水力学(吴持恭)高等教育出版社

《水力学》教学大纲Hydraulics课程编码： 06202010 学分：4 课程类别：专业基础课计划学时：72 其中讲课：60 实验或实践：12 上机：0 适用专业：给水排水工程推荐教材：闻德荪，《工程流体力学(水力学)》，高等教育出版社，2004年。

参考书目：伍悦滨编. 《工程流体力学（水力学）》. 北京：中国建筑工业出版社，2006。

李家星、赵振兴编.《水力学》.南京：河海大学出版社，2001。

吴持恭编.《水力学》(第三版).北京：高等教育出版社，2003。

赵振兴，何建京编著. 《水力学》. 北京：清华大学出版社，2005。

课程的教学目的与任务水力学是给水排水工程专业学生必修的专业基础课程。

其任务是通过各个教学环节的学习，使学生掌握水力学中的基本概念、基本理论和基本的水力计算方法及实验操作技能，了解环境问题中常见的水力学现象，并具有分析、解决工程中遇到的水力学问题的能力。

为后续专业课程的学习和进行科学研究打下必要的理论基础。

课程的基本要求本课程介绍了液体的主要物理性质，水静力学，液体运动的基本原理和基本理论，液体总流的基本原理，液体三元运动的基本原理，液体的层流运动和紊流运动，水流阻力和水头损失。

学完本课程应达到以下基本要求：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,表征液流运动的雷诺数,弗劳德数等特征值.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,水头损失理论以及液体运动的连续性方程式,实际液体运动的微分方程等.3. 了解水流能量转化和能量损失的原因，理解水流阻力（摩擦阻力和压强阻力）的成因，明确影响沿程阻力系数及局部阻力系数的因素，掌握计算水头损失的途径和方法。

4. 掌握常见工程水力学问题的分析计算能力，如静水压力的计算、有压管道的水力计算、明渠水流的分析计算等。

5. 了解相似理论，相似现象的特征条件以及相似原理的应用等。

水力学Ⅱ开课院系：工程学院课程编号：0827********课程英文名称：Hydraulics (II)课程总学时： 34 总学分：2含实验或实践学时：0 学分：0推荐使用教材：水力学（下册）编者：吴持恭出版社：高等教育出版社出版时间及版次：2003年11月第3版课程教学目标与基本要求：掌握液体运动的流场理论及实际液体运动的基本规律，学会水力分析和工程水力计算，同时要熟练地掌握泄水建筑物消能的计算方法，还要掌握水力学实验的方法，步骤及技巧，为学习专业知识、从事工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。

通过学习，应达到以下要求：1、具有一定的理论基础知识：（1）正确理解水力学中恒定流、非恒定流、渗流和边界层的基本概念。

（2）正确掌握液体运动的流场理论及实际液体运动的基本方程。

（3）正确理解和掌握渗流理论，并能用该理论解决具体的渗流问题（普通井、完全井、井群）（4）正确理解水击的基本概念及其产生机理。

2、具有正确分析和计算工程水力学问题的能力：（1）能正确进行泄水建筑物消能池的水力计算及运用各种方法进行明渠非恒定流的描述。

（2）能正确进行渗流的分析和计算，并能利用边界层的微分方程计算各种边界层厚度。

（3）能运用流网法和势流叠加法解平面势流问题。

3、具有进行水力实验和电算的初步能力：（1）了解液体运动流场理论的基本编程方法，并能编制最基本的水力学计算程序。

（2）具有观察水力现象、分析和处理实验数据、编写实验报告的能力。

（3）具有对一般水力学问题进行电算求解的能力。

考试形式：4、具有运用相似原理进行模型实验参数确定的基本能力（1）掌握相似现象和相似特征。

单项力作用下的相似准则（重力相似准则和阻力相似准则），模型比尺。

（2）水力模型设计方法介绍。

考试形式：闭卷，其中闭卷考试占70%，作业占20%，平时占10%。

授课内容与学时分配如下：授课内容教学目标授课模式学时分配第9章泄水建筑物下游的水流衔接与消能9.1 底流消能的水力计算9.2 挑流消能的水力计算9.3 连续介质和理想液体的概念9.4 面流及消能戽消能简介熟悉泄洪建筑物下游水流衔接及消能的方式；掌握底流消能水力设计计算，消能池深度和长度底确定；了解挑流消能水力设计计算。

第一章1.1静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？特性： 1.静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面；2.作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。

'分布规律：由静水压强公p式可知p，静p a水压强p呈k线性分布规律1.2试分析图中压强分布图错在哪里？1.3何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？压强的三种表示方法：单位面积上所受的压力，液柱高度和工程大气压（或标准大气压）1 工程大气压 =9800N/m2=10m 水柱高=0.736m 汞柱高三种压强之间的关系：1.4图示一密闭水箱，试分析水平面 A －A ，B－B，C－ C 是否皆为等压面？何谓等压面？等压面的条件有哪些？图 1.4A-A 是等压面， B-B 和 C-C 不是等压面。

等压面：在静止液体中，压强相等的各点连接成的面。

等压面的条件：在重力作用下，同一连续液体的水平面是一个等压面。

1.5一密闭水箱（如图）系用橡皮管从 C 点连通容器Ⅱ，并在 A 、B 两点各接一测压管问。

（ 1） AB 两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB 两点压强是否相等？（2）把容器Ⅱ提高一些后， p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？（1） A、B 两测压管水位相同，但 A 、B 两点的压强不等；（2）把容器Ⅱ提高一些后，p0 比原来值增大，两测压管中水位升高。

1.6什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？由静水中曲线边界上每一点引垂直于自由面的垂线形成的柱面和自由面组成的封闭柱体叫压力体。

（自由面上的压强为大气压强）压力体由下列周界面所围成： 1.受压曲面本身；2.液面或液面的延长面；3.通过液面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面。

方向确定：当液体和压力体位于曲面的同侧，方向向下；当液体和压力体各在曲面之一侧时，方向向上。

《水力学》1、课程名称与代码：水力学（306071050）课程性质：必修2、学时学分：85学时/5学分先修要求：无3、课程负责人：李克锋、王黎、王协康4、教材和补充教材信息：“十二五”规划教材《水力学》（第四版）吴持恭主编高等教育出版社2008年《水力学》赵振兴, 何建京编著. 北京: 清华大学出版社, 2005《水力学》郭仁东, 冯劲梅, 吴慧芳主编. 北京: 人民交通出版社, 2006《水力学》王亚玲主编. 北京:人民交通出版社, 2005《工程流体力学（水力学）》闻德荪主编. 第2 版. -- 北京: 高等教育出版社, 2004 《水力学实验》贺五洲, 陈嘉范, 李春华编. 北京: 清华大学出版社, 20045、课程目标：a) 达到的教学目的：使学生具有一定理论基础，理解水力学的一些基本概念与物理意义，对工程中与专业有关的水力学问题，有正确分析和计算的能力，掌握一定的实验技能，加强微机编程计算能力培养。

b) 支撑的毕业要求：工程知识（要求1）、问题分析（要求2）、个人和团队（要求9）、终身学习（要求12）。

6、课程的主要教学内容一、绪论(1) 水力学任务和水利工程中的水力学问题；(2) 液体主要物理力学性质，内摩擦定律，牛顿液体与非牛顿液体；(3) 连续介质和理想液体概念；(4) 作用在液体上的力：表面力和质量力；(5) 水力学的研究方法。

二、水静力学(1) 静水压强及其特性；(2) 重力作用下静水压强的基本方程式及其物理意义，等压面的概念；(3) 压强的表示法：绝对压强、相对压强和真空度；(4) 压强的量测：测压管、U型水银压力计、压差计；(5) 作用于平面上的静水总压力：压强分布图，静水总压力的大小、方向和作用点；(6) 作用于曲面上的静水总压力：水平压强分布图和压力体图；(7) 作用于物体上的静水总压力，物体的浮沉；(8) 几种质量力作用下的液体平衡。

三、水动力学基础(1) 描述液体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法，流线和迹线；(2) 恒定流与非恒定流；(3) 水流的几个基本概念：流管、微小流束、总流、过水断面、流量、断面平均流速、一元流、二元流、三元流；(4) 恒定一元流连续性方程；(5) 均匀流、非均匀流、渐变流与急变流；(6) 恒定一元流微小流束能量方程和总流能量方程及其应用，毕托管、文丘里流量计、孔口出流、管嘴出流，变水头孔口出流时间计算；(7) 恒定一元流动量方程及其应用举例。

《水力学》课程参考文献1．董曾南主编，清华大学水力学教研组编．水力学（上册）．北京：高等教育出版社，19952．余常昭主编，清华大学水力学教研组编．水力学（下册）．北京：高等教育出版社，19963．吴持恭主编，高速水力学国家重点实验室（四川大学）编．水力学（上册，下册）．北京：高等教育出版社，20034．闻德荪主编．工程流体力学（水力学）（上册，下册）．北京：高等教育出版社，20045．丁祖荣编著．流体力学（上册，中册，下册）．北京：高等教育出版社，2003 6．夏震寰．现代水力学（一，二）．北京：高等教育出版社，19907．董曾南，章梓雄．非粘性流体力学．北京：清华大学出版社，20038．章梓雄，董曾南．粘性流体力学．北京：清华大学出版社，19989．周谟仁主编．流体力学泵与风机．北京：中国建筑工业出版社，1999 10．蔡增基，龙天渝主编．流体力学泵与风机．北京：中国建筑工业出版社， 1999 11．屠大燕主编．流体力学与流体机械．北京：中国建筑工业出版社，1994 12．李玉柱，苑明顺编．流体力学．北京：高等教育出版社，199813．刘鹤年编．流体力学．北京：中国建筑工业出版社，200114．李鉴初，杨景芳主编．水力学教程．北京高等教育出版社，199515．余常昭．环境流体力学导论．北京：清华大学出版社，199216．张也影．流体力学．北京：高等教育出版社，199917．张英主编．工程流体力学．北京：中国水利水电出版社，200218．禹华谦主编，莫乃榕副主编．工程流体力学．北京：高等教育出版社，2004 19．孔珑主编．流体力学（1，2）．北京：高等教育出版社，200320．陈卓如主编．工程流体力学．北京：高等教育出版社，200421．莫乃榕主编．工程流体力学．武汉：华中理工大学出版社，200022．刘鹤年．水力学．武汉：武汉大学出版社，200123．莫乃榕，槐文信编著．流体力学水力学题解．武汉：华中科技大学出版社，200224．余常昭．紊动射流．北京：高等教育出版社，199325．大连工学院水力学教研室．水力学解题指导及习题集．北京：高等教育出版社，198426．汪兴华编．工程流体力学习题集．北京：机械工业出版社，198327．L．普朗特等著．流体力学概论．郭永怀、陆士嘉译．北京：科学出版社，198128．明槽急变流，余常昭编著，清华大学出版社，199929．明渠不恒定流，第一卷，林秉南译，水利电力出版社，198730．计算水力学，周雪漪编著，清华大学出版社，199431．流体力学中的有限元方法，章本照编著，机械工业出版社，198632．流体力学的有限元分析，『美』T.J.Chung, 张二骏等译，电力工业出版社，198033．计算浅水动力学—有限体积法的应用，谭维炎著，清华大学出版社，1998 34．渗流力学，吴林高等编写，上海科学技术文献出版社35．空化与空空蚀，张林夫，夏维洪编著36．高等渗流力学，孔祥言编著，中国科学技术大学出版社，199937．土力学，陈仲颐等编著，清华大学出版社，199438．土的渗透稳定与渗流控制，刘杰著，水利电力出版社，199239．渗流计算分析与控制，毛昶熙主编， 198840．Vennard J. K.，Street R.L. Elementary fluid mechanics 6th ed New York：John Wiley & Sons，198241．E. John Finnenaore, Joseph B. Franzini. Fluid mechanics with Engineering Applications. Tenth Edition. New York: McGraw-Hill Book Company 2002 影印本北京：清华大学出版社，200342．Victor L. Streeter, E Benjamin Wylie, Keith W Bedford. Fluid Mechanics. Ninth Edition. New York: McGraw-Hill Book Company 1998 影印本北京：清华大学出版社，200343．Frank M.white, Fluid Mechanics, 4th ed. McGarw-Hill, 199944．J.K. Vennard, R.L.Street, Elementary Fluid Mechanics, 6th ed. John Wilwy & Sons, 198245．Andrew Chadwick and John Morferr, Hydraulics in Civil and Environmental engineering, Second Edition, E&FN SPON46.Sergio Montes, Hydraulics of Open Channel Flow, ASCE Press, 199847.M.Hanif Chaudhry, Open-Channel Flow, 1993 by Prentice-Hall Inc.,Englewood Cliffs, New Jersey, 0763248.R.E. Featherstone & C.Nalluri, Civil Engineering Hydraulics, Third Edition, 1995。