⑴ 水力學hf是什麼
慣性與重力特性
2．粘滯性：液體的粘滯性是液體在流動中產生能量損失的根本原因.
描述液體內部的粘滯力規律的是牛頓內摩擦定律:τ = μdy
注意牛頓內摩擦定律適用范圍： 1)牛頓流體， 2)層流運動
3．可壓縮性。 在研究水擊時需要考慮
4．表面張力特性。 進行模型試驗時需要考慮
水力學的兩個基本假設：
(二)連續介質和理想液體假設
1.連續介質：液體是由液體質點組成的連續體,可以用連續函數描述液體運動的物理量.
2．理想液體：忽略粘滯性的液體
（三）作用在液體上的兩類作用力
第 1章水靜力學
水靜力學包括靜水壓強和靜水總壓力兩部分內容。通過靜水壓強和靜水總壓力的計 算，可以求作用在建築物上的靜水荷載。
(一) 靜水壓強：
主要掌握靜水壓強特性,等壓面,水頭的概念，以及靜水壓強的計算和不同表示方法.
1．靜水壓強的兩個特性：
（ 1 ）靜水壓強的方向垂直且指向受壓面
（2）靜水壓強的大小僅與該點坐標有關，與受壓面方向無關，
2.等壓面與連通器原理：在只受重力作用,連通的同種液體內,等壓面是水平面.
(它是靜水壓強計算和測量的依據）
3．重力作用下靜水壓強基本公式（水靜力學基本公式）
（z+p/ρg ）—測壓管水頭
請注意，「水頭」表示單位重量液體含有的能量。
4．壓強的三種表示方法：絕對壓強p′，相對壓強p， 真空度pv,
它們之間的關系為：p=p′-pa pv=│p│（當p＜0時pv存在）
相對壓強: p=ρg h,可以是正值，也可以是負值。要求掌握絕對壓強、相對壓強和真空 度三者的概念和它們之間的轉換關系。
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計算靜水總壓力包括求力的大小、方向和作用點，受壓面可以分為平面和曲面兩類。 根據平面的形狀：對規則的矩形平面可採用圖解法，任意形狀的平面都可以用解析法進行 計算。
(二) 靜水總壓力的計算
1)平面壁靜水總壓力
（1） 圖解法：大小： P=Ωb,Ω--靜水壓強分布圖面積
（2） 方向：垂直並指向受壓平面
作用線：過壓強分布圖的形心，作用點位於對稱軸上。
靜水壓強分布圖是根據靜水壓強與水深成正比關系繪制的，只要用比例線段分別畫出 平面上兩點的靜水壓強，把它們端點聯系起來，就是靜水壓強分布圖。
（2）解析法：大小： P=pcA, pc—形心處壓強
方向：垂直並指向受壓平面
作用點 D：通常作用點位於對稱軸上，在平面的幾何中心之下。
求作用在曲面上的靜水總壓力 P，是分別求它們的水平分力 Px和鉛垂分力 Pz，然後再 合成總壓力 P。
(2)曲面壁靜水總壓力
（1） 水平分力： Px=pcAx=ρg hcAx
水平分力就是曲面在鉛垂面上投影平面的靜水總壓力，它等於該投影平面形心點的壓 強乘以投影面面積。要求能夠繪制水平分力 Px的壓強分布圖，即曲面在鉛垂面上投影平面 的靜水壓強分布圖。
（2） 鉛垂分力： Pz=ρgV ,V---壓力體體積.
在求鉛垂分力 Pz時,要繪制壓力體剖面圖。壓力體是由自由液面或其延長面,受壓曲面
以及過曲面邊緣的鉛垂平面這三部分圍成的體積。當壓力體與受壓面在曲面的同側，
那麼鉛垂分力的方向向下；當壓力體與受壓面在曲面的兩側，則鉛垂分力的方向向上.
（3） 合力方向：α=arctg P z
P x
第 2章 液體運動的流束理論
（一）液體運動的基本概念
1. 流線的特點:反映液體運動趨勢的圖線
流線的性質:流線不能相交；流線不能轉折
在均勻流和漸變流過水斷面上，壓強分布滿足： z+ p =c
ρ g
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（二）液體運動基本方程
能量方程是應用最廣泛的方程，能量方程中的最後一項 hw是單位重量液體從 1 斷面流 到 2 斷面的平均水頭損失
（1） 能量方程應用條件：
恆定流，只有重力作用，不可壓縮
漸變流斷面，無流量和能量的出入
（2）能量方程應用注意事項:
三選：選擇統一基準面便於計算
選典型點計算測壓管水頭: z+ p
選計算斷面使未知量盡可能少 ρ g
（壓強計算採用統一標准）
（3）能量方程的應用：
它經常與連續方程聯解求：斷面平均流速，管道壓強，作用水頭等。
文丘里流量計是利用能量方程確定管道流量的儀器。
畢託管則是利用能量方程確定明渠（水槽）流速的儀器。
β—動量修正系數，一般取β=1.0
式中：∑Fx、∑Fy、∑Fz是作用在控制體上所有外力沿各坐標軸分量的合力， V1i,V2i 是進口和出口斷面上平均流速在各坐標軸上投影的分量。動量方程的應用條件與能量方程 相似，恆定流和計算斷面應位於漸變流段。
動量方程應用注意事項：
a) 動量方程是矢量方程，要建立坐標系。（所建坐標系應使投影分量越多等於 0 為
好，這樣可以簡化計算過程。）
b)流速和力矢量的投影帶正負號。（當投影分量與坐標方向一致為正，反之為負）
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c)流出動量減去流入動量。
d)正確分析作用在水體上的力，
一般有重力、壓力和邊界作用力(作用在水體上的力通常有重力、壓力和邊界作用力)
e)未知力的方向可以任意假設。（計算結果為正表示假設正確，否則假設方向與實際相 反）
通常動量方程需要與能量方程和連續方程聯合求解。
第3章 流態與水頭損失
水頭損失以及與水頭損失有關的液體的流態。
（一）水頭損失的計算方法
1.總水頭損失： hw=∑hf+∑hj
沿程水頭損失：
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從沿程水頭損失的達西公式可以知道，要計算沿程水頭損失，關鍵在於確定沿程水頭損失 系數λ（閃動λ）。而λ值的確定與水流的流態和邊界的粗糙程度密切相關。
（二）液體的兩種流態和判別
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流態的判別的概化條件： Re＜Rek 層流；
Re＞Rek 紊流
判別水流流態的雷諾數是重要的無量綱數，它的物理意義表示慣性力與粘滯力的比 值。
3.圓管層流流動
(1)斷面流速分布特點：拋物型分布，不均勻
4.紊流運動特性
紊流的特徵—液層間質點混摻，運動要素的脈動
紊流內部存在附加切應力：
紊流邊界有三種狀態：
紊流中：當Re較小Δ ＜ 0.3 水力光滑
通過尼古拉茲實驗研究發現紊流三個流區內的沿程水力摩擦系數的變化規律。
5. λ的變化規律 尼古拉茲實驗 （人工粗糙管）
層流區： λ=f1(Re)= A
Re
紊流粗糙區也稱為紊流阻力平方區，沿程水力摩擦系數λ與雷諾數無關，所以沿程水 頭損失與流速成正比。與雷諾實驗結果一致。
在實際水利工程中常用舍齊公式和曼寧公式計算流速或沿程水頭損失，需要掌握。
6.謝齊公式與曼寧公式
謝齊公式：V=C RJ