水力学/工程流体力学（全42讲）【理工学社】

   教学对象：水力水电工程、农业水利工程、设施农业科学与工程、港口与航道工程、水文水资源工程、环境工程、给水排水工程本科 先修课程：高等数学、大学物理、理论力学 内容简介： 水力学是研究液体平衡和机械运动规律及其实际应用的一门技术科学，它是力学的一个分支。水力学是介于基础课和专业课之间的一门技术基础课。
   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。
实验法
“对原型流动进行系统的观察和测定，从原始数据中寻求流动规律，是水力学研究的最可靠的方法。”它是水力学的精髓，也是水利研究的基本原则。如果实际上不可能，或需要费用太大，则可在实验室根据力学相似原理，找出影响流动的主要作用力，选用相应的模型律，以缩小的比例尺在模型上近似地重现和原型成一定比例的流动，根据模型流动的测定，估算原型流动的状态和各种参数，是数理分析和实验分析的重要补充，它是以白金汉提出的，定理为依据，使有因次方程无因次化。这种方法，可以称为试验法或实践法。
基本量
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。
 

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