水力学知识点总结 水力学基础知识集合

水力学是研究流体（尤其是水）在各种情况下的运动规律、性质和应用的学科。在工程领域中，水力学是一门重要的学科，涉及到各种液体流动的应用，如水力发电、水利灌溉、城市排水等。本文旨在整理水力学知识点总结，帮助读者更好地理解和掌握水力学的基本原理和应用。

水力学知识点总结1

1.1 液体的连续介质模型

液体是由无数没有微观运动的质点组成的没有空隙存在的连续体,并且认为表征液体运动的各物理量在空间和时间上都是连续分布的。

在连续介质模型中,质点是最小单元,具有“宏观小”、“微观大”的特性。

1.2 液体的主要物理性质

液体的主要物理性质有质量和重量、易流性、黏滞性、压缩性、表面张力等。

液体单位体积内所具有的质量称为液体的密度,用ρ表示。

一般情况下,可将密度视为常数，水银的密度p=13600 kg/m3。

2.黏滞性

易流性: 液体受到切力后发生连续变形的性质。

黏滞性：液体在流动状态之下抵抗剪切变形的性质。

切力、黏性、变形率之间的关系可由牛顿内摩擦定律给出

3．压缩性

液体受压后体积减小的性质称为液体的压缩性。用体积压缩系数来衡量压缩性

大小，K值越大，液体越难压缩。

4．表面张力

表面张力是液体自由表面在分子作用半径一薄层内，由于分子引力大于斥力而

在表层沿表面方向产生的拉力。通常用表面张力系数来度量，其单位为N/m。

1.3 作用于液体的力

(1)无论是处于静止或运动状态都受到各种力的作用，这些力可以分为两类。

表面力：作用在液体的表面或截面上且与作用面的面积成正比的力，如压

力P、切力F。表面力又称为面积力。

质量力：作用在脱离体内每个液体质点上的力，其大小与液体的质量成正

比。如重力、惯性力。对于均质液体，质量力与体积成正比，故又称为体积力。

水力学知识点总结2

1.卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。

2.船吸现象，当两船并行时，因两船间水的流速加快，压力降低，外舷的流速慢，水压力相对较高，左右舷形成压力差，推动船舶互相靠拢。另外，航行船舶的首尾高压区及船中部的低压区，也会引起并行船舶的靠拢和偏转，这些现象统称为船吸。1912年秋天，“奥林匹克”号正在大海上航行，在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驶，两艘船似乎在比赛，彼此靠得较拢，平行着驶向前方。忽然，正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似地，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向“奥林匹克”号闯去。最后，“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上，撞出个大洞，酿成一件重大海难事故。

3.高尔夫球的形状。 高尔夫球表面有意制造了许多的凹痕，这与球体绕流（即绕球体的流动）的湍流转捩及分离流现象有关。光滑球体绕流时，湍流转捩发生的晚，与湍流对应的规则流动称为层流。而层流边界层较易发生流动分离现象（即流线离开球的表面），造成球体背后较大的死水区，产生很大的阻力（形阻）。使高尔夫球飞行的距离很小。而球体表面有凹痕时，凹痕促使湍流转捩发生，湍流边界层不易发生流动分离现象，从而使球体背后的死水区小，减少了阻力。使高尔夫球飞行的距离增大。湍流的摩阻比层流要大，但与形阻相比，起得作用很小，总的阻力还是变小了。高尔夫球表面的小突起，也能起到促使分离的作用，但突起对流动的干扰有些难以控制，造成一些侧向力（也可以叫升力）。

4.虹吸是一种流体力学现象，可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构（称为虹吸管）之后，开口于更低的位置。这种结构下，管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点，向另一端排放。现代日常使用橡胶软管利用虹吸原理吸走鱼缸内粪便，杂物等

水力学知识点总结3

水静力学研究液体平衡（包括静止和相对平衡）规律及其在工程实际中的应用。其主要任务是根据液体的平衡规律，计算静水中的点压强，确定受压面上静水压强的分布规律和求解作用于平面和曲面上的静水总压力等。

2.1 静水压强及其特性

在静止液体中，作用在单位面积上的静水压力定义为静水压强，用字母p表示。单位是N/m2(或Pa)，kN/m2(或kPa)。

静水压强具有两个特性：

(1)静水压强的方向垂直指向作用面；

(2)静止液体中任一点处各个方向的静水压强的大小都相等，与该作用面的方位无关。

2.2 液体平衡微分方程

1．欧拉液体平衡微分方程

在静止液体内部，若在某一方向上有质量力的存在，那一方向就一定存在压强的变化；反之亦然。

2．液体平衡微分方程的全微分形式

dp=ρ(f x dx+f y dy+f z dz)

该式表明：当液体所受的质量力已知时，可求出液体内的压强p的具体表达式。3．等压面及其特性

定义：在互相连通的同一种液体中，由压强相等的各点所组成的面称为等压面。

等压面方程为

f x dx+f y dy+f z dz=0

等压面的特性：等压面上任意点处的质量力与等压面正交。

2.3 重力作用下静水压强的分布规律

1．水静力学基本方程

在重力作用下，对于不可压缩的均质液体，静止液体的基本方程为

z+P/pg=c

方程表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点的z和P/pg两项之和为常数。

P=P0+pgh

该式表明：在静止液体内部，任意点的静水压强由表面压强加上该点所承受的单位面积的小液柱的重量组成。

2．绝对压强、相对压强，真空压强

静水压强的两种表示：绝对压强、相对压强，

绝对压强：以设想没有任何气体存在的绝对真空为计算零点所得到的压强称为绝对压强，以P abs表示。

相对压强：以当地大气压强P a为计算零点所得到的压强称为相对压强，又称计示压强或表压强，以p r表示。

相对压强与绝对压强之间的关系为：

Pr=P abs-Pa

真空压强：如果某点的绝对压强小于大气压强，其相对压强为负值，则认为该点出现了真空。某点的真空压强以Pv表示：

P v=P a-P

真空的大小除了以真空压强P a表示外，还可以用真空高度h v表示。定义为：

h v= Pv/pg

2.4 重力和惯性力同时作用下的液体平衡

研究相对平衡液体主要解决两个问题，一是等压面的形状，特别是自由液面的形

状；二是液体中各点压强的计算。

2.5 作用于平面上的静水总压力

1．解析法

静水总压力的大小：

任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心点的压强Pc与平面面积A的乘积。

静水总压力的方向：静水总压力P的方向垂直指向受压面。

静水总压力的作用点：y c

2．矩形平面静水压力——压力图法

实际工程中常见的受压面大多是矩形平面，对上、下边与水面平行的矩形平面采用压力图法求解静水总压力及其作用点的位置较为方便。

上式表明：矩形平面上的静水压力等于该矩形平面上压强分布图的面积乘以宽度所构成的压强分布体的体积。这一结论适用于矩形平面与水面倾斜成任意角度的情况。

矩形平面上静水总压力P的作用线通过压强分布体的重心（也就是矩形半宽处的压强分布图的形心），垂直指向作用面，作用线与矩形平面的交点就是压心D。

对于压强分布图为三角形的情况，其压力中心位于水面下2h/3处。

2.6 作用于曲面上的静水总压力

1．静水总压力的大小

曲面静水总压力水平分力：故静水总压力的水平分力的大小、方向和作用点均可用前述的解析法或压力图法求解。

曲面静水总压力铅垂分力：用压力体来求

压力体是由以下各面组成：

(1)曲面本身；

(2)通过曲面周界的铅垂面5

(3)自由液面或其延续面。

可用如下法则判别P z的方向：

(1)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的两侧，则P z方向向上；

(2)如压力体和对曲面施压的液体在该曲面的同侧，则P z方向向下。

求得Px和Pz后，根据合成定理，作用于曲面上的静水总压力为分压力的平方和。2．静水总压力的方向

静水总压力P与水平面之间的夹角口为：

Tanθ=P z/P x

求得θ角后，便可定出P的作用线方向。

3．静水总压力的作用点

将Pr和P：的作用线延长，交于一点，过该点作与水平面交角为口的直线，它与

曲面的交点D就是静水总压力的作周点。

对于圆柱面，则不必求出该点，可直接通过圆心作与水平面交角为θ的直线，它

与曲面的交点就是静水总压力的作用点。

水力学知识点总结4

一、认识水

四元素说（古希腊关于世界的物质组成的学说）认为整个世界是由土、气、水、火四种元素组成的。

中国古代的一种物质观“五行说”认为大自然由金、木、水、火、土五种要素所构成。我们都知道地球表面71%是水，人体重量的70%是水，这说明自古以来水在世界的物质构成和人们的生活中占据了重要的地位。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水是万物之源。

二、人类与水

了解了水之后，我们再来看看“水力”，这得从水对人类的利害关系说起。这就包括水患和水利两个方面。我们先说“水患”。既然是“传说中的水力学”，我们就先从传说说起。在很久以前，山里住着一户人家，父亲名叫高比，整天操劳着农活，一双儿女无忧无虑地玩耍。有一天，雷公发怒，威临人间，要给人类降下灾难。不料雷公却被高比用虎叉叉中腰部，失去神力，被关在了笼子里面。第二天，高比赶集去了，临走嘱咐两个孩子不要给他水喝。高比走后，雷公做出十分痛苦的样子讨水喝，兄妹俩不敢给他喝。最后雷公祈求给几滴涮锅水兄妹俩就给雷公喝了。雷公恢复了神力，逃走了。为了感谢兄妹俩雷

公从嘴里拔下了一颗牙齿，交给两个孩子说：“赶快种在土里，如果有什么灾难，可以藏在所结的果实当中。”说完。雷公就升天而去。话说，高比回家后，知道有大难降临，就连夜赶造木船。小兄妹俩依照雷公的吩咐，种下了雷公的牙齿。很快，牙齿发芽了，到中午就长了叶子，傍晚开花结果，第二天，果子长成了一个大葫芦，兄妹俩用锯子锯开葫芦，掏出了里面的葫芦籽，不大不小，正好容得下他们俩。第三天，风云突变，飞沙走石，倾盆大雨从天而降，高比钻进了大船，小兄妹俩钻进了葫芦。一时山洪暴发，洪水淹没了平原、丘陵，一直淹到天门。天神们害怕大水会最终淹没天国，所以让雷公赶快退水。大洪水来得快，退得也快，一下子就退到了海里，坐着船的高比从空中摔下来给摔死了，只有两个小孩幸存活下来。他俩就是伏羲和女娲，后来，他们便成了夫妻，人类这才又重新开始繁衍。传说虽说是传说，但它直接记载了大洪水的暴发经过和毁灭整个人类的严重后果。而在现实生活中，洪水灭顶的例子是很多的。这里我们讲讲75.8驻马店板桥水库群溃坝事件。1975年8月，因中国大陆第3号台风北上造成河南省驻马店地区连续三天出现特大暴雨，罕见的强降雨导致该地区板桥水库、石漫滩水库等数26座水库相继崩裂垮坝，造成巨大的人民生命财产损失。据可靠资料记载：驻马店洪灾造成540万人受灾，其中103万人遭受毁灭性打击，生产、生活资料全部冲光。水灾直接造成2.6万人死亡，经济损失34.97亿元。75.8洪水被称为“午夜洪魔”那场持续三天的倾“缸”大雨对于当年洪灾的幸存者们来说是一场30多年不曾醒的梦魇。再比如说98年的特大洪水，造成了2.23亿人受灾。这些例子都在向人们证明着：水力有它罪恶的一面，倘若不好好预防水患，不好好利用水力，“洪水灭世”将不再是传说。除水患，是一项艰巨的任务。与此同时，水力也可以往水利发展。随着社会的发展，中国的水利事业的发展如日中天。

智慧的人们从多方面利用水资源为人民造福，主要包括：防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖等。大家都知道，世界上规模最大的水电站——三峡水电站主要有防洪、发电、航运三大效益，虽然由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题引起过很大的争议，但无可非议，现在的三峡水电站确实造福了百姓，尤其是在防洪上面。历史上，长江上游河段及其多条支流频繁发生洪水，每次特大洪水时，宜昌以下的长江荆州河段（荆江）都要采取分洪措施，淹没乡村和农田，以保障武汉的安全。在三峡工程建成后，其巨大库容所提供的调蓄能力将能使下游荆江地区抵御百年一遇的特大洪水，也有助于洞庭湖的治理和荆江堤防的全面修补。同样的，被誉为“世界水利文化的鼻祖”的都江堰工程在灌溉和防洪、水运和城市供水方面起到了不可替代的作用。水力，可善可恶，去恶扬善，是我们水利人的使命。如何做到除水害，兴水利，这当中涉及到很多问题，毋庸置疑，水力学是是前辈们的一大智慧结晶。

水力学知识点总结5

描述液体运动的两种方法

1．拉格朗日法

此法引用固体力学方法，把液体看成是一种质点系，并把流场中的液体运动看成是由无数液体质点的迹线构成。每一质点运动都有其运动迹线，由此可进一步获得液体质点流速加速度等运动要素的数学表达式。综合每一质点的运动状况，即可获得整个液体的流动状况，即先从单个质点入手，再建立流场中液流流速及加速度的数学表达式。

对时间求一阶和二阶偏导数，在求导过程中a，b，c视为常数，便得到该质点的速度和加速

度在x，y，z轴方向的分量

2．欧拉法

欧拉法以液体运动所经过的空间点作为观察对象，观察同一时刻各固定空间点上液体质点的运动，综合不同时刻所有空间点的情况，得到整个流体的运动，故欧拉法亦称为流场法。欧拉法可把运动要素视做空间坐标(x，y，z)与时间坐标t的连续函数。自变量z、y、z、t亦称为欧拉变数。

对xyzt求偏导，即可到加速度的表达式。

3.2液体运动的几个基本概念

1．恒定流与非恒定流：用欧拉法表达液体运动时，可把液体运动分为恒定流与非恒定流两大类。液体流动时空间各点处的所有运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流。2．一元流、二元流与三元流：液体的运动要素是三个坐标变量的函数，这种运动称为三元流

3．流线与迹线

4．流管

5．断面平均流速

6．均匀流和非均匀流：各质点的流速矢量沿程不变称为均匀流

7．渐变流与急变流：渐变流是流速沿流线变化缓慢的流动；此时流线近乎平行，且流线的曲率很小。渐变流的极限就是均匀流。急变流是流速沿流线急剧变化的流动；此时流线的曲率较大或流线间的夹角较大，或两者皆有之。

8．系统和控制体

所谓系统是指由确定的连续分布的众多液体质点所组成的液体团（即质点系）。

所谓控制体是指相对于某个坐标系来说，有液体流过的固定不变的任何体积。

3.3 恒定流动的连续方程

3.4 恒定流的能量方程

水力坡度：单位长度流程上的水头损失定义为水力坡度，用J表示。

测管坡度：单位长度流程上测管水头值称为测压管坡度，用J p表示。

式中的负号，是因为当测压管水头沿程减小时，为使J，J p为正值，故取负号。

能量方程的应用条件是：

(1)液体是不可压缩的，流动是恒定的。

(2)质量力只有重力。

(3)所取过水断面必须取在均匀流或渐变流断面上，但两断面之间可以是急变流。

(4)两个过水断面之间没有外界的能量从控制体内加入或支出。如果有外界能量加入（如水泵）或从内部支出能量（如水轮机），则恒定总流能量方程应改写。

3.5 恒定总流动量方程

动量方程的应用条件：液流必须是恒定流；液体是不可压缩的；所取的控制体中，有动量流进和流出的控制面，必须是均匀流或渐变流过水断面，但期间可以是急变流。

用动量方程解题时，应注意以下几点：

(1)在选取控制体时，应适当选取控制面的位置，以满足是均匀流或淅变流断面

的条件；

(2)分析作用在控制面上和控制体中的所有作用力；

(3)选取直角坐标系（注意其方向，以简化计算），分别写出分量形式的方程，注意式中力和动量投影的正负号。

3.6 空化与空蚀的概念

空化：在常温下，当局部压强降低到一定程度时，水质点将汽化形成微小气泡存在于水流中，将此现象称为空化（亦称为空穴或气穴）。

水力学知识点总结6

认识水力学

除水害，兴水利，要求我们认识水力学。

水力学是研究以水为代表的液体平衡和机械运动规律的一门实用科学，并且运用这些规律来解决工程中有关水的问题。从水力学的发展史来看，水力学大致沿着两个方面发展，即理论的或经典水动力学和实验水力学。前者是在古典力学的基础上，运用严格的数学分析来描述液体运动的普遍规律。它是以完全没有阻力的水流（理想液体）作为研究对象，对于管流、明渠水流等阻力为主的情况，则不能得到符合实际的结果；后者主要是依靠实验方法（原型观测和模型试验）而建立的，它用实验手段进行有意义的探索，但有忽视理论的偏向。在经典水力学的基础上，再加上实验水力学的修正，现代水力学就出现了。现代水力学所研究的基本规律有两大主要部分。一是关于液体平衡的规律——水静力学，它研究液体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于液体上那个的各种力之间的关系；而是关于液体运动的规律——水动力学，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，以及液体的运动特性与能量转换等。其实我们从水力学的发展中就可以看出，学好水力学就必须将理论与工程实践相结合。

水力学知识点总结7

水头损失的分类

水头损失分为沿程水头损失h f，和局部水头损失h j两大类。

液体运动的两种流态——层流和紊流

液体质点以平行而不相混杂的方式流动，这种流动称为层流。

液体质点的轨迹极为紊乱，水质点相互混杂和碰撞，这种流动称为紊流，又称湍流。1．沿程损失h f，和平均流速v的关系

对于圆管中的液体流动，h f与v m的关系如下。

层流：h f～V1，说明h f与v的1次方成比例。

紊流：h f～v1.75-2.0，说明h f与v的1.75～2.0次方成比例。

2．流态的判别——雷诺(Reynolds)数

下临界雷诺数可以表示为Re c。

经过在圆管中的反复试验，下临界雷诺数Re c比较固定，其值约为Re c=2300。

这样，可以用水流的雷诺数与临界雷诺数的大小关系进行比较判别流态。当水流雷诺数

小于临界雷诺数时，为层流；反之为紊流。

雷诺数的物理意义可理解为水流的惯性力和黏滞力之比。对于小雷诺数，意味着黏滞力的作用大，黏滞力对液流质点运动起抑制作用，当雷诺数小到一定程度，呈层流状态；反之，呈紊流状态。

非圆管中流动的液流也有层流和紊流，也有相应的雷诺数和临界雷诺数。如明渠水流的雷诺数，其特征长度可用水力半径R来表征。

水力半径定义为过水断面面积A与湿周χ的比值。

4.3均匀流基本方程

对圆管中的均匀流，不同半径处的平均切应力可用下式表示，称为均匀流基本方程：

‘τρ=g R J

均匀流基本方程对管流和明渠水流均适用，对层流和紊流也均适用。

切应力沿径向r呈线性分布，这一分布规律对层流和紊流都适用。

层流运动

1．圆管均匀层流

(1)流速分布

圆管层流的流速分布是以管轴为中心的旋转抛物面，称为抛物线形的流速分布。

(2)流量Q

(3)断面平均流速v

(4)沿程损失hf 及沿程水头损失系数

(5)动能校正系数和动量校正系数

可见层流的动能校正系数和动量校正系数都比1大得多，表明层流流速在断面上的分布很不均匀。

2．二元明渠均匀层流

(1)流速分布

(2)流量和断面平均流速

(3)沿程损失h f 及沿程水头损失系数

4.5沿程水头损失的一般公式

从分析层流运动导出计算hf 的一般公式为

2

2f l v h d g

λ= 上式称为达西一魏斯巴赫(Darcy-Weisbach)公式，对层流和紊流均适用。

4.6紊流概述

1.紊流的脉动现象和时均概念

2.紊流切应力

3.紊流的黏性底层

研究表明，并不是在紊流的所有区域，黏性切应力和紊流附加切应力都起着作用。实际上，在紊流的某些区域，黏性切应力起主要作用，紊流附加切应力的作用几乎为零；而在另外一些区域，紊流附加切应力起主要作用，黏性切应力的作用几乎为零。因此，可以把紊流的区域划分为黏性底层、过渡层和紊流核心区，称为紊流的结构。

4.紊流的水力光滑面、水力过渡粗糙面和水力粗糙面

当液流为紊流时，根据黏性底层厚度乱与绝对粗糙度△的相对关系，可将壁面

分为以下三类。

(1)水力光滑面

当△<Δ0时，这种壁面称为紊流水力光滑壁面，简称为光滑面，相应的圆管简称光滑管。

(2)水力过渡粗糙壁面

当Δ0<△<（Δ0+Δ1）时，这种壁面称为紊流水力过渡粗糙壁面，简称为过渡粗糙面。

(3)水力粗糙壁面

当△>（Δ0+Δ1）时，这种壁面称为紊流水力粗糙面，简称为粗糙面，相应的圆管简称为粗糙管。

4.7 紊流的流速分布

1．对数流速分布

2．指数流速分布

4.8 沿程水头损失系数A 的试验研究

1．人工粗糙管沿程水头损失系数A 的试验研究——尼古拉兹试验

(1)紊流光滑区

(2)紊流粗糙区

(3)紊流过渡粗糙区

圆管中沿程水头损失与流速的关系可小结如下。

(1)层流:hf～v1

(2)紊流

①光滑区:hf～v1.75

②过渡粗糙区:hf=y1.75～2.0

③粗糙区:hf～y2.0 , 故粗糙区又称为紊流阻力平方区。

4.9谢才公式

V=式中，水力半径R的单位以m计；J为水力坡度；C称为谢才系数。对均匀流，将谢才公式改写后得沿程损失的计算式为

Hf=常用的谢才系数C的经验公式为曼宁(R．Manning)公式

C=R为水力半径，以m为单位；n称为曼宁粗糙度或曼宁粗糙度系数。

水力学知识点总结8

1、桥位设计的基本原则有哪些？答：

1、以地区发展为第一要素；

2、处理好道路与桥梁的关系；

3、跨河构造物的布设应保障天然河水的顺利宣泄并顺应预计河道的自然演变；

4、保证跨河构造物对车辆安全稳定的服务态势；

5、最佳的综合技术经济指标；

6、尽量选用与自然环境协调美观的桥型。

水力学知识点总结9

流线与迹线微分方程

1．流线微分方程

流线是在流场中瞬时画出的曲线，且曲线上各质点的速度矢量与曲线在各点相切。2．迹线微分方程

迹线是一个液体质点在一段时间内的运动轨迹，是对于某一特定的液体质点而言的。对于恒定流动，迹线与流线是重合的。

液体三元流动的连续性方程

直角坐标系下微分形式的连续性方程为

液体微团运动的基本形式

不仅与刚体一样具有平移和转动，还有变形运动。

1．平移

平移是指液体微团在运动过程中任一线段的长度和方位均不变的运动。平移速度2．线变形率

线变形是指微团在运动过程中，仅存在各线段的伸长或缩短。线变形率

3．角变形率

角变形是微团在经过一段时间后，各线段产生了相向偏转造成的。角变形率

4．旋转角速度

旋转运动是微团在经过一段时间后，各线段产生了同向偏转造成的。旋转角速度5.4 液体恒定平面势流

1．流函数及其特性

流函数存在的条件是：

流函数的主要物理性质：

(1)流函数的等值线就是流线。

(2)两条流线间所通过的单宽流量等于两个流函数值之差，

(3)对于平面不可压缩液体的无旋流动，流函数是调和函数，满足拉普拉斯

2.流速势函数及其特性

势函数存在的条件：无旋运动。无旋运动是指旋转角速度为零的流动。

流速势函数P的主要物理性质：

(1)等势线与流线正交，等势面即为过水断面。

(2)流速势函数妒满足拉普拉斯方程，是调和函数。

3．流函数与势函数为共轭调和函数

4．流网及其性质

等势线簇与流线簇交织成的正交网格称为流网。

流网具有如下性质：

(1)流网是正交网格。由于流线与等势线互相垂直，具有相互正交的性质，所

以，流网为正交网格。

(2)流网中每一网格的边长之比，等于流速势函数和流函数增值之比。

(3)对于曲边正方形网格，任意两条流线间的单宽流量为常量。

液体运动微分方程

动量守恒是液体运动时所应遵循的一个普遍定律，在研究液流内部应力特征的基础上，建立符合液体运动特性的动量方程即为运动微分方程。

水力学知识点总结10

平原区桥涵布设要点是什么？答：

1、在弯曲河段上，高水位可能会产生截弯取直的地方，路堤最易被冲成缺口，宜在主槽上集中设置桥梁，采取一河一桥布置；

2、在游荡性河段上布设桥梁，应采取必要的导流措施，使主槽的摆动有所约束，从而归于趋槽；

3、在分汊河段上修建桥梁，河道上具有两个以上的主槽，一般均宜在各主槽上分别建桥，尽量少改变水流的天然状态。

4、如何确定桥面最低高程？影响桥面最低高程的因素有哪些？答：桥面最低标高的确定受到设计洪水水位、设计最高通航水位、因桥梁建筑而引起的水位升高、水面漂浮物、通航船只净高以及桥梁结构物高度、道路线型布设的需要等因素的综合影响，因此应从地区政治、经济、军事、交通运输业的发展及工程的技术经济合理为基点，综合分析，确定此标高值。

5、试述桥梁墩台局部冲刷的基本概念及对其影响的主要因素。答：由于桥墩对水流的干扰作用，墩前及墩侧产生了不利于床面稳定的局部水流，剧烈冲刷桥墩迎水端及其周围的泥沙，形成局部的冲刷坑成为桥梁墩台局部冲刷，对其影响的主要因素是涌向桥墩的流速、桥墩宽度、桥墩形式、墩前水深及床沙粒径等。

6、什么叫做适线法？为什么要用它来确定Cs？答：适线法的基本原理就是让理论曲线与经验曲线相吻合，当两曲线吻合较好时皮尔逊三型曲线几个参数的可信度就比较高，在三个参数中，平均流量可以直接根据数据计算得出，比较准确，稳定的变差系数需要20-30年的资料，而稳定的偏差系数需要100年以上的资料，因此从理论公式的准确性来讲只有Cs相对误差较大，所以要用它来确定Cs。

水力学知识点总结11

短管的水力计算

1．自由出流

2．淹没出流

长管的水力计算

1.简单管道的水力计算

在长管中，忽略流速水头和局部水头

2.串联管道的水力计算

3.并联管道的水力计算

由两条或两条以上的管段在同一节点处分出，又在另一节点处汇合的管道系统称为并联管道。

4.沿程均匀泄流管道的水力计算

当流量全部沿程均匀泄出时，其水头损失只等于全部流量集中在管末端泄出时水头损失的

1/3。

有压管路中的水击

1．直接水击与间接水击

直接水击：阀门关闭时间T s小于水击波的一个相长。

间接水击：阀门关闭时间T s大于水击波的一个相长。

2．直接水击压强的计算

3．间接水击压强的计算

水力学知识点总结12

1、简述水静力学基本方程的几何意义？答：z+p/r=C，z指计算点的位置高度，即计算点M距计算基准面的高度，p/r指测压管中水面至计算点M的高度，z+p/r指计算点处测压管中水面距计算基准面的高度，z+p/r=C指静止液体中各点位置高度与压强高度之和不变。

2、什么是“阻力平方区”？阻力平方区为什么可为自动模型区？答：“阻力平方区”就是紊流水力粗糙区，在此流区内，水流阻力与流速平方成正比。在此阻力流区内，对于模型试验研究的阻力相似条件，因λ与雷诺数无关，只与管壁粗糙度有关，只要保证模型与原型的几何相似即可达到阻力相似的目的，故水力粗糙区又称为自动模型区。

3、复式断面明渠有哪些水力特性？答：1过水断面形状多呈上部宽而浅，下部窄而深，断面几何形状有突变；2过水断面面积及湿周都不是水深的连续函数，水位流量关系曲线不能连续；3过水断面上的糙率可能不一致。

与小桥相比，涵洞孔径计算有哪些特点？答：

1、涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面的尺寸对工程数量影响较大，因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高应有一定比例关系，其经济比例通常为1:1~1:1.5；

2、计算涵洞孔径时，要考虑洞身过水阻力的影响；

3、涵洞孔径较小，通常都采取人工加固河床的措施来提高流速，以缩小孔径；

4、为提高泄水能力，最大限度地缩小孔径，降低工程造价，在涵洞孔径计算中，要考虑水流充满洞身触及洞顶的情况。

水力学知识点总结13

明渠的几何要素

1．明渠的底坡

底坡是指明渠渠底高差与相应渠道长度的比值。以符号i表示底坡，i>0表示明渠渠底高程沿程降低，称为正坡明渠；当渠底高程沿程不变，i=0称为平坡明渠；当渠底高程沿程增加，i<0，称为负坡明渠

2．明渠过水断面的几何要素

明渠过水断面的几何要素主要包括过水断面的水深h、过水面积A、湿周X和水力半径R等。以常见的梯形断面为例，其几何要素如下。

水深h：指过水断面上渠底最低点到水面的距离。

底宽b：梯形断面的渠底宽度。

边坡系数m:

过水断面面积A:A=（b+mh）h

湿周X：

水力半径R：

明渠均匀流的特点及产生条件

1．明渠均匀流的水力特点

(1)过水断面的流速分布、断面平均流速、流量、水深以及过水断面的形状、尺寸沿程不变；

(2)水力坡度、水面坡度、底坡三者相等；

(3)作用在水流上的重力在水流方向上的分量与水流所受的阻力相等。

2．明渠均匀流产生的条件

(1)水流为恒定流，流量沿程不变，并且无支流的汇入或分出；

(2)明渠为长直的棱柱形渠道，粗糙度沿程不变，并且渠道中无水工建筑物的局部干扰；

(3)底坡为正坡。

明渠均匀流的水力计算

在明渠均匀流的水力计算中，主要应用谢才公式，并用曼宁公式确定谢才系数C。

明渠中发生均匀流时的水深称为正常水深，以h0表示。与其相应的水力要素均加下标“0”。

明渠均匀流水力计算主要有三类基本问题。

(1)验证渠道的输水能力。对已建成的渠道，已知渠道断面的形状、尺寸、渠道土壤性质和护面情况以及渠道底坡，求输水能力Q。

(2)确定渠道底坡。已知渠道断面的形状、尺寸、粗糙度及设计流量或流速，要确定渠道底坡。由已知的n、m、b、h0。可首先算出流量模数K，再求解渠道底坡i。

(3)设计渠道断面尺寸。根据已知的Q、优、规和i，求解渠道的断面尺寸b或h0，可采用试算法。

渠道设计中的其他问题

1．明渠水力最佳断面

对于土质渠道常采用的梯形断面，有：最佳宽深比，最佳水力半径。

2．明渠的允许流速

在设计渠道时，为保证渠道不致发生渠床的冲刷和泥沙的淤积，要求v不淤<v<v不冲。< p=””>

3．明渠的组合粗糙度断面

当渠道断面的湿周由不同材料组成时，则各部分的粗糙度不同，这种情况下可用综合粗糙度代替断面粗糙度进行水力计算，用n c来计算整个流动的阻力和水头损失。

4．明渠的复式断面

渠道横断面上望塑巴鋈度或底宽有突然变化的断面称为复式断面，其特点是：主河槽的水力半径大，粗糙度小；而滩地水力半径小，粗糙度大。

水力学知识点总结14

液体运动的流束理论

2.1描述液体运动的两种方法(拉格朗日法和欧拉法)P63

2.2流线和迹线

迹线

某一液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线称为迹线,即迹线就是液体质点运动时所走过的轨迹线

流线

它是某一瞬时在流场中绘出的一条曲线,在该曲线上所有点的速度向量都与该曲线相切,所以流线表示除了瞬间的流动方向.流线的基本特性P67

2.3恒定流与非恒定流

恒定流

如果在流场中所有的运动要素都不随时间而改变,这种水流称为恒定流(也就是说,在恒定流的情况下,任一空间点上,无论哪个液体质点通过,其运动要素都是不变的.运动要素仅仅是空间坐标的函数,而与时间无关)

非恒定流

如果在流场中所有的运动要素都是随时间而改变的这种水流称为非恒定流.注：本章只研究恒定流.2.4流管

在水流中任意取一微分面积,通过该面积周界上的每一给点,均可以作一根直线,这样就构成了一个封闭的管状曲面,称为流管.2.5微小流束

充满以流管为边界的一束液流称为微小流束(按照流线不能相交的特性,微小流束内的液体不会穿过流管的管壁向外流动,流管外的液体也不会穿过流管的管壁向流束内流动,当水流为恒定流时,微小流束的形状和位置不会随时间而改变,在非恒定流中,微小流束的形状和位置将随时间而改变.微小流束的很横断面积是很小的,一般在其横断面上各点的流速或动水压强可看作是相等的)

2.6总流

任何一个实际水流都具有一定规模的边界,这种有一定大小尺寸的实际水流称为总流(总流可以看作由无限多个微小流束所组成)

2.7过水断面

与微小流束或总流的流线成正交的横断面称为过水断面.2.8流量

2.9均匀流与非均匀流

均匀流

当水流的流线为相互平行的直线时,该水流称为均匀流(直径不变的管道中的水流就是均匀流的典型例子)

非均匀流

若水流的流线不是相互平行的直线时,该水流称为非均匀流.如果流线虽然相互平行但不是直线(如管径不变的弯管中的水流)或者流线虽直线但不相互平行(如管径沿程缓慢均匀扩散或收缩的渐变管中的水流)都属于非均匀流.2.10均匀流的特性

⑴均匀流的过水断面为平面,且过水断面的形状和尺寸沿程不变⑵均匀流中,同一流线上不同点的流速相等⑶均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压分布规律相同

2.11均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压分布规律相同的推导过程

2.12渐变流和急变流

渐变流

当水流的流线虽然不是相互平行的直线,但几乎近于平行直线称为渐变流

急变流

若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小,这话水流称为急变流

水力学知识点总结15

8.1 缓流、临界流和急流

1．缓流、临界流和急流的特点

明渠水流的流态有缓流、临界流和急流。缓流多见于底坡较缓的渠道或者平原河道中，是指水深较大，流速较小的流动；急流的水深较小，流速较大，多见于底坡较陡的渠道或者山区的河道中；缓流和急流的分界是临界流。

2．缓流、临界流和急流的判别方法

(1)波速判别法

当v<c时，干扰波能向上、下游传播，水流为缓流；< p=””>

当v=c时，干扰波恰不能向上游传播，水流为临界流；

当v>c时，干扰波不能向上游传播，水流为急流。

(2)弗劳德数判别法

可用弗劳德数来判别明渠水流的流态。

F r<1，水流为缓流；

F r=1，水流为临界流；

F r>1，水流为急流。

(3)断面单位能量判别法

(4)临界水深判别法

h>h c时，为缓流；

h=h c时，为临界流；

通过本文的介绍，我们可以了解到水力学的基本概念和原理，包括流体静力学、流体动力学、流体力学、水力特性等内容。希望这篇水力学知识点总结的文章可以为读者提供帮助，以便更好地理解和应用水力学的知识。