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水力学教程第1章

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高 等 学 校 教 材 HY DRAU LICS 水 力 学 李大美 杨小亭 主编 武汉大学出版社第一章 绪 论 §1-1 水力学的任务与研究对象 水力学(Hydraulics)是介于基础课和专业课之间的一门技术基础课,属力学的一个分支。主要研究以水为主的液体平衡和机械运动规律及其实际应用。一方面根据基础科学中的普遍规律,结合水流特点,建立基本理论,同时又紧密联系工程实际,发展学科内容。 一、水力学的任务及研究对象 水力学所研究的基本规律,主要包括两部分:1.液体的平衡规律,研究液体处于平衡状态时,作用于液体上的各种力之间的关系,称为水静力学;2.液体的运动规律,研究液体在运动状态时,作用于液体上的力与运动之间的关系,以及液体的运动特性与能量转化等等,称为水动力学。水力学所研究的液体运动是指在外力作用下的宏观机械运动,而不包括微观分子运动。水力学在研究液体平衡和机械运动规律时,须应用物理学和理论力学中的有关原理,如力系平衡定理,动量定理,能量守恒与转化定理等,因为液体也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学知识是学习水力学课程必要的基础。 二、液体的连续介质假定 自然界的物质具有三态:固体、液体和气体。 固体:具有一定的体积和一定的形状,表现为不易压缩和不易流动; 液体:具有一定的体积而无一定形状,表现为不易压缩和易流动; 气体:既无一定体积,又无一定形状,表现为易压缩和易流动。 液体和气体都具有易流动性,故统称流体。流体分子间距较大,内聚力很小,易变形(流动),只要有极小的外力(包括自重)作用,就会发生连续变形,即流体几乎没有抵抗变形的能力。所谓液体的 连续介质假定,就是认为液体是由许多微团——质点组成(每个质点包含无穷多个液体分子),这些质点之间没有间隙,也没有微观运动,连续分布在液体所占据的空间。即认为液体是一种无间隙地充满所在空间的连续介质(Continu u m)。 三、水力学的应用领域 水力学在实际工程中有广泛的应用,如农业水利、水力发电、交通运输、土木建筑、石油化工、采矿冶金、生物技术以及信息、物资、资金等流动问题,都需要水力学的基本原理。在土建工程中,如城市的生活和工业用水,一般都是由水厂集中供应的,水厂用水泵把河流,湖泊或水井中的水抽上来,经过净化处理后,再经过管路系统把水送到各用户。有时为了均衡用水负荷,还须修建水塔。仅这一供水系统,就要解决一系列水力学问题,如取水口和...

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