尔雅水力学_1期末答案(学习通2023完整答案)

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学习通水力学_1

水力学是流体运动学和动力学的分支学科，其研究的是液体在各种情况下的流动规律和物理性质。在工程学及地球科学中都有着广泛的应用。现在我们进入学习通，开始学习水力学的第一课。

1. 流体的基本性质

流体包括液体和气体，其基本性质有三个：质量密度、体积密度和粘度。

• 质量密度：流体单位体积的质量，通常用ρ表示，单位是kg/m3。
• 体积密度：流体单位质量的体积，通常用1/ρ表示，单位是m3/kg。
• 粘度：流体内部分子之间相互作用力的大小和影响流体流动的程度，通常用μ表示，单位是N·s/m2。

2. 流体静力学

流体静力学研究的是液体或气体在静止时的压力分布和流动状态。其中最重要的是流体压力，它是流体静力学分析的核心。

流体压力是指单位面积上承受的力，通常用P表示，单位是Pa（帕斯卡，也可用N/m2表示）。

3. 流体动力学

流体动力学研究的是液体或气体在运动时的力学性质和流动规律，其中最重要的是运动状态和流速。

流体的运动状态有两种：

1. 层流：流体在管内或河道内时，沿着中心线流动速度最快，向两侧逐渐减小，呈现出分层的现象。
2. 湍流：流体在管内或河道内时，速度发生剧烈变化，形成的涡流交错、错位，形成了混乱的涡流结构。

流速是指流体在单位时间内通过某一横截面的体积，通常用v表示，单位是m/s。

4. 流量

流量是指流体通过某一截面的体积，通常用Q表示，单位是m3/s。

流量有两种计算方式：

1. 流量=截面积 × 流速：Q=Av
2. 流量=速度 × 横截面积：Q=V·S

对于管道流量，常用的有矩形截面、圆形截面和三角形截面。

5. 流量连通

流量连通是指在不同截面上的流量之间的关系。根据连通方式的不同，可以分为平行连通和串联连通。

平行连通是指两个截面水流方向相同，通流方向相反，两个截面的流量相等。串联连通是指两个截面水流方向相同，通流方向相同，两个截面的流量之和相等。

6. 流体动力学的应用

在工程学中，流体动力学有着广泛的应用。例如，水利工程领域中，流体动力学可以用来研究河流、湖泊和水库的蓄水和泄水，以及各种水泵、水轮机和风力涡轮机的设计和运行。在汽车工程中，流体动力学可以用来研究汽车外形的设计和空气动力学性能。在航空航天学中，流体动力学可以用来研究飞行器的空气动力学性能。

7. 总结

水力学是流体力学的重要分支，研究的是液体和气体在各种情况下的流动规律和物理性质。在工程学及地球科学中都有着广泛的应用。通过本课程的学习，我们可以掌握流体的基本性质，了解流体静力学和动力学的基本原理和计算方法，掌握流量的计算方法和流量连通的关系，以及了解流体动力学在各个领域的应用。