《水力学》教学大纲
课程代码：
课程中文名称：水力学
课程英文名称：Hydraulics
课程类别：必修
课程学分数：5学分
课程学时数：90
授课对象：
水利水电工程专业、水文水资源专业、农田水利专业、港口与航道专业
本课程的前导课程：
高等数学 理论力学 材料力学
一．教学目的和要求
水力学是水利类各专业的一门重要技术基础课，是研究液体平衡和运动规律的一门学科。
教授本课程的目的是培养学生分析和解决水力学问题的能力，使学生通过学习，掌握液体平衡和运动的一般规律和有关的基本概念及基本理论，学会必要的对于水力学问题的分析和计算的方法，初步掌握水力学实验技术，初步掌握运用计算机技术解决水力学问题的能力，为学生学好后续课程，从事本专业的技术工作、科学研究和管理工作打好必要的水力学基础。
通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：
1．牢固掌握和理解本课程所涉及的水力学基本概念；
2．掌握本课程的基本理论及理解所描述的水力学问题；
3．掌握本课程的基本方程及应用条件，并理解其物理意义；
4．掌握水力学基本分析方法，并具有应用所学水力学知识理解工程技术问题的能力；
5．具有独立地应用基本概念、基本理论与基本方程分析和求解从工程实际中简化出来的水力学问题的能力；
6．掌握一定液流量测的方法和技能；
7．具有一定上机计算有关水力学问题的能力。
二．课程内容与学时分配
课程内容与学时分配表
内容 讲课学时
第一章 导论 3
第二章 水静力学 7
第三章 水动力学基础 16
第四章 层流和紊流、水流阻力和水头损失 12
第五章 量纲分析和相似原理 4
第六章 恒定管流 4
第七章 明槽恒定流 12
第八章 孔口和管嘴出流、堰顶溢流和闸孔出流 6
第九章 泄水建筑物下游水流的衔接和消能 2
第十章 非恒定流 2
第十一章 渗流 4 （一） 课程内容
水力学教案
第三章 水动力学基础
【教学基本要求】
1、了解描述液体运动的拉格朗日法和欧拉法的内容和特点。
2、理解液体运动的基本概念，包括流线和迹线，元流和总流，过水
断面、流量和断面平均流速，一元流、二元流和三元流等。
3、掌握液体运动的分类和特征，即恒定流和非恒定流，均匀流和非
均匀流，渐变流和急变流。4、掌握并能应用恒定总流连续性方程。5、掌握恒定总流的能量方程，理解恒定总流的能量方程和动能修正
系数的物理意义，了解能量方程的应用条件和注意事项，能熟练应用恒
定总流能量方程进行计算。
6、理解测压管水头线、总水头线、水力坡度与测压管水头、流速水
头、总水头和水头损失的关系。
7、掌握恒定总流的动量方程及其应用条件和注意事项，掌握动量方
程投影表达式和矢量投影正负号的确定方法，会进行作用在总流上外力
的分析。
8、能应用恒定总流的动量方程、能量方程和连续方程联合求解，解
决工程实际问题。
9、了解液体运动的基本形式：平移，变形（线变形和角变形），旋
转。
10、理解无旋流动（有势流动）和有旋流动的定义。
11、初步掌握流函数、势函数的性质和流网原理。
【教 学 难 点】
1、液体运动的分类和基本概念。
2、恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程及其应用是本章的
重点，也是本课程讨论工程水力学问题的基础。
3、恒定总流的连续性方程的形式及应用条件。4、恒定总流能量方程的应用条件和注意事项，并会用能量方程进行
水力计算。
5、能应用恒定总流的连续方程和能量方程联解进行水力计算。
6、掌握恒定总流动量方程的矢量形式和投影形式，掌握恒定总流动
量方程的应用条件和注意事项。重点注意和影响水体动量变化的作用
力。
7、能应用恒定总流的连续方程、能量方程和动量方程进行水力计
算。
8、流函数、势函数的性质及求解方法。
9、流网原理及流网法求解势流问题。
【内容提要和教学重点】3.1 概述
本章讨论液体运动的基本规律，建立恒定总流的基本方程——连续
性方程、能量方程和动量方程，作为解决工程实际问题的基础。由于实
第1章 绪论
一、选择题
1．按连续介质的概念，流体质点是指（ ）
A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒； C . 无大小的几何点； D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2．作用在流体的质量力包括（ ）
A. 压力； B. 摩擦力； C. 重力； D. 惯性力。
3．单位质量力的国际单位是：（ ）
A . N ； B. m/s； C. N/kg； D. m/s2。
4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（ ）
Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。
5．水的粘性随温度的升高而（ ）
A . 增大； B. 减小； C. 不变； D，无关。
6．气体的粘性随温度的升高而（ ）
A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变； D，无关。
7．流体的运动粘度υ的国际单位是（ ）
Ａ. m2/s ；B. N/m2 ； C. kg/m ；D. N·s/ｍ2
8．理想流体的特征是（ ）
Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。
9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（ ）
Ａ. 200001； Ｂ. 100001；Ｃ. 40001 。
10．水力学中，单位质量力是指作用在（ ）
Ａ. 单位面积液体上的质量力； Ｂ. 单位体积液体上的质量力；
Ｃ. 单位质量液体上的质量力； Ｄ. 单位重量液体上的质量力。
11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（ ）
Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度
Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。 1 yu 12．已知液体中的流速分布µ－y如图所示，其切应力分布为（ ）
第一章 绪论
1-2．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？
[解] 温度转变前后质量守恒，即
又20℃时，水的密度
80℃时，水的密度
那么增加的体积为
1-4．一封锁容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为假设干？当封锁容器从空中自由下落时，其单位质量力又为假设干？
[解] 在地球上静止时：
自由下落时：
第二章 流体静力学
2-1．一密闭盛水容器如下图，U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m，求容器液面的相对压强。
[解]
2-3．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.5m，A点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。
[解] 绘制题图中面上的压强散布图。
ABh1h2ABh2h1hAB
解：
ABρgh1ρgh1ρgh1ρgh2ABρg(h2-h1)ρg(h2-h1)
ABρgh
2-14．矩形平板闸门AB一侧挡水。已知长l=2m，宽b=1m，形心点水深hc=2m，倾角=45，闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。
[解] 作用在闸门上的总压力：
作用点位置：
2-15．平面闸门AB倾斜放置，已知α＝45°，门宽b＝1m，水深H1＝3m，H2＝2m，求闸门所受水静压力的大小及作用点。
45°h1h2BA
[解] 闸门左侧水压力：
作用点：
闸门右边水压力：
作用点：
总压力大小：
对B点取矩：
2-13．如下图盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为h，当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时，求维持液体不溢出管口的最大角速度ωmax。
[解] 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与 管液体下降高度应相等，且二者液面同在一等压面上，知足等压面方程：
液体不溢出，要求，
以别离代入等压面方程得：
2-16．如图，，上部油深h1＝1.0m，下部水深h2＝2.0m，油的重度=m3，求：平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。
