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水力學的研究方法大體上分為

發布時間:2022-08-12 10:38:36

① 環境水力學的研究方法

根據水流情況、邊界條件和污染物質的不同,常採用分析計算、室內實驗和現場觀測等方法。分析計算,水流中物質濃度時空分布的分析計算常依據污染擴散、紊流擴散方程,該式是一個二階偏微分,當水流及邊界條件比較簡單時,可求其解析解,實際問題中這種情況比較少。水環境中流動情況和邊界條件經常是很復雜的,多數情況必須釆用數值計算求解。數值計算中有有限差分法、有限單元法和有限體積法,並已較普遍應用。對寬度和深度都比較小的河渠,一般採用一維水流一水質模型計算斷面平均的水流情況和濃度沿縱向的變化。對大江大河及水深較淺的湖泊、水庫及河口海灣,一般採用二維模型、計算垂向平均的水流情況及濃度在水平上的分布。對深水域中的排放近區,一般需採用三維模型計算空間各點的水流情況和濃度分布。由對深水域中的排放近區,一般需採用三維模型計算空間各點的水流情況和濃度分布。由於三維計算要求的初始及邊界條件比較高,且計算工作量較大,應用還比較少。對恆定流動中的穩定排放,一般釆用穩態模型。對非恆定流動(如感潮河段)中的排放和恆定流動中的不穩定排放(如發生污染事故),需採用動態模型計算污染物濃度隨時間的變化。

② 水力學的主要理論

水動力學的數理分析首先是根據問題的客觀條件和生產任務或理論要求,對所研究的液體建立力學模型,提出假設,使分析簡化。最常用的力學模型有連續介質模型,將由分子組成、分子之間有空隙的的非連續液體看作分子緊密相依沒有空隙的連續介質;不可壓縮流體模型,將受壓收縮、受熱膨脹、有彈性的液體,看作無彈性密度不變的不可壓縮流體;無粘性流體模型,將流動時因粘性作用產生內摩擦力的液體,看作粘性不起作用,無內摩擦力的流體;理想液體模型,不可壓縮無粘性的液體。力學模型確定後,以相適應的運動學和動力學基本方程式為工具,結合起始條件和邊界條件,進行各種流動的質量平衡、動量平衡和能量平衡分析,求出所需要的各種變數。 由於水力學的基本量是長度、時間和質量,獨立因次的數目為三,則用無因次方程代替有因次方程可以使變數減少三個。這在實驗分析中,可大量地減少實驗次數加速實驗進程;在理論分析中,可以更合理地提出變數關系式。這種方法叫做理論法。
數值模擬是計算機問世以來所採用的研究方法,也是數理分析的一種補充。當研究對象過於復雜、控制方程非線性、邊界條件不規則,利用現有的數學力學方法難以得出解析解時,可以建立數值模型,編製程序,通過計算機運算得出數字結果或圖線。
和實驗研究相比,數值模擬在邊界條件和流體物理性質上有更大的靈活性和控制范圍。對於必須進行實驗研究的問題先進行數值模擬,可以對實驗規劃和布置、測試儀器的選擇提供有價值的參考。這種方法叫做數值模擬法,更是為前兩種,特別是第一種方法服務的一種方法,一切依賴於第一種方法。它只是第一種方法的一種工具。 總體來講,水力學是建立在實踐基礎之上的一門學科,從工程意義上講,它是一門經驗學。

③ 水力學的應用



水力學是研究以水為代表的液體的宏觀機械運動規律,及其在工程技術中的應用。水力學包括水靜力學和水動力學。水靜力學研究液體靜止或相對靜止狀態下的力學規律及其應用,探討液體內部壓強分布,液體對固體接觸面的壓力,液體對浮體和潛體的浮力及浮體的穩定性,以解決蓄水容器,輸水管渠,擋水構築物,沉浮於水中的構築物,如水池、水箱、水管、閘門、堤壩、船舶等的靜力荷載計算問題。力學模型確定後,以相適應的運動學和動力學基本方程式為工具,結合起始條件和邊界條件,進行各種流動的質量平衡、動量平衡和能量平衡分析,求出所需要的各種變數。

④ 水力學包括什麼

水力學是研究以水為代表的液體的宏觀機械運動規律,及其在工程技術中的應用。水力學包括水靜力學和水動力學。
具體請參見http://ke..com/view/80046.htm

⑤ 水力學的研究方法有什麼

理論分析、實驗驗證與補充,並利用現代化電子技術快速求解。
這個我學的好,問我算你問對人了,希望對你受益匪淺啊,有什麼問我哦

⑥ 水動力學原理是什麼原理

研究水和其他液體的運動規律及其與邊界相互作用的學科。又稱液體動力學。液體動力學和氣體動力學組成流體動力學。液體動力學的主要研究內容如下:①理想液體運動。可忽略粘性的液體稱為理想液體,邊界層外的液體可視為理想液體,其運動符合理想流體運動規律。②粘性液體運動。分析大粘度液體(如潤滑油)的流動狀態、水流的能量損失、船舶的摩擦阻力、邊界層和尾跡等都須考慮液體粘性。③空泡流。液體流經壓強足夠低的區域時,內部氣化形成空泡,除空泡潰滅產生沖擊,造成邊壁材料剝蝕破壞外,還會形成空泡繞流現象。④多相流動,挾有固體顆粒、摻有氣泡等物質的液體流動,如含沙水流、摻氣水流等。⑤非牛頓流體流動。剪應力和剪切變形速率不成線性關系的液體(如加入高分子聚合物的水)的流動。⑥自由表面流動。流動液體的部分邊界是液體和氣體的分界面,其上的壓力接近常數,明渠流、液體自由表面波、物體從空氣進入水中時帶入空氣而形成的空泡流動等均屬這種流動。⑦分層流。兩層或多層密度不同的液體可形成分層流,密度差可由不同液體產生,也可由含鹽、含沙量不同或溫度不同所引起。⑧水彈性問題。在某些條件下,流過固壁的液體可引起邊壁振動,這種振動又反過來改變流動特性;研究液體與彈性體相互作用的理論稱為水彈性力學。水動力學既是一門基礎理論學科,又是一門應用學科,主要用於水利水電工程、造船工程、海洋工程、近代水中武器、化工、環保工程、石油開采等領域。
水動力學研究主要類型:
按不同類型水流運動的特點主要分為下列幾類:
①有壓管流。研究輸送液體的各種管道的流量和沿管壓強變化的計算,也包含流動瞬變時發生水擊的分析。
②明槽流。包括河渠中正常均勻流動;非均勻漸變流動,主要為水面線的分析;急變流動,如水躍現象等;非定常流動,如洪水計算等。
③孔流。各種小孔口和噴嘴在壓力水頭下的出流以及水工中閘門大孔泄流的計算。
④堰流。各種量水堰和溢流壩等水工建築物的頂上過流的計算。
⑤滲流。研究多孔介質中主要是地下土壤中的滲流運動規律,也包括地下水對建築物基礎的浮托力計算。
⑥挾沙水流。研究挾帶泥沙的河渠中渾水的流動規律,也包括物料輸送管道的流動。
⑦水力機械中的流動。主要為水輪機和水泵等葉輪機械中的流動特性。
⑧波浪。研究各種水波的運動特性和波浪對建築物的波壓力。
水動力學發展與理論基礎:
十八世紀初葉,經典水動力學有迅速的發展.歐拉、丹尼爾、伯努利是這一領域中傑出的先驅者。 十八世紀末和整個十九世紀,形成了兩個相互獨立的研究方向:一是運用數學分析的理論流體動力學;一是依靠實驗的應用水力學。開爾文、瑞利、斯托克斯、蘭姆等人的工作使理論水平達到相當的高度,而謝才、達西、巴贊、弗朗西斯、曼寧等人則在應用水力學方面進行了大量的實驗研究,提出了各種實用的經驗公式。
十九世紀末,流體力學的發展扭轉了研究工作中的經驗主義傾向,這些發展是:雷諾理論及實驗研究;雷諾的因次分析;弗勞德的船舶模型實驗;空氣動力學的迅速發展。二十世紀初的重要突破是普朗特的邊界層理論,它把無粘性理論和粘性理論在邊界層概念的基礎上聯系起來。
二十世紀蓬勃發展的經濟建設提出了越來越復雜的水力學問題:高濃度泥沙河流的治理;高水頭水力發電的開發;輸油干管的鋪設;採油平台的建造;河流湖泊海港污染的防治等。使水力學的研究方向不斷發展,從定床水力學轉向動床水力學 ;從單向流動到多相流動;從牛頓流體規律到非牛頓流體規律;從流速分布到溫度和污染物濃度分布;從一般水流到產生滲氣、氣蝕,引起振動的高速水流。以電子計算機應用為主要手段的計算水力學 也得到了相應的發展。水力學作為一門以實用為目的的學科將逐漸與流體力學合流。
水動力學的研究方法:
一、理論分析:
經典力學的基本原理:
牛頓的三大定律、動量定理、動能定理
水流運動的基本方程式:
連續性方程、能量方程、動量方程
二、科學試驗及測試方法
1、原型觀測
2、模型試驗
3、系統試驗
4、數值模擬
水動力學主要測試要素:
1.流速與流向測量
2.動水壓力的測量
3.水位和浪高的測量
4.流量的測量
5.摻氣水流的測量
6.空化水流的測量
7.泥沙的測量
8.水下地形的測量
9.應力和應變的測量
10.振動的測量
這些問題明顯可以使用搜索引擎搞定的,一般就不要在這里提問了,在谷歌,網路都可以搞定的。

⑦ 環境水力學的研究內容

研究污染物質在水體中混合與輸移的基本理論,包括水流紊動,擴散與離散、射流與浮射流,沉降與懸浮,吸附與解吸,凝聚與分散,溶解與蒸發,熱擴散傳導與水沙兩相流,異重流等。污水流入受納水體後,一般分為近區與遠區,近區的研究同排污口設計及混合區范圍有關;遠區的研究主要是污染影響的程度和范圍。對於近區,主要是射流卷吸摻混問題。當排泄的水體和受納水體的密度不相等時,要同時考慮出流動量和浮力的作用,按浮射研究。對於遠區,主要是擴散和離散問題。在靜止水體及層流中擴散僅含分子擴散,在紊流中擴散主要是紊動擴散,分子擴散因遠小於紊動擴散常被忽略。離散是因流速在空間分布不均勻而引起的物質分散。當用空間平均化的方法(釆用一維、二維模型)來簡化物質的擴散輸移問題時,要考慮離散的作用。

⑧ 水力學的基本概念

水力學是研究以水為代表的液體的宏觀機械運動規律,及其在工程技術中的應用。水力學包括水靜力學和水動力學。
1、水靜力學
水靜力學研究液體靜止或相對靜止狀態下的力學規律及其應用,探討液體內部壓強分布,液體對固體接觸面的壓力,液體對浮體和潛體的浮力及浮體的穩定性,以解決蓄水容器,輸水管渠,擋水構築物,沉浮於水中的構築物,如水池、水箱、水管、閘門。堤壩、船舶等的靜力荷載計算問題。

2、水動力學
水動力學研究液體運動狀態下的力學規律及其應用,主要探討管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介質滲流的流動規律,以及流速、流量、水深、壓力、水工建築物結構的計算,以解決給水排水、道路橋涵、農田排灌、水力發電、防洪除澇、河道整治及港口工程中的水力學問題。

⑨ 描述水流運動的三大基本方程

流體力學三大方程是什麼?適用條件是什麼?
最佳答案
一、流體力學之流體動力學三大方程分別指:
1、連續性方程——依據質量守恆定律推導得出。
2、能量方程(又稱伯努利方程)——依據能量守恆定律推導得出。
3、動量方程——依據動量守恆定律(牛頓第二定律)推導得出的。
二、適用條件:
流體力學是連續介質力學的一門分支,是研究流體(包含氣體,液體以及等離子態)現象以及相關力學行為的科學納維-斯托克斯方程基於牛頓第二定律,表示流體運動與作用於流體上的力的相互關系。納維-斯托克斯方程是非線性微分方程。
其中包含流體的運動速度,壓強,密度,粘度,溫度等變數,而這些都是空間位置和時間的函數。一般來說,對於一般的流體運動學問題。
需要同時將納維-斯托克斯方程結合質量守恆、能量守恆,熱力學方程以及介質的材料性質,一同求解。由於其復雜性,通常只有通過給定邊界條件下,通過計算機數值計算的方式才可以求解。



(9)水力學的研究方法大體上分為擴展閱讀:
流體力學的發展歷程:
流體力學是在人類同自然界作斗爭和在生產實踐中逐步發展起來的。中國有大禹治水疏通江河的傳說。秦朝李冰父子(公元前3世紀)領導勞動人民修建了都江堰,至今還在發揮作用。大約與此同時,羅馬人建成了大規模的供水管道系統。
對流體力學學科的形成作出貢獻的首先是古希臘的阿基米德。他建立了包括物體浮力定理和浮體穩定性在內的液體平衡理論,奠定了流體靜力學的基礎。此後千餘年間,流體力學沒有重大發展。
15世紀義大利達·芬奇的著作才談到水波、管流、水力機械、鳥的飛翔原理等問題。
17世紀,帕斯卡闡明了靜止流體中壓力的概念。但流體力學尤其是流體動力學作為一門嚴密的科學,卻是隨著經典力學建立了速度、加速度,力、流場等概念,以及質量、動量、能量三個守恆定律的奠定之後才逐步形成的。
參考資料來源:網路-流體動力學基本

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