流体力学（水力学）教学课件（全）.ppt

; 本电子教案是配合李玉柱、苑明顺编写的《流体力学》教材（高等教育出版社）制作的。可供普通高等学校土木工程等专业《流体力学（水力学）》课程（适用于50学时）课堂教学使用。选材覆盖了全国注册结构工程师流体力学考试大纲的全部内容，也可供有关人员参考。; 第1章 绪 论 第2章 流体静力学 第3章 流体运动学 第4章 流体动力学基础 第5章 层流、紊流及其能量损失 第6章 孔口、管嘴出流与有压管流 第7章 明渠均匀流 第8章 渗 流 第9章 量纲分析与相似理论; 工程流体力学（水力学）是土木工程专业一门重要的技术基础课，它主要研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，在土木工程建设中有着广泛的应用。 “工程流体力学（水力学）” 课程包括以水为主要研究对象的流体力学的基本内容，也讲述有压管道、明渠流动和渗流等与土木工程密切相关的???容。; 工程流体力学（水力学）课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程教学的主要任务是使学生掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。;;流体静力学;流体运动学; ;层流、紊流及其能量损失;孔口、管嘴出流与有压管流;;;9; 流体（气体和液体）区别于固体的主要物理特性是易于流动。 运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这种抵抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上，这就是粘滞性。; 流体能承受压力，抵抗压缩变形。 一般情况下流体可看成是连续介质。 流体不能承受集中力，只能承受分布力。 流体的上述物理力学特性使流体力学（水力学）成为宏观力学的一个独特分支。;;;;;;;;;;;;;;只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，发生连续变形而流动。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 的含义为面元趋于面元上的某定点，所以应力是定义在流体面上一点处的。同一点处的应力还与作用面的方位有关，所以须将作用面的法向用脚标指明。;;;;;;;;;;第二章 流体静力学;第二章 流体静力学;§2—1 流体静压强及其特性; 法向应力沿内法线方向，即受压的方向（流体不能受拉）。这个法向应力称为静压强，其大小记作 pn(x,y,z)，因目前还不知静压强是否与作用面方位有关，脚标中须标上作用面法线方向。;;;此时，pn，px，py，pz已是同一点（M点）在不同方位作用面上的静压强，其中斜面的方位 n 又是任取的，这就证明了静压强的大小与作用面的方位无关。; 静止流体的应力状态只须用一个静压强数量场 p = p(x, y, z) 来描述，有了这个静压强场，即可知道在任意一个作用点、以任意方位 n 为法向的面元上的应力为： ;§2—2 流体的平衡微分方程;一、?平衡微分方程的推导 ;;; 的三个分量是压强在三个坐标轴方向的方向导数，它反映了数量场在空间上的不均匀性。 流体的平衡微分方程实质上表明了质量力和压差力之间的平衡。 压强对流体受力的影响是通过压差来体现的。 ;§2—3 重力作用下的液体平衡 ;一. 重力作用下的平衡方程 ;二. 静压强分布规律 ; 要知道静止流体中具体的压强分布，关键是知道其中某一点的压强，从而确定积分常数 C; 如果静止液体有自由面，将自由面作为基准面 z=0，自由面上的压强为 p0 ，则;;; 如果 z = 0 为静止液体的自由表面，自由表面上压强为大气压，则液面以下 h 处的相对压强为 ?gh ，所以在液体指定以后高度也可度量压强，称为液柱高，例如：××m(H2O)，××mm(Hg) 等。特别地，将水柱高称为水头。把真空压强转换成水柱高表示，称为真空度。 ;四. 位置水头、压强水头、测压管水头 ; 在内有液体的容器壁选定测点，垂直于壁面打孔，接出一端开口与大气相通的玻璃管，即为测压管。;;; 总势能;五. 测压原理 ; 如果连通的静止液体区域包括多种液体，则须在它们的分界面处作过渡。;; 流体的平衡规律必须在连通的静止流体区域（如测压管中）应用，不能用到管道中去，因为管道中的流体可能是在流动的，测压管不只是为测量静压用的。;;§2—4 静止液体作用在物体表面上的总压力;;;;; 三角形压力分布图的形心距底; ; ;平面上静水压强的平均值为作用面（平面图形）形心处的压强。总压力大小等于作用面形心 C 处的压强 pC 乘上作用面的面积 A . 平面上均匀分布