水力学实验报告[样例5]

第一篇：水力学实验报告

水力学实验报告学院:

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第三组同学:

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2015、12、25平面静水总压力实验 1、1 实验目的 1、掌握解析法及压力图法,测定矩形平面上的静水总压力。

2、验证平面静水压力理论。

1、2 实验原理

作用在任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心处的压强p c 与平面面积A 的乘积: A p Pc , 方向垂直指向受压面。

对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置,可采用压力图法:静水总压力 P 的大小等于压强分布图的面积  与以宽度 b 所构成的压强分布体的体积。

b P  

若压强分布图为三角形分布、如图 3-2,则 H eb gH P31212  式中:e－为三角形压强分布图的形心距底部的距离。

若压强分布图为梯形分布,如图 3-3,则 2 12 12 12321H HH H aeab H H g P＋＋）

＋（   式中:e－为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。

图 1-1 静水压强分布图(三角形)

图 1-2 静水压强分布图(梯形)本实验设备原理如图 3-4,由力矩平衡原理。

图 1-3 静水总压力实验设备图 1 0L P L G   

其中: e L L  1 求出平面静水总压力 10LGLP 

1、3 实验设备

在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器,容器通过进水开关 K l ,放水开关 K 2 与水箱连接。容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆,如图 3-5 所示。

***090100110120***0? ?? ? ? ? ?K 2? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?L 0? 3-5

? ? ? ? ? ?K 1 图 1-4 静水总压力仪 1、4 实验步骤

1、熟悉仪器,测记有关常数。

2、用底脚螺丝调平,使水准泡居中。

3、调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。

4、打开进水阀门 K 1 ,待水流上升到一定高度后关闭。

5、在天平盘上放置适量砝码。若平衡杆仍无法达到水平状态,可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。

6、测记砝码质量及水位的刻度数。

7、重复步骤 4～6,水位读数在 100mm 以下做 3 次,以上做 3 次。

8、打开放水阀门 K 2 ,将水排净,并将砝码放入盒中,实验结束。

1、5 实验数据记录及处理

1、有关常数记录: 天平臂距离 L 0 ＝

cm,扇形体垂直距离(扇形半径)L＝

cm, 扇形体宽 b＝

cm,矩形端面高 a 0 ＝

cm,3 3/ 10 0.1 cm kg ＝ 

2、实验数据记录

压强分布形式测次水位读数 H(cm)水位读数  0 00

0a H a Ha Hh(cm)砝码质量 m(g)三角形分布 1

梯形分布 1

3、实验结果压强分布形式测次作用点距底部距离(cm)H hH h h H 23 作用力距支点垂直距离e L L  1(cm)实测力矩(N·cm)0 0mgL M  实测静水总压力(N)10LMP ＝实理论静水总压力(N)

误差(％)三角形分布 1

梯形分布 1

100%- 理论值实验值理论值注：误差

1、6 注意事项

1、在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢。

2、测读数据时,一定要等平衡杆稳定后再读。

1、7 思考题

1、实验中,扇形体的其她侧面所受到的压力就是否对实验精度产生影响？为什么？ 2、注水深度在 100mm 以上时,作用在平面上的压强分布图就是什么形状？

3、影响本实验精度的原因就是什么？ 2

能量方程实验

2、1 实验目的1、观察恒定流的情况下,与管道断面发生改变时水流的位置势能、压强势能、动能的沿程转化规律,加深对能量方程的物理意义及几何意义的理解。

2、观察均匀流、渐变流断面及其水流特征。

3、掌握急变流断面压强分布规律。

4、测定管道的测压管水头及总水头值,并绘制管道的测压管水头线及总水头线。

2、2 实验原理实际液体在有压管道中作恒定流动时,其能量方程如下 whgv pZgv pZ      2 222 2 2221 1 11 它表明:液体在流动的过程中,液体的各种机械能(单位位能、单位压能与单位动能)就是可以相互转化的。但由于实际液体存在粘性,液体运动时为克服阻力而要消耗一定的能量,也就就是一部分机械能要转化为热能而散逸,即水头损失。因而机械能应沿程减小。

对于均匀流与渐变流断面,压强分布符合静水压强分布规律: Cpz   但不同断面的 C 值不同。

图 2—1 急变流断面动水压强分布图对于急变流,由于流线的曲率较大,因此惯性力亦将影响过水断面上的压强分布

规律;

上凸曲面边界上的急变流断面如图 3-7(a),离心力与重力方向相反,所以静动p p 。

下凹曲面边界上的急变流断面如图 2—1(b),离心力与重力方向相向,所以静动p p 。

2、3 实验设备

实验设备及各部分名称如图 2—2 所示。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ? 图 2—2 能量方程实验仪 2、4 实验步骤 1、分辨测压管与毕托管并检查橡皮管接头就是否接紧。

2、启动抽水机,打开进水阀门,使水箱充水并保持溢流,使水位恒定。

3、关闭尾阀 K,检查测压管与毕托管的液面就是否齐平。若不平,则需检查管路就是否存在气泡并排出。

4、打开尾阀 K,量测测压管及毕托管水头。

5、观察急变流断面 A 及 B 处的压强分布规律。

6、本实验共做三次,流量变化由大变小。

2、5 实验数据记录与处理

水力学实验报告 1、有关常数记录

d 5 ＝

cm, d 1 ＝

cm。(d 5 即 d,d 1 即 D)2.实验数据记录与计算(测压管高度单位为 cm)测次 1 4 5 6 8 9 A 量筒内水的质量(g)测量时间(s)流量(m3 /s)测压管液面高总压管液面高测压管液面高总压管液面高测压管液面高总压管液面高测压管液面高总压管液面高测压管液面高总压管液面高测压管液面高总侧测压管高外侧测压管高中间测压管高内侧测压管高 1

水力学实验报告 3、实验结果(1)绘制测压管水头线与总水头线(任选一组)。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ?

(2)计算断面 5 与断面 2 的平均流速与毕托管测点流速。

2、6 注意事项

1、尾阀 K 开启一定要缓慢,并注意测压管中水位的变化,不要使测压管水面下降太多,以免空气倒吸入管路系统,影响实验进行。

2、流速较大时,测压管水面有脉动现象,读数时要读取时均值。

2、7 思考题

1、实验中哪个测压管水面下降最大？为什么？ 2、毕托管中的水面高度能否低于测压管中的水面高度？ 3、在逐渐扩大的管路中,测压管水头线就是怎样变化的？ 3 动量方程实验 3、1 实验目的1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。

2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较,加深对动量方程的理解。

3、2 实验原理

应用力矩平衡原理如图 3—1,求

射流对平面板与曲面板的作用力。

力矩平衡方程:

1GL FL ,LGLF1

式中:F－射流作用力;L－作用力力臂;

G 1 －砝码重量;L 1 －砝码力臂。

恒定总流的动量方程为  )(1 1 2 2v v Q F   

若令 11 2    ,且只考虑其中水平方向作用力,则可求得射流对平面板与曲面板的作用力公式为)cos 1(    Qv F

式中:Q－管嘴的流量;v－管嘴流速; －射流射向平面或曲面板后的偏转角度。

Qv     平时，F

平F :水流对平面板的冲击力 135(1 cos135)1.707 1.707 Qv Qv F          平时，F

180(1 cos180)2 2 Qv Qv F          平时，F

3、3 实验设备实验设备及各部分名称见图 3—2,实验中配有090   的平面板与0180   及0135   的曲面板,另备大小量筒及秒表各一只。

3、4 实验步骤

1、测记有关常数。

2、安装平面板,调节平衡锤位置,使杠杆处于水平状态。

3、启动抽水机,使水箱充水并保持溢流。此时,水流从管嘴射出,冲击平板中心,标尺倾斜。加法码并调节砝码位置,使杠杆处于水平状态,达到力矩平衡。记录砝码质量与力臂 L l。

4、用质量法测量流量 Q 用以计算 F 理。

图 3-1 动量原理实验简图

5、改变溢流板高度,使水头与流量变化,重复上述步骤。

6、将平面板更换为曲面板(0135   及0180  ),又可实测与计算不同流量的作用力。

7、关闭抽水机,将水箱中水排空,砝码从杠杆中取下,实验结束。

水箱水箱图3-2 动量原理实验仪开关杠杆砝码水准气泡平衡锤支点LL 1 3、5 实验数据记录

第二篇：水力学教案

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水

利

系

《水力学》课程教案

制作人：克里木江

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第一章绪论

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解水力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。

基本要求：掌握流体的连续介质模型、流体的主要物理性质：易流动性、密度与重度、粘性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性、汽化压强特性；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力

2.本章各节的教学内容及学时分配： §1-1工程水力学的任务及发展史 0.25学时 §1-2连续介质假定 0.5学时 §1-3 液体的基本特性 0.25学时 §1-4流体的主要力学性质 1学时 §1-5 作用在流体上的力 0.5学时共2.5学时，课外3学时 3.本章教学内容的重点和难点：

重点：流体的连续介质模型、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：连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力 4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：连续介质模型的应用、牛顿内摩擦定律应用、质量力与表面力的应用拓宽：牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授

注意问题：概念理解、记忆并能应用。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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6.本章的主要参考书目：

思考题：2-

1、2-

2、2-

3、2-

6、2-

17、2-23习题：2-

5、2-

8、2-

9、2-

13、2-

15、2-

16、2-

18、2-

19、2-

21、2-22 教学单元授课教案编写的具体内容：单元2 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§1-5 作用在流体上的力 0.5学时，课外0.75学时 1）质量力 2）表面力

§2-1静水压强及其特性 0.5学时，课外0.75学时 1）静水压强 2）静水压强的特性

§2-2液体的平衡微分方程 1学时，课外1.5学时 1）液体平衡微分方程一般式 2）综合式

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：2-

1、2-

2、习题：2-

3、2-5 单元3 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

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§2-3重力场的液体平衡 1学时，课外1.5学时 1）水静力学的基本方程 2）静水压强分布规律

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 1）绝对压强 2）相对压强 3）真空度

4）压强的计量单位

5）测量压强的仪器：测压管、U形测压计 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-4习题： 2-

8、2-6 单元4 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 6）测量压强的仪器：差压计 7）静水压强分布图

§2-5液体的相对平衡 1学时，课外1.5学时

1）等加速直线运动 2）等角速旋转运动

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 2-6习题： 2-

9、2-13 单元5 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-6作用在平面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）图解法 2）解析法 3）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-

17、2-23习题： 2-

15、2-18 单元6 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-7作用在曲面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）水平分力 2）垂直分力 3）压力体 4）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 2-19习题：2-

21、2-22

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第三章水动力学理论基础

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程，掌握恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

基本要求：理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程；牢固掌握，并灵活应用恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 §3-3流动分类 1学时

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 §3-5有涡流与无涡流 1学时 §3-6液体连续性微分方程 1学时 §3-7恒定总流连续性方程 1学时 §3-8理想液体运动微分方程 1学时 §3-9实际液体运动微分方程 1学时 §3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 §3-13恒定总流动量方程 2学时 §3-14恒定平面势流 1学时共16学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：连续性微分方程，理想液体运动微分方程，实际流体的运动微分方程，恒定总流连续性方程，理想液体元流的能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

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难点：连续性微分方程，实际液体的运动微分方程，实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，恒定平面势流的实际意义。

拓宽：实际流体的运动微分方程在三维流场中的数值计算，理想液体元流的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，平面势流的应用。

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验

注意问题：1）概念、原理、计算方法的理解、掌握。注意实际流体能量方程和动量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法；注意有涡流与势流

2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法 6.本章的主要参考书目：

思考题：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

2、3-

5、3-

6、3-

7、3-

8、3-

11、3-

17、3-

19、3-

22、3-

23、3-

26、3-

29、3-31、、3-

32、3-

37、3-

39、3-40、3-

42、3-43 单元教案7 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时 1）欧拉法 2）拉格朗日法

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 1）流线与迹线 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）过流断面 5）断面平均流速。

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：3-1习题：3-2 单元教案8 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-3流动分类 1学时 1）恒定流与非恒定流 2）均匀流与非均匀流 3）一元流与二元流、三元流 4）有压流与无压流、射流

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 1）微团的四种运动形式 2）速度分解定理

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：讲授提问——学生思考——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题：3-3习题：3-6

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单元教案9 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-5有涡流与无涡流 1学时 1）有涡流 2）无涡流

§3-6液体连续性微分方程 1学时 1）液体连续性微分方程 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：思考题： 3-

10、3-13习题： 3-11 单元教案10 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-7恒定总流连续性方程 1学时 1）恒定元流连续性方程 2）恒定总流连续性方程。

§3-8理想液体运动微分方程 1学时 1）理想液体的特点 2）理想液体运动微分方程 3）理想液体的能量方程

4）理想液体能量方程的应用（比托管）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 3-

24、3-26习题：3-

11、3-

17、3-19 单元教案11 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-9实际液体运动微分方程 1学时 1）实际液体的特点

2）实际液体微团应力分析（本构关系）3）实际液体的运动微分方程。§3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 1）恒定元流伯诺里方程 2）恒定元流伯诺里方程的意义 3）总水头线与测验管水头线 4）水力坡度

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题：3-21习题： 3-

22、3-25 单元教案12 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 1）均匀流与渐变流的压强分布规律 2）恒定总流伯诺里方程（即能量方程）3）能量方程各项意义

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4）能量方程的应用条件与注意事项

5）能量方程的应用（文丘里管）：例题分析

（一）6）能量方程的推广（有分流的能量方程与水泵）：例题分析

（二）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授、实验 3.本单元师生活动设计：

讲授——实验演示

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题：3-24习题：3-

23、3-

27、3-28 单元教案13 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 1）恒定不可压气体的伯诺里方程 §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定元流动量方程 2）恒定总流动量方程。3）动量方程适用条件 4）动量方程的解题要点与步骤 5）例题分析

（一）2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置：思考题： 3-

38、3-

37、3-41习题： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水电学校

单元教案14 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定总流动量方程：例题分析

（二）§3-14恒定平面势流 1学时 1）势流函数的性质 2）流函数的性质

3）势函数与流函数的关系

4）流网 5）复合势流

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验 4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：

思考题： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

9、3-

42、3-43

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第四章相似原理与量纲分析

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生掌握流动相似的基本概念，动力相似准则及理解模型设计的基本方法，能应用量纲的和谐原理进行量纲分析。

基本要求：理解几何、运动、动力、初始与边界条件相似的基本概念，掌握各种动力相似准则，特别是重力相似准则、粘性力相似准则，能灵活应用模型律进行模型设计；理解量纲与单位的基本概念，量纲的和谐原理，掌握量纲的基本分析方法：瑞利法与定理。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §4-1流动相似的基本概念 1学时 §4-2相似准则 1学时 §4-3模型实验 0.5学时

§4-4量纲分析的概念和量纲和谐原理 1学时 §4-5量纲分析 1.5学时 5学时课外7.5学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：重力相似准则、粘性力相似准则，模型设计；量纲的和谐原理，瑞利法与定理。难点：动力相似准则，量纲分析：瑞利法与定理 4.本章教学内容的深化和拓宽：深化：模型设计与模型实验

拓宽：模型实验的工程实际问题：三峡工程的模型实验研究 5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授——习题

注意问题：物理量的量纲单位的记忆；注意观察实际工程的模型实验。6.本章的主要参考书目：

-******

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蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15习题： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 单元教案27 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-1明渠均匀流的水力特征 0.5学时 1）明渠均匀流

2）明渠均匀流产生的条件 3）明渠均匀流的水力特征 §7-2明渠均匀流的计算公式 1学时 1）湿周 2）水力半径 3）谢才公式 4）曼宁公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 1）水力最优断面 2）水力最优断面条件

2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 7-

1、7-2习题： 7-3 单元教案28

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1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 2）允许流速 3）最大允许流速

§7-4明渠均匀流水力计算的几类问题 1学时 1）过流能力的水力计算 2）底坡的水力计算 3）粗糙系数的水力计算 4）渠道断面形式的设计

§7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 1）充满度

2）无压圆管的水力要素 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：7-

4、7-5习题： 7-

6、7-

7、7-9 单元教案29 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 3）无压圆管的最大流速与流量 4）无压圆管均匀流的水力计算

§7-6复式断面明渠均匀流水力计算 0.5学时 1）复式断面的水力要素 2）复式断面的水力计算

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2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 8-

14、8-15习题： 8-

11、8-12

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思考题： 8-

1、8-4习题： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 单元教案30 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-1明渠水流的三种流态、佛汝德数 0.5学时 5）佛汝德数判别流态

§8-2断面比能（单位能量）与临界水深 1.5学时 1）断面比能 2）比能曲线 3）临界水深 4）临界流与临界底坡 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：8-1习题：8-

2、8-3 单元教案31 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-3明渠非均匀渐变流微分方程 2学时 1）明渠非均匀渐变流微分方程 2）明渠非均匀渐变流水面曲线分析 3）明渠非均匀渐变流水面曲线的绘制 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

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讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题： 8-4习题： 8-5 单元教案32 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-4水跃与跌水 1学时 1）水跃的组成 2）水跃的功能与作用 3）跃前与跃后水深的计算 4）跌水

§8-5棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算 1学时 1）道非均匀渐变流水面曲线的计算 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：习题： 8-6

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第九章堰流

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，掌握堰流基本的水力计算公式。

基本要求：了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，能进行堰流的流量计算。2.本章各节的教学内容及学时分配：

§9-1堰流的基本公式 1学时 §9-2薄壁堰 0.5学时 §9-3实用堰 0.5学时 §9-4宽顶堰 1学时共3学时

3.本章教学内容的重点和难点：重点：堰流基本的水力计算公式难点：堰的流量系数的计算。4.本章教学内容的深化和拓宽：深化：堰的流量系数的影响因素拓宽：工程应用

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：教学方式：讲授——提问——讲授注意问题：堰的流量系数公式的选取。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等思考题：9-

1、9-

2、9-3习题：9-

4、9-5 单元教案33

536

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单元教案35 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §10-2渗流模型与达西渗透定律 1学时 1）渗流模型 2）达西渗透定律

§10-3地下水渐变渗流分析 1学时 1）地下水均匀渗流 2）裘皮衣公式

3）渐变声渗流基本微分方程 4）渐变渗流的侵润曲线 2.本单元的教学方式（手段）：教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：电子教案

5.本单元的作业布置：思考题：10-

1、10-

2、10-3习题：10-

4、10-5

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本课程实验

本课程实验学时共10学时，设5个实验，分别如下：实验一：静水压强特性实验实验二：伯努利方程实验实验三：动量定律实验实验四：雷诺数实验实验五：水击综合演示实验

940-

第三篇：水力学学习心得

《水力学》学习心得

转眼之间，这学期就过完了大半的日子。我们这学期的课程就要完成了，回头想想，还真是感慨万千啊。

我们这学期的水力学是由韩老师教授的。他是一个非常风趣的人，他知道我们学土木房建的人不是特别的重视这门课程，所以在上课的时候，为了提高我们的听课率，他就会不时的给我们讲一些他自己的人生故事或者说一些他在工作中与我们这个专业相关的工作经历来启迪我们。韩老师是一个很会讲故事的人，因为每次讲故事时我们都听得很认真，比听课认真多了，总是逗得我们全班哈哈大笑。我们也跟随着韩老师的脚步，学会了什么是静水压、什么是恒定流和非恒定流、什么是水头损失、什么是倒虹吸、什么是谢才公式，我们也学会了在大学阶段要做的三件大事：学好自己的专业，它将是我们立足社会的“天斧神兵”；锻炼好自己的身体，它是将来革命的本钱；找个女朋友，不要总是宅在寝室里，谈一场轰轰烈烈的恋爱。

下面就是我学完水力学这门课程后对它的一些浅薄的认识。首先，我已经清楚的明白了水力学主要是研究以水为代表的液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门科学。从学科的角度来看，水力学是介乎基础科学和工程技术之间的一门科学。一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立理论基础，同时又紧密联系工程实践发展科学内容。另外我还知道水力学的应用是非常广泛的，在各类工科中都有它的身影。

1、一方面，它在水利建设中非常的重要。水力学在水利建设中的主要任务是研究水流与边界的相互作用，分析在各种相互作用条件下所形成的各种水流现象和边界上的各种力的作用（例如，水流与堰作用，形成各种形式的堰流与闸门作用形成闸孔出流等），为水利工程的勘测、规划、设计、施工和运转管理等方面提供合理的水力学依据。

2、另一方面，它在土木工程的各个领域也有大量的涉猎。当修建大坝时，必须考虑当渲泄洪水时，要确定校核大坝所能够通过的流量，以确保大坝安全泄洪；或已知泄量，确定大坝的溢流宽度。在围堰修建、桥渡设计、基坑排水、地基抗渗稳定、给水与排水管渠及给水与污废水处理、构筑物的设计和给排水系统的运行管理等过程都会遇到一系列的水力学问题。所以只有学好水力学课程，才能正确地解决工程中所与到的水力学方面的设计计算、运行管理与测试等问题。我们对水力学的主要研究方法有理论分析法、试验研究法和数值模拟法，三种方法相互结合，为发展水力学理论和解决复杂的水力学问题奠定了基础。

我们还清楚的知道水力学是以研究水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。

水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。

水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。

水力学作为学科而诞生始于水静力学。在国内，据记载，4000多年前的上古时代就有大禹治水。在战国末代至秦代更是修建了都江堰、郑国渠和灵渠三大水利工程。在国外，公元前250年，阿基米德在《论浮体》中，阐明了浮体和潜体的有效重力计算方法。1586年德国数学家斯蒂文提出水静力学方程。十七世纪中叶，法国帕斯卡提出液压等值传递的帕斯卡原理。至此水静力学已初具雏形。水动力学的发展是与水利工程兴建相联系的。公元前三世纪末，中国秦代修建规模巨大的都江堰、灵渠和郑国渠。汉初利用山溪水流作动力。此后在历代防洪及航运工程上积累了丰富的经验。但是液体流动的知识，在中国相当长的时间内，在欧洲直至15世纪以前，都被认为是一种技艺，而未发展为一门科学。文艺复兴期间，意大利人达·芬奇在实验水力学方面获得巨大的进展，他用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象，描述了波浪运动、管中水流和波的传播、反射和干涉。

十八世纪初叶，经典水动力学有迅速的发展.欧拉和丹尼尔第一·伯努利是这一领域中杰出的先驱者。十八世纪末和整个十九世纪，形成了两个相互独立的研究方向：一是运用数学分析的理论流体动力学；一是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度，而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究，提出了各种实用的经验公式。十九世纪末，流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向，这些发展是：雷诺理论及实验研究；雷诺的因次分析；弗劳德的船舶模型实验；空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论，它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。

自从二十世纪以来蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题：高浓度泥沙河流的治理；高水头水力发电的开发；输油干管的敷设；采油平台的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展，从定床水力学转向动床水力学；从单向流动到多相流动；从牛顿流体规律到非牛顿流体规律；从流速分布到温度和污染物浓度分布；从一般水流到产生渗气、气蚀，引起振动的高速水流。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学也得到了相应的发展。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流。

水动力学的数理分析首先是根据问题的客观条件和生产任务或理论要求，对所研究的液体建立力学模型，提出假设，使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型，将由分子组成、分子之间有空隙的的非连续液体看作分子紧密相依没有空隙的连续介质；不可压缩流体模型，将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体，看作无弹性密度不变的不可压缩流体；无粘性流体模型，将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体，看作粘性不起作用，无内摩擦力的流体；理想液体模型，不可压缩无粘性的液体。力学模型确定后，以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具，结合起始条件和边界条件，进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各种变量。以上就是我所知道的一些水力学方面的知识，至于一些水力学中所学到的公式和计算方法等，我就不详细的说明了。

通过对水力学的学习，使我开始真正的认识了这门学科，我发现我也越来越喜欢这门学科了，因为通过使用其中的知识我们可以解决一些我们日常生活中与它有关联的问题。

我们这学期的水力学课程虽然在不知不觉中结束了，但是我们不会忘记这门学科的。我们会好好的保存这本书，说不定在以后的工作中我们就会遇到与这方面有关的工程问题，到时候我们就可以拿出这本书出来，好好地回忆一下水力学方面的知识，也许会帮我们一个大忙；我们也不会忘记教授我们水力学知识的韩智明韩老师，是他用有趣的方式教授我们水力学知识，告诉我们做人处事的方法、告诫我们不要被手机玩了，同时，还向我们推荐他认为对我们有好处，对我们的人生有益的书，例如，《冰鉴》、《诫子书》等等。在次，深深的向我们的韩老师表示衷心的感谢。

第四篇：水力学复习资料汇总

水力学复习资料汇总

第章

绪论

0.1水力学的任务与研究对象(了解)

水力学的任务是研究液体(只要是水)的平衡和机械运动的规律及其实际应用.水力学研究的基本规律有两大主要组成部分:一是关于液体平衡的规律.它研究液体处于静止或相对平衡状态时,作用于液体上各种力之间的关系,这一部分称为水静力学;二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,以及液体的运动特性与能量转换等,这部分称为水动力学.0.2液体的粘滞性(理想液体与实际液体最大的差别)

粘滞性

当液体处于运动状态时,若液体质点之间发生相对运动,则质点间会产生内摩擦力来阻碍其相对运动,液体的这种性质就称为粘滞性,产生的内摩擦力叫做粘滞力.0.3牛顿内摩擦定律

当液体做层流运动时，相邻液层之间在单位面积上作用的内摩擦力(或粘滞力)的大小与速度梯度成正比,同时和液体的性质有关.即

.0.4牛顿内摩擦定律的另一种表述(了解)P7

0.5运动粘度系数

它是动力黏度系数与液体密度的比值,是表征液体粘滞性大小的物理量.其值是随温度的变化而变化的,即温度越高,其值越小(液体的流动性是随温度的升高而增强的)

0.6牛顿内摩擦定律只适用于牛顿流体(符合牛顿内摩擦定律的液体,其特点是温度不变,动力黏度系数就不变P8图0.3)

0.7体积压缩率

液体体积的相对缩小值与压强的增大值之比.(水的压缩性很小,一般不考虑)

0.8表面张力

表面张力是指液体自由表面上液体分子由于两侧引力不平衡,使其受到及其微小的拉力(表面张力仅存在于液体表面,液体内部不存在,其值表示为自由面单位长度受到拉力的大小,并且随液体种类和温度的变化而变化,怎样变化)

0.9毛细现象

在水力学实验中，经常使用盛有水或水银细玻璃管做测压计，由于表面张力的影响使玻璃管中液面和与之向连通容器中的液面不在同一水平面上.这就是物理学中所讲的毛细现象.0.10由实验得知,管的内经越小,毛细管升高值越大,所以实验用的测压管内径不宜太小.P10图0.4,0,5

0.11连续介质

在水力学中,把液体当作连续介质看待,即假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体.(水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动,但实际上,从微观角度来看,液体分子与分子之间是存在空隙的,但水力学研究的是液体的宏观运动,故将液体看作连续接介质)

0.12把液体看作连续介质的意义

如果我们把液体看作连续介质,则液流中的一切物理量都可以视为空间坐标和时间坐标的连续函数,这样,在研究液体的运动规律时,就可以运用连续函数的分析方法.0.13理想液体

所谓理想液体,就是把液体看作绝对不可压缩,不能膨胀,没有粘滞性,没有表面张力的连续介质.0.14表面力和质量力

表面力

表面力是作用于液体的表面,并于受作用的的表面面积成比例的力.质量力

质量力是指通过所研究液体的每一部分质量而作用与液体的,其大小和液体的质量成比例的力(质量力又称体积力)

课后习题0.2

第一章

水静力学

1.1液体在平衡状态下.没有内摩擦力的存在,因此理想液体和实际液体都是一样的,故在静水中没有区分的必要.1.2静水压力

静止(或处于平衡状态)的液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力,常以表示.1.3静水压强

取微小面积，令作用在上的静水压力为,则面上单位面积上所受的平均静水压力为称为面上的平均静水压强，当无限趋近与一点时，比值的极限值定义为该点的静水压强.1.4静水压强的两个重要特性

⑴静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面(若不垂直,则必存在一个与液面平行的分力,这样必会破坏液体的平衡状态;静水压强若不指向受压面而是背向受压面,则必会受到拉力,同样不能保持平衡状态)

⑵作用在同一点上的静水压强相等(推导过程:在平衡液体内分割出一块无限小的四面体,倾斜面的方向任意选取,为简单起见,建立如图所示的坐标系,让四面体的三个棱边与坐标轴平行,并让轴与重力方向平行,各棱边长为,四面体四个表面上受有周围液体的静水压力,因四个作用面的方向各不相同,如果能够证明微小四面体无限缩小至一点时,四个作用面上的静水压强都相等即可.令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力,令为作用在面上的静水压力.又假定作用在四面体上单位质量力在三个坐标方向的投影为,则总质量力在三个坐标方向的投影分别为

…因为液体处于平衡状态,由力的平衡条件得:+若…以分别表示四面体四个面的面积,则…将上式都除以,并且有化简可得,上式中分别表示面上的平均静水压强，如果微小四面体无限缩小至一点时,均趋近于0,对上式取极限有,同理可证,故作用在同一点上的静水压强相等)

1.5等压面

在平衡液体中可以找到这样一些点,他们具有相同的静水压力,这些点连成的面称为等压面(对于静止的液体其等压面是水平面,对于处于相对平衡的液体,其等压面与自由液面平行,例如称有液体的圆柱形容器绕桶轴做等角速度旋转,其等压面就是抛物面)

1.6等压面的两个性质

⑴在平衡液体中等压面即为等势面.⑵等压面与质量力正交.1.7绝对压强和相对压强

绝对压强

以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强.相对压强

把当地大气压作为零点剂量的压强,称为相对压强.1.8P29图1.11中各字母表示的含义

1.9真空及真空度

真空

当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强，即相对压强为负值时，就称该点存在真空.真空度

真空度是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值.(例题1.4

1.5

.16)

1.10压强的液柱表示法

1.11水头与单位势能

1.12液体的平衡微分方程式(欧拉平衡微分方程式)的推导过程P20,以及重力作用下静水压强的基本公式的推导过程P24.1.13压强的测量(各种压差计的计算)

计算中找等压面须注意:①若为连续液体，高度相等的面即为等压面.②若为不连续液体(如液体被阀门隔开或者一个水平面穿过了不同介质，则高度相等的面不是等压面③两种液体的接触面是等压面.1.14作用于矩形平面上的静水总压力,为压强分布图面积.(压力中心的位置:当压强为三角形分布时,压力中心离底部距离为

当压强分布为梯形分布时，压力中心离底部距离为)

1.15作用于曲面上的静水总压力

分为水平方向和竖直方向计算,水平方向方法同作用于矩形平面上的静水总压力(将曲面投影在方向的图形即为矩形，则=

为形心点处的压强),竖直方向需画出压力体(压力体包括六个面:曲面本身,自由液面或者其延长面,曲面四个边延长至自由液面的四个面.这里注意自由液面必须是只受到大气压强作用的液面),则,其中为压力体的体积.1.16几种质量力同时作用下的液体平衡

1.17作用于物体上的静水总压力,潜体与浮力的平衡及其稳定性

第二章

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.2.13恒定总流连续性方程的推导P71

2.14理想液体恒定流微小流束能量方程的推导P72

2.15实际液体恒定总流的能量方程的推导P78

2.15恒定总流动量方程的推导P94

第三章

液流形态及水头损失

3.1沿程水头损失和局部水头损失

沿程水头损失

在固体边界平直且无障碍物的水道中,单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能叫做沿程水头损失,常用表示.局部水头损失

当固体边界发生改变或液体遇到障碍物时,由于边界或障碍物的作用使液体质点相对运动加强,内摩擦增加,产生较大的能量损失,这种发生在局部范围之内的能量损失叫做局部水头损失,常用表示.(就液体内部的物理作用来说,水头损失不论其产生的外因如何,都是因为液体内部质点之间有相对运动,因粘滞性的作用产生切应力的结果)

当固体边界发生改变或液体遇到障碍物时,为什么会产生局部水头损失(了解)P120

3.2影响水头损失的液流边界条件

3.2.1横向条件(过水段面积,湿周和水力半径)

湿周液流过水断面与固体边界接触的周界线叫做湿周,常用表示.(当过水段面积相等时,周长不一定相等,水与固体边界的接触要长些,故湿周对水损会产生影响,同样,当湿周相等时,过水段面积不一定相等,通过同样大小的流量水损也不一定相等,故用水力半径来表征过水断面的水力特征)

水力半径

过水段面积与湿周的比值称为水力半径,即

.3.2.2纵向条件P123

3.3均匀流时无局部水头损失，非均匀渐变流时局部水头损失可以忽略不计,非均匀急变流时两种水头损失均有(知道).3.4均匀流沿程水头损失与切应力的关系,以及半径为r处的（圆管中）切应力计算公式的推导P132

3.5计算均匀流沿程水头损失的基本公式——达西公式

对圆管来说，水力半径,故达西公式也可以写做

达西公式的推导过程应该不会考

3.6层流和紊流

层流

当留速较小时,各流层的液体质点是有条不紊的运动,互不混杂,这种形态的流动叫层流.紊流

当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,相互混杂,这种形态的流动叫紊流.3.7雷诺试验

雷诺试验数据图形(两点三段.两点即上临界流速—水流从层流刚刚进入到紊流状态的速度和下临界流速—水流从紊流刚刚进入到层流状态的速度.三段即层流,过渡区,紊流所对应的曲线段.)P129

3.8根据雷诺实验的结果,层流时雷诺试验图形为一条直线,即沿程水损v呈线性的一次方关系,但是由达西公式知与v是平方关系，试解释其原因.P132

3.9雷诺数的物理意义(为什么雷诺数可以判别液流形态)P131

3.10为什么采用下临界雷诺数而不采用上临界雷诺数来判断水流的型态

这是因为经大量试验证明,圆管中下临界雷诺数是一个比较稳定的数值,其值一般维持在2000左右,但上临界雷诺数是一个不稳定数值(一般在12000-2000),在个别情况下也有高达40000-50000.这要看液体的平静程度和来流有扰动而定,凡雷诺数大于下临界雷诺数的,即使液流原为层流,只要有任何微小的扰动就可以是层流变为紊流.在实际工程中扰动总是存在的,所以上下临界雷诺数之间的液流是极不稳定的,都可以看作紊流,因此判别液流型态以下临界雷诺数为标准:实际雷诺数大于下临界雷诺数的是紊流,小于下临界雷诺数的是层流.3.11雷诺实验虽然都是以圆管液流为研究对象,但其结论对其他边界条件下的液流也是适用的.只是边界条件不同,下临界雷诺数的数值不同而已.例如明渠的雷诺数,其中R为水力半径(知道).3.12紊流的特征P133(4点，后两个特点很重要)

3.13粘性底层

在紊流中并不是整个液流都是紊流,在紧靠固体边界表面有一层极薄的层流存在该层流层叫粘性底层.3.14沿程阻力系数的变化规律

⑴

即液体处于层流状态,只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关,且

⑵

即液体处于从层流进入紊流的过渡区,只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关.因其范围很窄,实际意义不大.⑶

即液流进入紊流状态,这时决定于粘性底层厚度和绝对粗糙度的关系:

①当

较小时粘性底层较厚,可以淹没,抵消管壁粗糙度对水流的影响,从而只与雷诺数有关,而与相对光滑度无关.②

继续增大,粘性底层厚度相应减薄,一直不能完全淹没,管壁粗糙度对水流产生影响,从而既与雷诺数有关,又与相对光滑度有关.③当

增大到一定程度时,粘性底层厚度已经变得很薄,已经不能再抵消管壁粗糙度对水流的影响,这时管壁粗糙度对起主要作用,从而只与相对光滑度有关,而与雷诺数无关.(因这时与v是平方关系,故该区又叫做阻力平方区)

3.15谢齐公式和曼宁公式

谢齐公式,其中J为水力坡度,/l,R水力半径.曼宁公式,其中n为粗糙系数，简称糙率.第四章

有压管中的恒定流

4.1简单管道

简单管道

管道直径不变且无分支的管道.4.2自由出流和淹没出流

自由出流

管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强的作用,称为自由出流

淹没出流

管道出口如果淹没在水下,则称为淹没出流

4.3短管和长管

短管

管道中若存在较大的局部水头损失,它在总水损中占的比重较大,不能忽略不计的管道称为短管.长管

若管道较长,局部水损和流速水头可以忽略不计,这样的管道叫做长管.4.4简单管道的水力计算(以下均属于连续性方程和能量方程的具体应用)

总原则

首先确定按长管还是短管计算.若按短管计算,则沿程损失,局损和流速水头都要计算;若按长管计算,只需计算沿程损失,局部水损和流速水头可以忽略不计;在没有把握估计局损的影响程度时,均按短管计算.(先按短管计算,求出具体的沿程损失和局损数值,比较后可确定到底如何计算,若无法确定具体数值一般的,给水管道按长管计算,虹吸管按短管计算,水泵吸水管按短管计算,压水管根据情况而定.4.4.1自由出流和淹没出流的水力计算

自由出流

上游存在行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内(但其值一般很小,在计算结果以忽

略不计,即公式中的).淹没出流

上游存在行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内(但其值一般很小,在计算结果时可

以忽略不计,即公式中的).下游也存在一个流速水头,但由于管道的过水断面积很小,而下游过水断面积很大,水流速度在下游已经变得很小,可以忽略,不需计入能量方程.4.4.2几种基本类型

4.4.3虹吸管和水泵装置的水力计算

4.4.4串联管道

整个管道的水头损失等于各支管水损之和.4.4.5并联管道

并联管道一般按长管计算,各支管的水损相等(各支管的水损相等,只表明通过每一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等;但各支管的长度,直径及粗糙系数可能不同,因此其流量也不同,股通过各并联支管的总机

械能损失是不相等的)

4.4.6分叉管道

在分叉处分为若干个串联管道进行计算.4.5沿程均匀泄流的水力计算

本章的水力计算题均是围绕这能量方程来设计的，所以熟练掌握能量方程的应用，加上对各个类型的管道

特点的了解，不用背繁琐的公式也可以解决本章的计算题，当然背下来更好

第五章

明渠恒定均匀流

5.1明渠恒定均匀流(知道)

明渠恒定均匀流

当明渠水流的运动要素不随时间而变化时,称为明渠恒定流.否则称为明渠非恒定流.明渠

恒定流中,如果流线是一簇相互平行的直线,则水深,断面平均流速和流速分布沿程不变,称为明渠恒定均流,否则称为明渠恒定非均匀流.(明渠均匀流中,摩阻力与重力沿水流方向的分力相平衡)

5.2矩形,梯形横断面水力要素的计算

梯形中,为梯形与水平面的夹角.5.3底坡

明渠渠底的纵向倾斜程度称为明渠的底坡,以符号表示.且,其中为渠底线与水平面的夹角.5.4顺坡,水平和逆坡明渠

当明渠渠底沿程降低时,称为顺坡明渠;沿程不变时称为水平明渠;沿程升高时称为逆坡明渠.(在水平明渠中,由于

故在其流动过程中，只存在摩阻力；在逆坡明渠中，摩阻力与重力沿水流方向的分力

方向一致,因此这两种情况都不可能产生明渠均匀流;只有在顺坡渠道中才可能产生明渠均匀

流)

5.5明渠恒定均匀流的特性及其产生条件

5.6明渠均匀流的计算公式(连续性方程和谢齐公式,谢齐系数采用曼宁公式)

5.7矩形和梯形水力最佳断面的推导过程

5.8允许流速

不冲允许流速

能够避免渠道遭受冲刷的流速.不於流速

能够保证水中悬浮的泥沙不淤积在渠槽的流速.5.9明渠均匀流的水力计算

第六章

明渠恒定非均匀流

6.1明渠非均匀渐变流和明渠非均匀急变流(知道)

在明渠非均匀流中,若流线是接近于相互平行的直线,或流线间的夹角很小,流线的曲率半径很大,这种水流称为明渠非均匀渐变流.反之为明渠非均匀急变流.(本章着重研究明渠非均匀渐变流的基本特性及其水力要素沿程变化的规律)

6.2正常水深(知道)

因明渠非均匀流的水深沿流程是变化的,为了不致引起混乱,把明渠均匀流的水深称为正常水深.并以表示.6.3明渠水流的三种形态

一般明渠水流有三种形态,即缓流,临界流和急流.6.4明渠水流三种形态的判别方法(5种:微波波速法,比能曲线法,Fr法,临界水深法,临界底坡法)

6.4.1微波波速法

微波波速的描述（了解）P216

当

v<,水流为缓流,干扰波能向上游传播;

v=,水流为临界流,干扰波恰不能向上游传播;

v>,水流为急流,干扰波不能向上游传播.要判别流态,必须首先确定微波传播的相对速度,相对速度的推导过程(了解)P217(如图6.3,对平静断面1-1和波峰所在断面2-2列连续性方程和能量方程.1-1断面流速为,2-2断面流速为,最后令即可得出=,这就是矩形明渠静水中微波传播的相对速度公式.如果明渠为任意形状时,则有=.式中为断面平均水深,A为断面面积,B为水面宽度.在实际工程中水流都是流动的,设水流断面平均流速为v，则微波传播的绝对速度应是静水中的相对波速与水流速度的代数和,即,正号为顺水方向,负号为逆水方向)

6.4.2

Fr法

当

Fr<1,水流为缓流;

Fr=1,水流为临界流;

Fr>1,水流为急流.对临界流来说,断面平均流速恰好等于微波相对波速,即,该式可改写为,其中称为弗劳德数,用符号Fr表示.弗劳德数的两个物理意义P218

6.4.3比能曲线法

断面比能

把基准面选在渠底,所计算的单位液体所具有的能量称为断面比能,并以表示.则,在实际应用上,因一般坡底较小，故常采用

.比能曲线

当流量Q和过水断面的形状及尺寸一定时,断面比能仅仅是水深的函数,按照此函数可以绘出断面比能随水深变化的关系曲线,该曲线称为比能曲线.比能曲线上存在可以使断面比能取最小值的K点.K点把曲线分成上下两支,上支即为缓流所对应的曲线,下支即为急流所对应的曲线.(比能曲线见P220图6.5)

比能曲线与弗劳德数的联系()及其推导过程(了解)P221

6.4.4临界水深法

临界水深

相应于断面比能最小值的水深称为临界水深,以表示.当

h>,Fr<1,水流为缓流;

h=,Fr=1,水流为临界流;

h<,Fr>1,水流为急流.临界水深的计算

在矩形断面明渠中,临界流的流速水头是临界水深的1/2,而临界水深则是最小断面比能的2/3.（原题）P221（将.对水深h求导，并令其等于0.得,规定对应于临界水深的水利要素以脚标K,则.对于矩形断面明渠，代入得,即临界流的流速水头是临界水深的1/2.再代入,得,即临界水深是最小断面比能的2/3.断面为任意形状时，临界水深的计算(了解)见P222(试算法和图解法)

重要例题:例题6.1

6.4.5临界底坡法(只适用于均匀流)

第七章

水跃

7.1水跃

当明渠中的水流又急流状态过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水力现象,即在较短的渠道内水深从小于临界水深急剧的跃到大于临界水深.这种特殊的局部水力现象称为水跃.跃高

跃后水深与跃前水深之差

跃长

跃前断面至跃后断面的水平距离

完全水跃

有表面旋滚的水跃

发生完全水跃的条件Fr≥1.7

7.2棱柱体水平明渠的水跃方程及其推导过程(由于水跃过程中能量损失无法计算，故无法使用能量方程.对

跃前断面1-1和跃后断面2-2应用动量方程得

.然后作三点假设:

⑴设水跃前后断面处的水流为渐变流,其动水压强分布规律和静水压强同,⑵设⑶设

又有连续性方程代入动量方程即可得出水跃方程

7.3水跃函数

当明渠中断面形状，尺寸以及流量一定时，水跃方程的左右两边都仅是水深的函数，此函数

称为水跃方程.即

7.4共轭水深

水跃方程左右两边所对应的两个水深就叫做共轭水深。

7.5水跃函数曲线及其特性P274

例题7.1，7.2很重要

7.6矩形明渠共轭水深的计算(已知量代入水跃方程,即可算出共轭水深.其中有可能涉及到弗劳德数,应记清

楚)

7.7矩形明渠共轭水深的计算公式及水跃效能效率计算公式尽量记住，有可能会考计算，公式推导过程要

了解

第八章

堰流及闸孔出流

8.1堰流及闸孔出流(P291)

8.2堰流的类型

壁堰流，如果堰坎宽度继续增加,若

水流特性将不再属于堰流而是明渠了.这时的沿程水损不能忽略.8.3堰流的基本公式即流量公式

对堰前断面1-1和堰后断面2-2列能量方程.特点:1-1断面属于渐变流,2-2断面属于急变流,过水断面测压管水头不为常数,用

上游存在行近流速,考虑局部水损(在堰流中只考虑局部水损);令,称为堰顶全水头.令,为修正系数.这样就可以求出速度.然后设2-2断面的水舌厚度为,为反映堰顶垂直收缩的系数.则过水断面积为,故通过的流量,式中

称为流速系数.令

称为堰的流量系数，则,这就是堰流的基本公式.8.4堰流的基本公式中各字母的含义

主要是反映局部水损的影响,是反映堰顶水流垂直收缩的程度,是代表堰顶断面的平均测压管水头与堰顶全部水头之间的比例系数.8.5各种类型堰的水力计算

8.6闸孔出流的水力计算

第五篇：水力学课程总结

《水力学》课程总结

第一章绪论

1、掌握基本概念：流体、粘性

2、了解连续介质模型

3、掌握牛顿内摩擦定律

4、理解作用于液体上的力：质量力和表面力，什么是单位质量力第二章水静力学

1、掌握静水压强的两个特性

2、掌握等压面概念、特性及判别

3、熟悉水静力学基本方程及其基本概念

4、掌握压强的表示方法：相对压强、绝对压强、真空度（值）

6、熟悉作用在平面上的静水总压力的计算

7、了解作用在曲面上的力的计算、压力体概念第三章水动力学基础

1、拉格朗日法和欧拉法

2、了解欧拉加速度组成：当地加速度和迁移加速度

3、流线、迹线的性质

4、均匀流、渐变流及其基本特性

5、熟悉伯努利方程、连续性方程，6、皮托管测速

7、了解动量方程

第四章水头损失

1、沿程水头损失（与长度成正比）和局部水头损失的特点

2、掌握层流与湍流的判别：下临界Rec

4、掌握圆管层流、湍流运动的特点

5、掌握圆管层流hf与v的关系（λ=64/Re）

6、掌握圆管紊流hf与v的关系（尼古拉斯曲线5个区）特点

7、掌握突然扩大管的局部阻力系数计算

8、了解边界层及边界层分离现象

第五章有压管道的恒定流动

1、熟悉薄壁小孔口和管嘴自由出流、淹没出流的计算

2、掌握管嘴恒定出流正常工作的条件及其特点

3、掌握基本概念：长管、短管及其计算

4、串联、并联管路的特点。并联管路各支路沿程水头损失相等第六章

明渠恒定流明渠流动的特点

明渠均匀流的水力特征与发生条件明渠水力最优断面和允许流速

题型

一、选择（15*2分=30分）

二、判断（10*1分=10分）

三、问答题（2*10=20分）

四、计算题（3题40分）

思考题库

欧拉法和拉格朗日法有何不同？水文站采用定点测速研究流动用的是哪种方法？

试用伯努利方程分析说明：“水一定是从高处向低处流”这种说法是否正确？为什么？

层流和紊流各自有什么特点？如何判别？明渠均匀流的水力特征是什么？均匀流及渐变流过水断面有哪些特性？

均匀流与断面流速分布是否均匀有无关系？

圆管层流与紊流的沿程阻力系数各自与哪些因素有关？

“渐变流同一过流断面上各点的测压管高度等于常数”，此说法对否？为什么？湍流研究中为什么要引入时均概念？湍流时，恒定流与非恒定流如何定义？流线有哪些主要性质？在什么条件下流线与迹线重合？

如图所示，（a）图为自由出流，（b）图为淹没出流，若两种出流情况下作用水头H、管长l、管径d及沿程阻力系数均相同。试问两管中的流量是否相等，为什么？

HHl,d,λl,d,λ 水力最优断面有何特点？它是否一定是渠道设计中的最佳断面？为什么？

其它条件一样，但长度不等的并联管道，其沿程水头损失是否相等？为什么？

水力学实验报告[样例5]

第一篇：水力学实验报告

第二篇：水力学教案

第三篇：水力学学习心得

第四篇：水力学复习资料汇总

第五篇：水力学课程总结

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