水力学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1水力学的任务及发展简史 1

1.2流体的连续介质模型 2

1.3流体的主要物理性质 2

1.3.1密度 2

1.3.2重度 3

1.3.3黏性 4

1.3.4黏性流体与理想流体 5

1.3.5牛顿流体与非牛顿流体 6

1.3.6压缩性 6

1.4液体的表面性质 7

1.4.1表面张力 7

1.4.2毛细现象 8

1.5作用于液体上的力 8

1.5.1表面力 8

1.5.2质量力 9

1.6流体力学的研究方法 9

第2章 水静力学 11

2.1静水压强的特性 11

2.2流体静压强的特征 12

2.2.1流体静压强的方向垂直于作用面，并指向作用面 12

2.2.2任一点流体静压强的大小与其作用面的方向无关 13

2.3流体平衡微分方程及其积分 14

2.3.1流体平衡微分方程 14

2.3.2流体平衡微分方程的积分及等压面 15

2.4重力作用下流体静压强的基本方程 15

2.4.1方程的推导 15

2.4.2帕斯卡原理 16

2.4.3连通器原理 16

2.4.4流体静压强分布图 17

2.5流体压强的测量 19

2.5.1流体压强的表示形式 19

2.5.2流体压强的度量 20

2.6流体压强的测量仪器 21

2.6.1金属式测压计 21

2.6.2电测式测压计 21

2.6.3液柱式测压计 21

2.7流体相对静止时的压强分布 24

2.7.1做等加速度直线运动的流体的压强分布 24

2.7.2等角速旋转容器内的流体的压强分布 25

2.8静止流体作用在平面上的总压力 26

2.8.1解析法 26

2.8.2图算法 29

2.9静止流体作用在曲面上的总压力 31

第3章 水动力学理论基础 36

3.1流体运动的描述 36

3.1.1拉格朗日法 36

3.1.2欧拉法 37

3.1.3流体质点加速度和质点导数 37

3.2研究流体运动的若干概念 39

3.2.1恒定流与非恒定流 39

3.2.2一元流、二元流和三元流 39

3.2.3流线与迹线 40

3.2.4流管、元流、总流、过流断面 41

3.2.5流量、断面平均流速 41

3.2.6均匀流与非均匀流 42

3.2.7渐变流与急变流 42

3.2.8系统与控制体 43

3.3流体运动的连续性方程 44

3.4流体运动的连续性微分方程 45

3.5流体的运动微分方程及其积分 47

3.5.1理想流体的运动微分方程 47

3.5.2实际流体的运动微分方程 48

3.5.3欧拉运动微分方程的积分 49

3.6恒定总流伯努利方程（能量方程） 50

3.6.1理想流体恒定元流的伯努利方程 50

3.6.2理想流体伯努利方程的物理意义和几何意义 51

3.6.3元流能量方程的应用举例 51

3.7实际流体恒定总流的伯努利方程及其适用条件 52

3.7.1实际液体恒定总流的伯努利方程 52

3.7.2实际流体恒定总流能量方程的适用条件 54

3.7.3实际流体恒定总流能量方程附带的几点说明 54

3.7.4恒定总流的能量方程应用举例 55

3.8.恒定总流的动量方程 57

3.8.1恒定总流动量方程的推导 57

3.8.2总流动量方程的应用 58

3.8.3总流动量方程的解题步骤 58

3.8.4推论 59

第4章 量纲分析和相似原理 65

4.1量纲分析概述 65

4.1.1量纲和单位 65

4.1.2无量纲数 66

4.2量纲和谐原理 67

4.3量纲分析法 69

4.3.1雷利法 69

4.3.2π定理 70

4.4相似原理 74

4.4.1相似理论的基本概念 74

4.4.2牛顿相似定律 75

4.5相似准则 75

4.5.1重力相似准则（佛汝德模型） 75

4.5.2阻力相似准则 76

4.5.3压力相似准则 77

4.5.4表面张力相似准则 78

4.5.5弹性力相似准则 78

4.5.6惯性力相似准则 78

第5章 流动阻力和水头损失 81

5.1流动阻力和水头损失的分类 81

5.1.1沿程阻力和沿程水头损失 81

5.1.2局部阻力和局部水头损失 81

5.1.3总水头损失 82

5.2实际流体流动的两种形态 82

5.2.1雷诺实验 82

5.2.2层流、紊流的判别标准——临界雷诺数 84

5.3均匀流基本方程式与沿程水头损失计算公式 86

5.4圆管中的层流运动 88

5.4.1圆管层流的沿程阻力 88

5.4.2圆管层流的速度分布 89

5.4.3圆管层流沿程水头损失的计算 90

5.5圆管中的紊流运动 92

5.5.1紊流的基本特征 92

5.5.2紊流运动的时均化 93

5.5.3紊流的切应力分布及断面速度分布 94

5.5.4圆管紊流流核与黏性底层 96

5.5.5沿程水头损失 98

5.6管中沿程阻力系数变化规律 98

5.6.1尼古拉兹实验 98

5.6.2沿程阻力系数λ的计算公式 100

5.6.3工业管道和柯列勃洛克公式 101

5.6.4莫迪图 102

5.6.5计算沿程阻力系数的其他经验公式 102

5.7边界层理论简介 105

5.7.1边界层的基本概念 106

5.7.2边界层分离 106

5.8局部水头损失 108

5.8.1局部水头损失产生的原因 108

5.8.2局部水头损失系数的影响因素 109

5.8.3常见管道局部阻力系数的确定 109

5.8.4局部阻碍之间的相互干扰 115

5.9物体的阻力与减阻 117

第6章 孔口、管嘴和有压管道流动 123

6.1孔口出流 123

6.1.1孔口出流的分类 123

6.1.2薄壁小孔口恒定出流 124

6.1.3孔口非恒定出流 127

6.2管嘴恒定出流 128

6.3管路的水力计算 129

6.3.1短管的水力计算 130

6.3.2工程中常见短管水力计算 132

6.4长管的水力计算 136

6.4.1简单管路 136

6.4.2串联管路 138

6.4.3并联管路 139

6.4.4沿程均匀泄流管路 140

6.5管网简介 141

6.6离心式水泵及其水力计算 142

6.6.1离心式水泵的工作原理 142

6.6.2离心泵的性能参数 143

6.6.3水力计算 143

6.7水击简介 145

6.7.1水击现象分析 146

6.7.2水击压强的计算 148

6.7.3水击波的传播速度 149

第7章 明渠恒定流 154

7.1明渠的类型 154

7.1.1按明渠横断面形状分类 154

7.1.2按断面形状、尺寸是否沿流程变化分类 156

7.1.3按明渠底坡分类 156

7.2明渠均匀流 157

7.2.1明渠均匀流的特性及形成条件 157

7.2.2明渠均匀流的水力计算公式 158

7.2.3明渠均匀流水力计算的基本问题 160

7.2.4明渠均匀流水力计算的其他问题 162

7.3明渠非均匀流的基本概念 166

7.3.1缓流、急流和临界流 166

7.3.2佛汝德数 168

7.3.3断面比能和临界水深 169

7.4水跃和跌水 172

7.4.1水跃 172

7.4.2跌水 175

7.5明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程 177

7.6棱柱体渠道中恒定非均匀渐变流的水面曲线分析 178

7.6.1渐变流水面曲线的分区 178

7.6.2棱柱体渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线的定性分析 179

7.6.3水面曲线分析的步骤及注意要点 180

7.7棱柱体渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线的计算 183

7.8天然河道中水面曲线的计算 187

第8章 渗流 191

8.1渗流的基本概念 192

8.1.1土壤中水的形态 192

8.1.2土壤的性质 192

8.1.3渗流模型 193

8.2渗流的达西定律 194

8.2.1达西定律 194

8.2.2达西定律的适用范围 195

8.2.3渗透系数 195

8.3恒定无压渗流 196

8.3.1均匀渗流 197

8.3.2渐变渗流的基本公式 197

8.3.3地下水无压恒定渐变渗流的浸润线 198

8.4井的渗流 204

8.4.1普通完全井 204

8.4.2承压完全井 206

8.4.3井群 207

8.5土坝渗流 209

8.5.1上游段的计算 210

8.5.2下游段的计算 211

8.5.3浸润线 212

8.6渗流运动的基本微分方程 212

8.6.1渗流的连续性方程 212

8.6.2渗流的运动方程 212

8.6.3渗流的流速势与拉普拉斯方程 213

8.6.4渗流场的边界条件 213

8.7用流网法求解平面渗流 215

参考文献 220