流体力学期末总复习 一、 重点内容（背） 第一章 惯性力 F=-Ma 质量力 重力 G=Mg 作用液体上的力 压力 P=pA 表面力 du 切应力T= 第二章： d 1.流体静压强两个重要特性P13 2.流体静力学基本方程式 p=Po+Pgh当po=P时，相对压强即=Pgh 单位换算h=卫 opn-10%kg/m PH,08 pg 。mHg,PH。=13.6×103kg/m 静水压强分布图
流体力学期末总复习 一、重点内容（背） 第一章： 惯性力 F = - Ma 质量力 重力 G = Mg 作用液体上的力 压力 P = pA 表面力 切应力 第二章： 1.流体静压强两个重要特性 P13 2.流体静力学基本方程式 单位换算 静水压强分布图 p = p0 + gh当p0 = pa 时，相对压强p = gh g p h = 3 3 3 3 2 0 0 0 , 13.6 10 / 0, 10 / 2 2 2 mH k g m g p h mH k g m g p h g g g g H H H H H H = = = = = , = dy du
工程大气压值：Pa=98000Pa,标准大气压值：Pa=101325Pa 3判定水平面是等压面的条件：静止，同种，连续。 判定等压面是水平面的条件：只有重力作用下的静止（同种，连续) 液体。 4静水总压力及作用点 图解法：压强分布图面积乘（矩型平面）宽 (1)平面 解析法：平均（形心）压强Pc乘被作用面积 作用点：采用合力矩等于分力矩之合的方法求解 水平分力Px一平面求解 (2)曲面 P=P+P2 铅直分力Pz→压力体V→Pz=pgV 作用点： a arctan Px
工程大气压值：Pa =98000Pa ，标准大气压值：Pa=101325Pa 3.判定水平面是等压面的条件：静止，同种，连续。 判定等压面是水平面的条件：只有重力作用下的静止（同种，连续） 液体。 4.静水总压力及作用点 图解法：压强分布图面积乘(矩型平面)宽 （1）平面 解析法：平均（形心）压强Pc乘被作用面积 作用点：采用合力矩等于分力矩之合的方法求解 水平分力Px 平面求解 （2）曲面 铅直分力Pz 压力体V Pz=ρg V 作用点： 2 2 P = PX + PZ X Z P P = arctan
第三章： 1.说名描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。 答：拉格朗日法描述的是质点系法，跟踪流体质点，研究其在空间的运 规律；欧拉法是在空间设点，描述任意空间位置上流体质点的运动规 律 2.连续性 Ox ay 3.恒定流 ux= ouy=o Ot at Oux+uy 4.均匀流 之x=Lx今 Ouy+uy dy-ux 8x 5.无旋流 4:=
第三章： 1.说名描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。 答：拉格朗日法描述的是质点系法，跟踪流体质点，研究其在空间的运 动规律；欧拉法是在空间设点，描述任意空间位置上流体质点的运动规 律。 2.连续性 3.恒定流 4.均匀流 5.无旋流 0 2 1 0 0 0 = − = = + = = + = = = = + + y u x u u y u u x u a u y u u x u a u o t u t u z u y u x u y x z y y y y x x y x x x x y x y z
第四章： 1.连续性方程 UA1=U2A2、Q=DA 2.能量方程 乙+P+心=乙，++ pg 2g P828 hov-2 3.动量方程 p0Bw2-B,w2)=∑F 能量方程式中各项的物理意义，总水头线，测压管水头线。 动量方程的隔离体图及受力方向
第四章： 1.连续性方程 2.能量方程 3.动量方程 能量方程式中各项的物理意义，总水头线，测压管水头线。 动量方程的隔离体图及受力方向。 Q( ) F h g g p Z g g p Z A A Q A − = + + = + + + = = − 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2
第五章： 1.尼古拉兹实验主要研究结果：把随Re、K/d的变化分为五个区，即 0层流区e<200A=e与合无关 (2临界过渡区：2000<Re<400,元=5Rc)与人无关 6疾流光滑区：=e与分无关 (4紊流过渡区：1=fRe,a K (K与Re无关 6)紊流粗糙区：元=a) 2.水头损失 h,=2h,+Σh,=∑ d2g 2g 圆管：Re=心Re,200,层流：=R05=0S=J 非圆管Re=D ,Re.=500
第五章： 1.尼古拉兹实验主要研究结果：把λ随Re、K/d的变化分为五个区，即 2.水头损失 Re ,Re 500 , 0.5 1 Re 64 Re ,Re 2000 2 2 2 2 1 2 = = = = = = = − = + = + c c f j R d d g g l h h h 非圆管： 圆管： ，层流： 突缩 ， 突扩 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )紊流粗糙区 与 无关 紊流过渡区 紊流光滑区 与 无关 临界过渡区 与 无关 层流区 与 无关 5 : , Re 4 : Re, 3 : Re , 2 : 2000 Re 4000, Re , 1 :Re 2000, Re 5 4 3 2 1 = = = = = d K f d K f d K f d K f d K f
第六章： 1.小孔口：H/d≥10 大孔口：H/d<10 2.外延管嘴正常工作条件： (1)作用水头：H≤9m (2)管嘴长度：L=(3-4d 3.短管淹没出流流量： O=UA28H,u= ,+∑5 4.紊流时，水力光滑与水力粗糙是如何定义的？ 答：是根据粘性底层的厚度δ与绝对粗糙度△的关系定义的。粘性底层 的厚度δ大于绝对粗糙度△的若干倍，绝对粗糙度对紊流不起作用，称 为水力光滑。粘性底层的厚度δ小于绝对粗糙度△的若干倍，称为水力 粗糙。 5.层流与紊流的内部切应力有何不同？ 答：层流仅有粘性引起的切应力，紊流的内部切应力比层流多一项附加 切应力。即三1土2
第六章： 1.小孔口：H/d ≥ 10 大孔口：H/d ＜ 10 2.外延管嘴正常工作条件： （1）作用水头：H0 ≤9m （2）管嘴长度：L=(3-4)d 3.短管淹没出流流量: 4.紊流时，水力光滑与水力粗糙是如何定义的？ 答：是根据粘性底层的厚度δ与绝对粗糙度△的关系定义的。粘性底层 的厚度δ大于绝对粗糙度△的若干倍，绝对粗糙度对紊流不起作用，称 为水力光滑。粘性底层的厚度δ小于绝对粗糙度△的若干倍，称为水力 粗糙。 5.层流与紊流的内部切应力有何不同？ 答：层流仅有粘性引起的切应力，紊流的内部切应力比层流多一项附加 切应力。即τ= τ1 + τ2 + = = d l Q A gH 1 2
第七章： 1.明渠均匀流水力特征：P142,4点。 (1)过流断面积、水深沿程不变。 (2)过流断面平均流速、流速分布沿程不变。 (3)底坡线、总水头线、水面线三线平行，即J=Jp。 (4)沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。 2.管道无压流水力特征： 当充满度h/d=0.95时，流量达最大值，是满流的1.075倍，Q=1.075Qo 当充满度h/d=0.81时，流速达最大值，是满流的1.16倍，0=1.16 3.弗劳德数Fr= ghm 四种流态的判别标准 4.跌水、水跃的概念P155
第七章： 1.明渠均匀流水力特征：P142,4点。 （1）过流断面积、水深沿程不变。 （2）过流断面平均流速、流速分布沿程不变。 （3）底坡线、总水头线、水面线三线平行，即i=J=Jp 。 （4）沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。 2.管道无压流水力特征： 当充满度h/d=0.95时，流量达最大值，是满流的1.075倍，Q=1.075Q0 当充满度h/d=0.81时，流速达最大值，是满流的1.16倍，υ=1.16υ0 3.弗劳德数 四种流态的判别标准 4.跌水、水跃的概念P155 ghm Fr =
第八章： 1.堰的类型： (1)薄壁堰：6/H0(必要条件) h,之0.8H(充分条件) 4.闸孔自由出流流量：2=be√2gH。 闸孔淹没出流流量：2=o,μbe√2gH。 当e/H>0.75时，闸孔出流转化为堰流
第八章： 1.堰的类型: (1)薄壁堰： < 0.67 (2)实用断面堰：0.67 < < 2.5 (3)宽顶堰：2.5 < < 10 2.堰流流量基本公式： 3.宽顶堰淹没出流的充分必要条件: hs ﹥0(必要条件) hs≥ 0.8H0 (充分条件) 4.闸孔自由出流流量: 闸孔淹没出流流量: 当e/H ﹥ 0.75时，闸孔出流转化为堰流。 / H / H / H 3/2 Q m 2gH0 = 0 0 2 2 Q be gH Q be gH s = =
第九章： 1.渗流达西定律 渗流流量Q=k4AH k-渗流系数（量纲LS =kAJ A-过水断面积 J-水力坡度 则平均流速o=k 第十章： 1重力相似准则（弗劳德准则）Fr,=Frm,是惯性力与重力之比。 2.粘滞力相似准则（雷诺准则）Re,=Rem,是惯性力与粘滞力之比
第九章： 1.渗流达西定律 k -- 渗流系数( 量纲 LS-1 ) 渗流流量 A -- 过水断面积 J -- 水力坡度 则平均流速υ=kJ 第十章： 1.重力相似准则（弗劳德准则）Frp=Frm，是惯性力与重力之比。 2.粘滞力相似准则（雷诺准则）Rep=Rem，是惯性力与粘滞力之比。 kAJ l H Q k A = =
二、计算题 1、如图示，一矩形闸门，闸门上缘A点设轴，下缘设有绞链以被开闭。 闸门高2米、宽1.5米，其它尺寸如图。若不计闸门自重及轴间的摩擦力， 求开启闸门所需要的力T? 解： +T 1)形心点的淹没深度h, h.=(2+1)sin60°=2.60m (2)静水总压力 P 2m P=p A=oghcA =1000×9.81×2.6×2×1.5 =76.5kN e 2m 0 (3)形心坐标，压力中心坐标D 1c=2+1=3m B 6-k+后%+如 IcA 600 =3+15x222-31m 3×1.5×2 77777777777 (4)开启力T T1cos60=P(b-2.0) T=76.5(3.11-2)=85kN
二、计算题 1、如图示，一矩形闸门，闸门上缘A点设轴，下缘设有绞链以被开闭。 闸门高2米、宽1.5米，其它尺寸如图。若不计闸门自重及轴间的摩擦力， 求开启闸门所需要的力T? 解： （1）形心点的淹没深度hc hc=(2+1)sin600 =2.60m （2）静水总压力 P=pcA=ρghcA =1000×9.81×2.6×2×1.5 =76.5kN （3）形心坐标lC，压力中心坐标lD lC =2+1=3m （4）开启力T Tlcos600=P(lD -2.0) T=76.5(3.11-2)=85kN A B 0 0 gh1 gh2 l D. P c. 600 h1=1.73m h 2=3.46m T m l A bl l l A I l l C C C C D C 3.11 3 1.5 2 1.5 2 12 3 /12 3 3 = = + = + = +