《水力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《水力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：水力學(xué)〔Hydraulics)類型專業(yè)根底課;范圍選修課學(xué) 時(shí):72學(xué)時(shí)，4.5學(xué)分適用對(duì)象：水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、給水排水工程本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)以及對(duì)先開課程要求水力學(xué)是水利類各專業(yè)必修的一門主要專業(yè)根底課.水力學(xué)的任務(wù)是爭(zhēng)論液〕的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使專業(yè)技術(shù)工作打下根底.二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)本課程教學(xué)重點(diǎn):水靜力學(xué),水動(dòng)力學(xué)理論根底，流淌阻力與水頭損失,有壓管路，明渠均勻流,明渠非均勻流。難點(diǎn)：液體的相對(duì)平衡，作用在平面、曲面上的力,實(shí)際液體的運(yùn)動(dòng)微分方程，恒定總流伯諾里方程，恒定總流淌量方程，紊流沿程損失的分析與計(jì)算，簡(jiǎn)潔臨界水深，恒定明渠流淌的流淌型態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn),明渠非均勻漸變流微分方程，棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算.三、與其它課程的關(guān)系水電站。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排及根本要求第一章緒論(2學(xué)時(shí)〕根本要求：了解液體運(yùn)動(dòng)的根本規(guī)律及爭(zhēng)論液體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般方法,把握液體的主要物理性質(zhì).重點(diǎn)：.液體的主要物理性質(zhì)難點(diǎn)：液體粘性產(chǎn)生緣由及作用第一節(jié)水力學(xué)的任務(wù)及其進(jìn)展概況1、水力學(xué)的任務(wù)2、水力學(xué)進(jìn)展簡(jiǎn)史其次節(jié)液體的主要物理性質(zhì)及其作用在液體上的力1、液體的質(zhì)量和密度2、液體的重量和容重3、液體的粘滯性4、液體的壓縮性5、液體的外表張力6、作用于液體上的力第三節(jié)液體的根本特征和連續(xù)介質(zhì)1、液體的根本特征2、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)3、抱負(fù)液體的概念第四節(jié)水力學(xué)的爭(zhēng)論方法1、科學(xué)試驗(yàn)2、理論分析3、數(shù)值計(jì)算其次章水靜力學(xué)〔8學(xué)時(shí)〕,能嫻熟計(jì)算作用在平面、曲面上的靜水總壓力。理解潛浮體的平衡與穩(wěn)定。重點(diǎn):靜水壓強(qiáng)的特性，液體平衡微分方程，水靜力學(xué)的根本方程，確定壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度,測(cè)量壓強(qiáng)的儀器，靜水壓強(qiáng)分布圖。難點(diǎn)：液體的相對(duì)平衡，作用在平面、曲面上的力。第一節(jié)靜水壓強(qiáng)及其特性1、靜水壓強(qiáng)2、靜水壓強(qiáng)的特性其次節(jié)液體的平衡微分方程式1、液體平衡微分方程式2、力勢(shì)函數(shù)和平衡微分方程式的積分3、等壓面1、力作用下靜水壓強(qiáng)的根本公式第四節(jié)壓強(qiáng)的表示方法及度量1、確定壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空及真空度2、壓強(qiáng)的表示方法3、水頭和單位勢(shì)能4、壓強(qiáng)的量測(cè)第五節(jié)作用于平面上的靜水總壓力1、靜水壓強(qiáng)分布圖與作用于矩形平面上的靜水總壓力2、用分析法求任意平面上的靜水總壓力第六節(jié) 作用于曲面上的靜水總壓力第三章水動(dòng)力學(xué)根底〔8學(xué)時(shí)〕根本要求：理解液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法—拉格朗日法和歐拉法,了解液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)能量方程與實(shí)際液體總流的能量方程、恒定總流淌量方程。把握量綱分析法。重點(diǎn)：實(shí)際液體的運(yùn)動(dòng)微分方程,恒定總流伯諾里方程，恒定總流淌量方程，量綱和諧原理。難點(diǎn)：實(shí)際液體的運(yùn)動(dòng)微分方程，恒定總流伯諾里方程，恒定總流淌量方程,恒定平面勢(shì)流。第一節(jié) 描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法1、拉格朗日法2、歐拉法1、恒定流與非恒定流2、跡線與流線3、流管、元流、總流4、過水?dāng)嗝?、流量、斷面平均流?、一維流、二維流、三維流6、均勻流和非均勻流、漸變流和急變流第三節(jié)恒定總流的連續(xù)性方程第四節(jié)恒定元流的能量方程1、抱負(fù)液體元流的能量方程2、抱負(fù)液體元流能量方程的意義3、畢托管測(cè)流速原理4、實(shí)際液體元流的能量方程第五節(jié)恒定總流的能量方程1、恒定總流的能量方程第六節(jié)能量方程的應(yīng)用1、能量方程的應(yīng)用條件及留意事項(xiàng)2、能量方程應(yīng)用舉例1、恒定總流的動(dòng)量方程2、動(dòng)量方程應(yīng)用第八節(jié)量綱分析簡(jiǎn)介1、量綱分析法根本概念2、量綱分析法及其應(yīng)用第四章液流形態(tài)及水頭損失〔8學(xué)時(shí)〕—,把握局部阻力及局部損失的分析與計(jì)算。了解紊流的根本理論及邊界層概念與繞流阻力。—層流法，局部阻力及局部損失的分析與計(jì)算.難點(diǎn)：沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律第一節(jié) 水頭損失的分類及水流邊界對(duì)水頭損失的影響其次節(jié)液流的兩種流淌形態(tài)1、雷諾試驗(yàn)2hfv3、流態(tài)的判別－雷諾數(shù)1、液體均勻流的沿程水頭損失2、切應(yīng)力與沿程水頭損失的關(guān)系3、切應(yīng)力的分布第四節(jié) 圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水頭損失的計(jì)算1、流速分布2、流量3、斷面平均流速4、沿程水頭損失第五節(jié)紊流的形成過程及特征1、紊流形成過程2、紊流運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)和時(shí)均化3、紊流產(chǎn)生附加切應(yīng)力4、紊流中存在黏性底層5、紊動(dòng)使流速分布均勻化1、尼古拉茲試驗(yàn)2、沿程阻力系數(shù)的半閱歷公式3、沿程阻力系數(shù)的試驗(yàn)曲線第七節(jié)沿程水頭損失計(jì)算公式1、沿程水頭損失的一般公式——達(dá)西－威斯巴赫公式2、哈森－威廉斯公式3、謝才公式第八節(jié)局部水頭損失第五章有壓管道中的恒定流〔4學(xué)時(shí)〕水力計(jì)算。短管的水力計(jì)算，簡(jiǎn)潔長管的水力計(jì)算。難點(diǎn)：簡(jiǎn)潔長管的水力計(jì)算,管網(wǎng)的水力計(jì)算。第一節(jié)簡(jiǎn)潔管道水力計(jì)算的根本公式1、單管道自由出流2、簡(jiǎn)潔管道漂移出流3、測(cè)壓管水頭線的繪制其次節(jié)簡(jiǎn)潔管道、短管水力計(jì)算的類型及實(shí)例1、力計(jì)算的任務(wù)2、水力計(jì)算實(shí)例1、串聯(lián)管道2、分叉管道3、并聯(lián)管道1、沿程均勻泄流管道流量與管長的關(guān)系2、沿程水頭損失的逐段計(jì)算法3、沿程水頭損失的多口系數(shù)法4、沿程均勻泄流管道的壓力分布第六章明渠恒定均勻流〔6學(xué)時(shí)〕類問題的水力計(jì)算方法及復(fù)式斷面、無壓圓管的水力計(jì)算。問題,無壓圓管均勻流水力計(jì)算，復(fù)式斷面明渠均勻流水力計(jì)算。難點(diǎn):無壓圓管均勻流水力計(jì)算，復(fù)式斷面明渠均勻流水力計(jì)算。第一節(jié)概述1、明渠水流2、渠道的形式3、渠道的底坡1、明渠均勻流的特性2、明渠均勻流的形成條件1、水力最正確斷面2、有用經(jīng)濟(jì)斷面1、明渠的粗糙系數(shù)2、渠道中的允許流速1、已成渠道的水力計(jì)算2、設(shè)計(jì)渠道的水力計(jì)算第七節(jié)粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算1、斷面周界上粗糙度不同的明渠均勻流的水力計(jì)算2、復(fù)式斷面明渠均勻流的水力計(jì)算第七章明渠恒定非均勻流〔8學(xué)時(shí)〕概念及水躍的根本方程,并能進(jìn)展水面曲線的分析與繪制。重點(diǎn)：明渠非均勻流概述，斷面單位能量、臨界水深,恒定明渠流淌的流淌型態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn),明渠非均勻漸變流微分方程,棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算,水躍與跌水。難點(diǎn)：斷面單位能量、臨界水深,恒定明渠流淌的流淌型態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn)，明渠非均勻漸變流微分方程，棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算1、流和急流的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2、緩流和急流的能量分析――水躍與水跌1、水躍2、水跌1、水深沿流程變化的微分方程式2、水位沿流程變化的微分方程式第六節(jié)棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析1、棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面線分區(qū)2、棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線的定性分析3、水面曲線分析的一般原則及留意點(diǎn)第七節(jié)明渠恒定非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算――逐段試算法1、根本計(jì)算公式2、計(jì)算方法第八章堰流、閘孔出流和橋、涵過流的水力計(jì)算〔8學(xué)時(shí)〕了解閘孔出流、堰流的計(jì)算方法。重點(diǎn)：恒定薄壁孔口出流，恒定管嘴出流,非恒定孔口、管嘴出流，閘孔出流，堰流。難點(diǎn)：閘孔出流，堰流的水力計(jì)算。1、堰流的分類2、堰流水力計(jì)算的根本公式1、矩形薄壁堰流2、直角三角形薄壁堰流1、曲線型有用堰的剖面外形、WES3、側(cè)收縮系數(shù)4、漂移系數(shù)5、折線型有用堰6、低有用堰簡(jiǎn)介1m2、側(cè)收縮系數(shù)3、漂移系數(shù)4、無坎寬頂堰流的水力計(jì)算1、閘孔出流的水力特征2、閘孔出流的根本計(jì)算公式3、閘孔出流的流量系數(shù)第九章泄水建筑物下游的水流連接與消能〔4學(xué)時(shí)〕核與設(shè)計(jì)。底流型消力池的設(shè)計(jì)必需滿足的條件和計(jì)算步驟。難點(diǎn)：底流型消力池的設(shè)計(jì)。第三節(jié)收縮斷面水深的計(jì)算1、降低護(hù)坦式消能池2、護(hù)坦末端加筑消能坎形成的消能池3、消能池的設(shè)計(jì)流量4、綜合式消能池的水力計(jì)算5、關(guān)心效能工1、挑流射程計(jì)算2、沖刷坑深度的估算3、挑流鼻坎的形式與尺寸第十三章滲流〔4學(xué)時(shí)〕的根本方程，能進(jìn)展井出水量的根本計(jì)算和浸潤曲線的分析。重點(diǎn)：滲流模型，達(dá)西定律.難點(diǎn)：地下水的均勻滲流和非均勻漸變滲流,棱柱體地下明渠中恒定漸變滲流浸潤曲線分析與計(jì)算。第一節(jié)滲流的根本概念2、土壤的滲流特性及分類3、滲流模型――達(dá)西定律1、達(dá)西定律2、達(dá)西定律的適用范圍3、滲透系數(shù)1、均勻滲流2、漸變滲流的根本公式3、地下河槽漸變滲流的浸潤曲線〔2學(xué)時(shí)〕根本要求：了解三個(gè)相像要求及應(yīng)遵循的相像準(zhǔn)則;把握實(shí)際水利工程常用的重力相像準(zhǔn)則以及滿足紊動(dòng)阻力相像的條件。重點(diǎn)：相像的根本原理，重力相像準(zhǔn)則。難點(diǎn):相像的根本原理，重力相像準(zhǔn)則第一節(jié)概述1、幾何相像2、運(yùn)動(dòng)相像3、動(dòng)力相像1、液體作用力2、近似的力學(xué)相像3、特種模型律第四節(jié)相像準(zhǔn)則1、重力相像準(zhǔn)則2、黏滯力相像準(zhǔn)則3、阻力相像準(zhǔn)則4、其他相像準(zhǔn)則《水力學(xué)》試驗(yàn)課程教學(xué)大綱試驗(yàn)課程名稱：水力學(xué)試驗(yàn)〔Hydraulicexperiment〕學(xué)時(shí)：10試驗(yàn)工程數(shù)：6一、試驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與根本要求：現(xiàn)象格外簡(jiǎn)潔，因此通過水力學(xué)試驗(yàn)是提示水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種重要手段，可以幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)理論的理解,更好的用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實(shí)際中的問題.通過水力學(xué)試驗(yàn)可到達(dá)下述教學(xué)根本要求：1、觀看水流在靜止和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，增加感性生疏,提高理論分析的力氣.2、通過試驗(yàn)了解水流運(yùn)動(dòng)時(shí)的一些規(guī)律，以穩(wěn)固理論學(xué)問的學(xué)習(xí).3、學(xué)會(huì)量測(cè)水力要素和使用根本儀器的方法,把握確定的試驗(yàn)技能，并了解現(xiàn)代量測(cè)技術(shù).4、培育分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理試驗(yàn)成果和編寫試驗(yàn)報(bào)告的力氣。.二、試驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排:工程一：1、試驗(yàn)工程名稱：不行壓縮流體恒定流能量方程試驗(yàn)2、內(nèi)容提要：了解恒定流時(shí)管道水流所具有的位能、壓能、和動(dòng)能以及液測(cè)壓管水頭線和總水頭線。3、學(xué)時(shí):2工程二：1、試驗(yàn)工程名稱：不行壓縮流體恒定流淌量定律試驗(yàn)量方程各項(xiàng)物理意義.3、學(xué)時(shí)：14