【正文】 ??t(2) 歐拉 (Euler)法 速度 : 為歐拉變量， 為參變量。 （ 5）流體運動的分類 均勻流 與 非均勻流 數(shù)學(xué)表達(dá)式： 000???????????????????????????zuuyuuxuuzuuyuuxuuzuuyuuxuuzzzyzxyzyyyxzzxyxx?????定義 :若流線是相互平行的直線 ,稱為均勻流 。 能量輸入，要把輸入的能量 加在等號左邊。 （ 3）選擇好控制面，過流斷面一定是 均勻流或漸變流斷面。 紊流：各層的流體形成渦體，各層流體質(zhì)點間相互碰撞，互相摻混。三維空間表示 ?????????????39。2 yx uu?? ??紊流斷面流速分布 Cyvu ?? ln*?粘性底層與紊流流核 （ 1）粘性底層 粘性底層厚度 : ??Re d?(2) 紊流的分區(qū) ( 絕對粗糙度） a)水力光滑區(qū) : b)過渡粗糙區(qū) : c)水力粗糙區(qū) : K ??K00 ?? ?? K06 ??K 尼古拉茲實驗 （紊流沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律） （ 1） 尼古拉茲實驗 實驗裝置 :(同雷諾實驗 ) 實驗方法 :篩分砂粒，粘貼管道內(nèi)壁，砂粒直徑 d作為管壁的絕對粗糙度 。 如： （ 1）管道進口局部阻力系數(shù)： 內(nèi)插管進口 : （圖 a）； 平順進口 : （圖 b）； 收縮進口 : ， （圖 c） 。 一、特性及發(fā)生條件 水力坡度 J（＝ hf/l）＝水面坡度 Jz＝河底坡度 i，是 明渠均勻流的特性 發(fā)生條件： 渠中流量保持不變；渠道為長直棱柱體；順坡渠道 (即河底高程沿水流方向降低 )；渠壁粗糙系數(shù)沿程不變，沒有局部損失等。 取決于渠道材料特性 不淤流速 : 渠道免遭淤積的最小流速 v39。 2/13/2 iRQAn ?3 確定渠道的底坡 此類問題為設(shè)計渠道的底坡 ,已知條件 : Q、 b、 h、 m、 n，求解底坡。 （ 3）排水管最小設(shè)計流速： 在設(shè)計充滿度時，污水管道： 管徑 d ≤500mm， v=。 如圖為設(shè)置在水平不透水層上的水平廊道。 利用量綱和諧原理可以檢驗?zāi)骋晃锢矸匠淌降恼_性。 mpt tt??tlmmppmpu tltluu??? ???//tltummppmpa tutuaa????? 2// ????時間比尺： 速度比尺： 加速度比尺： ?動力相似是指原型和模型中相應(yīng)點處流體質(zhì)點所受的同名力的方向相同且具有同一比值。 根據(jù)牛頓第二定律 ,力的比尺可表示為 : 1 一般相似準(zhǔn)則 2223)()()()(ultllmpmpmpF VaVamamaFF ???????????? ??????122 ?ulF?????三 相似準(zhǔn)則 或?qū)憺? 2222mmmmppppulFulF?? ?mp NeNe )()( ?也可改寫為 式中 : 為量綱一的量，稱為牛頓數(shù)（或牛頓相似準(zhǔn)數(shù)），以 Ne表示 兩流動的動力相似，歸結(jié)為牛頓數(shù)相等，即 上式稱為牛頓相似準(zhǔn)則，它是流動相似的一般準(zhǔn)則。瞬時壓強的量測則需要使用特制的 壓強傳感器 及相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 三、流量測量 體積法或重量法 測定固定時間通過某斷面流入標(biāo)定容器內(nèi)液體的體積，即可求得流量。在阻力平方區(qū)的明渠也只要考慮重力相似準(zhǔn)則同時滿足幾何相似，而不必考慮雷諾相似。要使模型與原型中的流動相似，應(yīng)使其初始狀態(tài)的運動要素相似。 （ 2）寫出 π 式 ),( ?? lvdfp ???例： 有壓管道兩測點壓強降 △ p與管長 l、管經(jīng) d、絕對粗糙度 K、管斷面平均流速 v、流體密度 ρ、流體動力粘性系數(shù) μ有關(guān)，應(yīng)用 π定理建立壓強降 △ p的表達(dá)式。 LhHkq2)( 22 ??得：根據(jù)達(dá)西定律并積分可0qL2Q ＝總流量四、井的滲流量計算 ??? 承壓井（自流井）叫潛水井普通井（無壓井），也井的分類： 潛水井 按 井底是否直達(dá)不透水層而分為完全井和不完全井 022lg)(rRhHkQ ??kSR 3000?完全潛水井的產(chǎn)水量為 影響半徑： )lg(0rRktsQ ?ksR 3000?自流井的滲流 產(chǎn)水量公式 : 影響半徑： 自流井的滲流 大口井的滲流 r0＝ 210m，一般為不完全井 SKrRrKSQ 002112?????井群的滲流 井群滲流示意圖 )lg(1lg)(321220nrrrrnRzHkQ?????????????? ??????? )lg(21022nrrrnRkQHz第八節(jié) 量綱分析和相似原理 一、量綱分析 量綱和單位 量綱： 每一個物理量都包括量的數(shù)值及量的種類（類別）（如長度、時間、質(zhì)量 …… ），而物理量的種類習(xí)慣上就稱為量綱（或因次）。 4sin2 ?? ??dh則：過水?dāng)嗝婷娣e ? ? 222 n8 mdA ??????? ???? ????濕周 md ???? ???水力半徑 mAR ???謝才系數(shù) smRnC / 11 2/16/16/1 ????所以：流速 smRiCv / ?????流量 smvAQ / 3???六、明渠非均勻流的水流狀態(tài) 明渠中擾動波傳播速度 mghc ?式中 : hm— 平均水深 急流、緩流、臨界流 臨界流 Fr=1 緩流 Fr1 急流 Fr1 mghc ?mghvFr ?第七節(jié) 滲流定律、井和集水廊道 流體在多孔介質(zhì)中的流動稱為 滲流 。 （ 1）確定渠道的 正常水深 (a) 試算圖解法 : 依工程條件確定底寬 b， 試算水深 h。39。 012 22 ?????? mmhAdhd ?對于梯形斷面，根據(jù)水力最優(yōu)斷面的定義，對上式求導(dǎo)即得水力最優(yōu)斷面的條件 : ? ? ? ? 水力最佳寬深比mmhb hh ???? 212?將 A=（ b+mh） h 代入上式，整理可得 ? ? 2??hh hb?矩形斷面， m＝ 0，其水力最優(yōu)寬深比為 說明矩形渠道水力最優(yōu)斷面的底寬應(yīng)是水深的 2倍。 02 gHAQ n?? nn ??? ??1孔口?????? nn2. 圓柱形外延管嘴的真空壓強 3. 外延管嘴的工作條件 （ 1） 作用水頭： （ 水柱 ） （ 2） 管嘴長度： Hgpgp ac ???? )( Hgppgp cavc ????? mH 90 ? dl )4~3(? ?? ?? 39。 繞流阻力的一般分析 斯托克斯公式 （ Re1） Oseen公式 （ Re5） 圓球繞流和圓盤繞流 220uACDd??03 duD ??? Re24?dC ?????? ?? Re1631Re24dC七、減少阻力的措施 一是調(diào)整流體外部邊界，改善邊壁對流動的影響。39。 ??? ?? rr 00?? ?三、圓管中的層流運動及沿程損失 （ 1）層流內(nèi)部切應(yīng)力： （ 2）層流運動的流速： drdu?? ??)(4220 rrJu ????yrr ?? 0 dydr ?? Jr2?? ? Jrdrdu2?? ?? （ 3）管中最大點流速 : （ 4）管中斷面平均流速 (5）層流沿程損失計算 20m ax 4 rJu???28m a x20urJv ????gvdlhl 2Re64 2?? Re64??gvdlhl 22??四、紊流運動和紊流阻力 紊流運動的特征 (紊流運動要素的脈動與時均化 ) 瞬時流速 , 時均流速 , 脈動流速 )( tuu xx ?xu39。 如：分叉管流， FvQvQvQ ???? ???? 101130332023 ?????? 3. 應(yīng)用舉例 例 1. 水流對彎管的作用力 已知條件：流量、兩斷面壓強、管徑、管道水平面布置、軸線夾角。 (以方便為原則 ) 能量 方程應(yīng)用的注意事項： （三選） 例 1. 圖示為文丘里流量計， 已知管徑 d1， d2，兩測壓管水銀面高差為 ，試建立計算 流量的表達(dá)式。 ???均勻流與非均勻流 （舉例） 三、恒定流連續(xù)方程 質(zhì)量守恒定律和連續(xù)介質(zhì)假定 1. 元流的連續(xù)性方程 對于不可壓縮流體： 對于分叉流： dtdAudtdAu 2211 ?? ?2211 dAudAu ? 221121AuAuAA