水力学公式
水力学公式
水力学公式
简介
•水力学是研究液体在静力学和动力学条件下的运动规律的科学领域。
•水力学公式是描述液体流动特性的数学表达式。
基本概念
•流体静力学公式：描述静止液体压力的变化。
–压强公式：P=ρgℎ，其中P为压强，ρ为液体密度，g为重力加速度，ℎ为液体所在深度。
–压力公式：P=F/A，其中F为受力，A为受力作用面积。•流体动力学公式：描述液体在流动过程中的运动规律。
–流量公式：Q=Av，其中Q为流量，A为流体横截面积，v 为流速。
，其中c为波速，ρ为液体密度。
–波速公式：c=√1
ρ
流量公式的应用
•用来描述液体在管道、河流等管道内的流动情况。
•可以通过流量公式计算水流速度，进而判断管道是否流畅。•可以通过调整管道截面积或流速来控制流量。
压力公式的应用
•用来描述液体在静态或动态条件下的压强。
•可以通过压力公式计算液体的压强，进而判断液体所受的力是否合适。
•在水力学领域，压力公式在水泵、管道系统等设计中起到重要作用。
总结
•水力学公式是研究液体流动特性的数学工具。
•流量公式用来描述流体在管道中的流动情况。
•压力公式用来描述液体在静态或动态条件下的压强。
•水力学公式的应用广泛，对水力工程和设计起到重要作用。
以上是关于水力学公式的简要介绍，希望对读者有所帮助。水力学是一个复杂而有趣的领域，深入研究可以发现更多有趣的现象和规律。
物理规律与数学表达
流体静力学公式
•流体静力学公式是描述静止液体压力的变化的数学表达式。
•压强公式P=ρgℎ，其中P为压强，ρ为液体密度，g为重力加速度，ℎ为液体所在深度。
•该公式表达了压强与液体密度、重力加速度和深度之间的关系。
流体动力学公式
•流体动力学公式是描述液体在流动过程中的运动规律的数学表达式。
•流量公式Q=Av，其中Q为流量，A为流体横截面积，v为流速。
，其中c为波速，ρ为液体密度。
•波速公式c=√1
ρ
•这两个公式表明流量与流体横截面积和流速之间的关系，波速与液体密度之间的关系。
应用案例
水泵设计
•在水泵设计中，需要计算液体在管道中的流量和压力，以确定最适合的水泵工作条件。
•通过流量公式和波速公式可以计算出液体在管道中的流速和波速，进而判断管道是否满足要求。
•还可以使用压力公式计算液体在泵站进出口处的压强差，以确定泵站的操作条件和管道的选择。
水力发电
•在水力发电中，需要考虑水流对水轮机的冲击力和压力。
•使用压力公式可以计算出水流对水轮机产生的压强，进而确定水轮机的设计参数。
•在水力发电的过程中，还需要用到流量公式，计算出流经水轮机的水量，以确定发电量。
总结思考
•水力学公式是描述液体流动特性的数学表达式，通过这些公式可以计算流速、压力、流量、波速等。
•这些公式在水力工程、水泵设计、水力发电等领域都有重要的应用。
•学习水力学公式有助于深入理解水流的运动规律，为相关领域的工程设计和问题解决提供基础。
•希望本文对读者了解水力学公式的基本概念和应用提供了帮助，同时也提醒读者要在实际应用中多加注意。
水力学
1、水力学的研究方法： 1、理论分析方法 2、实验方法 3、数值计算法 2、所谓作用在液体上的力，即作用在隔离体上的外力。按力的物理性质区分可有粘结力、重力、惯性力、弹性力和表面张力等，按力的作用特点区分可有质量力和表面力两类。 3、重力液体的等压面是与重力加速度g互相垂直的曲面。 4、压强的单位有三种表示方法： 1、用单位面积上的力表示 2、用液柱高度表示 3、用工程大气压P a的倍数表示 5、绝对压强：以绝对真空作起算零点的压强，以P abs表示 6、相对压强：以工程大气压Pa做起算零点的压强，以Pr表示 7、真空值：P abs
水力学常用计算公式
水力学常用计算公式 水力学是研究液体流动的力学学科，其中包含了一系列常用的计算公式。以下是一些水力学常用计算公式的介绍： 1.流速计算： 流速是流体通过一个截面的体积流量与该截面的面积之比。常用的流 速计算公式有： -海明公式：V=K*R^2/3*S^1/2，其中V表示流速，K为常数，R为液 体通过管道、河道等的湿周长度，S为这段的坡度。 -曼宁公式：V=K*R^(2/3)*S^(1/2)，其中V表示流速，K为摩擦系数，R为水流断面湿周和湿径的比值，S为水流的坡度。 2.流量计算： 流量指的是单位时间内流经其中一截面的液体体积，常用的流量计算 公式有： -面积乘以流速：Q=A*V，其中Q表示流量，A为液体流动截面的面积，V为流速。 -引伯定理：Q=Cd*A*dH^1/2，其中Q表示流量，Cd为管道或孔洞的 流量系数，A为流动截面的面积，dH为压力差。 3.湿周计算： 湿周是液体通过管道、河道等截面时湿润的周边长度，常用的湿周计 算公式有：
-圆形截面的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为圆的直径。 -矩形截面的湿周：P=2*(L+H)，其中P表示湿周，L为矩形的长，H 为矩形的高。 -圆形管道的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为管道的直径。 4.重力控制流量计算： 重力控制流量是指由重力作用下，液体流经管道、河道等截面时的流量。 -拉金方程：v=C*(2g*H)^1/2，其中v表示流速，C为拉金系数，g为重力加速度，H为压力头。 5.水头计算： 水头是流体流动过程中的压力能。常用的水头计算公式有： -静水头：H=h+P/ρg+V^2/2g，其中H表示总水头，h为液面高度，P 为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，V为速度。 -压力头：P/ρg，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。 -速度头：V^2/2g，其中V为速度，g为重力加速度。 以上只是水力学中一些常用的计算公式，还有很多其他的公式在不同的具体问题中也会使用到。这些公式在水力学和相关领域的研究中都有重要的应用。
水力学重点
复习总结（标红或划线的需记住） 0 绪论 一、 概念 1、水力学：用实验和分析的方法，研究液体机械运动（平衡和运动）规律及其实际应用的一门科学。 2、密度和容重：ρ=V M γ=V Mg γ=ρg 纯净水1个标准大气压下，1atm 4℃时密度最大 ρ 水 =1000kg /m 3 γ水=9.80kN/m 3 ρ水银=13.6×103 kg /m 3（1atm20℃） 1N=1kg m/s 2 容重γ的概念一般新教材中多已不引用，但工程中仍采用，本教案中仍采用， 3、粘滞性：液体质点抵抗相对运动的性质。粘滞性是液体内摩擦力存在的表现，是液体运动中能量产生损失的根本原因。 4、理想液体：不考虑粘滞性、压缩性、热涨性、表面张力性质的液体称为理想液体。 τ=ηdy du 或T=ηA dy du η动粘 [ML -1T -1] Pa.s (帕.秒) 1 Pa=1N/m 2 1N=1kg 2m/s 2 ν运粘 [L 2 T -1 ] m 2 /s ν=η/ρ 水的经验公式：ν= 2 000221.00337.0101775 .0t t ++ 公式中ν单位为cm 2/s ，t 为水温℃。 5、连续介质模型：假定液体质点毫无空隙地充满所占空间，描述液体运动物理量（质量、速度、压力等） 是时间和空间的连续函数，因而可用连续函数的分析方法来研究，这种假定对解决一般工程实际问题是有足够的精度的。 6、压缩性 一般不考虑 热膨胀性 流动性 二、 问题 1、 牛顿内摩擦定律简单应用； 2、 作用于液体上的力：质量力、表面力； 3、 水力学研究方法：理论分析、科学试验、数值模拟 4、 水力学应用（水利工程）： 1）确定水力荷载 2）确定水工建筑物过水能力（管、渠、闸、堰 ） 3）分析水流流动形态 4）确定水流能量消耗和利用 5）水工建筑物水力设计
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式： Q=Aν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0.8～0.9 b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝0.8～0.95 3、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒） 4、跌水计算公式： 5、流量计算公式： Q=Aν 式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ； ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。 6、溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）实用堰出流：Q=εMBH 2 3 gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数
=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=MωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝1.4H 2 5或Q ＝1.343H 2.47（2-15） 淹没出流：Q ＝（1.4H 25 ）σ（2-16） 淹没系数：σ=2)13.0( 756.0--H h n +0.145（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tanθ=4 1 ，以及b ＞3H ，即 自由出流：Q ＝0.42b g 2H 23＝1.86bH 2 3（2-18）
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式： Q=A v =AC .. Ri 1 C=-R y（一般计算公式）C=-R^（称曼宁公式）n n 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流） Q= ； bh. 2gZ°Z：渡槽进口的水位降（进出口水位差） £渡槽进口侧向收缩系数，一般尸0.8〜0.9 b:渡槽的宽度（米） h:渡槽的过水深度（米） ©:流速系数片0.8〜0.95 3、倒虹吸计算公式： Q=mA 2gz（m3/秒） 4、跌水计算公式： 跌水水力计算公式：Q= mB 2gH；/2, 式中：—侧收缩系数，矩形进口尸0.85-0.95;, B —进口宽度（米）；m—流量系数 5、流量计算公式： Q=Av 式中Q――通过某一断面的流量，m3/s； v—过该断面的流速，m/h A――过水断面的面积，m2。 6溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 3 （1）淹没出流：Q= MBH 二侧向收缩系数浇没系数淞量系数乂溢洪道堰顶泄流长度 3 3 ＞溢洪水深 鼻
（2）实用堰出流：Q=£ MBH? 3
=侧向收缩系数＞流量系数＞溢洪道堰顶泄流长度乂溢洪水深2 2) 进口装有闸门控制的溢洪道 (1)开敞式溢洪道。 3 Q= MB H 3 二侧向收缩系数浇没系数淞量系数乂溢洪道堰顶泄流长度乂溢洪水深P (2)孔口自由出流计算公式为 Q=Mo H =堰顶闸门自由式孔流的流量系数X闸孔过水断面面积x. H其中：co =be 7、放水涵管(洞)出流计算 1) 、无压管流 Q=^A 2gH o =流量系数＞放水孔口断面面积x 2gH o 2) 、有压管流 Q=2gH0 =流量系数X放水孔口断面面积X 2gH0 8、测流堰的流量计算一一薄壁堰测流的计算 1) 三角形薄壁测流堰，其中A 90°即 5 自由出流：Q A 1.4H 2或Q A 1.343H2-47(2-15) 5 淹没出流：Q A( 1.4H2) 6(2-16) 淹没系数：6=0.756-叮-0.13)2 +0.145 (2-17) 1 2) 梯形薄壁测流堰，其中应满足tan B丄，以及b＞3H，即 4 3 3 自由出流：Q A0.42b.. 2gH：= 1・86bH? (2-18)