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水力学的研究方法大体上分为

发布时间:2022-08-12 10:38:36

① 环境水力学的研究方法

根据水流情况、边界条件和污染物质的不同,常采用分析计算、室内实验和现场观测等方法。分析计算,水流中物质浓度时空分布的分析计算常依据污染扩散、紊流扩散方程,该式是一个二阶偏微分,当水流及边界条件比较简单时,可求其解析解,实际问题中这种情况比较少。水环境中流动情况和边界条件经常是很复杂的,多数情况必须釆用数值计算求解。数值计算中有有限差分法、有限单元法和有限体积法,并已较普遍应用。对宽度和深度都比较小的河渠,一般采用一维水流一水质模型计算断面平均的水流情况和浓度沿纵向的变化。对大江大河及水深较浅的湖泊、水库及河口海湾,一般采用二维模型、计算垂向平均的水流情况及浓度在水平上的分布。对深水域中的排放近区,一般需采用三维模型计算空间各点的水流情况和浓度分布。由对深水域中的排放近区,一般需采用三维模型计算空间各点的水流情况和浓度分布。由于三维计算要求的初始及边界条件比较高,且计算工作量较大,应用还比较少。对恒定流动中的稳定排放,一般釆用稳态模型。对非恒定流动(如感潮河段)中的排放和恒定流动中的不稳定排放(如发生污染事故),需采用动态模型计算污染物浓度随时间的变化。

② 水力学的主要理论

水动力学的数理分析首先是根据问题的客观条件和生产任务或理论要求,对所研究的液体建立力学模型,提出假设,使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型,将由分子组成、分子之间有空隙的的非连续液体看作分子紧密相依没有空隙的连续介质;不可压缩流体模型,将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体,看作无弹性密度不变的不可压缩流体;无粘性流体模型,将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体,看作粘性不起作用,无内摩擦力的流体;理想液体模型,不可压缩无粘性的液体。力学模型确定后,以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具,结合起始条件和边界条件,进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析,求出所需要的各种变量。 由于水力学的基本量是长度、时间和质量,独立因次的数目为三,则用无因次方程代替有因次方程可以使变量减少三个。这在实验分析中,可大量地减少实验次数加速实验进程;在理论分析中,可以更合理地提出变量关系式。这种方法叫做理论法。
数值模拟是计算机问世以来所采用的研究方法,也是数理分析的一种补充。当研究对象过于复杂、控制方程非线性、边界条件不规则,利用现有的数学力学方法难以得出解析解时,可以建立数值模型,编制程序,通过计算机运算得出数字结果或图线。
和实验研究相比,数值模拟在边界条件和流体物理性质上有更大的灵活性和控制范围。对于必须进行实验研究的问题先进行数值模拟,可以对实验规划和布置、测试仪器的选择提供有价值的参考。这种方法叫做数值模拟法,更是为前两种,特别是第一种方法服务的一种方法,一切依赖于第一种方法。它只是第一种方法的一种工具。 总体来讲,水力学是建立在实践基础之上的一门学科,从工程意义上讲,它是一门经验学。

③ 水力学的应用



水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用,探讨液体内部压强分布,液体对固体接触面的压力,液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性,以解决蓄水容器,输水管渠,挡水构筑物,沉浮于水中的构筑物,如水池、水箱、水管、闸门、堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。力学模型确定后,以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具,结合起始条件和边界条件,进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析,求出所需要的各种变量。

④ 水力学包括什么

水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。
具体请参见http://ke..com/view/80046.htm

⑤ 水力学的研究方法有什么

理论分析、实验验证与补充,并利用现代化电子技术快速求解。
这个我学的好,问我算你问对人了,希望对你受益匪浅啊,有什么问我哦

⑥ 水动力学原理是什么原理

研究水和其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科。又称液体动力学。液体动力学和气体动力学组成流体动力学。液体动力学的主要研究内容如下:①理想液体运动。可忽略粘性的液体称为理想液体,边界层外的液体可视为理想液体,其运动符合理想流体运动规律。②粘性液体运动。分析大粘度液体(如润滑油)的流动状态、水流的能量损失、船舶的摩擦阻力、边界层和尾迹等都须考虑液体粘性。③空泡流。液体流经压强足够低的区域时,内部气化形成空泡,除空泡溃灭产生冲击,造成边壁材料剥蚀破坏外,还会形成空泡绕流现象。④多相流动,挟有固体颗粒、掺有气泡等物质的液体流动,如含沙水流、掺气水流等。⑤非牛顿流体流动。剪应力和剪切变形速率不成线性关系的液体(如加入高分子聚合物的水)的流动。⑥自由表面流动。流动液体的部分边界是液体和气体的分界面,其上的压力接近常数,明渠流、液体自由表面波、物体从空气进入水中时带入空气而形成的空泡流动等均属这种流动。⑦分层流。两层或多层密度不同的液体可形成分层流,密度差可由不同液体产生,也可由含盐、含沙量不同或温度不同所引起。⑧水弹性问题。在某些条件下,流过固壁的液体可引起边壁振动,这种振动又反过来改变流动特性;研究液体与弹性体相互作用的理论称为水弹性力学。水动力学既是一门基础理论学科,又是一门应用学科,主要用于水利水电工程、造船工程、海洋工程、近代水中武器、化工、环保工程、石油开采等领域。
水动力学研究主要类型:
按不同类型水流运动的特点主要分为下列几类:
①有压管流。研究输送液体的各种管道的流量和沿管压强变化的计算,也包含流动瞬变时发生水击的分析。
②明槽流。包括河渠中正常均匀流动;非均匀渐变流动,主要为水面线的分析;急变流动,如水跃现象等;非定常流动,如洪水计算等。
③孔流。各种小孔口和喷嘴在压力水头下的出流以及水工中闸门大孔泄流的计算。
④堰流。各种量水堰和溢流坝等水工建筑物的顶上过流的计算。
⑤渗流。研究多孔介质中主要是地下土壤中的渗流运动规律,也包括地下水对建筑物基础的浮托力计算。
⑥挟沙水流。研究挟带泥沙的河渠中浑水的流动规律,也包括物料输送管道的流动。
⑦水力机械中的流动。主要为水轮机和水泵等叶轮机械中的流动特性。
⑧波浪。研究各种水波的运动特性和波浪对建筑物的波压力。
水动力学发展与理论基础:
十八世纪初叶,经典水动力学有迅速的发展.欧拉、丹尼尔、伯努利是这一领域中杰出的先驱者。 十八世纪末和整个十九世纪,形成了两个相互独立的研究方向:一是运用数学分析的理论流体动力学;一是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度,而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究,提出了各种实用的经验公式。
十九世纪末,流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向,这些发展是:雷诺理论及实验研究;雷诺的因次分析;弗劳德的船舶模型实验;空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论,它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。
二十世纪蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题:高浓度泥沙河流的治理;高水头水力发电的开发;输油干管的铺设;采油平台的建造;河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展,从定床水力学转向动床水力学 ;从单向流动到多相流动;从牛顿流体规律到非牛顿流体规律;从流速分布到温度和污染物浓度分布;从一般水流到产生渗气、气蚀,引起振动的高速水流。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学 也得到了相应的发展。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流。
水动力学的研究方法:
一、理论分析:
经典力学的基本原理:
牛顿的三大定律、动量定理、动能定理
水流运动的基本方程式:
连续性方程、能量方程、动量方程
二、科学试验及测试方法
1、原型观测
2、模型试验
3、系统试验
4、数值模拟
水动力学主要测试要素:
1.流速与流向测量
2.动水压力的测量
3.水位和浪高的测量
4.流量的测量
5.掺气水流的测量
6.空化水流的测量
7.泥沙的测量
8.水下地形的测量
9.应力和应变的测量
10.振动的测量
这些问题明显可以使用搜索引擎搞定的,一般就不要在这里提问了,在谷歌,网络都可以搞定的。

⑦ 环境水力学的研究内容

研究污染物质在水体中混合与输移的基本理论,包括水流紊动,扩散与离散、射流与浮射流,沉降与悬浮,吸附与解吸,凝聚与分散,溶解与蒸发,热扩散传导与水沙两相流,异重流等。污水流入受纳水体后,一般分为近区与远区,近区的研究同排污口设计及混合区范围有关;远区的研究主要是污染影响的程度和范围。对于近区,主要是射流卷吸掺混问题。当排泄的水体和受纳水体的密度不相等时,要同时考虑出流动量和浮力的作用,按浮射研究。对于远区,主要是扩散和离散问题。在静止水体及层流中扩散仅含分子扩散,在紊流中扩散主要是紊动扩散,分子扩散因远小于紊动扩散常被忽略。离散是因流速在空间分布不均匀而引起的物质分散。当用空间平均化的方法(釆用一维、二维模型)来简化物质的扩散输移问题时,要考虑离散的作用。

⑧ 水力学的基本概念

水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。
1、水静力学
水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用,探讨液体内部压强分布,液体对固体接触面的压力,液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性,以解决蓄水容器,输水管渠,挡水构筑物,沉浮于水中的构筑物,如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。

2、水动力学
水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用,主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律,以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算,以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。

⑨ 描述水流运动的三大基本方程

流体力学三大方程是什么?适用条件是什么?
最佳答案
一、流体力学之流体动力学三大方程分别指:
1、连续性方程——依据质量守恒定律推导得出。
2、能量方程(又称伯努利方程)——依据能量守恒定律推导得出。
3、动量方程——依据动量守恒定律(牛顿第二定律)推导得出的。
二、适用条件:
流体力学是连续介质力学的一门分支,是研究流体(包含气体,液体以及等离子态)现象以及相关力学行为的科学纳维-斯托克斯方程基于牛顿第二定律,表示流体运动与作用于流体上的力的相互关系。纳维-斯托克斯方程是非线性微分方程。
其中包含流体的运动速度,压强,密度,粘度,温度等变量,而这些都是空间位置和时间的函数。一般来说,对于一般的流体运动学问题。
需要同时将纳维-斯托克斯方程结合质量守恒、能量守恒,热力学方程以及介质的材料性质,一同求解。由于其复杂性,通常只有通过给定边界条件下,通过计算机数值计算的方式才可以求解。



(9)水力学的研究方法大体上分为扩展阅读:
流体力学的发展历程:
流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说。秦朝李冰父子(公元前3世纪)领导劳动人民修建了都江堰,至今还在发挥作用。大约与此同时,罗马人建成了大规模的供水管道系统。
对流体力学学科的形成作出贡献的首先是古希腊的阿基米德。他建立了包括物体浮力定理和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。
15世纪意大利达·芬奇的着作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题。
17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。
参考资料来源:网络-流体动力学基本

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