普通高等教育“十一五”规划教材：水力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵昕 等 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508383798

版次：1

商品编码：10459495

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-03-01

用纸：胶版纸

页数：340

字数：531000

内容简介

《普通高等教育“十一五”规划教材：水力学》为普通高等教育“十一五”规划教材。全书共分十二章，主要内容包括绪论，水静力学，流体运动及其分类，水动力学基础，流动阻力与水头损失，量纲分析与相似原理，孔口、管嘴出流和恒定有压管流，明槽恒定流动，堰流及闸孔出流，泄水建筑物下游的水流衔接与消能，有压管道和明槽中的非恒定流，渗流。《普通高等教育“十一五”规划教材：水力学》采用流体力学的系统控制体方法推导基本方程，介绍了部分计算水力学的方法和程序。书中涉及水力学中的主要词汇采用英文注释的方法。为了帮助读者学习和巩固，每章后均附有习题。
《普通高等教育“十一五”规划教材：水力学》可作为高等院校本科水利类各专业、道路与桥梁工程和环境保护等专业的教材，也可作为相关专业教师和研究生的教学参考书。

目录

前言
第一章 绪论
第一节 流体与连续介质假设
第二节 流体的主要物理性质
第三节 作用在流体上的力
第四节 水力学发展史简介
习题

第二章 水静力学
第一节 静水压强及其特性
第二节 流体平衡微分方程
第三节 重力作用下的液体平衡
第四节 几种质量力同时作用下的液体平衡
第五节 平面上的静水总压力
第六节 曲面上的静水总压力
第七节 浮力及浮体与潜体的稳定性
习题

第三章 流体运动及其分类
第一节 描述流体运动的方法
第二节 流体运动的若干基本概念
第三节 流体微团运动的分析
习题

第四章 水动力学基础
第一节 系统、控制体和输运方程
第二节 连续性方程
第三节 理想流体的运动微分方程及其积分
第四节 粘性流体的运动微分方程
第五节 恒定总流的能量方程及其应用
第六节 恒定总流的动量方程和动量矩方程
第七节 理想流体的平面势流
第八节 空化与空蚀
习题

第五章 流动阻力与水头损失
第一节 水头损失与切应力
第二节 层流与紊流
第三节 圆管中的层流
第四节 紊流的基本理论
第五节 沿程水头损失的计算
第六节 局部水头损失的计算
第七节 边界层理论基础与绕流阻力
习题

第六章 量纲分析与相似原理
第一节 量纲与量纲和谐原理
第二节 量纲分析法
第三节 流动相似与相似准则
习题

第七章 孔口、管嘴出流和恒定有压管流
第一节 概述
第二节 孔口出流
第三节 管嘴出流
第四节 短管水力计算
第五节 串联管道与并联管道
第六节 枝状管网与环状管网
第七节 沿程均匀泄流
习题

第八章 明槽恒定流动
第一节 明槽与明槽流动
第二节 明槽恒定均匀流
第三节 明槽恒定渐变流
第四节 明槽恒定急变流
第五节 明槽恒定渐变流水面曲线的定性分析
第六节 明槽恒定渐变流水面曲线的计算
习题

第九章 堰流及闸孔出流
第一节 堰流的类型及计算公式
第二节 薄壁堰溢流
第三节 实用堰流的水力计算
第四节 宽顶堰流的水力计算
第五节 闸孔出流水力计算
习题

第十章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能
第一节 底流型衔接消能的水力计算
第二节 挑流消能的水力计算
第三节 面流及消能戽消能简介
习题

第十一章 有压管道和明槽中的非恒定流
第一节 水击现象
第二节 水击运动的基本微分方程
第三节 水击方程的特征差分解
第四节 明槽非恒定流特性及分类
第五节 明槽非恒定渐变流的基本方程
第六节 明槽非恒定渐变流的直接差分解法
习题

第十二章 渗流
第一节 渗流的基本概念
第二节 渗流的达西定律
第三节 渗流的基本方程式
第四节 一元恒定渐变渗流
第五节 均质土坝的渗流
第六节 水工建筑物透水地基中的二维恒定有压渗流
第七节 水电比拟法
习题
参考文献

精彩书摘

第一章 绪论
水力学（Hydraulics）是流体力学（Fluid Mechanics）的一个重要分支，它主要研究不可压缩流体（主要是液体，也包括某些情况下的气体）的平衡与流动的规律及其在工程技术领域中的应用。根据流体处于静止状态或流动状态，水力学又分为水静力学（Hydrostatics）和水动力学（Hydrodynamics）两大部分，前者研究静止流体内部的压强分布以及流体与边界之间作用力，后者研究流体的运动速度、作用力和能量转换规律等。
水力学是水利、土木、给排水、环保、能源、航运、海洋、机械、化工、矿冶等工程技术领域的重要技术基础学科，这些专业中的流动问题大致包括有压管流、明槽水流、孔口管嘴出流、闸孔出流、堰流、泄水建筑物下游的水流衔接和消能，渗流，射流，船舶，水波，以及流动的传质传热等各类流动现象，以上内容多数将在本书中予以介绍。
本章将介绍流体的主要特征，流体的主要物理性质和物理参数，以及作用于流体上的质量力和表面力。

前言/序言

水利工程中的基本原理与应用 本书是一部系统阐述水力学基础理论及其在水利工程中应用的重要著作。水力学，作为研究液体（主要是水）运动规律及其与边界相互作用的科学，是所有涉及水资源开发、利用、治理和保护工程的基石。从古至今，人类文明的进步与水的关系密不可分，而对水进行有效管理和利用的科学手段，正是水力学所提供的。 本书的编写旨在为读者构建一个全面而深入的水力学知识体系，使其能够理解并掌握水在各种工程条件下的行为特征，从而能够科学地设计、分析和优化各类水利工程。我们将从最基本的水力学概念出发，逐步深入到复杂的工程问题，力求理论联系实际，帮助读者理解抽象的物理原理在具体工程中的体现。 第一部分：流体力学基础 在本部分，我们将首先建立对流体基本性质的认知。这包括流体的定义、分类（如牛顿流体与非牛顿流体），以及关键的物理属性——密度、粘度、表面张力、可压缩性等。这些性质直接影响着流体的运动状态，理解它们是后续所有分析的出发点。例如，粘度决定了流体内部的摩擦力，直接关系到能量的损失；密度则与流体所受的重力有关，是计算压强和水头的重要参数。 接着，我们将深入探讨静水压强，这是流体静止时作用在单位面积上的力。我们将推导和应用静水压强的计算公式，理解其与深度的关系，并学习如何计算作用在平面和曲面上的总静水压强，这对于设计水坝、闸门、船体等结构至关重要。我们将详细讲解阿基米德原理，阐述浮力产生的原因及其在浮体稳定性分析中的应用。 进入运动流体部分，我们将引入流速、流线、迹线、涡线等基本概念，用以描述流体的运动状态。我们还将学习连续性方程，这是质量守恒在流体运动中的体现，它将流体的速度与截面积联系起来，是解决许多管道流动问题的基础。 能量守恒原理在流体运动中的表现——伯努利方程，是我们学习的重点。我们将详细推导伯努利方程，并理解其中各项（动压头、静压头、位压头）的物理意义。伯努利方程是分析管道系统、堰流、射流等现象的强大工具，本书将通过大量实例来展示其应用。 然而，伯努利方程是在理想流体、稳态流、不可压缩流等理想条件下推导出来的。在实际工程中，流体并非理想，能量损失是不可避免的。因此，我们将深入研究实际流体中的能量损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。我们将介绍谢才系数、曼宁公式等经验公式，用于计算沿程水头损失，并分析不同管径、材料、流速以及局部结构（如阀门、弯头、收缩管段）对局部水头损失的影响。 第二部分：管流理论与应用 管流是水力学中应用最广泛的领域之一。在本部分，我们将专注于管道内的流体流动。我们将详细讨论层流和紊流两种主要的流动形态，以及雷诺数在判断流态中的作用。我们将介绍阻力系数的概念，并详细讲解如何利用阻力系数图（如莫迪图）来求解不同工况下的管流问题。 书中将包含大量关于复杂管路系统的设计与分析的讲解，例如多分支管路、环形管路、带有水泵和水轮机的管路系统。我们将学习如何运用节点法、割线法等数值方法来求解这些复杂系统的流量和压降。 此外，水锤现象是管道系统中一个必须认真对待的危险问题。我们将深入分析水锤产生的原因（如阀门快速关闭、水泵突然停机），并详细介绍防止和减缓水锤效应的方法，如设置缓闭止回阀、调压塔、蓄水罐等。这些内容对于保障管道系统的安全运行至关重要。 第三部分：明渠流理论与应用 明渠流是指水流发生在自然河道、人工渠道、水槽等具有自由水面的流动。与管流不同，明渠流的自由水面受大气压影响，且流速分布和能量损失计算方法有所区别。 我们将从基本概念入手，介绍明渠流的特性，如水深、流速、底坡、糙率等。我们将重点讲解均匀流的概念，并详细推导和应用均匀流计算公式，如曼宁公式，用于计算不同渠段的流速和流量。 本书将详细阐述非均匀流，包括缓流和急流。我们将深入讲解能量比和动量比的概念，并运用能量方程和动量方程来分析明渠流中水面的变化，特别是超临界流与亚临界流之间的变化，以及由此产生的跳跃现象。 堰是控制水位、测量流量的重要构筑物。我们将详细介绍各种类型的堰，如薄壁堰（矩形堰、三角形堰）、宽顶堰等，推导其流量计算公式，并分析影响堰流流量的各种因素，如堰顶高程、水舌厚度、侧壁收缩等。 闸门是调控水流、防洪、灌溉等工程中不可或缺的设施。我们将介绍各种类型闸门（如平板闸门、弧形闸门）的结构及其水力特性，并详细讲解闸门开度与流量的关系，以及闸门启闭过程中可能出现的水力问题。 第四部分：渗流理论与应用 渗流是指水在多孔介质（如土壤、岩石）中的运动。渗流理论在水利工程中应用极其广泛，尤其是在大坝、堤防、水工建筑物地基的稳定性分析以及地下水资源的开发利用方面。 我们将介绍渗流的基本定律，如达西定律，并深入分析其适用条件和物理意义。我们将学习如何计算渗流量，并引入渗透系数的概念。 本书将着重讲解渗流边界条件和势流理论，并通过求解拉普拉斯方程的方法来分析复杂的渗流问题。我们将介绍绘制定向流网（流管法）的方法，这是一种直观且有效的求解二维定常渗流问题的方法，可以用来计算渗流量、判断渗流破坏的可能性，并估算水压力。 我们将具体应用渗流理论分析大坝和堤防的渗流问题，包括计算渗流量、确定渗流等温线和等压线，以及评估防渗结构（如防渗墙、铺盖）的防渗效果。 第五部分：水力机械初步 水力机械是将水能转化为机械能（水轮机）或将机械能转化为水能（水泵）的装置，是水力发电、提水灌溉等工程的核心设备。 在本部分，我们将对水轮机和水泵的基本原理进行介绍。我们将区分不同类型的水轮机（如冲击式、反击式）和水泵（如离心泵、轴流泵），并简要介绍它们的工作原理和适用范围。 虽然本书不是专门的水力机械教材，但了解这些基本概念有助于理解水力工程整体系统的工作过程，以及水力机械在能量转换中的作用。我们将讨论水轮机和水泵的效率问题，以及它们在整个水力系统中的能量损耗。 结论与展望 通过对以上各部分的学习，读者应能建立起一个扎实的水力学理论基础，并能够将这些理论应用于解决实际的水利工程问题。水力学是一门不断发展的学科，随着数值计算方法和观测技术的进步，我们对水流规律的认识也在不断深入。 本书的编写力求条理清晰，内容丰富，兼顾理论深度与工程实用性。我们希望通过本书，能够激发读者对水力学的兴趣，为他们从事水利工程相关的学习和工作打下坚实的基础。水利工程关乎国计民生，对水的深入理解是实现可持续发展和造福人类的关键。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，一开始选择这本教材，主要是因为它被列为“十一五”规划教材，感觉质量应该有所保障。拿到书后，确实没有让我失望。从我个人的学习体验来说，这本书最大的优点在于其体系的完整性和逻辑的严谨性。它从流体的基本性质讲起，逐步过渡到静力学，然后是动力学，最后是实际应用，整个学习路径非常清晰。书中的公式推导都比较完整，而且在关键步骤都进行了详细的说明，让我能够理解公式是怎么来的，而不是死记硬背。我对书中关于水泵和水轮机的章节印象特别深刻，作者详细介绍了不同类型水泵的工作原理、性能曲线以及选择方法，还讲解了水轮机的类型、效率计算等内容，这些对于理解水工机械设备非常有帮助。书中穿插的工程实例，虽然篇幅不多，但都非常有代表性，能够很好地将理论知识与实际工程联系起来。唯一的建议是，如果能增加一些互动式的在线习题或者模拟软件的链接，那就更完美了，这样可以进一步提升学习的趣味性和实践性。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的教材不应该仅仅是知识的搬运工，更应该能够激发读者的学习兴趣和探索精神。从这个角度看，《水力学》这本书做得相当出色。它在讲解枯燥的理论知识时，善于运用生动的语言和形象的比喻，让晦涩的概念变得通俗易懂。比如，在讲解空化现象时，书中用“沸腾”来类比，帮助我们理解压力降低导致液体汽化的过程，并且强调了空化对设备造成的危害。我印象深刻的是关于水锤效应的章节，作者详细解释了水锤的产生原因、传播过程以及如何进行防护，并提供了相关的计算公式和设计准则。这种从原理到应用，再到防护措施的讲解方式，非常系统和全面。书中对各种水力机械的介绍也相当深入，不仅仅是简单的原理介绍，还包括了它们的结构特点、性能参数以及在不同工况下的运行分析。这本书的语言风格严谨而不失活泼，让我能够沉浸在知识的海洋中，并且对水力学这门学科产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本《水力学》的理论深度和广度都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是简单地罗列公式和定理，而是深入浅出地剖去了水力学现象背后的本质。在讲解流体在管道中流动时，书中对不同流态（层流、紊流）的描述非常到位，并且详细阐述了它们各自的特点、判断方法以及在实际工程中的意义。对于紊流边界层理论的介绍，虽然内容比较复杂，但作者通过类比和简化，让我这个初学者也能捕捉到其核心思想。特别是关于阻力损失的章节，从达西公式的推导，到莫迪图的应用，再到各种局部水头损失的计算方法，都有详尽的讲解和丰富的案例。书中还涉及到了一些更高级的水力学主题，比如明渠恒定流、明渠非恒定流，这些内容对于理解河流、运河等水利工程设计至关重要。我尤其欣赏书中对模型试验的介绍，它让我了解了如何通过缩小规模来研究复杂的工程问题，这对于我将来从事相关工作非常有启发。这本书的参考文献也相当丰富，为我进一步深入学习提供了宝贵的线索。总而言之，这是一本非常扎实的学术著作，值得反复研读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的设计非常人性化，从封面到内页的印刷质量都相当不错。作为一本高等教育的教材，它在内容的选择和组织上都体现了专业性。我特别喜欢书中对水力学概念的定义和阐述，非常精确，没有模棱两可的地方。例如，在讲解流体粘度的概念时，书中不仅给出了数学定义，还通过“内摩擦力”的比喻，让概念变得更容易理解。书中的图表绘制得非常清晰，尤其是那些表示速度分布、压力分布的图，对于理解流体运动的规律非常有帮助。我个人对书中关于量纲分析和相似理论的讲解非常感兴趣，这部分内容让我看到了如何利用抽象的数学工具来研究复杂的物理现象，并且能够将试验结果推广到实际工程中。虽然有些章节涉及的公式推导和计算比较复杂，需要一定的数学基础，但只要认真阅读，仔细琢磨，还是能够掌握的。这本书的另一个亮点是它所包含的知识点都非常实用，很多内容都能在实际的水利工程、城市供水、污水处理等领域找到应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我学习水力学的“救星”！刚拿到手的时候，我还担心内容会太枯燥，毕竟像我们这种理工科学生，对理论公式总是有点畏惧。但翻开这本书，我才发现我的顾虑完全是多余的。作者在讲解基本概念的时候，就像在讲一个精彩的故事，一点点地把抽象的物理过程描绘得生动形象。尤其是关于流体静力学和流体动力学的部分，作者不仅给出了严谨的数学推导，还配上了大量的图示和实例，让我能够直观地理解伯努利方程、连续性方程这些核心原理是如何应用的。读到后面关于管路水力学的内容，更是让我豁然开朗，之前困扰我的各种压强损失、沿程损失、局部损失等等问题，在这本书里都得到了清晰的解答。书中的例题设计得非常巧妙，既有基础性的练习，也有一些需要综合运用知识才能解决的综合题，而且解答过程详细，让我学到了很多解题技巧。我最喜欢的是书本的排版，字体大小适中，章节划分清晰，重要的概念和公式都有醒目的标识，阅读起来非常舒适，不会造成视觉疲劳。这本书的语言风格也很亲切，没有那种高高在上的学术腔调，让我感觉像是在和一位经验丰富的老师交流，学习的过程也变得轻松愉快起来。