目錄緒論：1第一章：水靜力學(xué)1第二章：液體運(yùn)動(dòng)的流束理論3第三章：液流形態(tài)及水頭損失3第四章：有壓管中的恒定流5第五章：明渠恒定均勻流5第六章：明渠恒定非均勻流6第七章：水躍7第八章：堰流及閘空出流8第九章：泄水建筑物下游的水流銜接與消能9第十一章：明渠非恒定流10第十二章：液體運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)理論10第十三章：邊界層理論11第十四章：恒定平面勢(shì)流11第十五章：滲流12第十六章：河渠挾沙水流理論根底12第十七章：高速水流12緒論：1水力學(xué)定義：水力學(xué)是研究液體處于平衡狀態(tài)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，并探討利用這些規(guī)律解決工程實(shí)際問(wèn)題的一門學(xué)科。2理想液體：易流動(dòng)的，絕對(duì)不可壓縮，不能膨脹，沒(méi)有粘滯性，也沒(méi)有外表張力特性的連續(xù)介質(zhì)。3粘滯性：當(dāng)液體處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，假設(shè)液體質(zhì)點(diǎn)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么質(zhì)點(diǎn)見(jiàn)要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力抵抗其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種性質(zhì)稱為液體的粘滯性?？梢暈橐后w抗剪切變形的特性?！矝](méi)有考慮粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的最主要差異〕4動(dòng)力粘度：簡(jiǎn)稱粘度，面積為1m2并相距1m的兩層流體，以1m/s做相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。5連續(xù)介質(zhì)：假設(shè)液體是一種連續(xù)充滿其所占空間毫無(wú)空隙的連續(xù)體。6研究水力學(xué)的三種根本方法：理論分析，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，數(shù)值計(jì)算。第一章：水靜力學(xué)要點(diǎn)：〔1〕靜水壓強(qiáng)、壓強(qiáng)的量測(cè)及表示方法；〔2〕等壓面的應(yīng)用；〔3〕壓力體及曲面上靜水總壓力的計(jì)算方法。7靜水壓強(qiáng)的兩個(gè)特性：1〕靜水壓強(qiáng)的方向與受壓面垂直并指向受壓面2〕任一點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無(wú)關(guān)，或者說(shuō)作用于同一點(diǎn)上各方向的靜水壓強(qiáng)大小相等。8等壓面：1〕在平衡液體中等壓面即是等勢(shì)面2〕等壓面與質(zhì)量力正交3〕等壓面不能相交4〕絕對(duì)靜止等壓面是水平面5〕兩種互不相混的靜止液體的分界面必為等壓面6〕不同液體的交界面也是等壓面9靜水壓強(qiáng)的計(jì)算公式：p=p0+ρ10繞中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)的液體：z+11絕對(duì)壓強(qiáng)：以設(shè)想沒(méi)有大氣存在的絕對(duì)真空狀態(tài)作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，稱為絕對(duì)壓強(qiáng)。12相對(duì)壓強(qiáng)：p13真空度：是指該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的數(shù)值，p14壓強(qiáng)的測(cè)量：測(cè)壓管，U型水銀測(cè)壓計(jì),差壓計(jì)15靜止液體內(nèi)各點(diǎn)，測(cè)壓管水頭等于常數(shù)，z+16作用在矩形上的靜水總壓力：〔畫圖是考點(diǎn)〕1〕按一定比例，用線段長(zhǎng)度代表改點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小2〕用箭頭表示靜水壓強(qiáng)的方向，并與作用面垂直P3717靜水總壓力的計(jì)算：FP=ρghLD=L18矩形，繞形心軸的面積慣矩：Ic=19作用在曲面上的靜水總壓力：FPｘ＝ρghｃ20沉體：如果質(zhì)量力大于上浮力，物體就會(huì)下沉，直到沉到底部才停止下來(lái)，這樣的物體稱為沉體。浮體：如果質(zhì)量力小于上浮力，物體就會(huì)上浮，一直要浮出水面，且使物體所排開(kāi)的液體的重量和自重剛好相等后，才能保持平衡狀態(tài)，這樣的物體我們稱為浮體。〔定傾中心要高于重心〕潛體：質(zhì)量力等于上浮力，物體可以潛沒(méi)于水中任何位置而保持平衡，這樣的物體稱為潛體。〔重心位于浮心之下〕21平衡的穩(wěn)定性：是指已處于平衡狀態(tài)的潛體，如果因?yàn)槟撤N外來(lái)干擾使之脫離平衡位置時(shí)，潛體自身恢復(fù)平衡的能力。22壓力體剖面圖：1〕受壓曲面本身2〕液面或者液面的延長(zhǎng)面3〕通過(guò)曲面的四個(gè)邊緣向液面或液面的延長(zhǎng)面所做的鉛錘平面。第二章：液體運(yùn)動(dòng)的流束理論要點(diǎn)：〔1〕能量方程的應(yīng)用條件和應(yīng)用方法；〔2〕動(dòng)量方程的應(yīng)用條件和應(yīng)用方法23恒定流：在流場(chǎng)中任何空間點(diǎn)上所有的運(yùn)動(dòng)要素都不隨時(shí)間而改變。非恒定流：流場(chǎng)中任何空間點(diǎn)上有任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)要素是隨時(shí)間而變化的，這種流稱為非恒定流24流線：某一瞬時(shí)在流場(chǎng)中繪出的一條曲線，在該曲線上所有各點(diǎn)的速度向量都與該曲線相切。跡線：某一液體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不同時(shí)刻所流經(jīng)的空間點(diǎn)所練成的線稱為跡線。25恒定總流得連續(xù)性方程：Q=26均勻流：水流的流線為相互平行的直線。非均勻流：水流的流線不是互相平行的直線。漸變流：當(dāng)水流的流線雖然不是互相平行直線，但幾乎近于平行直線時(shí)成為漸變流〔流線之間夾角很小或流線曲率半徑很大〕。假設(shè)流線之間夾角很大或者流線的曲率半徑很小，這種水流稱為急變流。27不可壓縮液體恒定總流得能量方程：z條件：恒定流，只有質(zhì)量力，斷面符合漸變流，兩個(gè)斷面之間，流量保持不變，沒(méi)有參加或者流出注意：同一基準(zhǔn)面，壓強(qiáng)必須采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，管道選管軸中心，明渠選自由液面，a128J總水頭線坡度：簡(jiǎn)稱水力坡，總水頭線沿流程的降低值與流程長(zhǎng)度之比。29恒定總流的動(dòng)量方程：ρ注意：首先確定投影軸，并說(shuō)明軸的方向，必須是輸出的動(dòng)量減去輸入的動(dòng)量第三章：液流形態(tài)及水頭損失要點(diǎn)：〔1〕層流及紊流的概念；〔2〕沿程水頭損失與局部水頭損失的概念；〔3〕圓管均勻?qū)恿鲾嗝嫫骄魉偌扒袘?yīng)力的分布規(guī)律τ=rr0τ0,30水頭損失的必備條件：1〕液體具有粘滯性2〕由于固體邊界的影響，液流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。寬淺明渠：τ31濕周χ：液流過(guò)水?dāng)嗝媾c固體邊界接觸的周界線水力半徑R：過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e與濕周的比值32水頭損失公式：hw=hf33雷諾Re=υdν34層流：當(dāng)流速較小時(shí)，各流層的液體質(zhì)點(diǎn)是有條不紊地運(yùn)動(dòng)，互不混雜紊流〔湍流〕：當(dāng)流速較大時(shí)，各流層的液體質(zhì)點(diǎn)形成渦體，在流動(dòng)過(guò)程中，互相混摻35=1\*romani光滑區(qū)?δ0<波拉休斯公式：λ=0.316尼庫(kù)拉茲公式：1λ=2=2\*romanii過(guò)渡粗糙區(qū)0.3≤?δ01λ==3\*romaniii粗糙區(qū)即阻力平方區(qū)?δ0>6λ=1236沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式-謝齊公式v=CRJ曼寧公式：C=巴甫洛夫斯基公式：C=1nRyy=2.5R>1.0m時(shí)y=1.3n37局部水頭損失：進(jìn)水口：ε1=0.5；出水口：ε2=1；局部擴(kuò)大：ε3第四章：有壓管中的恒定流要點(diǎn)：〔1〕長(zhǎng)管與短管的概念；〔2〕長(zhǎng)管與短管的水力計(jì)算方法；〔3〕倒虹吸管與虹吸管的概念。虹吸管：是一種壓力輸水管道，頂部彎曲且其搞成高于上游供水水面?？缭缴舷拢瑴p少挖方。長(zhǎng)管：水頭損失以沿程水頭損失為主，其局部水頭和流速水頭在總損失中所占比例很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)的管道短管：局部損失及流速水頭在總損失中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，?jì)算時(shí)不能忽略的管道。38簡(jiǎn)單管道：管道直徑不變且無(wú)分支的管道自由出流：管道出口水流流入大氣，水股四周都受大氣壓強(qiáng)的作用Q=μcA2gH淹沒(méi)出流：管道出口如果淹沒(méi)在水下，那么稱為淹沒(méi)出流Q=μc長(zhǎng)管：H=hf=kQ2K2d=4Q39串聯(lián)管道H=hf1并聯(lián)管道hfhf1=Q1分叉管道：H1=hf+h40沿程均勻泄流管道的水力計(jì)算：HAB=lK第五章：明渠恒定均勻流要點(diǎn)：〔1〕明渠均勻流的概念；〔2〕明渠均勻流水力計(jì)算方法；〔3〕正常水深的概念及表示方法；〔4〕水力最正確斷面的概念及梯形斷面明渠的水力最正確斷面比：〔5〕寬淺式明渠的概念：斷面為寬而淺的明渠41明渠恒定均勻流：在明渠恒定流中，如果流線是一簇平行直線，那么水深、斷面平均流速及流速分布均沿程不變，那么稱為明渠恒定均勻流。否那么假設(shè)流線不是平行直線，那么稱為明渠恒定非均勻流。421〕計(jì)算水面寬度2〕過(guò)水?dāng)嗝婷娣e3〕濕周4〕水力半徑BAχR矩形bbhb+2hbh梯形b+2mh(b+2mh)hb+2h(b+2mh)h圓形2d1d43棱柱體渠道：斷面形狀，尺寸及底坡沿程不變，同時(shí)又無(wú)彎曲的渠道非棱柱體渠道：斷面形狀，尺寸及底坡沿程改變44明渠均勻流得計(jì)算公式：Q=ACRiv=CRi45水力最正確斷面：Q=ACRi=梯形水力最正確斷面的水力半徑等于水深的一半46粗糙度：n第六章：明渠恒定非均勻流要點(diǎn)：〔1〕急流、緩流及臨界流的概念與判別方法；v>vw,Fr=vgh>1,h>hK，vw>v,v<vk〔247波速vw=g48斷面比能：如果把參考基準(zhǔn)面選在渠底這一特殊位置，把通過(guò)對(duì)渠底水平面所計(jì)算得到的單位能量。P220Es49臨界水深：相應(yīng)于斷面單位能量最小值的水深dEsdh50臨界底坡：均勻流的正常水深恰好與臨界水深相等51棱柱體明渠漸變流水面線的變化規(guī)律：dh52棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析P23253棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算：dEds=i-轉(zhuǎn)化成差分方程：?54付流：當(dāng)水流通過(guò)彎道時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)除受重力外，同時(shí)還受到離心慣性力的作用，在這兩種力的作用下，水流除具有縱向流速〔垂直于過(guò)水?dāng)嗝妗尺€有徑向和豎向流速，由于幾個(gè)方向的流動(dòng)交織在一起，在橫斷面上產(chǎn)生的一水流成為~，附屬于主流，不能獨(dú)立存在。55明渠水流的三種流態(tài)：緩流，臨界流，急流第七章：水躍要點(diǎn)：〔1〕水躍的概念；〔2〕水躍的產(chǎn)生條件。56水躍：當(dāng)明渠中的水流由急流狀態(tài)過(guò)渡到緩流狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種水面突然躍起的特殊的局部水力現(xiàn)象，即在較短的區(qū)段內(nèi)水深從小于臨界水深急劇地躍到大于臨界水深。這一特殊的局部水力現(xiàn)象稱為水躍。57矩形明渠共軛水深的計(jì)算：h258水躍段水頭能量損失：EjF59矩形明渠的躍長(zhǎng)公式：L梯形明渠的躍長(zhǎng)公式：Lj=560共軛水深：躍前水深和躍后水深具有相同的水躍函數(shù)當(dāng)1<Fr外表旋滾的水躍稱為完全水躍。第八章：堰流及閘空出流要點(diǎn)：〔1〕薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的概念；〔2〕堰流的根本公式；〔3〕堰流過(guò)流能力的影響因素:Q61堰流得根本計(jì)算公式：Q=mb62矩形薄壁堰：Q=m63實(shí)用堰流：Q=64曲線形實(shí)用堰：WES剖面yH65當(dāng)P1H0≥1.33時(shí)，此時(shí)假設(shè)堰高P166寬頂堰：：Q=入口為直角：m=0.32+0.01入口為圓角：m=0.36+0.01側(cè)收縮系數(shù)：ε1=1-αb為溢流空凈寬，B為上游引渠寬67閘空出流：底坎為寬頂堰的閘空出流：Q=μφ=168當(dāng)頂部閘門完全開(kāi)啟，閘門下緣脫離水面，閘門對(duì)水流不起控制作用時(shí)，水流從建筑物頂部自由下泄，這種水流狀態(tài)稱為堰流。當(dāng)建筑物頂部閘門局部開(kāi)啟水流受閘門控制而從建筑物頂部與閘門下緣間的孔口流出時(shí)，這種水流狀態(tài)叫做閘孔出流。70薄壁堰流：δ實(shí)用堰流：0.67<寬頂堰流：2.5明渠水流：δH第九章：泄水建筑物下游的水流銜接與消能71消能的三種類型：低流式消能，挑流式消能，面流式消能72水躍消能的三種銜接方式：hththt73消能池長(zhǎng)度L74挑流消能：沙卵石河床：ts巖石河床：t75消能戽：是結(jié)合底流和面流消能的一種綜合消能方式。利用泄水建筑物的出流局部造成具有一定反弧半徑和較大挑角所形成的挑坎〔亦稱戽斗〕，在下游尾水淹沒(méi)挑坎的條件下，使從建筑物下泄的高速水流在戽斗內(nèi)產(chǎn)生劇烈的外表旋滾，并通過(guò)戽后的涌浪及底部旋滾而獲得較大的消能效果。76水擊：當(dāng)有壓管中的流速因某種外界原因而發(fā)生急劇變化時(shí)，將引起液體內(nèi)部壓強(qiáng)產(chǎn)生迅速交替升降的現(xiàn)象，這種交替升降的壓強(qiáng)作用在管壁、閥門或其他管路元件上好似錘擊一樣，故稱水擊。77水擊過(guò)程的描述及分析：突然關(guān)閉P40，逐漸關(guān)閉P4878水擊的波速：c79水擊壓強(qiáng)：Δ80拉應(yīng)力：σ第十一章：明渠非恒定流71圣維南方程組：明渠非恒定流得連續(xù)性方程和能量方程P79?h?t第十二章：液體運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)理論要點(diǎn)：〔1〕流線與跡線的微分方程；〔2〕液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的根本形式；〔3〕無(wú)渦流與有渦流。72流線的微分方程：dx73跡線的微分方程：dx74液體質(zhì)點(diǎn)的根本形式：位置平移：?線變形：?u角變形：θx=旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：ωx=75如果流場(chǎng)中的所有液體質(zhì)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角速度都等于零，那么成為無(wú)渦流。液體不繞自身旋轉(zhuǎn)。76連續(xù)性方程：?u77理想液體動(dòng)水壓強(qiáng)的特性和靜水壓強(qiáng)的特性完全一樣。78作用在兩互相垂直平面上且與該兩平面的交線相垂直的切應(yīng)力大小都是相等的。79納維-斯托克斯方程：f第十三章：邊界層理論要點(diǎn)：〔1〕邊界層的概念；〔2〕邊界層的厚度的概念；〔3〕邊界層內(nèi)的水流流態(tài)。80從平板外表到未擾動(dòng)的液流之間存在著一個(gè)流速分布不均勻的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域就是水流受平板影響的范圍，叫做邊界層。這個(gè)區(qū)域的厚度稱為邊界層厚度。81雷諾數(shù)：R82排擠厚度：δ動(dòng)量損失厚度：δ能量損失厚度：δ動(dòng)量方程：τ層流邊界層厚度：δ平板的層流阻力：Ff=Cfbl第十四章：恒定平面勢(shì)流要點(diǎn)：〔1〕勢(shì)流的概念；無(wú)渦流一定有流速勢(shì)存在，所以稱為勢(shì)流〔2〕流函數(shù)與流速勢(shì)的關(guān)系；〔3〕怎樣求流函數(shù)與流速勢(shì)。83平面流的流函數(shù)：d平面流的連續(xù)性方程：?拉普拉斯方程：?2ψ?兩流線間所通過(guò)的單寬流量等于該兩流線的流函數(shù)之差。q84平面流的流速勢(shì)：d85共軛函數(shù)：uxur=86流網(wǎng)的繪制：P20287幾個(gè)勢(shì)流疊加后可得一個(gè)新的勢(shì)流，該新的勢(shì)流的流速勢(shì)及流函數(shù)各等于被疊加勢(shì)流的流速勢(shì)及流函數(shù)之和。88源：不可壓縮的液體從平面中的一個(gè)源泉同樣均勻地流向各方。匯：不可壓縮的液體從平面的各個(gè)方向同樣均勻的流向一個(gè)點(diǎn)。第十五章：滲流89液體在空隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。90達(dá)西公式：v=Q91杜比公式：u=-k92普通井：在地表的無(wú)壓透水層中