1、水力学扬州大学水力学课程教学大纲课程编号:306405课程类别:专业基础课适用专业:水利水电工程专业专升本函授先修课程:高等数学、物理学、理论力学等后续课程:水工建筑物、水泵及水泵站等教学时数:总学时100,面授30,自学60,实验10教学目的与要求:通过对本课程的学习,要求学生达到:1.掌握液流运动的基本概念,如连续介质的假说、理想液体模型、液流的各种分类、表征液流运动的各种特征值(雷诺数、佛汝德数)等。2.掌握液流运动的基本理论,如恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程、水头损失理论等。3.能对本专业中常见的水力学问题进行分析与计算。4.掌握利用常规仪器设备量测水位、压强、流速、流量等水
2、力要素的操作技能,并且具有分析实验资料和整理实验报告的能力。课程的地位和作用:水力学课程是农田水利专业的一门技术基础课。它运用理论力学的基本原理和试验研究相结合的方法,探讨液流的基本规律及其在水利工程中的实际问题,是一门既有系统理论,又有较强实践性的课程。本专业设置水力学课程的目的,是使学生掌握液流的基本理论与分析研究方法,为学习各种专业课和今后从事专业工作打下基础,以便解决本专业工程中的有关液流问题。教学内容与学时安排:序号章节名称学时分配面授实验自学1第一章 绪论242第二章 水静力学62103第三章 液流运动的流束理论64104第四章 液流型态及水头损失42105第五章 有压管中的恒定流
3、236第六章 明渠恒定均匀流20.537第七章 明渠恒定非均匀流20.568第八章 堰流与闸孔出流20.549第九章 泄水建筑物下游的消能20.5610第十章 渗流24301060第一章 绪论1. 教学内容(1)水力学的任务及其在水利工程中的应用(2)液体的主要物理性质:密度、容重、粘滞性、压缩性等(3)作用在液体上的力2. 本章重点:液体的物理性质:密度、容重、粘滞性等3. 本章难点:液体的粘滞性及粘滞系数等。4. 教学基本要求:(1)了解水力学的任务及其在水利工程中的应用;(2)理解液体的主要物理性质:密度、容重、压缩性等,掌握粘滞性及牛顿内摩擦定律;(3)理解连续介质的假说、理想液体、不
4、可压缩液体、牛顿液体等概念;(4)了解作用在液体上的两种力:表面力与质量力。第二章 水静力学1. 教学内容(1)静学压强及其特性(2)液体的平衡微分方程(3)等压面(4)重力作用下的静水压强的基本公式(5)绝对压强与相对压强(6)压强的量测(7)压强的液柱表示法,水头与单位势能(8)作用在平面壁上的静水总压力(9)作用在曲面壁上的静水总压力2. 本章重点:静力学基本方程、绝对压强与相对压强、等压面、水头与单位势能等概念,平面与曲面壁上静水总压力的计算。3. 本章难点:表征曲面上静水总压力铅垂分力的压力体的分析与绘制。4. 教学基本要求:(1)了解静水压力、静水压强的定义,理解静水压强的基本特性
5、;(2)了解液体的平衡微分方程式;(3)掌握压强的计示、单位、等压面等概念,掌握静力学基本方程式并能熟练进行点压强、两点压差的计算;(4)掌握平面壁上静水压力的计算,能熟练画出平面上静水压强分布图;(5)掌握曲面壁上静水压力的计算,能熟练画出曲面的压力体图。第三章 液流运动的基本原理1. 教学内容(1)描述液体运动的两种方法(2)欧拉法的几个基本概念(3)恒定一元流的连续性方程(4)实际液体恒定总流的能量方程(5)实际液体恒定总流的动量方程2. 本章重点:流线、过水断面、流量与断面平均流速、水流的分类等概念;恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程的推导、适用条件、应用注意点及实际工程应用。3
6、. 本章难点:流线、水流的分类等概念以及能量方程与动量方程的实际应用。4. 教学基本要求:(1)了解描述液体运动的两种方法;(2)理解流线、元流、总流、过水断面、流量、断面平均流速等概念,掌握水流类型(恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、急变流与渐变流等)的判别方法;(3)理解恒定一元流的连续性方程式的建立条件、物理意义,掌握其实际应用;(4)理解恒定一元流的能量方程式的建立条件、物理意义,掌握其实际应用;(5)了解总水头线、测压管水头线、水力坡度、测压管坡度的概念;(6)理解恒定一元流的动量方程式的建立条件、物理意义,掌握其实际应用。第四章 液流形态及水头损失1. 教学内容(1)水头损失的分
7、类(2)均匀流沿程水头损失与切应力的关系(3)液体运动的两种型态(4)层、紊流的特性(5)沿程阻力系数的变化规律(6)谢才公式(7)局部水头损失2. 本章重点:水头损失的分类及计算,层流和紊流的主要特征及其判别、阻力系数的变化规律。3. 本章难点:紊流的形成及其特征、沿程阻力系数的变化规律。4. 教学基本要求:(1)了解水流阻力的类型及水头损失的分类;(2)了解均匀流沿程水头损失与切应力的关系建立过程,掌握沿程水头损失的通用计算公式(或达西魏斯巴赫公式);(3)掌握层流和紊流的判别,理解层、紊流的特征;(4)掌握沿程阻力系数的变化规律及沿程水头损失的计算;(5)了解局部水头损失的产生机理,掌握
8、局部水头损失的计算公式。第五章 有压管中的恒定流1. 教学内容(1)简单管道水力计算的基本公式(2)简单管道水力计算的基本类型(3)简单管道水力计算特例(4)复杂管道的水力计算2. 本章重点:恒定总流的基本方程式在简单管道及复杂管道水力计算中的应用。3. 本章难点:管道中各断面压强沿程变化的定性分析。4. 教学基本要求:(1)了解简单管道与复杂管道、自由出流与淹没出流、长管与短管等概念;(2)了解简单管道水力计算的基本公式的建立过程;(3)掌握简单管道的水力计算类型及方法;(4)了解串联、并联管道水流特征及水力计算。第六章 明渠恒定均匀流1. 教学内容(1)明渠的几何特征及分类(2)明渠均匀流
9、的特性及其产生条件(3)明渠均匀流的基本公式及水力计算(4)水力最佳断面及允许流速(5)复式断面明渠的水力计算2. 本章重点:明渠均匀流的特性、水力计算的基本公式及类型。3. 本章难点:明渠断面形状的设计(正常水深或底宽的计算)。4. 教学基本要求:(1)了解明渠的几何特征,按几何特性对明渠进行分类;(2)理解明渠均匀流的产生、特性及发生条件;(3)掌握明渠均匀流的基本公式、水力计算类型;(4)了解复式断面明渠及其水力计算。第七章 明渠恒定非均匀流1. 教学内容(1)明渠水流的三种流态(2)断面比能、临界水深及临界底坡(3)水跌与水跃现象(4)明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式(5)棱柱体明渠中
10、恒定非均匀渐变流水面曲线分析(6)明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算分段求和法2. 本章重点:明渠水流的缓流与急流流态、断面比能、临界水深、临界底坡等概念,以及棱柱体明渠水面曲线的定性分析。3. 本章难点:水面曲线的定性分析。4. 教学基本要求:(1)理解明渠水流的三种流态:缓流、急流、临界流及其判别;(2)理解断面比能、临界水深、临界底坡、佛汝德数等概念;(3)了解水跌与水跃现象,掌握平底棱柱体明渠中水跃方程式及水跃共轭水深、跃长的计算;(4)理解棱柱体明渠非均匀渐变流水面线的定性分析,掌握十二条水面线的规律;(5)了解明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法及计算类型。第八章堰流与闸孔出流1
11、. 教学内容(1)堰流的分类及计算公式(2)薄壁堰流的水力计算(3)实用堰流的水力计算(4)宽顶堰流的水力计算(5)闸孔出流的水力计算2. 本章重点:堰、闸水流现象与水力计算。3. 本章难点:各种系数的确定。4. 教学基本要求:(1)了解堰的分类及堰流计算公式的建立;(2)掌握各种堰型系数的确定,并能进行各种类型的水力计算;(3)掌握闸孔出流公式,并能进行水力计算;第九章 泄水建筑物下游的消能1. 教学内容(1)几种消能方式(2)底流式消能的水力计算:收缩断面水深的计算、水跃位置的判别、消力池尺寸计算2. 本章重点:底流式消能的水力计算。3. 本章难点:消力池池深的计算、消力池设计流量的确定。
12、4. 教学基本要求:(1)了解几种消能方式:底流式消能、面流式消能、挑流式消能、消能戽等(2)掌握泄水建筑物下游收缩断面水深的计算、水跃位置的判别(3)掌握消力池深及池长的计算第十章 渗流1. 教学内容(1)渗流的有关概念(2)达西定律(3)恒定无压渗流(4)井的渗流(5)土坝渗流2. 本章重点:渗流模型、渗流的达西定律及杜比公式。3. 本章难点:渗流模型。4. 教学基本要求:(1)了解水在土壤中存在形式、土壤的分类,理解渗流模型;(2)掌握达西定律及其适用范围,掌握渗透系数的概念及其数值的确定方法;(3)掌握恒定无压渐变渗流的杜比公式,了解渐变渗流的浸润线;(4)了解井、土坝渗流;主要教材及参考书:1水力学(上、下册)(第四版) 成都科技大学吴持恭主编 高等教育出版社 2008.12水力学(上、下册) 河海大学李家星、赵振兴主编 河海大学出版社 2001.13水力学教程(第四版)黄儒钦主编 西南交通大学出版社 2010.9 本课程大纲撰写人基本情况:熊亚南,副教授,扬州大学2014年11月
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