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1、绪 论,水力学 张殿新,自我介绍张殿新电话：13512200153Email:办公室：主楼621希望大家能跟我多交流,使用课本水力学第四版(上册)，吴恭持主编 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学）编 高等教育出版社,参考书目水力学李炜，徐孝平主编 武汉水力电力大学出版社水力学李家兴，赵振兴主编 河海大学出版社水力学于布主编水力学清华大学水力学教研组编 人民教育出版社水力学陈正凡主编 高等教育出版社,教学计划课程学时和学分：总学时：24；理论学时：24；考试：总成绩评定中，开卷笔试占70%，平时成绩（包括作业与听课情况等）占30%。学习内容第一册书 第0-3章，第5章,水力学的研究
2、对象,研究对象：液体（水）,研究内容：液体的平衡及机械运动的规律,水力学的应用范围,航空航天船舶工业采矿工业金属冶炼化学工业机械工业给排水工程铁路及公路的建设工程能源动力水力发电工程,水力学的任务,确定水工建筑物的所受的水力载荷,水力学的任务,确定水工建筑物的过水能力,水力学的任务,分析水流流动形态,水力学的任务,确定水流能量消耗和受力,水力学的任务,特殊水力问题,水力学的任务,水力学的发展简史,中国古代水力学得发展,都江堰,灵渠,水力学的发展简史,中国古代水力学得发展,郑国渠和白渠,罗马的排水管路系统,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水力学发展,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水
3、力学发展,水力学的发展简史,以纯理论为基础的古典水力学发展,水力学的发展简史,现代水利学得发展,水力学的研究方法,现场观测法,理论分析法,实验研究法,数值计算法,现场观测法是了解流体特性最直观的方法。,理论分析法已达到较为成熟的程度。,科学实验是研究流体特性的一种重要的手段。,数值计算法已在工程中得到了广泛的应用。,本章重点和难点,了解水力学的任务、在专业中的作用和研究方法。掌握液体的连续介质模型、流体的主要物理性质；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力。重点：液体的连续介质模型、密度与重度、粘性与理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力 难点：液体质点的概念
4、、连续介质模型、牛顿内摩擦定律,连续介质假定（基本假定）,研究水力学的基本假定,流体微团（流体质点）：宏观上无限小，微观上无限大。,连续介质假定：流体是由无数个流体质点组成，这些流体质点连续的无间隙的充满整个流体所占的空间。,液体的基本性质：易流动性（液体不能承受拉力，微小的剪切力就能使液体发生形变和流动）,假定的意义：一些宏观上的物理量（密度，压力，速度等）都与空间坐标对应，可采用连续函数，便于分析液体的性质。,质量、密度、体积、重力、容重和惯性,水力学的主要物理性质,密度：单位体积的质量,容重：单位体积的重量,惯性：物体保持原来运动状态的特性,粘滞性和粘滞系数,水力学的主要物理性质,粘滞性
5、 粘滞力：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动性质，这种性质称为液体的粘滞性，此内摩擦力又称为粘滞力粘滞性：一切液体都具有的性质粘滞力：粘性 相对运动,牛顿内摩擦定律：,切应力：,水力学的主要物理性质,牛顿内摩擦定律：,或,流速梯度,为动力粘滞系数,水力学的主要物理性质,a.速度梯度的物理意义,角变形速度（剪切变形速度）,udt,(u+du)dt,dudt,dz,d,流体与固体在摩擦规律上完全不同,正比于du/dz,正比于正压力，与速度无关,水力学的主要物理性质,粘滞性是产生水头损失的根本原因,理想液体：没有粘性的液体，是一种假想的液体,粘滞
6、系数,水力学的主要物理性质,牛顿内摩擦定律：作层流运动的液体，相互邻近层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。,为运动粘滞系数，国际单位：m2/s,微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换,液体吸引力T,气体热运动T,牛顿流体与非牛顿流体,水力学的主要物理性质,水力学的主要物理性质,例题：一极薄的平板，在厚度分别为4cm的两种油层中以 的速度运动。已知上层动力粘滞系数为下层的动力粘滞系数2倍，两油层在平版上产生的总切应力为。试求上、下油层的动力粘滞系数。,4cm,4cm,平版,u,例：旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外
7、筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045Nm。求该实验液体的粘度。,解：,注意：1.面积A的取法；2.单位统一,h,n,r1,r2,得,水力学的主要物理性质,压缩性和压缩系数,水力学的主要物理性质,压缩性：液体受压后体积要缩小，压力撤除后也能恢复原状，这种性质称为液体的压缩性或弹性。用体积压缩率或体积模量K来描述液体的压缩性。,为体积压缩系数，单位为m2/N,或,为体积模量，单位为N/m2,不可压缩假定,表面张力,水力学的主要物理性质,毛细管现象,表面张力：自由表面上液体分子由一受两侧分子引力不平衡，使自由面上液体分子受有极其微弱的拉力表面张力仅在自由表面存在，液体内部并不存在。,作用在液体上的力,表面力,质量力,按物理性质：重力、惯性力、弹性力、摩擦力、表面张力。按特点分：表面力和质量力。,作用于液体的表面，其大小与受作用的表面面积成比例的力，称为表面力。如摩擦力、水压力、边界对液体的反作用力,质量力是作用在每个液体质点上其大小与液体的质量成正比。如重力、惯性力。,小结,1.水力学的研究对象和任务,2.水力学的发展及研究方法,3.水力学的物理性质,4.水力学的三个基本假定,5.作用在液体上的力,
