水力學基礎

第1章　緒論
1.1  水力學的研究內容 002
1.1.1  水力學的定義、任務 002
1.1.2  水力學的發(fā)展概況 002
1.2  液體的連續(xù)介質模型 005
1.3  液體的基本物理性質 006
1.3.1  慣性、質量和密度 006
1.3.2  黏滯性和黏度 007
1.3.3  液體的壓縮性與表面張力 008
1.4  作用于液體的力 009
1.4.1  液體的質量力 009
1.4.2  液體的表面力 010
本章小結 010
習題 010

第2章  水靜力學
2.1  液體靜水壓強的特性 012
2.1.1  靜水壓力與靜水壓強 012
二維碼：靜水壓強實驗
2.1.2  靜水壓強的特性 012
2.2  重力作用下液體的平衡微分方程 014
2.2.1  液體平衡微分方程 014
2.2.2  壓強分布公式與等壓面 015
2.3  水靜力學基本方程 015
2.3.1  重力作用下的水靜力學基本方程 016
2.3.2  壓強的量度 016
2.3.3  水靜力學基本方程的意義 017
2.3.4  靜水壓強的量測 018
2.3.5  靜水壓強的分布圖 019
2.4  非慣性系的液體平衡 020
2.5  平面上的靜水總壓力 022
2.5.1  壓力圖法 023
2.5.2  解析法 023
2.6  曲面上的靜水總壓力 026
本章小結 027
習題 028

第3章  水動力學
3.1  描述液體運動的兩種方法 031
3.1.1  拉格朗日法 031
3.1.2  歐拉法 032
3.2  液體運動的基本概念 034
3.2.1  恒定流與非恒定流 034
3.2.2  流線與跡線 034
3.2.3  流管、元流和總流 035
3.2.4  一元流、二元流和三元流 036
3.2.5  均勻流和非均勻流 036
3.3  恒定總流的連續(xù)方程 037
二維碼：文丘里流量計實驗
3.4  恒定總流的能量方程 038
二維碼：能量方程實驗
3.4.1  理想液體恒定元流的能量方程 039
3.4.2  實際液體恒定元流的能量方程 040
3.4.3  實際液體恒定總流的能量方程 040
3.5  恒定總流的動量方程 043
二維碼：動量方程實驗
本章小結 046
習題 046

第4章  水流形態(tài)與水頭損失
4.1  水的層流運動與紊流運動 051
4.1.1  水流邊界性質對水頭損失的影響 051
4.1.2  水頭損失分類 051
4.1.3  雷諾實驗 052
二維碼：雷諾實驗
4.2  圓管層流沿程水頭損失 055
4.2.1  均勻流動方程式 055
4.2.2  圓管層流過流斷面上的切應力分布 057
4.2.3  圓管層流過流斷面上的流速分布 057
4.2.4  圓管層流沿程水頭損失的計算 058
4.3  紊流的沿程水頭損失 059
4.3.1  紊流的特征 060
4.3.2  紊流的沿程水頭損失 062
二維碼：尼古拉茲實驗
4.4  沿程水頭損失的經驗公式——謝才公式 065
4.5  局部水頭損失 068
二維碼：局部阻力實驗
4.5.1  圓管突然擴大的局部水頭損失 072
4.5.2  圓管斷面突然收縮的局部水頭損失 074
本章小結 075
習題 077

第5章  孔口、管嘴出流和有壓管流
5.1  孔口出流 080
二維碼：孔口、管嘴出流實驗
5.1.1  薄壁小孔口恒定出流 080
5.1.2  薄壁大孔口恒定出流 082
5.2  水流經管嘴的恒定出流 083
5.2.1  圓柱形外管嘴的恒定出流計算 084
5.2.2  圓柱形外管嘴內的真空度 085
5.2.3  圓柱形外管嘴的出流條件 086
5.3  簡單管道水力計算 086
5.3.1  短管的水力計算 087
5.3.2  長管的水力計算 091
5.3.3  簡單管道水力計算的應用 091
本章小結 095
習題 097

第6章  明渠流動
6.1  明渠的幾何特性 100
6.1.1  概述 100
6.1.2  橫斷面形式 101
6.1.3  底坡 102
6.2  明渠均勻流 103
6.2.1  明渠均勻流形成條件及特征 104
6.2.2  明渠均勻流的水力計算基本公式 105
6.2.3  明渠水力斷面和允許流速 105
6.2.4  明渠均勻流水力計算 108
6.2.5  復式斷面渠道的水力計算 111
6.2.6  無壓圓管均勻流的水力計算 113
6.3  明渠流動狀態(tài) 114
6.3.1  微波波速和弗汝德數 115
6.3.2  斷面比能和臨界水深 117
6.3.3  臨界底坡 121
6.3.4  水躍與水跌 123
二維碼：水躍實驗
6.4  棱柱形渠道非均勻漸變流水面曲線變化分析 126
6.4.1  棱柱形渠道非均勻漸變流微分方程 127
6.4.2  水面曲線分析 128
6.4.3  水面曲線分析總結 132
6.4.4  明渠非均勻漸變流水面曲線的計算 135
本章小結 138
習題 139

第7章  堰流
7.1  堰流的基本公式 142
7.1.1  基本公式 142
7.1.2  淹沒出流 143
7.1.3  側收縮影響 143
7.2  薄壁堰 144
7.3  實用堰 145
本章小結 146
習題 147

第8章  滲流
8.1  滲流的基本概念 149
8.1.1  多孔介質 149
8.1.2  滲流形態(tài)分類 149
8.1.3  滲流模型 150
8.2  滲流基本規(guī)律——達西定律 150
二維碼：滲流實驗（達西定律）
8.2.1  達西定律 151
8.2.2  達西定律的適用范圍 152
8.2.3  滲透系數及其確定方法 152
8.3  地下水的漸變滲流 153
8.3.1  無壓均勻滲流 154
8.3.2  裘皮幼公式 154
8.4  井的滲流 155
本章小結 156
習題 157

參考文獻