水力学大纲.PDFVIP

815 《水力学》大纲 一、课程性质、目的与任务以及对先开课程要求 水力学是水利类各专业必修的一门主要专业基础课。水力学的任务是研究液体 （主要是水）的平衡和机械运动的规律及其实际应用。通过本课程的学习，使学生 掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见 水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续课程和专业技术 工作打下基础。 二、教学重点及难点 本课程教学重点：水静力学，水动力学理论基础，流动阻力与水头损失，有压 管路，明渠均匀流，明渠非均匀流。 难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力，实际液体的运动微分方 程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，紊流沿程损失的分析与计算，复杂 长管的水力计算，管网的水力计算，无压圆管均匀流水力计算，断面单位能量、临 界水深，恒定明渠流动的流动型态及判别标准，明渠非均匀渐变流微分方程，棱柱 体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算。 三、与其它课程的关系 学习本课程应具备高等数学中有关微分、积分、简单微分方程等高等数学基 础；还应具备理论力学、材料力学中有关静力学、动力学、应力与应变、面积矩等 方面的工程力学基础。后续课程为水资源管理、水工建筑物、水利工程施工与水电 站。 四、教学内容、学时分配及基本要求 第一章 绪论 基本要求：了解液体运动的基本规律及研究液体运动规律的一般方法，掌握液体的 主要物理性质。 重点：.液体的主要物理性质 难点：液体粘性产生原因及作用 第一节 水力学的任务及其发展概况 1、水力学的任务 2、水力学发展简史 第二节 液体的主要物理性质及其作用在液体上的力 1、液体的质量和密度 2、液体的重量和容重 3、液体的粘滞性 4、液体的压缩性 5、液体的表面张力 6、作用于液体上的力 第三节 液体的基本特征和连续介质 1、液体的基本特征 2、连续介质假设 3、理想液体的概念 第四节 水力学的研究方法 1、科学试验 2、理论分析 3、数值计算 第二章 水静力学 基本要求：掌握静水压强的特性，压强的表示方法及计量单位，掌握液体平衡微分 方程与水静力学的基本方程，掌握液柱式测压仪的基本原理，能熟练计算作用在平 面、曲面上的静水总压力。理解潜浮体的平衡与稳定。 重点：静水压强的特性，液体平衡微分方程，水静力学的基本方程，绝对压强、相 对压强、真空度，测量压强的仪器，静水压强分布图，. 难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力。 第一节 静水压强及其特性 1、静水压强 2、静水压强的特性 第二节 液体的平衡微分方程式 1、液体平衡微分方程式 2、力势函数和平衡微分方程式的积分 3、等压面 第三节 重力和几种质量力同时作用下的液体平衡 1、重力作用下静水压强的基本公式 2、几种质量力同时作用下的液体平衡 第四节 压强的表示方法及度量 1、绝对压强、相对压强、真空及真空度 2、压强的表示方法 3、水头和单位势能 4、压强的量测 第五节 作用于平面上的静水总压力 1、静水压强分布图与作用于矩形平面上的静水总压力 2、用分析法求任意平面上的静水总压力 第六节 作用于曲面上的静水总压力 第三章 水动力学基础 基本要求：理解液体运动的两种方法—拉格朗日法和欧拉法，了解液体微团运动的 基本形式，牢固掌握恒定总流连续性方程、连续性微分方程、理想液体元流的能量 方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程。掌握量纲分析法。 重点：实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，量纲 和谐原理。 难点：实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，恒定 平面势流。 第一节 描述液体运动的两种方法 1、拉格朗日法 2、欧拉法 第二节液体运动的基本概念 1、恒定流与非恒定流 2、迹线与流线 3、流管、元流、总流 4、过水断面、流量、断面平均流速 5、一维流、二维流、三维流 6、均匀流和非均匀流、渐变流和急变流 第三节 恒定总流的连续性方程 第四节恒定元流的能量方程 1、理想液体元流的能量方程 2、理想液体元流能量方程的意义 3、毕托管测流速原理 4、实际液体元流的能量方程 第五节 恒定总流的能量方程 1、恒定总流的能量方程 2、能量方程的几何图示――水头线 第六节 能量方程的应用