水力分析與計算主講人：肖婷婷水流運動的兩種方法和水流運動的基本概念水流運動的研究方法與水靜力學有何區別？什么是水動力學？一、水流運動的兩種方法水流運動要素：表征液體運動的各種物理量。常見的運動要素：流速、流量、壓強、加速度、切應力、密度、容重。這些運動要素除了與空間坐標有關以外，還與時間有關。1、描述水流運動的兩種方法

一、水流運動的兩種方法通過物理學家朗格朗日和歐拉通過長期的努力，研究出兩種描述水流運動的方法，正是因為他們的刻苦鉆研為水動力學提供了寶貴的研究經驗。①跡線法（拉格朗日法）以液體中單個質點為研究對象，考察分析質點所經過的軌跡及運動要素的變化規律，然后把每個質點在不同時刻的運動情況綜合起來，得到整個液體的運動規律。適用條件：適用于研究液體質點做有規則的運動，如波浪運動；不適用于液體做復雜運動。一、水流運動的兩種方法②流線法（歐拉法）是把充滿液體質點的空間為研究對象，不再跟蹤每個質點。考察分析水流中的不同質點在通過固定空間時的速度、壓強變化情況，得到整個液體的運動規律。通常將液體運動所占據的空間稱為流場。流線是指某一瞬時在流場中繪制出一條空間曲線，該曲線上所有液體質點在該時刻的流速矢量與這一曲線相切。一、水流運動的兩種方法2、流線的特征

一、水流運動的兩種方法3、流線圖流線圖：某一瞬時，在運動液體的整個空間繪制出一系列流線所構成的圖形。流線圖可以形象地描繪出該瞬時整個質點的流動趨勢。橫斷面小的地方流線密，流速大。二、水流運動的基本概念1、流管在流場中，任取一個面積dA，通過其周界上的每一個點，均可作一條流線。這些流線圍成的一個封閉管狀曲面。二、水流運動的基本概念2、微小流束以流管為邊界的一束液流，稱為微小流束。從微小流束流入和流出的質量、能力和動量相等。二、水流運動的基本概念3、總流在已給定的流動邊界內，無數微小流束的總和，稱為總流。任何一個具有一定尺寸大小的邊界（如水管、渠道水庫等）的實際流，都是總流。二、水流運動的基本概念4、過水斷面與微小流束或流線正交的、過水的橫斷面為過水斷面，用A表示，單位m2。過水斷面可能是曲面或平面。當水流的流線為平行線時，過水斷面為平面，否則，就是曲面。過水斷面為曲面過水斷面為平面A二、水流運動的基本概念5、水流運動要素（1）流量Q單位時間內通過某一過水斷面的液體體積，稱為流量。用Q表示，單位m3/s，或L/s二、水流運動的基本概念5、水流運動要素（2）斷面平均流速v通常，整個過水斷面上，流速分布是曲面，在平面上看，流速分布是曲線。u(y)yQ二、水流運動的基本概念實際過程中，為簡化計算，引入平均流速。即假想過水斷面的流速是均勻分布的。流量Q=斷面平均流速v*過水斷面面積A

vu(y)Q小結描述水流運動的兩種方法：跡線法、流線法。由于跡線法的使用條件限制，更多地采用流線法；流線的特征：流線上所有各質點的切線方向代表了該點的流動方向；流線即不能相交，也不是折線，流線是一條連續光滑的曲線；流線上的液體質點只能沿著流線運動。水流運動的基本概念：流管、微小流束、總流、過水斷面水流運動要素：流量Q、斷面平均流速v以及兩者的關系：Q=vA或v=Q/A思考對于過水斷面為曲面的水流，是否也能運用Q=VA的計算公式來計算其