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剛體的分類

任意剛體兩點連線保持方向不變，各點的位移，速度，加速度相同，可當(dāng)作質(zhì)點來處理。

如果剛體在運動過程中，兩個坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸永遠相互平行，這種運動稱為平動。此時剛體上所有質(zhì)點，都有相同的加速度。故剛體上任意一點的運動都可以代表整個剛體的運動，所以剛體平動時和質(zhì)點的運動完全一樣，其自由度為3，可取c點的三個坐標(biāo)xyz為廣義坐標(biāo)，平動并不一定是直線運動，如圖所示的鋼體就是一種平動，這里每一個質(zhì)點都作圓周運動，鋼體運動就不再是一種平動，這里每個質(zhì)點都作圓周運動。但剛體運動就不在是平動，因為在這種運動過程中，固定在剛體上的坐標(biāo)軸并非始終保持和oxyz 的軸平行。

定軸轉(zhuǎn)動

剛體上每點繞同一軸線做圓周運動，且轉(zhuǎn)軸空間位置及轉(zhuǎn)動方向保持不變。

如果剛體在運動過程中，至少有兩個質(zhì)點保持不動，那么將這兩個質(zhì)點的連線取為兩個坐標(biāo)系的一個公共坐標(biāo)軸(z)軸，則剛體上各點都饒此軸作圓周運動，這種運動稱為定軸轉(zhuǎn)動。剛體再任一時刻的位置可用ox軸相對于ox.轉(zhuǎn)過的角度φ來確定，如圖4.2所示，其自由度為1，φ就是廣義坐標(biāo)。

平面平行運動

剛體的質(zhì)心被限制在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)軸可平動，但始終垂直于該平面且通過質(zhì)心。

如果剛體在運動過程中，剛體中任意一點始終在平行于某一固定平面的平面內(nèi)運動，則稱為平面平行運動，簡稱平面運動，此時只須研究剛體中任一和固定平面平行的截面運動就夠了。

定點轉(zhuǎn)動

剛體上各點都在以某一定點為球心的球面上運動。

流速定義

流速是指氣體或液體流質(zhì)點在單位時間內(nèi)所通過的距離。渠道和河道里的水流各點的流速是不相同的，靠近河(渠)底、河邊處的流速較小，河中心近水面處的流速最大，為了計算簡便，通常用橫斷面平均流速來表示該斷面水流的速度。

質(zhì)點流速是描述液體質(zhì)點在某瞬時的運動方向和運動快慢的矢量。其方向與質(zhì)點軌跡的切線方向一致。其大小為：單位為m/s,Δs為液體質(zhì)點在Δt時間內(nèi)流動的距離。水力學(xué)中常著眼于空間點來描述液體運動，通過某一空間點處的液體質(zhì)點的速度即點流速u，一般為空間點位置r及時間t的矢量函數(shù),即u=u(r,t)。紊流中,點流速隨時間作不規(guī)則的變化，一般取某一段時間內(nèi)的平均值即時均流速，以及瞬時流速與時均流速之差即脈動流速作為研究對象。

流速場和流線

各空間點流速的集合構(gòu)成流速場。流線是流速場的幾何表示。它是同一瞬間不同流體質(zhì)點所組成的曲線，線上所有質(zhì)點的流速矢量都和該曲線相切。同一瞬間通過流動空間各點的流線所構(gòu)成的流線圖給出該瞬間整個流動的清晰圖象。若點流速不隨時間而變化，則為恒定流;否則為非恒定流。非恒定流的流線和流線圖隨時間而變化。

元流和總流

處處垂直于流線的液流橫斷面稱為過水?dāng)嗝妗＿^水?dāng)嗝婷娣e無限小的液流稱為元流。由無數(shù)個元流所組成,過水?dāng)嗝婷娣e有限的整個液流(如管流、明渠水流)稱為總流。研究總流中斷面平均流速的大小和方向沿流程變化的規(guī)律,是水力學(xué)中常用的總流分析法。斷面平均流速的大小等于通過該斷面的流量Q 除以斷面面積A,即v=Q/A,方向垂直于過水?dāng)嗝?。還可用斷面流速分布圖來表示過水?dāng)嗝嫔狭魉俜植疾痪鶆虻那闆r。以管流為例,壁面上流速為零,由壁面到管軸,流速逐漸增大。紊流時由于橫向混摻作用，流速分布遠比層流時均勻。

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