河流动力学课程规范讲授实验

流体力学第四版课程设计
一、课程目标
本课程旨在使学生系统学习流体力学第四版相关知识，包括流体的物理性质、基本方程、流体运动中的动力学和热力学问题、流体工程等。

通过课程学习，能够理解流体力学基础原理和实际应用，从而为工程实践提供理论支持。

二、课程内容
1.流体的物理性质
–液体和气体的物理性质
–流体的力学性质
2.基本方程
–质量守恒方程
–动量守恒方程
–能量守恒方程
3.流体运动中的动力学和热力学问题
–流体的流动状态
–准静态流动和非准静态流动
–流动的层流和紊流
–流体的稳定性
–热力学问题
4.流体工程
–流体阻力和流动阻力系数
–流体的运动与能量转换
–流体的测量和控制
1。

河流动力学河流动力学是研究河流中水的运动规律和力学过程的学科。

河流是地球上最重要的水文系统之一，其水动力过程直接影响河流的形态演变、水质分布与传输、洪水灾害等一系列问题。

河流动力学的研究对于水资源的合理利用和河流生态环境的保护具有重要的意义。

河流动力学的研究对象是河流中的水流运动。

水流运动的基本特征是流速的变化和流向的变化。

河流中的水流运动是由各种力共同作用的结果。

其中，重力是主要的驱动力，它使得水从高处流向低处。

此外，摩擦力、浮力、惯性力等也参与了水流运动的过程。

河流中的水流运动是复杂而多变的，受到多种因素的影响。

首先，地形起伏是决定河流水流运动的关键因素之一。

地形起伏的不同会导致水流的变化，形成急流、激流、漩涡等不同的水流形态。

其次，河道断面形状和河床材料的不同也会对水流产生影响。

河道断面的变化会改变水流的流速和流向，而河床材料的不同也会影响水流的摩擦力和阻力。

再次，气候条件也是影响河流水流运动的重要因素。

气候条件的变化会导致水量的增减，从而影响水流的流速和流向。

河流动力学的研究方法主要包括实验研究和数值模拟两种。

实验研究是通过在实验室中模拟河流水流运动的过程，通过测量和观察来获取相关数据和现象。

实验研究的优点是可以对实验条件进行控制，可以获得较为准确的数据。

但是，实验研究也存在着实验条件的限制和实验结果的局限性。

数值模拟是通过建立数学模型来模拟河流水流运动的过程，通过计算机模拟来获取相关数据和现象。

数值模拟的优点是可以对不同条件进行模拟和预测，可以研究大尺度和长时间尺度的问题。

但是，数值模拟也存在着模型参数的选择和计算精度的限制。

河流动力学的研究成果在工程实践中得到了广泛的应用。

例如，河流动力学的研究可以为河流治理和水利工程的设计提供依据。

通过研究河流的水流运动规律，可以预测河流的演变趋势，为河道整治和防洪设计提供科学依据。

此外，河流动力学的研究还可以为河流生态环境的保护和修复提供理论支持。

任务型教学法在理工科课程教学中的应用探索———以《河流动力学》为例作者：杨忠勇，胡晓来源：《教育教学论坛》 2016年第14期杨忠勇，胡晓（三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002）摘要：在理工科课堂教学，任务驱动型教学法目前还处于探索阶段。

本文从传统的讲授法与任务型教学法相结合的角度，初步讨论了任务型教学法在理工科课程教学中的应用模式，并以《河流动力学》为例，具体探索了该教学法在教学中的应用实例。

关键词：任务型教学法；理工科课程教学；应用模式；河流动力学中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0113-02基金项目：三峡大学教研项目重点项目基于任务驱动法的《流体力学》教学改革与实践（编号：J2015001，起止时间：2015年-2017年）；三峡大学博士科研启动项目，潮汐河口各动力因子水沙输运模式对比研究（编号：KJ2014B032，起止时间：2014年-2014年）作者简介：杨忠勇（1984-），男（汉族），重庆市忠县人，博士研究生，三峡大学讲师，研究方向：水力学与河流动力学。

一、任务型教学法的内涵及特点任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法，它将传统的讲授法转变为以完成任务为主的互动式教学理念，要求教学过程中具有目标性明确的任务，使学生带着任务在探索中学习。

所谓任务驱动，也就是指学生在学习知识过程中，紧紧围绕多个共同的任务中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过教师的引导产生的学习实践活动。

国外早期的研究中，比较有影响的学者如Jane Willis（1996）等大体勾划了一个组织教学的模型结构，将任务驱动教学法分为三个阶段：前任务阶段，介绍课程主题并布置任务；任务周期，以课堂讨论等方式完成相关任务；语言聚焦阶段，分析完成结果并再练习。

实践中，任务驱动教学法大多应用于语言类教学（吕京，2010；李征，2011；王鑫，2011），因为它强调学生在课堂上的主体性，主张围绕各个任务中心，以讨论的形式展开课堂教学，显然针对语言类教学课堂更易实现，因为课堂中的讨论过程本身就是语言的习得过程。

《流体力学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：本课程是一门重要的基础理论课程，同时也是机械工程等相关专业的专业技能基础课。

通过学习本课程，学生将能够正确理解和掌握流体力学的基本概念、基本理论和基本方法。

这将有助于培养学生独立地分析和解决从工程实践中简化出来的流体力学问题的能力，为进一步学习专业课程、从事技术工作、拓展新知识、进行涉及流体的科学研究以及解决机械领域复杂工程问题奠定坚实的基础。

（二）课程目标：课程目标1：1.掌握流体在静止状态下的力学分析方法，了解流体与固体之间的相互作用力，熟悉流体运动的数学描述和几何表示方法。

培养学生对流体微团运动变形的分析能力，熟练运用连续方程求解简易模型的流体特性。

具备在机械设计领域建立数学模型并求解的能力。

1.2 掌握雷诺运输公式，根据质量、动量和能量守恒原理，推导连续方程、能量方程和动量方程的微分和积分形式；熟悉理想流体运动欧拉方程、伯努利方程及其积分和微分形式。

通过这些知识，培养学生在机械设计和测控方面的实际技能，确保他们能够运用流体力学知识建立数学模型并解决复杂的工程问题。

课程目标2：2.1 熟悉流体力学中的量纲分析方法和动力相似分析方法，了解通过实验和理论相结合的方式来探索流动过程规律。

培养学生运用量纲分析和动力相似理论解决简单流动问题的能力；并能运用流体力学原理，识别和提炼机械产品设计方面的复杂工程问题。

2．2掌握不可压缩粘性流体的N-S方程，明确湍流的概念；掌握圆管湍流运动特性和管道阻力的计算，以及流体的阻力和阻力系数的计算；借助流体力学实验，具备机械工程中测控领域复杂工程问题的提炼和解决能力。

课程目标3：掌握流体力学相关实验，了解现代流体力学模拟技术的最新动态，了解主流计算流体力学(CFD)工业领域的应用；能针对具体的机械工程专业中的流体力学问题，开发或选用合适的计算软件、仿真软件等进行模拟和预测。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容（四号黑体）（具体描述各章节教学目标、教学内容等。

河流动力学教学设计介绍河流动力学指的是涵盖了河流水力学和河流泥沙动力学两个方面的学科，包括河流水流的形态、运动和力学特性等方面的研究。

在地质科学、水利工程等领域中，河流动力学都有着广泛的应用。

因此，河流动力学的教学设计显得尤为重要，本文将针对河流动力学教学设计进行探讨。

教学设计目的本教学设计旨在帮助学生掌握河流动力学的基本概念及其实际应用，提高学生对河流水力学和河流泥沙动力学的理解和应用能力，同时培养学生对科学研究和实际工程设计的兴趣和热情，以此提高学生的综合素质。

教学设计内容课程内容概述本课程主要包括以下内容：•河流水力学概述•河床形态与河流流态•河流水动力学计算•河流泥沙运动与河流泥沙动力学计算•案例分析及实践课程教学方式本课程采用讲授、案例分析和实践相结合的教学方式。

其中讲授部分主要针对理论知识的讲解，案例分析和实践主要是让学生通过对真实案例的分析和实践来提高其动手能力和解决实际问题的能力。

课程教学目标和要求1.掌握基本的河流水力学和河流泥沙动力学理论知识2.能够通过计算和实验对河流的水流和泥沙流动进行分析和研究3.培养学生解决实际问题的能力和思维方式4.培养学生对科学研究和实际工程设计的兴趣和热情。

课程教学计划第一周•讲解河流水力学概述，并介绍河流水力学的基本参数和变量•讲解河流水动力学计算方法及其应用，引导学生进行数值计算实践第二周•讲解河床形态与河流流态的关系，以及其对水力条件的影响•讲解河流泥沙运动的基本原理和计算方法，同时引导学生进行相应的实验第三周•讲解河流泥沙动力学的基本理论，介绍计算方法及其应用•进行案例分析，引导学生分析实际工程中的河流泥沙运动问题第四周•进行本课程的实践环节，由学生分组进行小型河流水力模型实验•完成本课程的作业和小结，反思自己的不足并提出改进建议总结本教学设计主要针对河流动力学的教学内容和教学方法进行探讨和设计，旨在提高学生对河流动力学的理解和应用能力。

《河流动力学》实验指导书(4学时)实验一泥沙颗粒分析及沉降速度实验一、试验目的1、了解在实验室进行泥沙颗粒分析及沉速实验的一般方法；2、掌握筛分法和移液管法的适用性及操作过程；3、掌握泥沙颗粒级配曲线的绘制方法及沙样特征值的确定方法；4、泥沙沉降现象可结合移液管法的操作过程进行观察。

二、试验方法及适用范围1、筛分法：适用于泥沙粒径大于0.075mm的颗粒。

2、移液管法：适用于粒径小于0.075mm的颗粒。

3、若沙样中粗细颗粒兼有，则要联合使用筛分法及移液管法。

三、实验方法原理１、对d>0.1mm的泥沙，应用筛分法测量泥沙颗粒级配。

筛分法原理是利用孔径不同、逐级叠置的筛子，通过振动分选，再分别称出各级筛上的沙重，计算绘出沙样的级配曲线；２、对d<0.1mm的泥沙，应用移液管法测量泥沙颗粒级配。

移液管法原理为根据泥沙在沉降筒中沉降快慢的不同，来测定不同粒级的泥沙的数量，通过计算分析绘出沙样的级配曲线。

四、筛分法实验1、仪器设备：振筛机、烘箱、天平、盛沙杯、沉降筒、温度计、干燥器等。

试验筛：粗筛：圆孔孔径为60mm,40mm,20mm,10mm,5mm,2mm;细筛：孔径为2.0,1.0,0.5,0.25,0.1,0.075mm。

天平：称量1000g与称量200g；台秤：称量5kg。

振筛机：符合GB9909-88的技术条件。

其它：盛沙杯、沉降筒、温度计、干燥器等。

五、筛分法实验方法1、将xxxg沙样放在精密天秤上称重，放入容量瓶的水中称其体积，测出湿密度。

s2、将xxxg沙样放入干燥器中烘干，将烘干后的沙样作为试样放在天平/台秤上称重为G。

（称量准确至0.1g，当沙样质量多于500g时，准确至1g）.2、将试样倒入依次叠好的最上层筛中，进行筛析。

细筛宜放在振筛机上震摇，震摇时间一般为10-15min。

3、由最大孔径筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻叩摇晃，如仍有土粒漏下，应继续轻叩摇晃，至无土粒漏下为止。