水力学-扬州大学

1、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

2、、压强、流速、流量等水力要素的操作技能，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4

3、2105第五章 有压管中的恒定流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

4、；（3）理解连续介质的假说、理想液体、不可压缩液体、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

5、）了解静水压力、静水压强的定义，理解静水压强的基本特性；（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、

6、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. 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

7、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

8、）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

9、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

10、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

11、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. 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

12、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。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