水力学

2010-2  

赵振兴、 何建京 清华大学出版社 (2010-02出版)  

赵振兴，何建京 著  

377  

无  

几十年来，从华东水利学院到河海大学，水力学教研室始终致力于教学研究和教材建设，先后公开出版发行水力学教材和教参十余个版次，如：于1979年编写出版的《水力学》教材，是由教研室集体讨论，分工编写，许荫椿、胡德保、薛朝阳担任主编，该教材于1983年和1993年出版了第2版和第3版；1996年由李家星、陈立德任主编组织教研室的教师并且邀请了部分兄弟院校的教师参与编写的教材，2001年出版了第2版。近20多年来，经过大量的教学实践，在教研室教师们的共同努力下，教材建设不断得到完善和提高，形成了自己的特色。2005年9月出版的《水力学》教材是由现任水力学教研室负责人组织教师编写的，传承了以往编写的《水力学》教材的许多成果，在此对所有为教材建设作出贡献的老师表示深切的谢意。本书是2005年版的修订版（第二版），主要作了如下修订：（1）对全书的内容阐述进行了反复推敲，力求更加简洁、明了，利于读者理解和掌握。（2）对水力计算中图解法的内容做了删除，着重介绍利用迭代方法进行计算的相关内容。（3）增加了“污染物的输运和扩散”一章，以适应多种专业的教学要求。（4）对习题做了部分调整，补充了一些习题，也精简了部分习题。力求使习题内容既较为全面又比较简练。参与本次修订工作的有：赵振兴、何建京、王忖、程莉、张淑君和戴昱。其中第12章由戴昱编写，其他各章均由原编写人修订。全书由赵振兴、何建京统编审定。限于作者水平，书中缺点和错误在所难免，敬请批评指正。

　　《水力学(第2版)》按照教育部高教司制定的水力学课程教学基本要求编写。共分13章：绪论，水静力学，液体一元恒定总流基本原理，层流和紊流、液流阻力和水头损失，液体三元流动基本原理，有压管流，明渠均匀流，明渠非均匀流，堰流和闸孔出流，泄水建筑物下游水流的衔接与消能，渗流，污染物的输运和扩散，水力相似与模型试验基本原理。　　《水力学(第2版)》是依据多年的教学实践，并广泛吸取国内外教材之优点而编写的。在内容安排上，着重分析水流现象，揭示水流内在规律； 以水力学的基本概念、基本原理为主，避免繁琐的数学推导，着重物理概念的阐述，对过于繁琐的计算重点介绍计算方法，引导学生用计算机来完成计算； 力求与水利、土建工程实际相结合，并注重与其他学科更好的结合，对推动水力学的学科发展起到较好的促进作用。　　《水力学(第2版)》主要作为高等院校水利、土建类专业的大学本科教学用书，也可作为从事水力学工作的工程技术人员参考用书。

第1章 绪论11.1 水力学的定义、任务和发展简史11.2 液体的连续介质模型31.3 液体的主要物理性质31.3.1 质量和重量41.3.2 黏滞性51.3.3 压缩性81.3.4 表面张力91.3.5 汽化压强101.4 作用于液体的力101.4.1 表面力101.4.2 质量力11思考题11习题12第2章 水静力学142.1 概述142.2 静水压强及其特性142.2.1 静水压强的定义142.2.2 静水压强的特性152.3 液体平衡微分方程及其积分172.3.1 液体平衡微分方程172.3.2 液体平衡微分方程的积分182.3.3 等压面特性182.4 重力作用下静水压强的分布规律192.4.1 水静力学基本方程192.4.2 绝对压强、相对压强，真空202.4.3 水头与单位能量212.4.4 等压面的应用222.4.5 静水压强分布图242.5 重力和惯性力同时作用下的液体平衡252.6 作用于平面上的静水总压力282.6.1 解析法282.6.2 矩形平面静水压力——压力图法312.7 作用于曲面上的静水总压力332.7.1 静水总压力的大小332.7.2 静水总压力的方向352.7.3 静水总压力的作用点35思考题37习题38第3章 液体一元恒定总流基本原理423.1 概述423.2 描述液体运动的两种方法423.2.1 拉格朗日法423.2.2 欧拉法443.3 液体运动的几个基本概念453.3.1 恒定流与非恒定流453.3.2 一元流、二元流与三元流463.3.3 流线与迹线463.3.4 流管、元流、总流、过水断面473.3.5 流量与断面平均流速473.3.6 均匀流和非均匀流483.3.7 渐变流与急变流493.3.8 系统和控制体503.4 恒定流动的连续方程513.5 恒定元流的能量方程523.5.1 理想液体恒定元流的能量方程523.5.2 伯努利方程的能量意义和几何意义543.5.3 实际液体恒定元流的能量方程553.6 实际液体恒定总流能量方程563.7 恒定总流动量方程623.8 空化与空蚀的概念67思考题67习题68第4章 层流和紊流、液流阻力和水头损失714.1 概述714.2 水头损失的分类714.3 液体运动的两种流态——层流和紊流724.3.1 雷诺试验724.3.2 沿程损失hf和平均流速v的关系734.3.3 流态的判别——雷诺(Reynolds)数754.4 均匀流基本方程774.4.1 切应力与沿程损失的关系774.4.2 切应力的分布794.5 层流运动804.5.1 圆管均匀层流804.5.2 二元明渠均匀层流834.6 沿程水头损失的一般公式864.7 紊流概述864.7.1 紊流的脉动现象和时均概念874.7.2 紊流切应力894.7.3 紊流的黏性底层914.7.4 紊流的水力光滑面、水力过渡粗糙面和水力粗糙面924.8 紊流的流速分布934.8.1 对数流速分布944.8.2 指数流速分布964.8.3 黏性底层的厚度984.9 沿程水头损失系数λ的试验研究——尼古拉兹试验1014.9.1 人工粗糙管沿程水头损失系数λ的试验研究——尼古拉兹试验1014.9.2 实用管道沿程水头损失系数λ的试验研究1044.10 谢才公式1084.11 局部水头损失111思考题116习题116第5章 液体三元流动基本原理1195.1 概述1195.2 流线与迹线微分方程1195.2.1 流线微分方程1195.2.2 迹线微分方程1205.3 液体三元流动的连续性方程1205.4 液体微团运动的基本形式1215.4.1 液体微团运动形式分析1225.4.2 液体微团速度分解定理1235.5 有旋运动简介1255.6 液体恒定平面势流1285.6.1 流速势函数1285.6.2 流函数1295.6.3 流网及其性质1315.6.4 基本平面势流1345.7 液体运动微分方程1365.7.1 液体中一点处的应力状态1375.7.2 本构方程-应力与变形率的关系1375.7.3 应力形式的运动微分方程1385.7.4 运动微分方程——纳维-斯托克斯方程1395.7.5 紊流时均运动微分方程——雷诺方程1405.7.6 边界层简介142思考题143习题143第6章 有压管流1456.1 概述1456.2 短管的水力计算1466.2.1 自由出流1466.2.2 淹没出流1476.2.3 总水头线和测压管水头线的绘制1486.2.4 短管水力计算举例1496.3 长管的水力计算1536.3.1 简单管道的水力计算1536.3.2 串联管道的水力计算1556.3.3 并联管道的水力计算156……第7章 明渠均匀流170第8章 明渠非均匀流189第9章 堰流和闸孔出流243第10章 泄水建筑物下游水流的衔接与消能277第11章 渗流299第12章 污染物的输运和扩散329第13章 水力相似与模型试验基本原理347习题答案372参考文献378

插图：同我国的情况类似，世界各国为了发展农业和航运事业，也修建了大量的渠系。古罗马人则修建了大规模的管道供水系统，这些都反映出人们对水流运动规律有了初步认识。但是，世界公认的最早的水力学萌芽，是古希腊的阿基米德（Archimedes）论述的液体浮力和浮体的定律，奠定了水静力学基础。此后，水力学发展缓慢。到15世纪至17世纪，由于生产力的不断发展，出现了大量的水力学问题，但受到当时的科学水平的限制，无法用理论的方法加以解释，只能够凭借直觉或者借助实验来解决。这一时期的代表人物有达·芬奇（L.da Vinci）、托里拆利（E.Torricelli）、伽利略（G.GaIilel）、帕斯卡（B.Pascal）、牛顿（I.Newton）等用实验方法研究了水静力学、大气压力、孔口出流、压力传递和流体的内摩擦力等问题。但总体上，还没能够真正形成系统的理论。17世纪以后，水力学得到了较快的发展，对其运动规律的研究大致可分为两类：其一是通过数学分析的方法严格地进行理论推导，来建立流体力学的基本方程，如伯努利（D.Bernoulli）建立了理想液体运动的能量方程；欧拉（L.Euler）建立了理想液体的运动微分方程；纳维（L.M.H.Navier）和斯托克斯（G.G.Stokes）建立了实际液体的运动方程；雷诺（O.Reynolds）建立了雷诺方程。这样就构成了古典流体力学的理论基础，并且发展成为力学的一个分支。虽然上述方程的建立采用了比较严格的理论推导，但所作的某些假设与实际情况也不尽相符，或由于数学求解上所遇到的困难，所以无法用于求解许多实际工程问题。其二，由于生产力发展的需要，从大量的实验和实际的观测资料中总结出一些经验关系式用以解决实际工程问题，最具代表性的有谢才（A.de Chezy）建立了均匀流动的谢才公式，以及后来为确定谢才系数的曼宁（R.Manning）公式；达西（H.P.G.Darcy）提出的线性渗流定律；毕托（H.Penri）发明量测水流流速的毕托管；文丘里（A.G.B.Venturi）发明量测管道流量的文丘里管等。这些成果由于理论指导不足，往往都有其局限性，难以解决复杂的问题。19世纪末，由于科技发展的突飞猛进，新技术的不断涌现，生产实践要求理论与实际紧密结合才能解决问题。特别在1904年普朗特（L.Prandtl）创立了边界层理论，使流体力学的发展进入了一个崭新阶段。逐渐形成了现代流体力学。根据其研究的侧重点不同，可将内容侧重理论分析的称为流体力学，而在内容上注重工程实际应用的称为工程流体力学，亦称为水力学。20世纪以来，随着科技的不断进步，根据不同的研究领域的实际需要，水力学得到了空前的发展，并且与其他学科相互渗透，形成了一些新的分支学科，如环境水力学、生态水力学、化学流体力学等。尤其是近半个世纪以来，电子计算机的广泛应用，使得过去无法求解的问题通过数值计算得到解决。这也为流体力学这一古老的学科插上腾飞的翅膀。

《水力学(第2版)》：高等院校力学教材，普通高等教育“十一五”国家级规划教材

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派货特别快，有效率。不过纸张质量感觉不好，不太像正版的

高校教材，学习必备方便快捷

书有点破 有一点角上都破了 不过物流很给力 很快

和第一版区别不大，不过卓越很便宜，性价比高

挺好的，正版书，内容还行

书上老师推荐的、具体不知道

读过最好的水力学教材，用三百多页把水力学讲授的这么精炼！