惯性与重力特性
2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因.
描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律:
du
τ = μdy
注意牛顿内摩擦定律适用范围： 1)
牛顿流体， 2)
层流运动
3．可压缩性。 在研究水击时需要考虑
4．
表面张力特性。 进行模型试验时需要考虑
水力学的两个基本假设：
(二)连续介质和理想液体假设
1.连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用
连续函数描述液体运动的
物理量.
2．理想液体：忽略粘滞性的液体
（三）作用在液体上的两类作用力
第 1章水静力学
水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计 算，可以求作用在建筑物上的静水荷载。
(一) 静水压强：
主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法.
1．静水压强的两个特性：
（ 1 ）静水压强的方向垂直且指向受压面
（2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关，
2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内,等压面是水平面.
(它是静水压强计算和测量的依据）
3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式）
（z+p/ρg ）—测压管水头
请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。
4．压强的三种表示方法：绝对压强p′，相对压强p，
真空度pv,
它们之间的关系为：p=p′-pa pv=│p│（当p＜0时pv存在）
相对压强: p=ρg h,可以是正值，也可以是负值。要求掌握绝对压强、相对压强和真空 度三者的概念和它们之间的转换关系。
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计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。 根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行 计算。
(二) 静水总压力的计算
1)平面壁静水总压力
（1） 图解法：大小： P=Ωb,Ω--静水压强分布图面积
（2） 方向：垂直并指向受压平面
作用线：过压强分布图的
形心，作用点位于
对称轴上。
静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系绘制的，只要用
比例线段分别画出 平面上两点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。
（2）解析法：大小： P=pcA, pc—形心处压强
方向：垂直并指向受压平面
作用点 D：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。
求作用在曲面上的静水总压力 P，是分别求它们的水平分力 Px和铅垂分力 Pz，然后再 合成总压力 P。
(2)曲面壁静水总压力
（1） 水平分力： Px=pcAx=ρg hcAx
水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压 强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力 Px的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面 的静水压强分布图。
（2） 铅垂分力： Pz=ρgV ,V---压力体体积.
在求铅垂分力 Pz时,要绘制压力体
剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面
以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，
那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上.
（3） 合力方向：α=arctg P z
P x
第 2章 液体运动的流束理论
（一）液体运动的基本概念
1. 流线的特点:反映液体运动趋势的图线
流线的性质:流线不能相交；流线不能转折
在均匀流和渐变流过水断面上，压强分布满足： z+ p =c
ρ g
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（二）液体运动基本方程
能量方程是应用最广泛的方程，能量方程中的最后一项 hw是单位重量液体从 1 断面流 到 2 断面的平均水头损失
（1） 能量方程应用条件：
恒定流，只有重力作用，不可压缩
渐变流断面，无流量和能量的出入
（2）能量方程应用注意事项:
三选：选择统一基准面便于计算
选典型点计算测压管水头: z+ p
选计算断面使未知量尽可能少 ρ g
（压强计算采用统一标准）
（3）能量方程的应用：
它经常与连续方程联解求：断面平均流速，管道压强，作用水头等。
文丘里流量计是利用能量方程确定管道流量的仪器。
毕托管则是利用能量方程确定明渠（水槽）流速的仪器。
β—动量修正系数，一般取β=1.0
式中：∑Fx、∑Fy、∑Fz是作用在控制体上所有外力沿各
坐标轴分量的合力， V1i,V2i 是进口和出口断面上平均流速在各坐标轴上投影的分量。动量方程的应用条件与能量方程 相似，恒定流和计算断面应位于渐变流段。
动量方程应用注意事项：
a) 动量方程是矢量方程，要建立
坐标系。（所建坐标系应使投影分量越多等于 0 为
好，这样可以简化计算过程。）
b)流速和力矢量的投影带
正负号。（当投影分量与坐标方向一致为正，反之为负）
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c)流出动量减去流入动量。
d)正确分析作用在水体上的力，
一般有重力、压力和边界作用力(作用在水体上的力通常有重力、压力和边界作用力)
e)未知力的方向可以任意假设。（计算结果为正表示假设正确，否则假设方向与实际相 反）
通常动量方程需要与能量方程和连续方程联合求解。
第3章 流态与水头损失
水头损失以及与水头损失有关的液体的流态。
（一）水头损失的计算方法
1.总水头损失： hw=∑hf+∑hj
沿程水头损失：
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从沿程水头损失的达西公式可以知道，要计算沿程水头损失，关键在于确定沿程水头损失 系数λ（闪动λ）。而λ值的确定与水流的流态和边界的粗糙程度密切相关。
（二）液体的两种流态和判别
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流态的判别的概化条件： Re＜Rek 层流；
Re＞Rek 紊流
判别水流流态的
雷诺数是重要的无量纲数，它的物理意义表示
惯性力与粘滞力的比 值。
3.圆管层流流动
(1)断面流速分布特点：抛物型分布，不均匀
4.紊流运动特性
紊流的特征—液层间质点混掺，运动要素的脉动
紊流内部存在附加切应力：
紊流边界有三种状态：
紊流中：当Re较小Δ ＜ 0.3 水力光滑
通过尼古拉兹实验研究发现紊流三个流区内的沿程水力
摩擦系数的变化规律。
5. λ的变化规律 尼古拉兹实验 （人工粗糙管）
层流区： λ=f1(Re)= A
Re
紊流粗糙区也称为紊流阻力平方区，沿程水力摩擦系数λ与雷诺数无关，所以沿程水 头损失与流速成正比。与雷诺实验结果一致。
在实际水利工程中常用舍齐公式和曼宁公式计算流速或沿程水头损失，需要掌握。
6.谢齐公式与曼宁公式
谢齐公式：V=C RJ