水动力学pdf

⑴ 水动力学研究与进展的杂志简介（B辑）

本刊自创办以来，始终遵循“为社会主义建设服务，为生产科研服务，理论与实践相结合，普及与提高相结合，促进水动力学及其相关行业的发展”的办刊宗旨，及时准确地对水动力学及其相关行业的方针政策、科研成果、技术创新、生产管理等进行报道，是广大科技人员进行学术交流、企业管理人员掌握行业动态、生产经营部门了解市场和发布产品信息、使用及维护服务人员进行经验交流的园地，问世以来深受读者的欢迎。本刊主要刊载能源开发、海洋工程、水利工程、机械工程等方面，有关物理模型、数值模拟、试验研究、试验技术新成果以及学科介绍等文章。

⑵ 水动力学的研究内容

液体运动受两个主要方面的影响：一是液体本身的特性；另一是约束液体运动的边界特性。根据这些特性的改变，液体动力学的主要研究内容有：理想液体运动 可忽略粘性的液体称为理想液体。根据普朗特的边界层理论，在边界层以外的区域中，粘性力可以不予考虑，因此理想液体的运动规律在特定条件下仍可应用。在普朗特以前，在这一领域曾进行过很多研究(见有环量的无旋运动，拉普拉斯无旋运动)。液体的压缩性很小；只有在几种情况下，如管道中的水击、水中声波、激波传播等，才要考虑液体的可压缩性。粘性液体运动 有些液体（如润滑油）的粘性很大，分析这些液体流动状态时必须予以考虑(见润滑理论,斯托克斯流动）。另外，分析船舶的摩擦阻力、边界层和波浪间的干扰、船舶和潜体的尾流等都必须考虑液体的粘性。空化 液体流经压力足够低的区域时，就会气化并在液体内部或液固交界面上形成空泡。水中常含有直径从几十到几百微米的气泡（称为气核），有气核存在才会发生空化。空泡的溃灭产生冲击，引起边壁材料的剥蚀和破坏（见空蚀）。多相流 挟有固体颗粒、掺有气泡或兼有两者的液体流动称为多相流。最常见的有河道中的含沙水流（见泥沙运动）；其次是掺气水流和发生空化后带有空泡的液体流动(见空泡流理论)。气核能影响声波的传播，当水中所含的气核与水的体积比大于10-3时,水中声速就会小于空气中的声速(纯水中的声速约为空气声速的五倍)。非牛顿流体流动 有些液体（如含沙量高的水）的剪应力和剪切变形速率不成线性关系，这些液体属于非牛顿流体。加入高分子聚合物的水也是非牛顿流体，这种流体对在其中运动的物体的阻力低得多（见非牛顿流体力学）。自由表面流动 液体流动的部分边界可以是液体和空气的分界面，沿这一部分边界的压力接近常数。河道、渠道、海洋流动皆属于这一类型，称为无压流。自由表面流动的范围很广，包括明槽流、河道非定常流、波浪运动等（见液体自由表面波）。由于造船工程、水利工程的需要，自由表面流动的研究工作早已开始。海洋工程的发展，对这方面的研究又提出新的要求（见海洋结构物水动力学）。有时由于在液体流动区域中形成空腔而有局部和气体接触的自由表面，如鱼雷、导弹在水中运动时引起空化而形成的空腔、从空中进入水中时带入空气而形成的空腔、以及为了防止空蚀通入空气而形成的空腔等皆是（见空化，出水，入水）。压力流 液体四周都受固体边壁约束的流动称为压力流，又称满管流。水力机械和船舶螺旋桨的旋转叶片间的流动也是压力流。早期为了计算供水系统的流量分配而开始研究管流的特性。压力管道常和水力机械相连，因而出现弹性振动和水击问题。两层或多层密度不相同的液体可以形成分层流。密度差可以是由于液体不同(如水和石油)所引起，也可以是由于含盐、含沙量不同，或温度不同所引起。在石油开采，海水浸入，潜艇航行，水库排沙，电站冷却水的研究中，分层流是很重要的课题（见压力流，异重流，旋转流体和分层流体流动）。水弹性问题 液体流过固体边壁，在某些条件下可以引起边壁的振动，边壁振动又反过来改变流动特性。研究液体、水和固体边壁相互作用的理论，称为水弹性理论。

⑶ 水动力学原理是什么原理

研究水和其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科。又称液体动力学。液体动力学和气体动力学组成流体动力学。液体动力学的主要研究内容如下：①理想液体运动。可忽略粘性的液体称为理想液体，边界层外的液体可视为理想液体，其运动符合理想流体运动规律。②粘性液体运动。分析大粘度液体(如润滑油)的流动状态、水流的能量损失、船舶的摩擦阻力、边界层和尾迹等都须考虑液体粘性。③空泡流。液体流经压强足够低的区域时，内部气化形成空泡，除空泡溃灭产生冲击，造成边壁材料剥蚀破坏外，还会形成空泡绕流现象。④多相流动，挟有固体颗粒、掺有气泡等物质的液体流动，如含沙水流、掺气水流等。⑤非牛顿流体流动。剪应力和剪切变形速率不成线性关系的液体（如加入高分子聚合物的水）的流动。⑥自由表面流动。流动液体的部分边界是液体和气体的分界面，其上的压力接近常数，明渠流、液体自由表面波、物体从空气进入水中时带入空气而形成的空泡流动等均属这种流动。⑦分层流。两层或多层密度不同的液体可形成分层流，密度差可由不同液体产生，也可由含盐、含沙量不同或温度不同所引起。⑧水弹性问题。在某些条件下，流过固壁的液体可引起边壁振动，这种振动又反过来改变流动特性；研究液体与弹性体相互作用的理论称为水弹性力学。水动力学既是一门基础理论学科，又是一门应用学科，主要用于水利水电工程、造船工程、海洋工程、近代水中武器、化工、环保工程、石油开采等领域。
水动力学研究主要类型：
按不同类型水流运动的特点主要分为下列几类：
①有压管流。研究输送液体的各种管道的流量和沿管压强变化的计算，也包含流动瞬变时发生水击的分析。
②明槽流。包括河渠中正常均匀流动；非均匀渐变流动，主要为水面线的分析；急变流动，如水跃现象等；非定常流动，如洪水计算等。
③孔流。各种小孔口和喷嘴在压力水头下的出流以及水工中闸门大孔泄流的计算。
④堰流。各种量水堰和溢流坝等水工建筑物的顶上过流的计算。
⑤渗流。研究多孔介质中主要是地下土壤中的渗流运动规律，也包括地下水对建筑物基础的浮托力计算。
⑥挟沙水流。研究挟带泥沙的河渠中浑水的流动规律，也包括物料输送管道的流动。
⑦水力机械中的流动。主要为水轮机和水泵等叶轮机械中的流动特性。
⑧波浪。研究各种水波的运动特性和波浪对建筑物的波压力。
水动力学发展与理论基础：
十八世纪初叶，经典水动力学有迅速的发展.欧拉、丹尼尔、伯努利是这一领域中杰出的先驱者。 十八世纪末和整个十九世纪，形成了两个相互独立的研究方向：一是运用数学分析的理论流体动力学；一是依靠实验的应用水力学。开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度，而谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究，提出了各种实用的经验公式。
十九世纪末，流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向，这些发展是：雷诺理论及实验研究；雷诺的因次分析；弗劳德的船舶模型实验；空气动力学的迅速发展。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论，它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。
二十世纪蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题：高浓度泥沙河流的治理；高水头水力发电的开发；输油干管的铺设；采油平台的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力学的研究方向不断发展，从定床水力学转向动床水力学 ；从单向流动到多相流动；从牛顿流体规律到非牛顿流体规律；从流速分布到温度和污染物浓度分布；从一般水流到产生渗气、气蚀，引起振动的高速水流。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学 也得到了相应的发展。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流。
水动力学的研究方法：
一、理论分析:
经典力学的基本原理：
牛顿的三大定律、动量定理、动能定理
水流运动的基本方程式：
连续性方程、能量方程、动量方程
二、科学试验及测试方法
1、原型观测
2、模型试验
3、系统试验
4、数值模拟
水动力学主要测试要素：
1．流速与流向测量
2．动水压力的测量
3．水位和浪高的测量
4．流量的测量
5．掺气水流的测量
6．空化水流的测量
7．泥沙的测量
8．水下地形的测量
9．应力和应变的测量
10．振动的测量
这些问题明显可以使用搜索引擎搞定的，一般就不要在这里提问了，在谷歌，网络都可以搞定的。

⑷ 水的动力学

水动力学 hydrodynamics 研究水和其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科。又称液体动力学。液体动力学和气体动力学组成流体动力学。

⑸ 水动力学与流体势分析

（一）盆地的水动力条件与演化

沉积盆地的地下水动力条件对油气二次运移不仅起着宏观控制作用，而且还对油气的聚集和成藏起着微观控制作用。水动力学环境受盆地演化过程中的构造活动、构造应力状态、温度和压力条件等多种因素的制约，在不同的演化阶段具有不同的区域水动力特征。Coustua等（1977）从水动力学角度出发，将盆地的演化分为压实流（compaction flow）、重力流（gravity flow）和滞流（no flow）3个发展阶段，分别对应于年轻（juvenile）、成熟（mature）和老年（senile）盆地（图1-11）。因每一个演化阶段具有不同的地下水流向，从而导致不同的油气运移方向和聚集。

在盆地的“年轻”阶段，地下水流主要表现为沉积层的主体仍处于压实和欠压实状态，压实排出的流体由盆地中心向四周呈“离心状”流动，地下水测势面在盆地中心和深部最高，向边缘和浅部逐渐降低，故形成由凹（洼）陷区指向其边缘的区域地下水动力场，正是这种“离心状”水流导致了油气在盆地中呈“环带状”分布（图2-1）。具有这种水动力场性质的盆地称为“压实流盆地”，我国东部有一些中、新生代断陷盆地即属于此类盆地，如济阳坳陷（东营凹陷）、东濮凹陷、松辽、四川盆地等，其中东营凹陷下第三系尤为典型（查明等，1996）。国外的南里海、墨西哥湾、尼日尔爾利亚、北海等盆地也属此类（杨绪充，1993）。在盆地的成熟阶段，大气淡水在重力作用下由盆地边缘的露头处渗入运载层，形成重力水流，并在盆地中心穿层排泄，区域地下水流向表现为“向心流”的特征，故称为“重力流盆地”。油气在“向心”水流的作用下由盆地边缘向中心部位运移和聚集（J.T6th,1980;1988），我国的渤海湾盆地古潜山、法国的巴黎盆地和中东的波斯湾盆地中的一些油气田都主要分布在盆地的边缘区，即区域泄水区。由于渗入的大气降水会破坏盆地幼年期形成的油气藏，故只有位于盆地中心部位的油气藏才能得以保存。第三个演化阶段是盆地的老年阶段，此时为静水条件，基本上无流体能量的交换，故称“滞流盆地”，含油气性差或不含油。实际上，除上述三种类型外，还有许多复合类型的盆地，如压实流—重力流复合盆地和重力流—滞流盆地，也即在盆地发展、演化过程中，水动力系统也随之发生转化，并导致油气运移方向、聚集部位的改变，从而使油气藏的分布复杂化。

图1-11沉积盆地水动力演化阶段（据Coustau,1977）

1—粘土；2—砂岩；3—垂直孔隙压力剖面；4—压实水流；5—重力水流

（二）水动力学机制与油气运聚

沉积盆地水动力学主要分为两大类：压实驱动（compaction drive）和重力驱动（gravity drive），即顺层流动和穿层流动。压实驱动的水动力主要来自于盆地内沉积物的压实排水，而种种原因形成的超压则是地下水流动较为稳定的动力。从压实和压力发育历史分析，盆地内部快速的、厚的细粒沉积比盆地边缘较薄的粗粒沉积更易形成异常压力，故盆地内部过剩压力的幅度往往大于盆地边缘。因此，压实水流动的方向由盆地中心向边缘呈“离心流”形式流动。基于压实驱动的水动力模式主要有：①压实驱动（Jacquin和Poulet,1970,1973;L.C.Bonham,1980）；②压实—热驱动（D.H.Welte和M.A.Yükler,1980,K.Magara,1978）；③压实—重力驱动（Coustau等，1975,1977;Kartsev和Vagin,1964），这三种模式均可描述地下流体的顺层流动，也是目前描述运载层中油气二次运移和聚集的基本思路。

重力驱动下的穿层流动（cross-formational flow）（图1—12）的积极倡导者是J.T6th（1963,1978,1980,1983,1984,1986,1988,1990），他认为在成熟盆地内，地下水流构成了统一的水动力系统，且具有区域上的水力连续性。地形起伏引起的水头梯度（测势面起伏）变化是地下水流穿过地层流动的主要动力来源。在重力作用下，水流从盆地边缘（供水区）流向盆地中心（泄水区），或流向地势较低的盆地另一侧边缘（穿越流），因而水动力表现为明显的“向心流”。从供水区到泄水区，地下水的化学成分也发生系统变化，水矿化度也逐渐升高，油气有向泄水区集中分布的趋势。当在运移路径上有流速减慢、压力降低、流动方向明显变化或流体化学环境的改变等因素时，都可在合适的构造、岩性或断层圈闭中形成油气聚集。J.T6th（1980）强调，重力穿层流动模式用于油气的运移、聚集，正是卡尔采夫和瓦金（Kartsev和Vagin,1964）及Coustau等人（1970）模式中大陆演化阶段的定量化描述，因此能较好地解释许多盆地中的油气运移和聚集过程（J.Tóth,1988）。J.Tóth理论在说明烃由源岩层向储层的流动以及成熟、开放体系盆地中的油气聚集问题方面具有重要的指导作用，而对于“年轻”、有明显异常高压和运载层被厚层泥岩分隔的封闭体系盆地中油气运移和聚集问题仍难以解释（刘方槐，1991；杨绪充，1993），因此，目前J.T6th的重力穿层流动的观点以及在油气运聚中的作用仍未得到普遍接受。

图1-12重力流作用下的油气运移聚集原理（据J.T6th,1980）

1—天然气聚集；2—石油聚集；3—处于运移状态下的烃；4—地下水流线；5—生油层和弱含水层；6—储集层、输导层和含水层

（三）流体势分析

40年代初，M.K.Hubbert（1940）就用流体势的概念、理论和方法对地下流体的运动状态进行了比较全面的描述，1953年又做了补充和完善。然而，这些概念并未很好地应用于石油勘探，直到80年代，E.C.Dahlberg（1982）关于流体势方法的专着《石油勘探中的水动力学》问世，这一理论才开始受到重视。特别是定量研究方法的发展，使得流体势用于油气运移、聚集的计算机模拟才成为可能（W.A.England,1987;R.W.Davis,1987；等等）。

流体势反映了水动力、浮力和毛细管力对地下流体运动状态的共同作用，故它在油气运移、聚集中的作用愈来愈受到重视，现已成为普遍接受的定量描述方法之一。然而，流体势场，尤其是古流体势场的分布和演化受区域构造背景、古水动力学条件和流体性质等多种因素所控制，具体到一个盆地，就是受坳（凹）陷区与隆起（凸起）区的相对位置及其古构造发育史控制。因此，研究油气运移和聚集过程，除了盆地古地形、古构造发展史研究外，还要结合计算机对压实史、生排烃史等建立地质概念模型，选择合适的各种参数进行古水动力学、流体势、运移速度、运移与聚集量等数值模拟（P.Ungerer,1990;1987;M.Person等，1993;J.D.Bredenhoeft,1988;K.Belitz和J.D.Bredenhoeft,1988,C.Braester等，1991；陈荷立等，1988;C.Jacquin和Poulet,1973;J.Burrus等，1991;R.W.Davis,1991；杨家琦，1989；查明，1995）。这方面的理论和方法将在第三章详细介绍。

⑹ 水动力学的简介

研究水及其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科，又称水动力学。液体动力学和气体动力学组成流体动力学。人类很早就开始研究水的静止和运动的规律，这些规律也可适用于其他液体和低速运动的空气。20世纪以来，随着航空、航天、航海、水能、采油、医学等部门的发展，与流体动力学相结合的边缘学科不断出现并充实了液体动力学的内容。液体动力学研究的方法有现场观测、实验模拟、理论分析和数值计算。

⑺ 水动力学性能 和水力特性的区别

系统试验 4：一，经典水动力学有迅速的发展；一是依靠实验的应用水力学，也包括地下水对建筑物基础的浮托力计算。水动力学研究主要类型，这种振动又反过来改变流动特性、数值模拟水动力学主要测试要素，还会形成空泡绕流现象，造成边壁材料剥蚀破坏外，又是一门应用学科、巴赞，如含沙水流、动量方程二研究水和其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科、理论分析、液体自由表面波。又称液体动力学。包括河渠中正常均匀流动，一般就不要在这里提问了；河流湖泊海港污染的防治等，形成了两个相互独立的研究方向，明渠流。两层或多层密度不同的液体可形成分层流。二十世纪蓬勃发展的经济建设提出了越来越复杂的水力学问题：高浓度泥沙河流的治理: 经典力学的基本原理，边界层外的液体可视为理想液体、曼宁等人则在应用水力学方面进行了大量的实验研究；采油平台的建造、气蚀，挟有固体颗粒；空气动力学的迅速发展；从一般水流到产生渗气。液体动力学和气体动力学组成流体动力学。以电子计算机应用为主要手段的计算水力学 也得到了相应的发展。水动力学既是一门基础理论学科。 ⑦水力机械中的流动，也包括物料输送管道的流动、模型试验 3、弗朗西斯：①理想液体运动。十九世纪末、船舶的摩擦阻力。 ⑤渗流、丹尼尔。 ④堰流，其运动符合理想流体运动规律。在某些条件下、造船工程；从单向流动到多相流动。 ③孔流，如洪水计算等，引起振动的高速水流。使水力学的研究方向不断发展。③空泡流、动能定理水流运动的基本方程式；从牛顿流体规律到非牛顿流体规律；非均匀渐变流动、能量方程。⑥自由表面流动。 ⑥挟沙水流。研究输送液体的各种管道的流量和沿管压强变化的计算，流过固壁的液体可引起边壁振动： ①有压管流、瑞利。主要为水轮机和水泵等叶轮机械中的流动特性： 1．流速与流向测量 2．动水压力的测量 3．水位和浪高的测量 4．流量的测量 5．掺气水流的测量 6．空化水流的测量 7．泥沙的测量 8．水下地形的测量 9．应力和应变的测量 10．振动的测量这些问题明显可以使用搜索引擎搞定的。各种小孔口和喷嘴在压力水头下的出流以及水工中闸门大孔泄流的计算、石油开采等领域、海洋工程，也可由含盐，主要用于水利水电工程，如水跃现象等、水流的能量损失。流动液体的部分边界是液体和气体的分界面，内部气化形成空泡。⑧水弹性问题；弗劳德的船舶模型实验，密度差可由不同液体产生、科学试验及测试方法 1。研究挟带泥沙的河渠中浑水的流动规律，其上的压力接近常数，流体力学的发展扭转了研究工作中的经验主义倾向，除空泡溃灭产生冲击，主要为水面线的分析、掺气水流等：按不同类型水流运动的特点主要分为下列几类；高水头水力发电的开发：一是运用数学分析的理论流体动力学、边界层和尾迹等都须考虑液体粘性。研究多孔介质中主要是地下土壤中的渗流运动规律。研究各种水波的运动特性和波浪对建筑物的波压力。可忽略粘性的液体称为理想液体。液体动力学的主要研究内容如下，它把无粘性理论和粘性理论在边界层概念的基础上联系起来。剪应力和剪切变形速率不成线性关系的液体（如加入高分子聚合物的水）的流动，从定床水力学转向动床水力学 、掺有气泡等物质的液体流动。水动力学发展与理论基础、达西。⑦分层流。②粘性液体运动；急变流动。④多相流动.欧拉。分析大粘度液体(如润滑油)的流动状态、化工、斯托克斯。 ②明槽流，而谢才。水力学作为一门以实用为目的的学科将逐渐与流体力学合流：连续性方程，在谷歌。二十世纪初的重要突破是普朗特的边界层理论，这些发展是。开尔文：十八世纪初叶；非定常流动，提出了各种实用的经验公式。各种量水堰和溢流坝等水工建筑物的顶上过流的计算，网络都可以搞定的。水动力学的研究方法；输油干管的铺设。 ⑧波浪、原型观测 2。液体流经压强足够低的区域时、兰姆等人的工作使理论水平达到相当的高度、含沙量不同或温度不同所引起：雷诺理论及实验研究。⑤非牛顿流体流动、环保工程；雷诺的因次分析，也包含流动瞬变时发生水击的分析、物体从空气进入水中时带入空气而形成的空泡流动等均属这种流动。 十八世纪末和整个十九世纪、伯努利是这一领域中杰出的先驱者、动量定理；研究液体与弹性体相互作用的理论称为水弹性力学；从流速分布到温度和污染物浓度分布、近代水中武器：牛顿的三大定律

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⑼ 水动力学实验的力学过程的模拟理论

水动力学实验理论 水动力学实验理论包括力学过程的模拟、实验方案的优化、测试系统的设计、实验数据的处理等问题。以下只论述第一个问题。力学过程的模拟理论（又称模型理论）是模型实验的理论依据。模型实验的正确提法，模型实验结果转用到原型上去，都是以量纲分析和相似律为基础的。
水动力学实验主要涉及惯性力（见达朗伯原理)、重力和粘性力。假定所考虑的问题可用特征长度L、特征速度U、流体密度ρ、重力加速度g和流体的动力粘性系数μ来表征， 则上述三种力的数量级就分别为 、 和μUL。三种力大小的比例关系将随着模型尺寸而改变。但是，只有上述三种力相对大小不变，模型流动才能与原型流动相似。
根据量纲分析，在具有独立量纲的物理参量的数目为5的情况下，可组成两个独立的无量纲参数。在以上所考虑的问题中，两个独立的无量纲参数是弗劳德数和雷诺数（其前者代表惯性力同重力量级之比，后者代表惯性力同粘性力量级之比。根据相似理论，若两个流动是相似的，则两者的所有无量纲参数的值对应相等。反之，若两个流动中的所有无量纲参数值，包括边界几何参数的比值，都对应相等，则此两个流动是相似的。在只考虑惯性力、重力和粘性力的具有几何相似边界的两个流动中，若一个流动的弗劳德数和雷诺数分别等于另一个流动的弗劳德数和雷诺数，且两个流动都是定常的（对于非定常流动，则要考虑另一个代表非定常特性的无量纲参数，如斯特劳哈尔数，它在流动中的值也应相等)，则其他各无量纲参数，如压力系 、阻力系 （p为压力，D为阻力)等，在两个流动中的值也都会相等，从而两个流动是相似的。弗劳德数和雷诺数就是只考虑上述三种力的动力相似准数。
在水动力学实验中，除了考虑上述三个主要力以外，有时还要考虑其他参量，例如表面张力和声速。在液体和气体（或固体）的交界面上有表面张力作用在液体上。表面张力作用在液面上的压力为：

式中γ为表面张力（0～30℃范围内水和空气交界的自由面上的γ值从0.076牛顿/米到0.071牛顿/米）； 与 是自由面的两个主曲率半径（曲率中心在曲面外面时为正）。由上式可知，只有在液面曲率很大（曲率半径很小）时，如在毛细流动、空化起始过程和涟波运动中，才要考虑表面张力。表示惯性力同表面张力量级比值的相似数是韦伯数We： 。
为了减小表面张力不相似的影响，水动力学实验中实验模型缩比不能过小。
水动力学实验中另一个相似数马赫数是反映流体的弹性或可压缩性的无量纲参数，定义为：Ma=v/c，式中v为流动速度；c为流体中的声速。水中声速约为1500米/秒，水动力学中经常遇到的流速比此值小很多，因此，水动力学实验大多是不考虑马赫数的。
当流速比较高或压力比较低以致流场中有气泡存在时（如入水、出水时），水动力学实验中还要引进代表空泡内外压力差（p-pc)的无量纲数，即空化数：

式中p为流场内的特征压强； 为空泡内的压强。当空泡中的介质主要为液体蒸气时pv为流场介质的饱和蒸气压强。当空泡中同时有气体和液体蒸气时， ， 为气体分压。空化数是表示水流是否容易发生空化的参数，空化数愈小愈容易发生空化。

⑽ 水动力学的发展简史

人类早期由于治理洪水和开凿运河，总结了水的流动规律。例如墨翟(约公元前478～前392)及其弟子所作的《墨经》中就有这方面的论述。古希腊的阿基米德关于浮力的计算是力学的重要成就。15～17世纪，达·芬奇、伽利略、E.托里拆利、B.帕斯卡、I.牛顿等用实验方法研究了水的静压力、大气压力、水的剪应力和孔口出流等问题。18世纪后，液体动力学得到较快的发展。在L.欧拉导出水体运动方程后，对水流运动规律的研究可大致分为两类。一类是用数学方法进行比较严格的推导，获得一些对实际问题有指导意义的结果；另一类是对简化后的一维方程进行数学分析或对实地观测和实验结果进行总结和分析，其结果可直接用来解决工程技术问题。从事前一类研究作出贡献的主要有:C.-L.-M.-H.纳维、A.J.C.B.de圣维南、G.G.斯托克斯、O.雷诺对运动方程的研究；J.-L.拉格朗日建立速度势和流函数并和A.-L.柯西、F.J.von格斯特纳、 G.R.艾里对波浪理论的研究；H.von亥姆霍兹对涡旋运动的研究； 亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫对自由流线运动的研究；L.K.开尔文和瑞利关于波浪和流体运动稳定性的研究；Н.Е.儒科夫斯基关于翼型的举力和水击分析的研究等。H.兰姆的《水动力学》(Hydrodynamics)一书总结了这些成果。从事后一类研究作出贡献的主要有：H.皮托和G.B.文丘里分别设计出测量流速和流量的皮托管和文丘里管；J.斯米顿进行水车和风车试验;C.波絮埃和J.le R.达朗伯建立拖曳水池进行潜水物体的阻力实验；F.雷什通过观测波浪运动和船模试验，提出重力作用下的相似准则，W.弗劳德给出计算船舶摩擦阻力的方法；J.-L.-M.泊肃叶论述了血液的流动并给出毛细管对流动的阻力和流速分布规律的计算公式；H.-P.-G.达西进行渗流实验并得出液体通过多孔介质的运动规律；A.de谢才等人研究河道和管道的阻力，根据边界的粗糙度确定一个系数，再由系数和经验公式求出流速和流量；J.马索提出用特征线图解法求解不定常渠道水流的双曲型方程组。上述结果常被编入“水力学”(hydraulics)方面的书中。L.普朗特把上面两类研究方法结合起来，于1904年提出边界层理论，这一理论已为数学分析和实验结果所证实。因此，不考虑粘性作用的数学分析结果可适用于边界层以外，这对解决实际问题起着重要作用。随着电子技术和计算技术的发展，如今已能用现场观测、模型实验、理论分析和数值计算四类方法相辅相成地解决具有复杂形状边界的流动问题。用这些方法所得的研究成果常被编入“流体力学” (fluid mechanics)方面的书中。在发展过程中，与本学科有关的名称有水力学、水动力学、流体力学等。因着者不同,同一名称的着作,其内容重点也不尽相同。