大學(xué)水力學(xué)課件
水力學(xué)是研究以水為代表的液體的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用。水力學(xué)包括水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。
水力學(xué)課件
【開(kāi)課單位】環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院【課程模塊】學(xué)科基礎(chǔ)
【課程編號(hào)】【課程類別】必修
【學(xué)時(shí)數(shù)】48（理論48實(shí)踐0）【學(xué)分?jǐn)?shù)】3
一、課程描述
本課程大綱根據(jù)20**年本科人才培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂。
（一）教學(xué)對(duì)象：環(huán)境工程專業(yè)本科生
（二）教學(xué)目標(biāo)及修讀要求
1、教學(xué)目標(biāo)
掌握基本概念。包括：流體的主要物理性質(zhì)及作用于流體的力，靜水壓強(qiáng)及其特性，壓強(qiáng)的測(cè)量與表示方法，恒定一元流，理想液體，微小流束，均勻流與非均勻流，非均勻漸變流與急變流，水頭損失，液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)，管道的基本概念，明渠的類型，明渠均勻流，水力最佳斷面，允許流速，明渠水流的三種流態(tài)，斷面比能與臨界水深，臨界底坡、緩坡與陡坡，明渠恒定非均勻漸變流，水躍，共軛水深，堰流的類型，閘孔出流。
掌握基本理論。包括：靜水壓強(qiáng)的基本公式，幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡，實(shí)際液體恒定總流的能量方程及應(yīng)用，恒定總流的動(dòng)量方程及應(yīng)用，量綱分析與π定理，液流型態(tài)及水頭損失液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)，謝才公式，棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析，棱柱體水平明渠的水躍方程，水躍的能量損失，堰流與閘孔出流。
掌握基本計(jì)算。一是建筑物所受的水力荷載，即所承受的靜水壓力、動(dòng)水總作用力等的計(jì)算；二是建筑物的過(guò)水能力計(jì)算；三是水流的流動(dòng)形態(tài)及水頭損失計(jì)算；四是水流的能量消耗計(jì)算。
2、修讀要求
水力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，通過(guò)課程學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生掌握水力學(xué)基本概念、基本原理、基本技能和方法；培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和實(shí)驗(yàn)技能，并為學(xué)習(xí)專業(yè)課程和處理工程實(shí)際中的技術(shù)問(wèn)題打下基礎(chǔ)。通過(guò)課堂講授和討論、課后輔導(dǎo)、習(xí)題和練習(xí)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)，運(yùn)用多媒體或?qū)嶒?yàn)等直觀教學(xué)手段，完成教學(xué)大綱要求的基本內(nèi)容。由于水力學(xué)是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，應(yīng)當(dāng)理論聯(lián)系實(shí)際，但應(yīng)以分析水流現(xiàn)象，揭示水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，加強(qiáng)水力學(xué)的基本概念和基本原理的講解為主，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)專業(yè)需要，以致削弱水力學(xué)基礎(chǔ)理論的講解。
（三）先修課程：高等數(shù)學(xué)
二、教學(xué)內(nèi)容
（一）緒論
1、主要內(nèi)容：力學(xué)的基本任務(wù)及發(fā)展簡(jiǎn)史，流體的主要物理性質(zhì)及作用于流體的力，水力學(xué)的研究方法。
2、教學(xué)要求：掌握流體主要物理力學(xué)性質(zhì)；理解連續(xù)介質(zhì)與劉翔液體的概念；了解水力學(xué)研究任務(wù)與研究對(duì)象以及水力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：液體主要物理力學(xué)性質(zhì)。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：緒論習(xí)題課。
（二）第一章水靜力學(xué)
1、主要內(nèi)容：水靜力學(xué)的基本原理及其應(yīng)用，主要有靜水壓強(qiáng)及其特性、液體的平衡微分方程及其積分、等壓面重力作用下的靜水壓強(qiáng)的基本公式，幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡、壓強(qiáng)的測(cè)量與表示方法、作用于平面上的靜水總壓力、作用于曲面及物體上的靜水總壓力。
2、教學(xué)要求：掌握重力作用下的靜水壓強(qiáng)的基本公式，作用于平面上的靜水總壓力、作用于曲面及物體上的靜水總壓力；理解靜水壓強(qiáng)及其特性液體的平衡微分方程及其積分、等壓面概念；了解幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡、壓強(qiáng)的測(cè)量與表示方法。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重力作用下靜水壓強(qiáng)的計(jì)算，作用于平面上的靜水總壓力、作用于曲面及物體上的靜水總壓力。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第一章習(xí)題及講解。
（三）第二章液體運(yùn)動(dòng)的流束理論
1、主要內(nèi)容：從流束流輪出發(fā)，討論液體運(yùn)動(dòng)所遵循的普遍規(guī)律并建立相應(yīng)的方程式，主要內(nèi)容有恒定一元流的連續(xù)性方程，液體恒定流微小流束的能量方程式，均勻流與非均勻流，非均勻漸變流與急變流，實(shí)際液體恒定總流的能量方程，恒定總流的動(dòng)量方程，量綱分析與π定理。
2、教學(xué)要求：掌握水動(dòng)力學(xué)三大基本方程及其物理意義，理解流體運(yùn)動(dòng)的分類及基本概念；了解量綱分析與π定理。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程及動(dòng)量方程
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第二章習(xí)題及講解。
（四）第三章液流型態(tài)及水頭損失
1、主要內(nèi)容：水頭損失的物理概念，從液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)出發(fā)，研究水頭損失的變化規(guī)律及其計(jì)算方法。
2、教學(xué)要求：掌握液體運(yùn)動(dòng)的兩種液流型態(tài)，水頭損失的變化規(guī)律及其計(jì)算方法；理解水頭損失的物理概念，液流邊界幾何條件對(duì)水頭損失的影響，均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：沿程水頭和局部水頭損失的計(jì)算方法，謝才公式。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第三章習(xí)題及講解。
（五）第四章有壓管中的恒定流
1、主要內(nèi)容：管道的分類，虹吸管及水泵裝置的水力計(jì)算，簡(jiǎn)單管道、串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道的水力計(jì)算，沿程均勻泄流管道的水力計(jì)算。
2、教學(xué)要求：掌握簡(jiǎn)單管道、串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道的水力計(jì)算、沿程均勻泄流管道的'水力計(jì)算；理解管道的基本概念和理論；了解虹吸管及水泵裝置的水力計(jì)算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：簡(jiǎn)單管道及復(fù)雜管道的水力計(jì)算。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第四章習(xí)題及講解。
（六）第五章明渠恒定均勻流
1、主要內(nèi)容：明渠的類型及其對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響，明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件，明渠均勻流的計(jì)算，水力最佳斷面及允許流速，粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算。
2、教學(xué)要求：掌握明渠均勻流的水力計(jì)算；理解水利最佳斷面及允許流速；了解粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：明渠恒定均勻流的水力計(jì)算。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第五章習(xí)題及講解。
（七）第六章明渠恒定非均勻流
1、主要內(nèi)容：明渠水流的三種流態(tài)，斷面比能與臨界水深，臨界底坡、緩坡與陡坡等概念，明渠恒定非均勻漸變流的微分方程式，棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析。
2、教學(xué)要求：掌握明渠恒定非均勻漸變流的微分方程式，棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析。理解明渠水流的三種流態(tài)，斷面比能與臨界水深，臨界底坡、緩坡與陡坡等基本概念。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：明渠恒定非均勻漸變流的微分方程式，棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第六章習(xí)題及講解。
（八）第七章水躍
1、主要內(nèi)容：棱柱體水平明渠的水躍方程推導(dǎo)，棱柱體水平明渠中水躍共軛水深的計(jì)算，水躍的能量損失和躍長(zhǎng)計(jì)算，非棱柱體明渠中的水躍計(jì)算。
2、教學(xué)要求：掌握棱柱體水平明渠中水躍共軛水深的計(jì)算，水躍的能量損失和躍長(zhǎng)的計(jì)算；理解棱柱體水平明渠的水躍方程推導(dǎo)過(guò)程，了解非棱柱體明渠中的水躍。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：柱體水平明渠中水躍共軛水深的計(jì)算。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第七章習(xí)題及講解。
（九）第八章堰流及閘孔出流
1、主要內(nèi)容：堰流的類型及計(jì)算公式，薄壁堰流的水力計(jì)算，實(shí)用堰流的水力計(jì)算，寬頂堰流的水力計(jì)算，窄深堰流的水力計(jì)算，閘孔出流的水力計(jì)算。
2、教學(xué)要求：掌握堰流的類型及基本計(jì)算、閘孔出流的水力計(jì)算；了解薄壁堰流的水力計(jì)算，實(shí)用堰流的水力計(jì)算，寬頂堰流的水力計(jì)算，窄深堰流的水力計(jì)算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：堰流的類型及基本計(jì)算。
4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第八章習(xí)題及講解。
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