2018结构工程师考试

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》重点：总流的动量方程

　　总流的动量方程

　　1.动量定理：作用在控制体内流体上的外力=单位时间控制体流出的动量与流入动量只差。

　　适用范围：

　　(1)粘性流体、非粘性流体的不可压缩定常流动。

　　(2)选择的两个过水断面应是缓变流过水断面，而过程可以不是缓变流。

　　(3)质量力只有重力

　　(4)沿程流量不发生变化

　　动量方程的解题步骤:

　　(1)选分离体 根据问题的要求，将所研究的两个缓变流断面之间的水体取为分离体;

　　(2)选坐标系 选定坐标轴的方向，确定各作用力及流速的投影的大小和方向;

　　(3)作计算简图 分析分离体受力情况，并在分离体上标出全部作用力的方向;

　　(4)列动量方程解题 将各作用力及流速在坐标轴上的投影代入动量方程求解。

　　注意：a.计算压力时，压强采用相对压强计算。B.与能量方程及连续性方程的联合使用。

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》考点：明渠均匀流

　　明渠均匀流

　　1.明渠按底坡分类： 平坡i = 0明渠;顺坡(或正坡)i > 0明渠;逆坡(或负坡)i < 0明渠。

　　2.明渠均匀流：流线为平行直线的明渠水流，也就是具有自由表面的等深，等速流，明渠均匀流是明渠流动的最简单形式。

　　对明渠均匀流中取任意过水断面1-1,2-2列伯努利方程，

　　得△Z=hf

　　除以流程，即i=J。

　　表明明渠均匀流(考点24)形成的条件是位能沿程减少值等于沿程水头损失，而水流的动能不变。按这个条件明渠均匀流只能出现在底破不变，断面形状、尺寸、壁面粗糙系数都不变的顺坡(i>0)长直渠道中。在平坡、逆坡(i<0)渠道、非棱柱形渠道及天然河道中都不能形成均匀流。水力坡度i、水面坡度ip(压力坡度)、渠底坡度ib相等，即i=ip=ib

　　3.过水断面的几何要素

　　4.明渠均匀流的基本计算公式：

　　明渠流受力：重力、槽壁摩擦力

　　5.水力最佳断面

　　(1)水力最佳断面尺寸的确定

　　水力最佳断面：当渠道底坡、粗糙率及面积大小一定时，能够获得最大流速或通过最大流量时的断面形式。

　　梯形过水断面渠道的水力最佳断面：

　　渠底宽-b，水深-h，边坡系数-m

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》考点：水面曲线分析

　　水面曲线分析

　　为分析水面曲线的不同变化趋势，按以下界限对流动空间，进行分区：

　　正常水深线— N-N 线; 临界水深线— C-C 线;

　　渠道底线。

　　1 区— 同时在 N-N 线与 C-C 线之上的区域;

　　3 区— 同时在 N-N 线与 C-C 线之下的区域;

　　2 区— 介于 N-N 线与 C-C 线之间的区域。

　　水面曲线分析总结

　　(1)N-N 线与 C-C 线并非实际水深线，而是流动空间分区的界线;

　　(2)缓坡3个区，陡坡3个区，临界坡2个区，平坡2个区，逆坡2个区，共12个区;微分方程式在每个区的解是唯一的，因此明渠非均匀渐变流水面共有12种变化，即12条水面曲线。

　　(3)在所有区域中，1、3区均为壅水曲线，2区均为降水曲线;

　　(4)除 C1、C3 型外，所有水面曲线在水深趋于正常水深时，均以N-N 线为渐近线;所有水深趋于临界水深时，均与 C-C线正交，发生水跃或水跌。

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》重点：量纲和谐原理

　　量纲和谐原理

　　1.量纲：表征物理量按其性质不同而划分的类别，即量纲表示的是物理量的种类。量纲也称因次

　　单位：度量各种物理量数值大小的标准。即单位是度量某一物理量的基值，预先人为选定的。

　　2.基本量纲与诱导量纲

　　量纲可分为基本量纲和诱导量纲。

　　基本量纲是指具有独立性的量纲。如长度[L]、质量[M]、时间[T]或长度[L]、力[F]、时间[T]就是相互独立的量纲，它们之间不能互相推导，它们就可以作为基本量纲。

　　诱导量纲是指由基本量纲推导出的量纲。

　　3.量纲和谐原理

　　量纲和谐原理是量纲分析的基础。量纲和谐原理的简单表述是：凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的。

　　量纲和谐原理推出两个特点

　　(1) 正确反映客观规律的方程，一定能表示成由无量纲项组成的无量纲方程。

　　(2) 规定了一个物理过程中有关物理量之间的关系。

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》重点：渗流的阻力定律

　　渗流的阻力定律

　　1.达西定律

　　(1)装置：

　　开口直立的圆筒中，液面保持恒定，经一段时间后，注入的流量与流出的流量相同时，筒中的渗流为恒定出流。

　　(2)观测现象：

　　筒壁上各测压管的液面随位置的降低而降低。

　　(3)达西定律

　　由于渗流流速较小，故可将测管液面差看作是两断面的水头损失。 可将水头损失看作均匀分布。

　　【例题·填空题】渗透系数是( )

　　【答案】表示土性质和流体性质综合影响渗流的系数，具有速度的量纲。

　　(4)达西定律的适用范围

　　2、裘皮幼公式

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　　2018年一级结构工程师《流体力学》考点：渗流概述

　　渗流概述

　　1.水在土中的状态

　　气态水，附着水，薄膜水，毛细水和重力水，重力水是渗流理论研究的对象。

　　2.渗流模型

　　把整个渗流区域设想为没有土壤颗粒存在，而是充满了水，渗流是在边界条件、流量、阻力及压力

　　都和此区内实际情况完全一样的一种连续运动，只是渗流模型中的流速与实际渗流中的流速不同。

　　(1)流量相同;

　　(2)压力相同;

　　(3)能量损失相同。

　　引进渗流模型后，可将渗流视作连续介质，故可将渗流分为恒定流与非恒定流;均匀流与非均匀流;有压流与无压流;渐变流与非渐变流。无压渗流的自由水面称为浸润面，水面线为浸润线。

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