《水力学》课程教学大纲

《水力学》课程教学大纲课程名称：水力学〔Hydraulics)类型专业根底课;范围选修课学 时:72学时，4.5学分适用对象：水利水电工程、农业水利工程、给水排水工程本科先修课程：高等数学、大学物理、理论力学一、课程性质、目的与任务以及对先开课程要求水力学是水利类各专业必修的一门主要专业根底课.水力学的任务是争论液〕的平衡和机械运动的规律及其实际应用。通过本课程的学习，使专业技术工作打下根底.二、教学重点及难点本课程教学重点:水静力学,水动力学理论根底，流淌阻力与水头损失,有压管路，明渠均匀流,明渠非均匀流。难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力,实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流淌量方程，紊流沿程损失的分析与计算，简洁临界水深，恒定明渠流淌的流淌型态及判别标准,明渠非均匀渐变流微分方程，棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算.三、与其它课程的关系水电站。四、教学内容、学时安排及根本要求第一章绪论(2学时〕根本要求：了解液体运动的根本规律及争论液体运动规律的一般方法,把握液体的主要物理性质.重点：.液体的主要物理性质难点：液体粘性产生缘由及作用第一节水力学的任务及其进展概况1、水力学的任务2、水力学进展简史其次节液体的主要物理性质及其作用在液体上的力1、液体的质量和密度2、液体的重量和容重3、液体的粘滞性4、液体的压缩性5、液体的外表张力6、作用于液体上的力第三节液体的根本特征和连续介质1、液体的根本特征2、连续介质假设3、抱负液体的概念第四节水力学的争论方法1、科学试验2、理论分析3、数值计算其次章水静力学〔8学时〕,能娴熟计算作用在平面、曲面上的静水总压力。理解潜浮体的平衡与稳定。重点:静水压强的特性，液体平衡微分方程，水静力学的根本方程，确定压强、相对压强、真空度,测量压强的仪器，静水压强分布图。难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力。第一节静水压强及其特性1、静水压强2、静水压强的特性其次节液体的平衡微分方程式1、液体平衡微分方程式2、力势函数和平衡微分方程式的积分3、等压面1、力作用下静水压强的根本公式第四节压强的表示方法及度量1、确定压强、相对压强、真空及真空度2、压强的表示方法3、水头和单位势能4、压强的量测第五节作用于平面上的静水总压力1、静水压强分布图与作用于矩形平面上的静水总压力2、用分析法求任意平面上的静水总压力第六节 作用于曲面上的静水总压力第三章水动力学根底〔8学时〕根本要求：理解液体运动的两种方法—拉格朗日法和欧拉法,了解液体微团运动能量方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流淌量方程。把握量纲分析法。重点：实际液体的运动微分方程,恒定总流伯诺里方程，恒定总流淌量方程，量纲和谐原理。难点：实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流淌量方程,恒定平面势流。第一节 描述液体运动的两种方法1、拉格朗日法2、欧拉法1、恒定流与非恒定流2、迹线与流线3、流管、元流、总流4、过水断面、流量、断面平均流速5、一维流、二维流、三维流6、均匀流和非均匀流、渐变流和急变流第三节恒定总流的连续性方程第四节恒定元流的能量方程1、抱负液体元流的能量方程2、抱负液体元流能量方程的意义3、毕托管测流速原理4、实际液体元流的能量方程第五节恒定总流的能量方程1、恒定总流的能量方程第六节能量方程的应用1、能量方程的应用条件及留意事项2、能量方程应用举例1、恒定总流的动量方程2、动量方程应用第八节量纲分析简介1、量纲分析法根本概念2、量纲分析法及其应用第四章液流形态及水头损失〔8学时〕—,把握局部阻力及局部损失的分析与计算。了解紊流的根本理论及边界层概念与绕流阻力。—层流法，局部阻力及局部损失的分析与计算.难点：沿程阻力系数的变化规律第一节 水头损失的分类及水流边界对水头损失的影响其次节液流的两种流淌形态1、雷诺试验2hfv3、流态的判别－雷诺数1、液体均匀流的沿程水头损失2、切应力与沿程水头损失的关系3、切应力的分布第四节 圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算1、流速分布2、流量3、断面平均流速4、沿程水头损失第五节紊流的形成过程及特征1、紊流形成过程2、紊流运动要素的脉动和时均化3、紊流产生附加切应力4、紊流中存在黏性底层5、紊动使流速分布均匀化1、尼古拉兹试验2、沿程阻力系数的半阅历公式3、沿程阻力系数的试验曲线第七节沿程水头损失计算公式1、沿程水头损失的一般公式——达西－威斯巴赫公式2、哈森－威廉斯公式3、谢才公式第八节局部水头损失第五章有压管道中的恒定流〔4学时〕水力计算。短管的水力计算，简洁长管的水力计算。难点：简洁长管的水力计算,管网的水力计算。第一节简洁管道水力计算的根本公式1、单管道自由出流2、简洁管道漂移出流3、测压管水头线的绘制其次节简洁管道、短管水力计算的类型及实例1、力计算的任务2、水力计算实例1、串联管道2、分叉管道3、并联管道1、沿程均匀泄流管道流量与管长的关系2、沿程水头损失的逐段计算法3、沿程水头损失的多口系数法4、沿程均匀泄流管道的压力分布第六章明渠恒定均匀流〔6学时〕类问题的水力计算方法及复式断面、无压圆管的水力计算。问题,无压圆管均匀流水力计算，复式断面明渠均匀流水力计算。难点:无压圆管均匀流水力计算，复式断面明渠均匀流水力计算。第一节概述1、明渠水流2、渠道的形式3、渠道的底坡1、明渠均匀流的特性2、明渠均匀流的形成条件1、水力最正确断面2、有用经济断面1、明渠的粗糙系数2、渠道中的允许流速1、已成渠道的水力计算2、设计渠道的水力计算第七节粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算1、断面周界上粗糙度不同的明渠均匀流的水力计算2、复式断面明渠均匀流的水力计算第七章明渠恒定非均匀流〔8学时〕概念及水跃的根本方程,并能进展水面曲线的分析与绘制。重点：明渠非均匀流概述，断面单位能量、临界水深,恒定明渠流淌的流淌型态及判别标准,明渠非均匀渐变流微分方程,棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算,水跃与跌水。难点：断面单位能量、临界水深,恒定明渠流淌的流淌型态及判别标准，明渠非均匀渐变流微分方程，棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算1、流和急流的运动学分析2、缓流和急流的能量分析――水跃与水跌1、水跃2、水跌1、水深沿流程变化的微分方程式2、水位沿流程变化的微分方程式第六节棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析1、棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面线分区2、棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线的定性分析3、水面曲线分析的一般原则及留意点第七节明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算――逐段试算法1、根本计算公式2、计算方法第八章堰流、闸孔出流和桥、涵过流的水力计算〔8学时〕了解闸孔出流、堰流的计算方法。重点：恒定薄壁孔口出流，恒定管嘴出流,非恒定孔口、管嘴出流，闸孔出流，堰流。难点：闸孔出流，堰流的水力计算。1、堰流的分类2、堰流水力计算的根本公式1、矩形薄壁堰流2、直角三角形薄壁堰流1、曲线型有用堰的剖面外形、WES3、侧收缩系数4、漂移系数5、折线型有用堰6、低有用堰简介1m2、侧收缩系数3、漂移系数4、无坎宽顶堰流的水力计算1、闸孔出流的水力特征2、闸孔出流的根本计算公式3、闸孔出流的流量系数第九章泄水建筑物下游的水流连接与消能〔4学时〕核与设计。底流型消力池的设计必需满足的条件和计算步骤。难点：底流型消力池的设计。第三节收缩断面水深的计算1、降低护坦式消能池2、护坦末端加筑消能坎形成的消能池3、消能池的设计流量4、综合式消能池的水力计算5、关心效能工1、挑流射程计算2、冲刷坑深度的估算3、挑流鼻坎的形式与尺寸第十三章渗流〔4学时〕的根本方程，能进展井出水量的根本计算和浸润曲线的分析。重点：渗流模型，达西定律.难点：地下水的均匀渗流和非均匀渐变渗流,棱柱体地下明渠中恒定渐变渗流浸润曲线分析与计算。第一节渗流的根本概念2、土壤的渗流特性及分类3、渗流模型――达西定律1、达西定律2、达西定律的适用范围3、渗透系数1、均匀渗流2、渐变渗流的根本公式3、地下河槽渐变渗流的浸润曲线〔2学时〕根本要求：了解三个相像要求及应遵循的相像准则;把握实际水利工程常用的重力相像准则以及满足紊动阻力相像的条件。重点：相像的根本原理，重力相像准则。难点:相像的根本原理，重力相像准则第一节概述1、几何相像2、运动相像3、动力相像1、液体作用力2、近似的力学相像3、特种模型律第四节相像准则1、重力相像准则2、黏滞力相像准则3、阻力相像准则4、其他相像准则《水力学》试验课程教学大纲试验课程名称：水力学试验〔Hydraulicexperiment〕学时：10试验工程数：6一、试验教学目标与根本要求：现象格外简洁，因此通过水力学试验是提示水流运动规律的一种重要手段，可以帮助学生加深对所学理论的理解,更好的用所学理论解决生产实际中的问题.通过水力学试验可到达下述教学根本要求：1、观看水流在静止和机械运动的现象，增加感性生疏,提高理论分析的力气.2、通过试验了解水流运动时的一些规律，以稳固理论学问的学习.3、学会量测水力要素和使用根本仪器的方法,把握确定的试验技能，并了解现代量测技术.4、培育分析试验数据，整理试验成果和编写试验报告的力气。.二、试验内容与学时安排:工程一：1、试验工程名称：不行压缩流体恒定流能量方程试验2、内容提要：了解恒定流时管道水流所具有的位能、压能、和动能以及液测压管水头线和总水头线。3、学时:2工程二：1、试验工程名称：不行压缩流体恒定流淌量定律试验量方程各项物理意义.3、学时：14