水力学-扬州大学

《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：

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：

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：

（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