《水力学（I）》课程教学大纲.docVIP

《水力学（I）》课程教学大纲 一、课程的目的与任务 水力学课程是水利水电建筑工程专业一门重要的技术基础课。它主要研究水流运动规律以及水流与边界的相互作用，在水利水电建设中有着广泛的应用。《水力学（I）》是水工专业水力学课程的前一部分，涉及以水为主要研究对象的流体力学的基本内容，课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。课程教学的主要任务是使学生掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。 二、课程的主要内容和基本要求 1) 流体的物理性质 理解流体的主要物理性质，特别是粘滞性和牛顿内摩擦定律； 理解连续介质假设和流体质点的概念； 理解理想流体和实际流体、可压缩流体和不可压缩流体的概念。 2) 流体静力学 掌握流体静压强的概念及其特性； 掌握流体平衡微分方程； 熟练进行重力场中静止流体压强分布和平面与曲面上静水总压力计算。 3) 流体运动学 了解描述流体运动的两种方法，建立以流场的观点描述流体运动的概念； 掌握在欧拉法中质点导数和加速度的表示方法； 理解流线和迹线的概念，掌握它们的微分方程及求解方法； 了解流体微团速度分解定理，理解和掌握角转速矢量和变形率张量的定义和表达式； 会判断流动是否有旋，掌握无旋流动的流速势函数概念； 掌握微元分析法，建立微分形式的连续方程，理解方程的物理意义。 4) 流体动力学基础 掌握运动粘性流体应力状态的描述方法及其特征，理解流体动压强的概念； 知道不可压缩流体应力与变形率张量之间的关系； 了解流体运动方程（欧拉方程和纳维—司托克斯方程）的推导过程，理解方程的物理意义； 掌握理想流体运动方程 — 欧拉方程的伯努利积分及其成立的条件，并会应用伯努利积分。 牢固掌握流体运动的总流分析法，熟悉恒定总流条件下的连续方程、能量方程和动量方程，并能综合运用计算总流问题。 5) 有旋流动及有势流动 了解有旋流动的运动学特征，会求涡线、速度环量和涡通量； 理解不可压平面流动流函数的概念及不可压平面无旋流动势函数和流函数的关系； 知道基本平面势流的解及叠加原理。 6) 量纲分析与相似理论 理解、掌握量纲分析法的基本原理、流动相似的概念、主要相似准则的意义及用途。 7) 实际流体的流动 了解流动的两种流态（层流与紊流）及其判别； 知道紊流的脉动特性与时间平均的概念，掌握紊流时均流动的运动方程和紊流附加切应力概念，知道混合长度假设的结果及用途； 掌握圆管层流和紊流的速度分布，理解水力光滑和水力粗糙的概念。 8) 管道恒定流动的水力计算 牢固掌握确定圆管流动沿程水头损失系数和水头损失的途径和方法； 掌握短管、简单长管水力计算及绘制水头线的方法； 了解串、并联管道及管网水力计算方法。 9) 边界层 理解边界层概念，掌握边界层微分方程、边界层几种厚度的定义，知道平板边界层动量积分方程； 会对平板层流、紊流边界层作近似计算； 了解边界层分离现象和物体的绕流阻力。 10) 有压管道中的非恒定流动 掌握一维非恒定流的基本方程，理解惯性水头的概念； 会对水击的基本现象进行分析。 12) 实验 演示实验：流动显示；雷诺试验；水击演示。要求通过演示实验细致观察流动现象，加深对流动机理和量测设备的感性认识。 量测实验：静水压强和静水总压力测定；能量方程验证和文透里管试验；动量方程验证；沿程、局部阻力系数测定。要求通过量测实验验证所学理论，掌握常规量测技能，培养分析实验数据和编写实验报告的能力。 《水力学（Ⅱ）》课程教学大纲 适用专业：水利水电工程系水工专业 课程性质：技术基础课 开课学期：三年级第二学期（春季学期） 学 时：课内48 水力学（2）是继水力学（1）的基础理论部分之后，应当继续学习的结合专业的水力学内容，又称工程水力学。 一 明槽中的恒定均匀流与非均匀渐变流 1 主要内容 1） 水利工程中的明槽水流问题； 2） 明槽均匀流：明槽均匀流的定义；特征及形成条件；正常水深h0、；明槽均匀流的基本公式；均匀流的水力计算；水力最优断面；渠道的允许流速；断面周界上粗糙度不同的渠道；复式断面渠道； 3） 微波波速的概念：急流；缓流；临界流；佛劳德数Fr；断面单位能量；临界流速；临界水深；临界底坡； 4）明槽恒定非均匀渐变流动的基本方程； 5） 棱柱型槽水深沿程变化的微分方程；人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程；天然河道水位沿程变化的微分方程； 6）棱柱形明槽恒定渐变流水面线的定性分析：棱柱型明槽水面线计算；逐段试算法； 7）天然河道中水面线的分段试算。 2 基本要求