水力学课件第一章绪论水力学.ppt

船闸输水系统及消能问题 航道整治中的水力学问题 1.都江堰 2.长江三峡 1.1.3 连续介质和理想液体的概念 1、连续介质概念 假设液体是一种连续充满其所占据空间的毫无空隙的连续体。水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动。 意义：使描述液体运动的一切物理量在空间和时间上连续，故可利用连续函数的分析方法来研究液体运动。 根据长期的生产和科学实验证明：利用连续介质的假定所得出的有关液体运动规律的基本原理与客观实际是十分符合的。 2、理想液体的概念 所谓理想液体，就是把水看作绝对不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。 考虑粘滞性与否，是理想液体和实际液体的最主要差别。 1.1.4 水力学的研究方法  1、实验研究 （1）原型观测 （2） 模型试验 （3）系统试验 2、理论分析 牛顿定律、质量守恒定律、动量定律、动能定律 3、数值模拟 物质的三种形式 固体－－分子间距小，内聚力大，能保持固定的形状和体积，能承受拉力、压力和剪切力； 液体－－能保持固定的体积，但不能保持固定的形状； 气体－－既没有固定的体积，也无固定的形状。 液体和气体均属于流体，内聚力小，能承受压力，但不能承受拉力，在微小剪切力作用下，易产生变形或流动。 气体和液体的区别在于他们的可压缩程度不同。 1.2.1 惯性、质量与密度 惯性就是物体保持原有运动状态的特性。 由于液体的惯性引起对外界抵抗的反作用力称为惯性力。 质量的单位用kg, 力的单位为N。1N的力定义为：在1N力的作用下，质量为1kg的物体得到1m/s2的加速度。 1.2.2 万有引力特性与重力 万有引力特性是指任何物体之间相互具有吸引力的性质。 地球对物体的引力称为重力，或称重量。 一个质量为m的物体，其所受重力的大小为： 1.2.3 粘滞性与粘滞系数 * * 前进 水 力 学 主要内容： 作用在液体上的力 概述（水力学的任务、发展简史等） 液体的主要物理性质 结束 前进 1.1 概述 返回 前进 水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其在实际工程中应用。 水力学是一门技术科学，是力学的一个分支，是水利类专业的一门重要的技术基础课。 1.1.1 水力学的任务与研究对象 具体说：是以数学、物理、理论力学为基础，采用理论分析与实验研究的方法，研究液体平衡和机械运动的规律及其实际应用。 水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其在实际工程中应用。 水力学是一门技术科学，是力学的一个分支，是水利类专业的一门重要的技术基础课。 按液体的存在形式 水静力学 水动力学 返回 前进 水静力学－－是关于液体平衡的规律，它研究液体处于静止（或相对静止）状态时，作用于液体上的各种力之间的关系。 水动力学－－是关于液体运动的规律，它研究液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动要素之间的关系。 实际工程中的水力学问题 前进 水对水工建筑物的作用力问题 水工建筑物的渗流问题 前进 河渠水面曲线问题 水工建筑物下游的消能问题 水工建筑物的过水能力问题 前进 返回 前进 1.1.2 水力学发展简史 春秋战国和秦朝时代——都江堰、郑国渠和灵渠 “顺水之性，因势利导” “深淘滩，低作堰” 公元前485年开始修建到隋朝时最后完工的长达1782公里的著名京杭大运河 公元1363年制作的我国古代计时工具——铜壶滴漏，即利用孔口出流，水位随时间变化的规律制成的 希腊的阿基米德——液体平衡理论、物体浮力理论 公元15世纪至17世纪，达芬奇、伽利略、E托里拆利、B帕斯卡、I牛顿等人，用实验方法研究了水静力学、大气力学、孔口出流、压力传递和水的切应力等问题，包括伯努利方程、欧拉方程、雷诺方程等。 位于都江堰城西岷江中上游,从成都往西北约57公里。都江堰是中国古代著名的一项水利工程，距今已有2200多年的历史。都江堰渠首枢纽主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程构成。三者有机配合，相互制约,协调运行，引水灌田，分洪减灾，具有“分四六，平潦旱”的神奇功效，使中外专家、学者、和游人无不为之倾倒。渠首三大主体工程修建在岷江出山口处。 都江堰是由渠首枢纽、灌区各级引水渠道，各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成的一个庞大的工程系统，担负着四川盆地中西部地区7市（地）36县（市、区）1003万余亩农田的灌溉、成都市50多家重点企业和城市生活供水，