3教 学 内 容板书或旁注§3-3恒定总流的能量方程①一、水流机械能的表现形式及其转换现象1、动势能的转化二、微小流束的能量方程（一）动能定理1 1=mu 2 一 mu 22 2 2 1式中：工M —所有外力对物体做功的总和;u1——物体处于起始位置时的速度；U2 —在外力作用下，物体运动早新位置时的速度; m —运动物体的质量教 学 内 容板书或旁注(二) 动能的增量1 ydQdt ( ) (u 2 u 2 ]1 u 2 ——mu 2 二 'u 2 — u 2 丿二 ydQdt」 L2 m 2 2 1 2 g 2 1 12 g 2 g 丿 22(三) 外力做功1、 压力做功pdAdl — pdAdl 二 p dAu dt — p dA u dt = dQdt(p — p )1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 1 22、 重力做功dG(z — z )=YdV(z — z )=YdQdt(z — z )1 2 1 2 1 23、 阻力做功—y dQdth'(四) 根据动能定理列方程：yDQdt(z - z )+ dQdt(p - p ^—ydQdth = ydQdt 借 - —L 1 2 1 2 0 12 g 2 g 丿学院教师授课教案课程名称： 水力学 20 年至20 年第 二 学期第」次课班 级： 编制日期：20 奔2 月11日教学单元（章节）：第三章水流运动的基本原理§3-3恒定总流的能量方程②目的要求：了解恒定流的能量方程的推导；掌握恒定流的能量方程的意义。

知识要点：恒定流的能量方程技能要点：灵活运用能量方程解题 教学步骤：（讲授）一（提问式讨论）一（讲授）一（作业布置） 教具及教学手段: 多媒体 作业布置情况:课后分析与小结:3-6授课教师： 授课日期：20 年.月24日教 学 内 容板书或旁注§3-3恒定总流的能量方程②两边同时除于7 dQ力，整理得p u 2 p u 2z H——1 H—二 z H——2 H——A + h'1 7 2 g 2 7 2 g ®(微小流束的能量方程)一、 恒定总流中动水压强的分布规律z + 厶=C(一) 均匀流： 7 ；z + ■沁 C(二) 非均匀渐变流： 7 ；z +纬丰C(三) 非均匀急变流： 7 二、 恒定总流的能量方程p u 2 p u 2(z + p + f)7dQ 二(z + 上2 + -2 + h')7dQ1 7 2 g 2 7 2g ®J (z + 匕 + u^)7dQ = \ (z + p + 借 + h)7d 1 7 2 g Q 2 7 2 g ®1、 势能类积分：7J z + — dQ =7 z + - |J dQ = z + - y1 7丿 l 7丿 Q 1 7)2、 动能类积分：J J u 7dQ = 7J u udA = 7 J u 3 dA = 7 au 3 A = 7QJ Q 2 g A 2 g 2 g A 2 g 2 g式中：a 能修正系数，与流速分布的不均匀程度有关,，=1.05〜1.10。

教 学 内 容板书或旁注3、能量损失类积分J h' ydQ = h Y J dQ = h y ① ① Q ①a u 2YQ + 1Q =a u 2丫 Q + 丫° * h"h —V单位重量的液体具有的能量损失;p a u 2 p a u 2z + i + = z + 2 + + h1 y 2 g 2 y ®（实际液体的恒定总流的能量方程）三、能量方程的意义（一）物理意义和水力学意义（如下表示）H = z + 测压管水头线p yH = z + YP +竺一一总水头线（二）几何意义I Y 2g 丿（如图3-19）能量方程的物理意义和水力学意义Zp yau 22 gh物理意义位置势能压强势能动能能量损失单位势能总机械能几何意义位置水头压强水头流速水头水头损失测压管水头总水头学院教师授课教案课程名称： 水力学 20 年至20 年第 二 学期第亠次课班 级： 编制日期：20 奔2 月11日教学单元（章节）：第三章 水流运动的基本原理：§3-4能量方程的应用条件及应用举例目的要求：掌握恒定流的能量性方程的运用知识要点：恒定流的能量性方程的运用技能要点：灵活运用能量方程解题 教学步骤：（讲授）一（提问式讨论）一（讲授）一（作业布置） 教具及教学手段: 多媒体 作业布置情况:3-11课后分析与小结:授课教师： 授课日期：20 年.月25日教 学 内容板书或旁注§3-4能量方程的应用条件及应用举例—、能量方程的应用条件及注意事项(一）能量方程的应用条件①恒定流，液体为不可压缩液体：p— C（两断面之间无流量的流入或流出）。

②质量力仅是重力0③ 两过水断面都必须符合渐变流条件④ 两过水断面之间无能量的输入或输出3（一）能量方程的应用注意事项：1、“三选择”［过水断面平面1、选择“计算断面”<1）符合渐变流条件>〔明渠水流- 水面点3、选择“基准面” <‘1)任意选择：任意一个水平面'、2）目的：简化计算丿。