水靜力學(xué)

　　水力學(xué)概念

　　一、水力學(xué)的定義：

　　水力學(xué)是研究液體的運動規(guī)律，以及如何運用這些規(guī)律來解決工程實際問題的科學(xué)。

　　水力學(xué)包括：

　　(1)水力學(xué)基礎(chǔ)：

　　主要是研究液體在各種情況下的平衡運動規(guī)律，分為流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)。

　　(2)專門水力學(xué)：

　　為各種工程實踐服務(wù).

　　二、水力學(xué)和流體力學(xué)的區(qū)別

　　水力學(xué)：以水為研究對象，在理論上遇到困難時，通過觀測和實驗的方法來解決問題。

　　流體力學(xué)：以一般流體(液體和氣體)為研究對象，偏重于從理論概念出發(fā)，掌握流體運動的基本規(guī)律，但解決實際 工程時，會遇到很大的困難，在應(yīng)用上受到一定的限制。

　　三、水力學(xué)在給排水工程中的應(yīng)用

　　1.供水工程方面：管網(wǎng)和渠道中的水力計算;

　　2.水處理廠：各構(gòu)筑物間的銜接和水流情況;

　　3.環(huán)境的分析和預(yù)測：污水排入河中混合情況。

　　液體的連續(xù)介質(zhì)模型

　　一、概念的建立

　　流體由不連續(xù)分布的大量分子組成。

　　1、概念：液體是沒有空隙的，液體質(zhì)點完全充滿所占的空間。

　　“連續(xù)介質(zhì)”概念的建立，使液體中的一切物理量(壓強、速度、密度等)都可視為空間坐標(biāo)和時間的連續(xù)函數(shù)。這樣就可以利用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學(xué)分析方法來解決液體平衡和運動的問題。

　　液體微團(質(zhì)點)：

　　相對于一般問題中的宏觀特征尺寸小到可以被看成是一個點，但是仍含有足夠多個液體分子。

　　量綱、單位

　　一、量綱：表示物理量的特征。

　　如：長度、時間、質(zhì)量等。在科學(xué)文獻中，一般用〔〕符號來表示量綱。例如〔長度〕或〔L〕。

　　二、量綱的分類：基本量綱和導(dǎo)出量綱。

　　1、基本量綱：必須具有獨立性，即一個量綱不能從其它基本量綱推導(dǎo)出來，也就是不依賴于其它基本量綱。

　　如〔L〕、〔T〕和〔M〕是相互獨立的，不能從〔L〕、〔T〕中得出〔M〕，也不能從〔M〕、〔T〕中得出〔L〕.

　　因此：

　　在各種力學(xué)問題中，任何一個力學(xué)量的量綱都可以由〔L〕、〔T〕、〔M〕導(dǎo)出，故一般取長度〔L〕、時間〔T〕和質(zhì)量〔M〕為基本量綱。

　　2、導(dǎo)出量綱：其它物理量的量綱可以由基本量綱推導(dǎo)出來。

　　如：X為任意物理量，其量綱可表示為：

　　〔X〕=〔LαTβMγ〕

　　三、單位：表征物理量的大小。

　　國際單位制(SI)：米、秒、公斤。

　　§4 液體的主要物理性質(zhì)

　　一、液體的密度：ρ

　　1、均質(zhì)液體單位體積內(nèi)所含的質(zhì)量

　　即：p=M/V

　　M-----均質(zhì)液體的質(zhì)量

　　V-----該質(zhì)量的液體所占的體積

　　國際單位：公斤/米3 ( kg/m3)

　　工程單位：公斤·秒2/米4 (kg ·s2/m4)

　　2、非均質(zhì)液體中，各點的密度不同

　　若令△V代表在某點附近的微小體積， △M代表這微小體積的質(zhì)量，則液體的平均密度為：

　　當(dāng)△V→0時，則該點的密度為：

　　3、液體的相對密度：

　　物質(zhì)的相對密度 =

　　二、液體的重度(容重)γ

　　均質(zhì)液體的重度γ是：單位體積的液體的重量。r=pg

　　國際單位：牛頓/米3 (N/m3) ,千牛頓/米3 (KN/m3)

　　工程單位：公斤力/米3 (kgf/m3)

　　三、粘性理想液體模型

　　1.定義：粘性是力學(xué)的特性，是液體內(nèi)部抗拒各層間做相對運動的性質(zhì)。

　　液體層與層之間因滑動而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，具有內(nèi)摩擦力的液體叫粘性液體或?qū)嶋H液體。

　　2、流速梯度：是指兩相鄰水層的水流速度差和它們之間的距離之比。

　　3、內(nèi)摩擦力的大�。�

　　(1)與相鄰運動液體層的接觸面積成正比

　　(2)與速度梯度成正比

　　(3)視液體的性質(zhì)而定

　　(4)與壓力的大小無關(guān)

　　方法分有解析法和圖解法。

　　一、解析法：是根據(jù)力學(xué)和數(shù)學(xué)的分析方法，來求平面上靜水總壓力的一般計算公式。

　　1、總壓力的大小和方向

　　Pc為受壓面形心的相對壓強

　　形心點上的壓強亦即是整個平面上的平均壓強

　　靜水總壓力的方向是沿著受壓面的內(nèi)法線方向

　　2、總壓力的作用點

　　靜水總壓力在平面上的作用點叫做壓力中心。

　　壓力中心的位置必然低于形心的位置，只有當(dāng)平面呈水平時，總壓力的作用點才與面積的形心相重合。

　　二、圖解法

　　采用圖解法時，須先繪出壓強分布圖，然后根據(jù)壓強分布圖形計算總壓力。

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