注册环保工程师

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刚体的分类

任意刚体两点连线保持方向不变，各点的位移，速度，加速度相同，可当作质点来处理。

如果刚体在运动过程中，两个坐标系的各坐标轴永远相互平行，这种运动称为平动。此时刚体上所有质点，都有相同的加速度。故刚体上任意一点的运动都可以代表整个刚体的运动，所以刚体平动时和质点的运动完全一样，其自由度为3，可取c点的三个坐标xyz为广义坐标，平动并不一定是直线运动，如图所示的钢体就是一种平动，这里每一个质点都作圆周运动，钢体运动就不再是一种平动，这里每个质点都作圆周运动。但刚体运动就不在是平动，因为在这种运动过程中，固定在刚体上的坐标轴并非始终保持和oxyz 的轴平行。

定轴转动

刚体上每点绕同一轴线做圆周运动，且转轴空间位置及转动方向保持不变。

如果刚体在运动过程中，至少有两个质点保持不动，那么将这两个质点的连线取为两个坐标系的一个公共坐标轴(z)轴，则刚体上各点都饶此轴作圆周运动，这种运动称为定轴转动。刚体再任一时刻的位置可用ox轴相对于ox.转过的角度φ来确定，如图4.2所示，其自由度为1，φ就是广义坐标。

平面平行运动

刚体的质心被限制在同一平面内，转轴可平动，但始终垂直于该平面且通过质心。

如果刚体在运动过程中，刚体中任意一点始终在平行于某一固定平面的平面内运动，则称为平面平行运动，简称平面运动，此时只须研究刚体中任一和固定平面平行的截面运动就够了。

定点转动

刚体上各点都在以某一定点为球心的球面上运动。

流速定义

流速是指气体或液体流质点在单位时间内所通过的距离。渠道和河道里的水流各点的流速是不相同的，靠近河(渠)底、河边处的流速较小，河中心近水面处的流速最大，为了计算简便，通常用横断面平均流速来表示该断面水流的速度。

质点流速是描述液体质点在某瞬时的运动方向和运动快慢的矢量。其方向与质点轨迹的切线方向一致。其大小为：单位为m/s,Δs为液体质点在Δt时间内流动的距离。水力学中常着眼于空间点来描述液体运动，通过某一空间点处的液体质点的速度即点流速u，一般为空间点位置r及时间t的矢量函数,即u=u(r,t)。紊流中,点流速随时间作不规则的变化，一般取某一段时间内的平均值即时均流速，以及瞬时流速与时均流速之差即脉动流速作为研究对象。

流速场和流线

各空间点流速的集合构成流速场。流线是流速场的几何表示。它是同一瞬间不同流体质点所组成的曲线，线上所有质点的流速矢量都和该曲线相切。同一瞬间通过流动空间各点的流线所构成的流线图给出该瞬间整个流动的清晰图象。若点流速不随时间而变化，则为恒定流;否则为非恒定流。非恒定流的流线和流线图随时间而变化。

元流和总流

处处垂直于流线的液流横断面称为过水断面。过水断面面积无限小的液流称为元流。由无数个元流所组成,过水断面面积有限的整个液流(如管流、明渠水流)称为总流。研究总流中断面平均流速的大小和方向沿流程变化的规律,是水力学中常用的总流分析法。断面平均流速的大小等于通过该断面的流量Q 除以断面面积A,即v=Q/A,方向垂直于过水断面。还可用断面流速分布图来表示过水断面上流速分布不均匀的情况。以管流为例,壁面上流速为零,由壁面到管轴,流速逐渐增大。紊流时由于横向混掺作用，流速分布远比层流时均匀。

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