石大水力學(xué)課程教學(xué)大綱（農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)）

水力學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：水力學(xué)Hydraulics課程編碼：Z106001總學(xué)時(shí)/總學(xué)分：72/4.5理論學(xué)時(shí)/理論學(xué)分：64/4實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)/實(shí)驗(yàn)學(xué)分：8/0.5適用專業(yè)：農(nóng)業(yè)水利工程開課單位：水利建筑工程學(xué)院一、課程性質(zhì)及目的1、課程性質(zhì)：本課程是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。2、課程目的：通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解水力學(xué)的一般研究方法和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握以水為代表的液體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和有關(guān)基本概念、基本理論，重點(diǎn)掌握水靜力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)等知識(shí)的理論分析與計(jì)算方法和一定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并適當(dāng)介紹水力學(xué)方面的新成果及其研究方法，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程，從事專業(yè)技術(shù)工作，獲取新知識(shí)及進(jìn)行科學(xué)研究打下必要的基礎(chǔ)，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析管道水流現(xiàn)象及解決水力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。二、課程內(nèi)容及要求第一章緒論3學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：水力學(xué)的任務(wù)和發(fā)展概況；液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力；液體的基本特征和連續(xù)介質(zhì)的概念；水力學(xué)的研究方法。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解；理解液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力；掌握液體的粘性定義，反映粘性大小的兩個(gè)系數(shù)，牛頓內(nèi)摩擦定律及其適用條件。重點(diǎn)：液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力；牛頓內(nèi)摩擦定律。難點(diǎn)：牛頓內(nèi)摩擦定律及其適用條件。第二章水靜力學(xué)8學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：靜水壓強(qiáng)及其特性；液體的平衡微分方程式；重力和幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡；壓強(qiáng)的表示方法及度量；作用于平面上和曲面上的靜水總壓力。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解靜水壓強(qiáng)的測(cè)量?jī)x表和測(cè)量方法；理解靜水壓強(qiáng)的定義及特性，建立靜水壓強(qiáng)基本方程的推導(dǎo)過(guò)程；掌握靜水壓強(qiáng)的計(jì)算方法、等壓面的概念、靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律及其幾何意義與能量意義、靜止液體對(duì)平面和曲面固體邊界的靜水總壓力的計(jì)算。重點(diǎn)：靜水壓強(qiáng)的特性；壓強(qiáng)的計(jì)算方法；作用于平面上和曲面上靜水總壓力的計(jì)算。難點(diǎn)：作用于平面上和曲面上靜水總壓力的計(jì)算。第三章水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)10學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；液體運(yùn)動(dòng)的基本概念；恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和能量方程及其應(yīng)用。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解描述液體運(yùn)動(dòng)兩種方法的特點(diǎn)；理解水頭線、水力坡度與水頭損失的概念和關(guān)系；掌握液體運(yùn)動(dòng)的基本概念、分類和特征（包括恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流，漸變流和急變流，流線、過(guò)水?dāng)嗝婧蛿嗝嫫骄魉俚龋?，恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程的形式、應(yīng)用條件和注意事項(xiàng)以及實(shí)際應(yīng)用計(jì)算。重點(diǎn)：恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程的形式、應(yīng)用條件和注意事項(xiàng)以及實(shí)際應(yīng)用計(jì)算。難點(diǎn)：恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程的實(shí)際應(yīng)用計(jì)算。第四章液流型態(tài)及水頭損失6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：水頭損失的分類及水流邊界對(duì)水頭損失的影響；液流的兩種流動(dòng)形態(tài)；均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系；圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水頭損失的計(jì)算；紊流的形成過(guò)程及特征；沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律；沿程水頭損失計(jì)算公式；局部水頭損失。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解均勻流水頭損失的特點(diǎn)，紊流的成因和特征；理解水頭損失的分類和產(chǎn)生的原因，雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)的物理意義，圓管均勻?qū)恿鬟\(yùn)動(dòng)的流速分布，紊流光滑區(qū)、粗糙區(qū)和過(guò)渡區(qū)的概念，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中水頭損失系數(shù)的變化規(guī)律；掌握液體運(yùn)動(dòng)兩種形態(tài)的特征和判別方法，達(dá)西公式與沿程水頭損失的計(jì)算方法，謝才公式與謝才系數(shù)的確定方法，局部水頭損失的計(jì)算方法。重點(diǎn)：雷諾試驗(yàn)；紊流的特征；達(dá)西公式與沿程水頭損失的計(jì)算方法；謝才公式；滿寧公式；局部水頭損失的計(jì)算。難點(diǎn)：圓管均勻?qū)恿鬟\(yùn)動(dòng)的流速分布；尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中水頭損失系數(shù)的變化規(guī)律；沿程水頭損失系數(shù)的計(jì)算。第五章有壓管道中的恒定流6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式；簡(jiǎn)單管道、短管水力計(jì)算的類型及實(shí)例；長(zhǎng)管水力計(jì)算；串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道水力計(jì)算；沿程均勻泄流管道水力計(jì)算；管網(wǎng)水力計(jì)算。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解串聯(lián)管路、并聯(lián)管路等復(fù)雜管道的計(jì)算原理和方法；理解管流的基本特點(diǎn)；掌握短管和長(zhǎng)管的水力計(jì)算，總水頭線和測(cè)壓管水頭線的繪制，虹吸管、倒虹吸、水泵裝置等簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算。重點(diǎn)：簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式；虹吸管、倒虹吸、水泵裝置等簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算；長(zhǎng)管水力計(jì)算的基本公式。難點(diǎn)：總水頭線和測(cè)壓管水頭線的繪制；串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道水力計(jì)算；管網(wǎng)水力計(jì)算。第六章明渠恒定均勻流6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件；明渠均勻流計(jì)算公式；水力最佳斷面與實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面；明渠均勻流水力計(jì)算中的粗糙系數(shù)與允許流速；明渠均勻流水力計(jì)算；粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算；U型與圓形斷面渠道正常水深的迭代計(jì)算。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解明渠均勻流的特點(diǎn)、力學(xué)實(shí)質(zhì)及其形成條件，明渠斷面的不同形式及其幾何要素的概念；理解明渠糙率、水力最佳斷面和允許流速的概念和確定方法；掌握梯形斷面面積、濕周和水力半徑的計(jì)算，明渠均勻流水力計(jì)算和人工渠道的設(shè)計(jì)計(jì)算。重點(diǎn)：明渠均勻流的特點(diǎn)、力學(xué)實(shí)質(zhì)及其形成條件；水力最佳斷面的概念和確定方法；梯形明渠均勻流水力計(jì)算。難點(diǎn)：渠道的水力計(jì)算。第七章明渠恒定非均勻流8學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：明渠水流的流態(tài)及判別；臨界底坡、緩坡與陡坡；明渠水流兩種流態(tài)的轉(zhuǎn)換——水躍與水跌；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；明渠恒定非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算——逐段試算法；臨界水深的迭代計(jì)算。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解水跌水躍現(xiàn)象，棱柱體渠道水面曲線變化規(guī)律，彎管水流的特點(diǎn)；理解明渠水流存在的三種流態(tài)，斷面比能、臨界水深臨界底坡的概念；掌握明渠水流流態(tài)的判別方法，梯形渠道臨界水深的計(jì)算方法，水躍共軛水深的計(jì)算方法，棱柱體渠道水面線定性分析和定量計(jì)算的方法。重點(diǎn)：斷面比能、臨界水深臨界底坡的概念；明渠水流流態(tài)的判別方法；梯形渠道臨界水深的計(jì)算方法；矩形渠道水躍共軛水深的計(jì)算方法；棱柱體渠道水面線定性分析。難點(diǎn)：棱柱體渠道水面線定性分析和定量計(jì)算的方法。第八章堰流、閘孔出流和橋、涵過(guò)流的水力計(jì)算6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：堰流的分類及水力計(jì)算基本公式；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；閘孔出流的水力計(jì)算；橋孔及涵洞過(guò)流的水力計(jì)算。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解堰流與閘孔出流的區(qū)別和聯(lián)系，閘孔出流的規(guī)律及其影響因素；理解堰流的分類和各類堰流的過(guò)流特點(diǎn)、淹沒條件；掌握堰流和閘孔出流的判別，堰流和閘孔出流水力計(jì)算的原理和方法。重點(diǎn)：堰流和閘孔出流的判別；堰流和閘孔出流水力計(jì)算的原理和方法。難點(diǎn)：堰流和閘孔出流的水力計(jì)算；橋孔及涵洞過(guò)流的水力計(jì)算。第九章泄水建筑物下游的水流銜接與消能6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：泄水建筑物下游水流的銜接形式與消能方式；收縮斷面水深的計(jì)算；底流型銜接與消能；挑流型銜接與消能；面流及戽流流態(tài)。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解消力池的水力設(shè)計(jì)方法，泄水建筑物下游的水流特點(diǎn)和形式；理解常用的消能方式，以及收縮斷面水深的計(jì)算；掌握底流型消能方式的設(shè)計(jì)計(jì)算原理、方法、步驟，各種消力池幾何參數(shù)的計(jì)算方法。重點(diǎn)：底流型消能方式的設(shè)計(jì)計(jì)算原理、方法、步驟，各種消力池幾何參數(shù)的計(jì)算方法。難點(diǎn)：消力池各個(gè)參數(shù)的計(jì)算。第十三章滲流6學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：滲流的基本概念；滲流的基本定律——達(dá)西定律；恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流；井的滲流；土壩滲流；滲流運(yùn)動(dòng)的基本微分方程。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生了解非均勻漸變流的公式和浸潤(rùn)線的分析與計(jì)算，滲透系數(shù)的確定方法；理解滲流模型的內(nèi)容和應(yīng)遵守的原則；掌握滲流達(dá)西定律及其適用范圍。重點(diǎn)：滲流達(dá)西定律及其適用范圍；浸潤(rùn)線的分析與計(jì)算。難點(diǎn)：浸潤(rùn)線的分析與計(jì)算。三、參考教材使用教材：《水力學(xué)》，呂宏興裴國(guó)霞楊玲霞主編，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005年主要參考書：1、《水力學(xué)》（上、下冊(cè)），高速水力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（四川大學(xué)）編，吳持恭主編，高等教育出版社，2006年2、《水力學(xué)》，陳海遲郝和平主編，中國(guó)水利水電出版社，2008年3、《水力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題詳解》，裴國(guó)霞主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年4、《水力學(xué)習(xí)題詳解》，莫乃榕主編，華中科技大學(xué)出版社，2007年四、學(xué)習(xí)要求由于本課程是一門理論性、綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中對(duì)前期所學(xué)工程力學(xué)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真完成大量的課后習(xí)題，結(jié)合水力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課件和精品課程等電子資源進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和自學(xué)。五、成績(jī)?cè)u(píng)定方式本門課程成績(jī)采用百分制計(jì)分，筆試，閉卷成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)15%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)15%，筆試70%平時(shí)成績(jī)構(gòu)成及要求：1、考勤5%2、平時(shí)作業(yè)10% 《水力學(xué)》參考書目序號(hào)名稱編者出版單位時(shí)間1水力學(xué)(上、下冊(cè))清華大學(xué)水力學(xué)教研組編人民教育出版社19802水力學(xué)(上、下冊(cè))華東水力學(xué)院編科學(xué)出版社19843水力學(xué)(上、下冊(cè))成都科技大學(xué)水力學(xué)教研室編吳持恭主編高等教育出版社20024水力學(xué)浙江水利水電?？茖W(xué)校鄭文康東北水利水電?？茖W(xué)校劉翰湘水利電力出版社19945水力學(xué)許蔭椿、胡得保、薛朝陽(yáng)主編科學(xué)出版社19906水力學(xué)[日]椿東—一郎著，徐正凡譯高等教育出版社19867水力學(xué)同濟(jì)大學(xué)周善生主編人民教育出版社19818彎道水力學(xué)張紅武、呂昕著水利電力出版社1993．129計(jì)算水力學(xué)周雪漪著清華大學(xué)出版社1995．910計(jì)算水動(dòng)力學(xué)鄭邦民、趙昕著武漢大學(xué)出版社2001．811河道水力學(xué)許念曾著中國(guó)建材工業(yè)出版社1999．312明槽急變流-理論和在水工中的應(yīng)用余常昭著清華大學(xué)出版社1999．1113瞬變流[美]E.B.懷利V.L.斯特里特水利電力出版社1983．214流體動(dòng)力學(xué)引論G.K.巴切勒著科學(xué)技術(shù)出版社1997．1115工程流體力學(xué)（水力學(xué)）聞德蓀主編高等教育出版社1994．816一維非定常流體力學(xué)周毓麟著科學(xué)出版社1998．617環(huán)境流體力學(xué)導(dǎo)論余常昭著清華大學(xué)出版社1992．1018二維非定常流體力學(xué)數(shù)值方法李德元、徐國(guó)榮、等著科學(xué)出版社1998．919湍流兩相流動(dòng)與燃燒的數(shù)值模擬周力行著清華大學(xué)出版社1991．820流體動(dòng)力學(xué)的有限元分析[美]T.J.chung著1980．1121明渠挾沙水流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律胡春宏、惠遇甲科學(xué)出版社1995．522固液兩相流基本理論及其最新應(yīng)用倪晉仁、張紅武、王