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大学水力学课件

教案 时间:2021-08-31 手机版

  水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。

  水力学课件

  【开课单位】环境科学与工程学院【课程模块】学科基础

  【课程编号】【课程类别】必修

  【学时数】48(理论48实践0)【学分数】3

  一、课程描述

  本课程大纲根据20**年本科人才培养方案进行修订。

  (一)教学对象:环境工程专业本科生

  (二)教学目标及修读要求

  1、教学目标

  掌握基本概念。包括:流体的主要物理性质及作用于流体的力,静水压强及其特性,压强的测量与表示方法,恒定一元流,理想液体,微小流束,均匀流与非均匀流,非均匀渐变流与急变流,水头损失,液体运动的两种型态,管道的基本概念,明渠的类型,明渠均匀流,水力最佳断面,允许流速,明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡,明渠恒定非均匀渐变流,水跃,共轭水深,堰流的类型,闸孔出流。

  掌握基本理论。包括:静水压强的基本公式,几种质量力同时作用下的液体平衡,实际液体恒定总流的能量方程及应用,恒定总流的动量方程及应用,量纲分析与π定理,液流型态及水头损失液体运动的两种型态,谢才公式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析,棱柱体水平明渠的水跃方程,水跃的能量损失,堰流与闸孔出流。

  掌握基本计算。一是建筑物所受的水力荷载,即所承受的静水压力、动水总作用力等的计算;二是建筑物的过水能力计算;三是水流的流动形态及水头损失计算;四是水流的能量消耗计算。

  2、修读要求

  水力学是力学的一个分支,通过课程学习和训练,使学生掌握水力学基本概念、基本原理、基本技能和方法;培养学生分析解决问题的能力和实验技能,并为学习专业课程和处理工程实际中的技术问题打下基础。通过课堂讲授和讨论、课后辅导、习题和练习、实验和实践教学等教学环节,运用多媒体或实验等直观教学手段,完成教学大纲要求的基本内容。由于水力学是一门技术基础课,应当理论联系实际,但应以分析水流现象,揭示水流运动规律,加强水力学的基本概念和基本原理的讲解为主,不过分强调专业需要,以致削弱水力学基础理论的讲解。

  (三)先修课程:高等数学

  二、教学内容

  (一)绪论

  1、主要内容:力学的基本任务及发展简史,流体的主要物理性质及作用于流体的力,水力学的研究方法。

  2、教学要求:掌握流体主要物理力学性质;理解连续介质与刘翔液体的概念;了解水力学研究任务与研究对象以及水力学发展简史。

  3、重点、难点:液体主要物理力学性质。

  4、其它教学环节:绪论习题课。

  (二)第一章水静力学

  1、主要内容:水静力学的基本原理及其应用,主要有静水压强及其特性、液体的平衡微分方程及其积分、等压面重力作用下的静水压强的基本公式,几种质量力同时作用下的液体平衡、压强的测量与表示方法、作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力。

  2、教学要求:掌握重力作用下的静水压强的基本公式,作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力;理解静水压强及其特性液体的平衡微分方程及其积分、等压面概念;了解几种质量力同时作用下的液体平衡、压强的测量与表示方法。

  3、重点、难点:重力作用下静水压强的计算,作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力。

  4、其它教学环节:第一章习题及讲解。

  (三)第二章液体运动的流束理论

  1、主要内容:从流束流轮出发,讨论液体运动所遵循的普遍规律并建立相应的方程式,主要内容有恒定一元流的连续性方程,液体恒定流微小流束的能量方程式,均匀流与非均匀流,非均匀渐变流与急变流,实际液体恒定总流的能量方程,恒定总流的动量方程,量纲分析与π定理。

  2、教学要求:掌握水动力学三大基本方程及其物理意义,理解流体运动的分类及基本概念;了解量纲分析与π定理。

  3、重点、难点:恒定总流的连续性方程、能量方程及动量方程

  4、其它教学环节:第二章习题及讲解。

  (四)第三章液流型态及水头损失

  1、主要内容:水头损失的物理概念,从液体运动的两种型态出发,研究水头损失的变化规律及其计算方法。

  2、教学要求:掌握液体运动的两种液流型态,水头损失的变化规律及其计算方法;理解水头损失的物理概念,液流边界几何条件对水头损失的影响,均匀流沿程水头损失与切应力的关系。

  3、重点、难点:沿程水头和局部水头损失的计算方法,谢才公式。

  4、其它教学环节:第三章习题及讲解。

  (五)第四章有压管中的恒定流

  1、主要内容:管道的分类,虹吸管及水泵装置的水力计算,简单管道、串联管道、并联管道、分叉管道的水力计算,沿程均匀泄流管道的水力计算。

  2、教学要求:掌握简单管道、串联管道、并联管道、分叉管道的`水力计算、沿程均匀泄流管道的水力计算;理解管道的基本概念和理论;了解虹吸管及水泵装置的水力计算。

  3、重点、难点:简单管道及复杂管道的水力计算。

  4、其它教学环节:第四章习题及讲解。

  (六)第五章明渠恒定均匀流

  1、主要内容:明渠的类型及其对水流运动的影响,明渠均匀流的特性及其产生条件,明渠均匀流的计算,水力最佳断面及允许流速,粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。

  2、教学要求:掌握明渠均匀流的水力计算;理解水利最佳断面及允许流速;了解粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。

  3、重点、难点:明渠恒定均匀流的水力计算。

  4、其它教学环节:第五章习题及讲解。

  (七)第六章明渠恒定非均匀流

  1、主要内容:明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡等概念,明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。

  2、教学要求:掌握明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。理解明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡等基本概念。

  3、重点、难点:明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。

  4、其它教学环节:第六章习题及讲解。

  (八)第七章水跃

  1、主要内容:棱柱体水平明渠的水跃方程推导,棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算,水跃的能量损失和跃长计算,非棱柱体明渠中的水跃计算。

  2、教学要求:掌握棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算,水跃的能量损失和跃长的计算;理解棱柱体水平明渠的水跃方程推导过程,了解非棱柱体明渠中的水跃。

  3、重点、难点:柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算。

  4、其它教学环节:第七章习题及讲解。

  (九)第八章堰流及闸孔出流

  1、主要内容:堰流的类型及计算公式,薄壁堰流的水力计算,实用堰流的水力计算,宽顶堰流的水力计算,窄深堰流的水力计算,闸孔出流的水力计算。

  2、教学要求:掌握堰流的类型及基本计算、闸孔出流的水力计算;了解薄壁堰流的水力计算,实用堰流的水力计算,宽顶堰流的水力计算,窄深堰流的水力计算。

  3、重点、难点:堰流的类型及基本计算。

  4、其它教学环节:第八章习题及讲解。

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