水力学-扬州大学
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1 《水力学》课程教学大纲
课程编号：306405
课程类别：专业基础课
适用专业：水利水电工程专业专升本函授
先修课程：高等数学、物理学、理论力学等
后续课程：水工建筑物、水泵及水泵站等
教学时数：总学时100，面授30，自学60,实验10
教学目的与要求：
通过对本课程的学习，要求学生达到：
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、表征液流运动的各种特征值（雷诺数、佛汝德数）等。
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、水头损失理论等。
3.能对本专业中常见的水力学问题进行分析与计算。
4.掌握利用常规仪器设备量测水位、压强、流速、流量等水力要素的操作技能，并且具有分析实验资料和整理实验报告的能力。
课程的地位和作用：
《水力学》课程是农田水利专业的一门技术基础课。它运用理论力学的基本原理和试验研究相结合的方法，探讨液流的基本规律及其在水利工程中的实际问题，是一门既有系统理论，又有较强实践性的课程。
本专业设置水力学课程的目的，是使学生掌握液流的基本理论与分析研究方法，为学习各种专业课和今后从事专业工作打下基础，以便解决本专业工程中的有关液流问题。
教学内容与学时安排：
序号 章节名称 学时分配
面授 实验 自学
1 第一章 绪论 2 4
2 第二章 水静力学 6 2 10
3 第三章 液流运动的流束理论 6 4 10
4 第四章 液流型态及水头损失 4 2 10
5 第五章 有压管中的恒定流 2 3
6 第六章 明渠恒定均匀流 2 0.5 3
7 第七章 明渠恒定非均匀流 2 0.5 6
8 第八章 堰流与闸孔出流 2 0.5 4
9 第九章 泄水建筑物下游的消能 2 0.5 6
10 第十章 渗流 2 4
30 10 60
第一章 绪论
1. 教学内容
（1）水力学的任务及其在水利工程中的应用
（2）液体的主要物理性质：密度、容重、粘滞性、压缩性等
（3）作用在液体上的力
2. 本章重点： 2 液体的物理性质：密度、容重、粘滞性等
3. 本章难点：
液体的粘滞性及粘滞系数等。
4. 教学基本要求：
（1）了解水力学的任务及其在水利工程中的应用；
（2）理解液体的主要物理性质：密度、容重、压缩性等，掌握粘滞性及牛顿内摩擦定律；
（3）理解连续介质的假说、理想液体、不可压缩液体、牛顿液体等概念；
（4）了解作用在液体上的两种力：表面力与质量力。
第二章 水静力学
1. 教学内容
（1）静学压强及其特性
（2）液体的平衡微分方程
（3）等压面
（4）重力作用下的静水压强的基本公式
（5）绝对压强与相对压强
（6）压强的量测
（7）压强的液柱表示法，水头与单位势能
（8）作用在平面壁上的静水总压力
（9）作用在曲面壁上的静水总压力
2. 本章重点：
静力学基本方程、绝对压强与相对压强、等压面、水头与单位势能等概念，平面与曲面壁上静水总压力的计算。
3. 本章难点：
表征曲面上静水总压力铅垂分力的压力体的分析与绘制。
4. 教学基本要求：
（1）了解静水压力、静水压强的定义，理解静水压强的基本特性；
（2）了解液体的平衡微分方程式；
（3）掌握压强的计示、单位、等压面等概念，掌握静力学基本方程式并能熟练进行点压强、两点压差的计算；
（4）掌握平面壁上静水压力的计算，能熟练画出平面上静水压强分布图；
（5）掌握曲面壁上静水压力的计算，能熟练画出曲面的压力体图。
第三章 液流运动的基本原理
1. 教学内容
（1）描述液体运动的两种方法
（2）欧拉法的几个基本概念
（3）恒定一元流的连续性方程
（4）实际液体恒定总流的能量方程
（5）实际液体恒定总流的动量方程
2. 本章重点：
流线、过水断面、流量与断面平均流速、水流的分类等概念；恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程的推导、适用条件、应用注意点及实际工程应用。
3. 本章难点：
流线、水流的分类等概念以及能量方程与动量方程的实际应用。
4. 教学基本要求： 3 （1）了解描述液体运动的两种方法；
（2）理解流线、元流、总流、过水断面、流量、断面平均流速等概念，掌握水流类型（恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、急变流与渐变流等）的判别方法；
（3）理解恒定一元流的连续性方程式的建立条件、物理意义，掌握其实际应用；
（4）理解恒定一元流的能量方程式的建立条件、物理意义，掌握其实际应用；
（5）了解总水头线、测压管水头线、水力坡度、测压管坡度的概念；
（6）理解恒定一元流的动量方程式的建立条件、物理意义，掌握其实际应用。
第四章 液流形态及水头损失
1. 教学内容
（1）水头损失的分类
（2）均匀流沿程水头损失与切应力的关系
（3）液体运动的两种型态
（4）层、紊流的特性
（5）沿程阻力系数的变化规律
（6）谢才公式
（7）局部水头损失
2. 本章重点：
水头损失的分类及计算，层流和紊流的主要特征及其判别、阻力系数的变化规律。
3. 本章难点：
紊流的形成及其特征、沿程阻力系数的变化规律。
4. 教学基本要求：
（1）了解水流阻力的类型及水头损失的分类；
（2）了解均匀流沿程水头损失与切应力的关系建立过程，掌握沿程水头损失的通用计算公式（或达西—魏斯巴赫公式）；
（3）掌握层流和紊流的判别，理解层、紊流的特征；
（4）掌握沿程阻力系数的变化规律及沿程水头损失的计算；
（5）了解局部水头损失的产生机理，掌握局部水头损失的计算公式。
第五章 有压管中的恒定流
1. 教学内容
（1）简单管道水力计算的基本公式
（2）简单管道水力计算的基本类型
（3）简单管道水力计算特例
（4）复杂管道的水力计算
2. 本章重点：
恒定总流的基本方程式在简单管道及复杂管道水力计算中的应用。
3. 本章难点：
管道中各断面压强沿程变化的定性分析。
4. 教学基本要求：
（1）了解简单管道与复杂管道、自由出流与淹没出流、长管与短管等概念；
（2）了解简单管道水力计算的基本公式的建立过程；
（3）掌握简单管道的水力计算类型及方法；
（4）了解串联、并联管道水流特征及水力计算。
第六章 明渠恒定均匀流
1. 教学内容 4 （1）明渠的几何特征及分类
（2）明渠均匀流的特性及其产生条件
（3）明渠均匀流的基本公式及水力计算
（4）水力最佳断面及允许流速
（5）复式断面明渠的水力计算
2. 本章重点：
明渠均匀流的特性、水力计算的基本公式及类型。
3. 本章难点：
明渠断面形状的设计（正常水深或底宽的计算）。
4. 教学基本要求：
（1）了解明渠的几何特征，按几何特性对明渠进行分类；
（2）理解明渠均匀流的产生、特性及发生条件；
（3）掌握明渠均匀流的基本公式、水力计算类型；
（4）了解复式断面明渠及其水力计算。
第七章 明渠恒定非均匀流
1. 教学内容
（1）明渠水流的三种流态
（2）断面比能、临界水深及临界底坡
（3）水跌与水跃现象
（4）明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式
（5）棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析
（6）明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算——分段求和法
2. 本章重点：
明渠水流的缓流与急流流态、断面比能、临界水深、临界底坡等概念，以及棱柱体明渠水面曲线的定性分析。
3. 本章难点：
水面曲线的定性分析。
4. 教学基本要求：
（1）理解明渠水流的三种流态：缓流、急流、临界流及其判别；
（2）理解断面比能、临界水深、临界底坡、佛汝德数等概念；
（3）了解水跌与水跃现象，掌握平底棱柱体明渠中水跃方程式及水跃共轭水深、跃长的计算；
（4）理解棱柱体明渠非均匀渐变流水面线的定性分析，掌握十二条水面线的规律；
（5）了解明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法及计算类型。
第八章堰流与闸孔出流
1. 教学内容
（1）堰流的分类及计算公式
（2）薄壁堰流的水力计算
（3）实用堰流的水力计算
（4）宽顶堰流的水力计算
（5）闸孔出流的水力计算
2. 本章重点：
堰、闸水流现象与水力计算。
3. 本章难点：
各种系数的确定。 5 4. 教学基本要求：
（1）了解堰的分类及堰流计算公式的建立；
（2）掌握各种堰型系数的确定，并能进行各种类型的水力计算；
（3）掌握闸孔出流公式，并能进行水力计算；
第九章 泄水建筑物下游的消能
1. 教学内容
（1）几种消能方式
（2）底流式消能的水力计算：收缩断面水深的计算、水跃位置的判别、消力池尺寸计算
2. 本章重点：
底流式消能的水力计算。
3. 本章难点：
消力池池深的计算、消力池设计流量的确定。
4. 教学基本要求：
（1）了解几种消能方式：底流式消能、面流式消能、挑流式消能、消能戽等
（2）掌握泄水建筑物下游收缩断面水深的计算、水跃位置的判别
（3）掌握消力池深及池长的计算
第十章 渗流
1. 教学内容
（1）渗流的有关概念
（2）达西定律
（3）恒定无压渗流
（4）井的渗流
（5）土坝渗流
2. 本章重点：
渗流模型、渗流的达西定律及杜比公式。
3. 本章难点：
渗流模型。
4. 教学基本要求：
（1）了解水在土壤中存在形式、土壤的分类，理解渗流模型；
（2）掌握达西定律及其适用范围，掌握渗透系数的概念及其数值的确定方法；
（3）掌握恒定无压渐变渗流的杜比公式，了解渐变渗流的浸润线；
（4）了解井、土坝渗流；
主要教材及参考书：
1．《水力学》（上、下册）（第四版） 成都科技大学吴持恭主编 高等教育出版社 2008.1
2．《水力学》（上、下册） 河海大学李家星、赵振兴主编 河海大学出版社 2001.1
3．《水力学教程》（第四版）黄儒钦主编 西南交通大学出版社 2010.9
本课程大纲撰写人基本情况：熊亚南，副教授，扬州大学
2014年11月
