水力学基础

第1章　绪论
1.1  水力学的研究内容 002
1.1.1  水力学的定义、任务 002
1.1.2  水力学的发展概况 002
1.2  液体的连续介质模型 005
1.3  液体的基本物理性质 006
1.3.1  惯性、质量和密度 006
1.3.2  黏滞性和黏度 007
1.3.3  液体的压缩性与表面张力 008
1.4  作用于液体的力 009
1.4.1  液体的质量力 009
1.4.2  液体的表面力 010
本章小结 010
习题 010

第2章  水静力学
2.1  液体静水压强的特性 012
2.1.1  静水压力与静水压强 012
二维码：静水压强实验
2.1.2  静水压强的特性 012
2.2  重力作用下液体的平衡微分方程 014
2.2.1  液体平衡微分方程 014
2.2.2  压强分布公式与等压面 015
2.3  水静力学基本方程 015
2.3.1  重力作用下的水静力学基本方程 016
2.3.2  压强的量度 016
2.3.3  水静力学基本方程的意义 017
2.3.4  静水压强的量测 018
2.3.5  静水压强的分布图 019
2.4  非惯性系的液体平衡 020
2.5  平面上的静水总压力 022
2.5.1  压力图法 023
2.5.2  解析法 023
2.6  曲面上的静水总压力 026
本章小结 027
习题 028

第3章  水动力学
3.1  描述液体运动的两种方法 031
3.1.1  拉格朗日法 031
3.1.2  欧拉法 032
3.2  液体运动的基本概念 034
3.2.1  恒定流与非恒定流 034
3.2.2  流线与迹线 034
3.2.3  流管、元流和总流 035
3.2.4  一元流、二元流和三元流 036
3.2.5  均匀流和非均匀流 036
3.3  恒定总流的连续方程 037
二维码：文丘里流量计实验
3.4  恒定总流的能量方程 038
二维码：能量方程实验
3.4.1  理想液体恒定元流的能量方程 039
3.4.2  实际液体恒定元流的能量方程 040
3.4.3  实际液体恒定总流的能量方程 040
3.5  恒定总流的动量方程 043
二维码：动量方程实验
本章小结 046
习题 046

第4章  水流形态与水头损失
4.1  水的层流运动与紊流运动 051
4.1.1  水流边界性质对水头损失的影响 051
4.1.2  水头损失分类 051
4.1.3  雷诺实验 052
二维码：雷诺实验
4.2  圆管层流沿程水头损失 055
4.2.1  均匀流动方程式 055
4.2.2  圆管层流过流断面上的切应力分布 057
4.2.3  圆管层流过流断面上的流速分布 057
4.2.4  圆管层流沿程水头损失的计算 058
4.3  紊流的沿程水头损失 059
4.3.1  紊流的特征 060
4.3.2  紊流的沿程水头损失 062
二维码：尼古拉兹实验
4.4  沿程水头损失的经验公式——谢才公式 065
4.5  局部水头损失 068
二维码：局部阻力实验
4.5.1  圆管突然扩大的局部水头损失 072
4.5.2  圆管断面突然收缩的局部水头损失 074
本章小结 075
习题 077

第5章  孔口、管嘴出流和有压管流
5.1  孔口出流 080
二维码：孔口、管嘴出流实验
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  水流经管嘴的恒定出流 083
5.2.1  圆柱形外管嘴的恒定出流计算 084
5.2.2  圆柱形外管嘴内的真空度 085
5.2.3  圆柱形外管嘴的出流条件 086
5.3  简单管道水力计算 086
5.3.1  短管的水力计算 087
5.3.2  长管的水力计算 091
5.3.3  简单管道水力计算的应用 091
本章小结 095
习题 097

第6章  明渠流动
6.1  明渠的几何特性 100
6.1.1  概述 100
6.1.2  横断面形式 101
6.1.3  底坡 102
6.2  明渠均匀流 103
6.2.1  明渠均匀流形成条件及特征 104
6.2.2  明渠均匀流的水力计算基本公式 105
6.2.3  明渠水力断面和允许流速 105
6.2.4  明渠均匀流水力计算 108
6.2.5  复式断面渠道的水力计算 111
6.2.6  无压圆管均匀流的水力计算 113
6.3  明渠流动状态 114
6.3.1  微波波速和弗汝德数 115
6.3.2  断面比能和临界水深 117
6.3.3  临界底坡 121
6.3.4  水跃与水跌 123
二维码：水跃实验
6.4  棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线变化分析 126
6.4.1  棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程 127
6.4.2  水面曲线分析 128
6.4.3  水面曲线分析总结 132
6.4.4  明渠非均匀渐变流水面曲线的计算 135
本章小结 138
习题 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  淹没出流 143
7.1.3  侧收缩影响 143
7.2  薄壁堰 144
7.3  实用堰 145
本章小结 146
习题 147

第8章  渗流
8.1  渗流的基本概念 149
8.1.1  多孔介质 149
8.1.2  渗流形态分类 149
8.1.3  渗流模型 150
8.2  渗流基本规律——达西定律 150
二维码：渗流实验（达西定律）
8.2.1  达西定律 151
8.2.2  达西定律的适用范围 152
8.2.3  渗透系数及其确定方法 152
8.3  地下水的渐变渗流 153
8.3.1  无压均匀渗流 154
8.3.2  裘皮幼公式 154
8.4  井的渗流 155
本章小结 156
习题 157

参考文献