注冊巖土工程師流體力學考試復習資料(編輯修改稿)
2024-10-05 18:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圍內(nèi)滲流的平均效果，如平均滲流量、平均滲透壓力等，而不需要知道土壤孔隙中滲流的詳細過程，因此研究滲流時引入簡化的滲 流模型來替實際的滲流運動。 簡化的滲流模型是：認為滲流區(qū)內(nèi)不存在土壤顆粒且為水所充滿。這樣整個滲流區(qū)可以被看成是為水所充滿的連續(xù)流動。它必須滿足： ① ．對同一過水斷面，模型的滲流量應等于真實的滲流量； ②. 作用于模型任意面積上的滲透壓力應等于真實的滲透壓力。必須注意，滲流模型中的流速和實際滲流中的流速是不會相等的。 滲流的達西定律 (一 )達西定律 達西分析了大量實驗資料，得到圓筒內(nèi)的滲流量 Q 與圓筒橫斷面積 A 和水力坡度 成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)。達西建立的基本關(guān)系為： 大口井與基坑排水 大口井是采取淺層地下水的一種井，井徑較大，大致為 2～ 10m 或更大些。井底出水量是總出水量的一個組成部分。 由于大口井與基坑排水的性質(zhì)近似，計算方法基本相同。 大口井有井壁進水和井底進水等方式，而井底進水方式往往占重要的地位。對于井壁 進水的完全井，其出水量公式與單井同。下面討論井底進水的不完全井。如圖 348 所示大口井，井壁四周為不透水層，井底為半球形，與下層無限深的含水層緊接。這樣可以認為滲流流線是徑向的，過水斷面是半球面。則 流 體 力 學 第一講 流體的物理性質(zhì)及流體靜力學 【內(nèi)容提要】 流體的主要物理性質(zhì)：連續(xù)介質(zhì)，理想流體，流體密度、密度，粘性，牛頓內(nèi)摩擦定律，可壓縮流體。流體靜壓強基本特性，重力作用下的壓強基本方程，等壓面原理，壓強量測，絕對、相對壓強，真空度，流體作用在平面和曲面上的總壓力計算。 【重點、難點】 流體的粘度和運動粘度，作用在流體上的力：質(zhì)量力和表面力；流體的靜壓強，靜止流體作用在平面上，曲面上的總壓力。 【內(nèi)容講解】 一、 流體的主要物理性質(zhì) 流體和連續(xù)介質(zhì)模型 流體包括液體和 氣體。液體的體積有一定的大小并可以形成自由表面；氣體則沒有固定的體積，能充滿整個容器。兩者都幾乎不能承受拉力；在靜止狀態(tài)下不能承受任何微小的剪切力，在剪切力作用下將產(chǎn)生連續(xù)的變形。承受壓力時，液體不容易被壓縮；氣體則容易被壓縮。 液體和氣體都是由分子組成的。這些分子不斷地作無規(guī)則的熱運動，分子之間又存在著空隙。因此，從微觀的角度看，對流體的物理量的描述在時間上的分布是不連續(xù)的，在空間上的分布也是不連續(xù)的。工程問題中，任何一個宏觀體積所包含的分子數(shù)目都是非常多的，而我們所感興趣的流體的宏觀特性就變成 了所包含的大量分子的統(tǒng)計平均特性。因此，我們所討論的流體并不以分子作為對象而是以一個引進的連續(xù)介質(zhì)模型進行研究：認為流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成的?；蛘哒f流體質(zhì)點完全充滿所占空間，沒有空隙存在。描述流體運動的宏觀物理量，如密度、速度、壓強、溫度等等都可以表示為空間和時間的連續(xù)函數(shù)，這樣，就可以充分利用連續(xù)區(qū)數(shù)來對流體進行研究，不必考慮其微觀的分子運動，只研究流體的宏觀的機械運動。 流體的密度 流體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度，以 P 表示。對于均質(zhì)流體 粘性 流體在靜止時不能抵抗剪切變形。但當兩層流體之間有相對運動時，在它們的接觸面上就會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力：運動快的流層對運動慢的流層產(chǎn)生拖動作用；運動慢的流層對運動快的流層產(chǎn)生阻力。這種內(nèi)摩擦力起阻止流體內(nèi)部相對運動的作用。流體具有內(nèi)摩擦力的特性就是流體的粘性。或者說粘性就是流體具有抵抗剪切變形的能力。由于流體的粘性，流體在運動過程 中必須為克服內(nèi)摩擦力而做功，由此導致能量損失，從而使流體的運動變得更為復雜。 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，任意兩薄層間流體的切應力可表示為： V 并不是所有流體都符合牛頓內(nèi)摩擦定律的。有些流體不滿足切應力與角變形速度成正比的關(guān)系，或者說它們的 值并非與 無關(guān)；這些流體如泥漿、油漆、接近凝固的石油等等被稱為非牛頓流體，而符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如水、空氣等則稱為牛頓流體。本教材中只討論牛頓流體。 壓縮性 流體的壓縮性指流體體積隨壓強而變的特性。壓強增大，流體體積減小。 1 個大氣壓增加到 1． 1 個大氣壓時，密度相對增加為 ，所以氣體的壓縮性是比較大的，一般都應加以考慮。但在某些情況下，壓強變化不是很大而流體的速度也不很大 (如小于 50m／ s)時，也可以近似認為氣體的密度是常數(shù)。 理想流體的概念。理想流體是指沒有粘性的流體，即 =0 。而實際流體如水和空氣都是有粘性的。理想流體不過是在理論分析中引入的一個力學模型，這樣，可以使問題大大簡化，而對其中的粘性可以在得出結(jié)論后再考慮加以修正。 作用在流體上的力 流體的機械運動是由外力作用引起的，
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