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(guān)機械運動(dòng)規律，及其在工程技術(shù)中的應用。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
【課程編號】【課程類(lèi)別】必修
【學(xué)時(shí)數】48（理論48實(shí)踐0）【學(xué)分數】3
一、課程描述
本課程大綱根據20**年本科人才培養方案進(jìn)行修訂。
�。ㄒ唬�教學(xué)對象：環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)本科生
�。ǘ�教學(xué)目標及修讀要求
1、教學(xué)目標
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，靜水壓強及其特性，壓強的測量與表示方法，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，液體運動(dòng)的兩種型態(tài)，管道的基本概念，明渠的類(lèi)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(lèi)型，閘孔出流。
掌握基本理論。包括：靜水壓強的基本公式，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用，恒定總流的動(dòng)量方程及應用，量綱分析與π定理，液流型態(tài)及水頭損失液體運動(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(xiàn)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)水總作用力等的計算；二是建筑物的過(guò)水能力計算；三是水流的流動(dòng)形態(tài)及水頭損失計算；四是水流的能量消耗計算。
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)習和訓練，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；培養學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和實(shí)驗技能，并為學(xué)習專(zhuān)業(yè)課程和處理工程實(shí)際中的技術(shù)問(wèn)題打下基礎。通過(guò)課堂講授和討論、課后輔導、習題和練習、實(shí)驗和實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)環(huán)節，運用多媒體或實(shí)驗等直觀(guān)教學(xué)手段，完成教學(xué)大綱要求的基本內容。由于水力學(xué)是一門(mén)技術(shù)基礎課，應當理論聯(lián)系實(shí)際，但應以分析水流現象，揭示水流運動(dòng)規律，加強水力學(xué)的基本概念和基本原理的講解為主，不過(guò)分強調專(zhuān)業(yè)需要，以致削弱水力學(xué)基礎理論的講解。
�。ㄈ┫刃拚n程：高等數學(xué)
二、教學(xué)內容
�。ㄒ唬┚w論
1、主要內容：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：緒論習題課。
�。ǘ┑谝徽滤o力學(xué)
1、主要內容：水靜力學(xué)的基本原理及其應用，主要有靜水壓強及其特性、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的基本公式，幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡、壓強的測量與表示方法、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、壓強的測量與表示方法。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重力作用下靜水壓強的計算，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：第一章習題及講解。
�。ㄈ┑诙乱后w運動(dòng)的流束理論
1、主要內容：從流束流輪出發(fā)，討論液體運動(dòng)所遵循的普遍規律并建立相應的方程式，主要內容有恒定一元流的連續性方程，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，理解流體運動(dòng)的分類(lèi)及基本概念；了解量綱分析與π定理。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：恒定總流的連續性方程、能量方程及動(dòng)量方程
4、其它教學(xué)環(huán)節：第二章習題及講解。
�。ㄋ模┑谌乱毫餍蛻B(tài)及水頭損失
1、主要內容：水頭損失的物理概念，從液體運動(dòng)的兩種型態(tài)出發(fā)，研究水頭損失的變化規律及其計算方法。
2、教學(xué)要求：掌握液體運動(dòng)的兩種液流型態(tài)，水頭損失的變化規律及其計算方法；理解水頭損失的物理概念，液流邊界幾何條件對水頭損失的影響，均勻流沿程水頭損失與切應力的關(guān)系。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：沿程水頭和局部水頭損失的計算方法，謝才公式。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第三章習題及講解。
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1、主要內容：管道的分類(lèi)，虹吸管及水泵裝置的水力計算，簡(jiǎn)單管道、串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道的水力計算，沿程均勻泄流管道的水力計算。
2、教學(xué)要求：掌握簡(jiǎn)單管道、串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道的水力計算、沿程均勻泄流管道的'水力計算；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算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：簡(jiǎn)單管道及復雜管道的水力計算。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第四章習題及講解。
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1、主要內容：明渠的類(lèi)型及其對水流運動(dòng)的影響，明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件，明渠均勻流的計算，水力最佳斷面及允許流速，粗糙度不同的明渠及復式斷面明渠的水力計算。
2、教學(xué)要求：掌握明渠均勻流的水力計算；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式斷面明渠的水力計算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：明渠恒定均勻流的水力計算。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第五章習題及講解。
�。ㄆ撸�第六章明渠恒定非均勻流
1、主要內容：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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)分析。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第六章習題及講解。
�。ò耍�第七章水躍
1、主要內容：棱柱體水平明渠的水躍方程推導，棱柱體水平明渠中水躍共軛水深的計算，水躍的能量損失和躍長(cháng)計算，非棱柱體明渠中的水躍計算。
2、教學(xué)要求：掌握棱柱體水平明渠中水躍共軛水深的計算，水躍的能量損失和躍長(cháng)的計算；理解棱柱體水平明渠的水躍方程推導過(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算。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第七章習題及講解。
�。ň牛�第八章堰流及閘孔出流
1、主要內容：堰流的類(lèi)型及計算公式，薄壁堰流的水力計算，實(shí)用堰流的水力計算，寬頂堰流的水力計算，窄深堰流的水力計算，閘孔出流的水力計算。
2、教學(xué)要求：掌握堰流的類(lèi)型及基本計算、閘孔出流的水力計算；了解薄壁堰流的水力計算，實(shí)用堰流的水力計算，寬頂堰流的水力計算，窄深堰流的水力計算。
3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：堰流的類(lèi)型及基本計算。
4、其它教學(xué)環(huán)節：第八章習題及講解。
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