发生空化。空化处发生大量气体（或蒸汽）空泡，这一现象称为空穴。所以空穴发生在水流低压区。

空蚀现象：在发生空穴处的下游高压区，往往因空泡的溃灭引起过流壁面的剥蚀破坏，即所谓空蚀现象。工程中均需采取各种措施来避免这一现象或破坏的发生。

第三节 非粘性液体

在研究液体运动规律时，一般仅须考虑其惯性、万有引力特性和粘滞性。但由于粘滞性所产生的内摩擦切应力，使水流受力变得复杂，许多情况下难以进行理论上的分析研究和求解，为此引入非粘性液体或理想液体的概念。

非粘性液体（理想液体）

非粘性液体是没有粘滞性的液体，但它仍保留使液体流速具有连续分布的性质。 粘性液体（实际液体）

相对地，称具有粘滞性的液体为粘性液体或实际液体。

第四节 作用于液体上的力

作用于液体上的力很多，按性质可分为重力、惯性力、弹性力、内摩擦力以及表面张力等。它们分别对液体运动规律有着不同的影响。这些力按其作用方式分为表面力和质量力两类。

一． 表面力

表面力：表面力连续作用于液体的表面，表面力又可分解成垂直和平行于作用面的压力和切力。表面力如边界对液体的反作用力，再如液体质点之间的作用力在作用面上的表现。

压强：单位面积上的压力称为压强，又称为压应力。以p表示。 切应力：单位面积上的切力称为切应力。以τ表示。 下面给出它们的定义，如图所示液体平面Ａ上作用着连续分布的压力，在Ａ上任取一微小面积ΔA，其上压力的合力为ΔP，则某点压强的定义为：

p?lim?P

?A?0?A若用作用面上总压力比上作用面积，则为作用面上的平均压强p＝P／A 同理某点切应力的定义为：

??lim?T

?A?0?A作用面A上的平均切应力τ＝T/A

二． 质量力

质量力（体积力）

质量力连续作用于液体质点上，其值与液体的质量成正比，对均质液体其质量力与体积成正比，故又称为体积力。

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设某液体的质量为Ｍ、质量力为Ｆ，则单位质量力f为： f＝F／M (m/s2) f的矢量式为：

f＝Xi+Yj+Zk

式中，Ｘ、Ｙ、Ｚ为单位质量力在坐标x、y、z上的投影。其单位为m/s2与加速度单位相同。

第二章 水静力学

《水静力学》授课学时为4个学时。其中第一至第四节为2个学时，第六、第七节为2个学时，第五节、第八节不作要求。实验学时为2个学时，实验内容为静水压强实验。 基本要求：①了解静水压强特性，等压面，绝对压强与相对压强，水头与单位势能等基本概念。了解压强测量的基本方法和压强的各种表示方法。 ②会使用重力作用下流体静压强的基本公式求解任意点的流体静压强。③能正确绘制静水压强分布图和压力体图，能利用该图或基本公式求解作用于平面上和曲面上的静水总压力的大小，方向及其作用点。 基本概念：⑴静水压强的特性 ⑵等压面 ⑶势函数、等势面 ⑷绝对压强 ⑸相对压强 ⑹真空压强、真空度 ⑺压力中心 ⑻压力体

重点掌握：⒈静水压强的计算，静水压强分布图 ⒉绝对压强、相对压强及真空压强的关系 ⒊用等压面的概念计算压强或压强差 ⒋平面静水总压力的计算（包括任意形状的平面用公式计算及矩形平面用图解法计算） ⒌压力体的概念及曲面静水总压力的计算

详细内容：

水静力学的定义：研究液体在静止状态下的力学规律及其应用。

静止液体的特点：静止液体不能承受切力，其质点间没有相对位移，故不显示粘滞性，也不存在切应力。仅有压强与外力相平衡。因此，在研究水静力学问题时，理想液体与实际液体都是一样的。

第一节 静水压强的特性

静止液体质点间相互作用着垂直并指向作用面的静水压强，且某点的压强值与方向无关。即：①静水压强方向垂直并指向作用面，②压强值与方向无关。

在静止液体中M点附近取微分四面体为脱离体，为方便起见，可取成如图形式，即三个正交面与坐标面平行，棱长分别为dx、dy、dz，ABC为任意方向倾斜面，其面积为dAn，其外法线n的方向余弦cos(n,x)、cos(n,y)、cos(n,z)。微分四面体MABC上受力包括表面力和质量力，其表面上的压强各为px、py、pz、pn，表面力为 Px=1/2·dydz·px，??Pn=pndAn Pn在x轴向的分量

Pnx=Pncos(n,x)=pndAn·cos(n,x)=1/2·dydz·pn

微分体的质量力为F，在x、y、z轴上的投影分量为Fx、Fy、Fz，则

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Fx=ρdV·X=1/6·ρX·dxdydz

由x方向平衡条件

Px－Pnx＋Fx＝0 即 1/2·pxdydz－1/2·pndydz＋1/6·ρdxdydz·X＝0

当dx、dy、dz→０时，忽略高阶微量，有px＝pn。同理：py＝pn，pz＝pn 此即表明，当四面体无限缩小至一点时，各方向的静水压强均相等。

第二节 静止液体平衡微分方程式

一． 静止液体平衡微分方程式

在静止液体中任取一微分正六面体，由x、y、z方向的平衡得

1?p?X?0 ??x

1?p?Y?0 ??y1?p?Z?0 ??z

二． 等压面

等压面：液体中各点压强相等的面为等压面。如自由液面和不同液体的分界面等皆为等压面。

等压面具有下列性质：

１． 等压面亦为等势面。

２． 等压面上各点质量力与等压面垂直正交。

第三节 重力作用下静水压强基本方程式

当液体为绝对静止时，其质量力仅为重力，这是工程中最常见的情况。其静水压强基本方程式如下：

p?p0??h

式中 p0为表面压强；h为某点在液面下淹没深度，简称水深。该式表明，静止液体某点压强为表面压强与该点以上液柱重量之和。

由基本方程式还可得出以下几点结论：

1. 表面压强变化Δp0时，液体各点压强均相应变化Δp0值，这一规律叫作帕斯卡原理。

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2. 式中p0及γ皆为常数，故p与水深h成线性关系。 3. 等压面为水平面。

4. 两点间压强差等于两点间垂直液柱重量，即： p1-p2=γ(h1-h2)=γΔh

应当指出，在应用上述规律时，液体应满足均质和连续条件。另外，如液体表面为自由液面时，p0往往等于大气压强pa，一个工程大气压强pa等于98.0kN/m2。

第四节 绝对压强、相对压强、真空压强及其量测

一． 绝对压强、相对压强、真空压强

绝对压强 某点实际压强叫作绝对压强。以pabs表示，即pabs＝p0+γh0 相对压强 某点绝对压强pabs>pa时，则定义该点的相对压强pr ：pr=pabs-pa 当pabs中pa= p0 时，pr=γh。

真空压强 某点绝对压强pabs

pv=pa- pabs

工程上常称pv为真空或负压，亦常用真空度hv来表示某点真空压强的大小。

hv=pv/γ m(液柱) 式中γ为液体的容重。当pabs=0时，pv具有最大值，其最大真空度 hvmax=pa/γ=10m(水柱)。

二． 压强的测量

1. 测压管

当某点pabs>pa时，可用一上端开口，下端与液体相通的竖直玻璃管测量压强，如图。该管称为测压管。在测压管内液体静止后，可量出测压管内水柱高度hA，则Ａ点压强：

pAabs=pa+γhA 及pAr=γhA

此方法只适用于Ａ点压强不太大的情况。 2. Ｕ形测压计

当某点压强较大或出现真空时，可以用Ｕ形测压计测其压强。 3. Ｕ形差压计

如需测两点间的压强差值，可用Ｕ形差压计来量测。

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