第1章 绪论
1.1 水力学及其任务
水力学(hydraulics)是研究液体机械运动规律及其应用的科学。
液体(Liquid)与气体(gas)统称为流体(fluid)。
流体力学(fluidmechanics)是研究流体机械运动规律的科学。水力学是流体力学的一个分支。
液体不同于固体的*基本特征就是具有流动性(mobility)。流动性是指在任何微小切力的作用下,液体都会连续变形的特性。这种变形称为流动。直到切力消失,流动才会停止。无论静止或运动,液体几乎不能承受拉力,只能承受压力。力学研究的内容是物体机械运动规律。液体运动遵循机械运动的普遍规律,如质量守恒定律、牛顿运动定律、能量转化和守恒定律等,并以这些普遍规律,形成水力学理论的基础。
与所有物质相同,液体是由大量的分子构成的。由于分子之间存在空隙,描述液体的物理量(如密度、压强和流速等)在空间的分布是不连续的;而分子的随机热运动又导致了空问任一点上液体物理量在时间上变化的不连续。水力学的研究内容是液体的宏观运动规律,而这一规律恰恰是研究对象中所有分子微观运动的宏观表现。欧拉(L.Euler,瑞士数学家、力学家,1707~1783年)于1755年首先提出了连续介质(continuum)模型的概念,即把液体看成是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。这里的质点是指与流动空问相比体积可以忽略不计而又具有一定质量的液体微团。这样,既可避开分子运动的复杂性,又可将液体运动中的物理量视为空间坐标和时间变量的连续函数,采用数学分析方法来研究液体运动。
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