水力学基础楼静重点.ppt

流体静力学,静水压强基本方程意义： 静止液体中任意一点的压强等于液面压强和该点深度与容重之和 静止液体内压强随深度按直线规律变化 在静止液体内深度相同，压强也相同由深度相同即压强相等的各点所构成的面是一水平面，称等压面 如液面压强增加△p，则内部压强也相应增加△p，即液面压强的增量将等值地传到液内各点流体静力学,静水压强的表示方法： 绝对压强：以绝对真空状态为零点起算的压强为绝对压强,用pfd表示 相对压强：以当地大气压强为零点起算的压强称为相对压强，用Pd表示P=pfd-pd 一般实际工程多采用相对压强来表示压强大小如果绝对压强大于大气压强，则相对压强是正值，称正压，其值可用压力表测出，故一般均称表压；反之，绝对压强小于大气压强，则相对压强是负值，称负压这是一种真空状态，真空的大小用真空度pk表示Pk=pd-pfd,流体动力学,一、 动力学的基本原理 流体动力学是研究流体运动规律的科学 在流体静力学中，压强只与水深有关，或者说与所处空间位置有关 在流体动力学中，压强还与运动情况有关,流体动力学,二、流体运动的分类 流体运动受其物性和边界条件的影响呈现复杂的运动情况 常根据运动特点对其进行分类。

1．根据流动要素(流速与压强)与流行时间分类 1）恒定流 流场内任一点的流速与压强不随时间变化，而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流 2）非恒定流 运动流体各质点的流动要素随时间而改变的运动则称为非恒定流，水位随水的放出而不断改变的水流运动 非恒定流的情况较复杂，水力学上考虑的多为恒定流问题流体动力学,2．根据流体流速变化分类 1）均匀流 流体流速的大小和方向沿流线不变的水流称为均匀流在输送流体的等管径管道内的液流即属于均匀流 2）非均匀流 流体过流断面沿程改变或流动方向变化，会使同一流线上的各点流速大小和方向发生变化这种流动称为非均匀流在管道上扩大或缩小处的水流运动即为非均匀流流体动力学,3、按液流运动接触的壁面情况分类 1）有压流 流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由面为有压流或压力流一般供水、供热管道均为压力流 2）无压流 流体过流断面的壁和底均为壁面包围，但有自由面者称为无压流或重力流如河流、明渠等 3）射流 不受壁面约束的液流，如喷泉、消火栓等喷射的水柱流体动力学,三、流体流动的因索 1、过流断面：流体流过通道的断面积称为过流断面，单位为m2 在均匀流，过流断面为一平面。

流体动力学,2．平均流速 单位时间内流体所移动的距离，称为流速在不能压缩及无粘滞性的理想均匀流中，流速是不变的 但在实际工程中，流体与流道壁间存在着摩阻力，过流断面上各点的流速是不等的，靠近壁处阻力大、流速小，近中心处流速大为计算方便，常取过流断面上的平均流速 流体动力学,3、流量,,四、流体运动的基本方程,,1、连续性方程,2、能量方程,,,,,流体流动阻力,流体具有不同的粘滞性，在流动中为了克服阻力而消耗的能量称为阻力损失阻力损失值视流体的流行形态而不同，因此计算流体的阻力损失．应了解水流的形态一、 流体的流动形态 流体在流动中，由于流速不同而呈现出两种不同的流动形态——层流和紊流 1、层流与紊流,,在一端装有阀门的长玻璃管中充满水，稍开启阀门放水，并由小管注入有颜色水流，则可见管内颜色水成一稳定细梳，这种流型称为层流当阀门开大，水流速增加时，管中有色线产生振荡波动．再开大阀门到一定程度，流速增大，水流中色线掺混紊乱，此时称为紊流流体流动阻力,2、雷诺数 英国物理学家雷诺曾作过试验并得到判断流型的计算式，称为雷诺公式：,,液体流动阻力,,流体流动阻力,3、沿程损失和局部损失 1）沿程损失 流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量称为沿程损失。

沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，通常采用达西一维斯巴赫公式计算：,,流体流动阻力,2）局部损失 流体运动过程中，通过断面变化处、转向处、分支或其他使流体流动情况改变时，均能引起能量损失，这种由局部变化引起的阻力损失称为局部损失计算公式为,,流体流动阻力,3）管道总阻力,,。