水力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、水力學(xué)課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：14課程名稱：水力學(xué)(Hydraulics)學(xué)分：4,5學(xué)時(shí)：72教學(xué)對(duì)象：水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、港口與航道工程、水文水資源工程、環(huán)境工程、給水排水工程本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)課程性質(zhì)、作用、教學(xué)目標(biāo)水力學(xué)是水利類各專業(yè)的一門主要技術(shù)根底課.通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握液體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和有關(guān)的根本概念與根本理論,學(xué)會(huì)必要的分析計(jì)算方法和一定的實(shí)驗(yàn)技術(shù),為專業(yè)課的學(xué)習(xí)、解決工程中水力學(xué)問(wèn)題、獲取新知識(shí)和進(jìn)行科學(xué)研究打下必要的根底.增強(qiáng)學(xué)生水平的培養(yǎng).教學(xué)中要注意處理好掌握知識(shí)和培養(yǎng)水平兩者之間的辨證關(guān)系.建議從以下幾方面增

2、強(qiáng)對(duì)學(xué)生水平的培養(yǎng)：課堂教學(xué)應(yīng)貫徹啟發(fā)式,互動(dòng)式.著重講清根本概念、根本理論、分析問(wèn)題的思路和方法,并配以適當(dāng)討論,逐步培養(yǎng)學(xué)生具有分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的水平.指導(dǎo)學(xué)生閱讀參考書、文獻(xiàn)和資料,培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)獲取知識(shí)的水平.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),要求學(xué)生獨(dú)立操作,并分析實(shí)驗(yàn)成果,以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手水平和從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的水平.精選具有一定數(shù)量的習(xí)題,建議不少于120題.充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,如多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課件等進(jìn)行教學(xué).為學(xué)生創(chuàng)造應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行水力學(xué)問(wèn)題計(jì)算的條件,以培養(yǎng)學(xué)生使用現(xiàn)代計(jì)算工具解決問(wèn)題的水平.本課程教學(xué)內(nèi)容和根本要求(一)教學(xué)內(nèi)容1 .水力學(xué)的根本理論主要內(nèi)容包括：水力學(xué)的定義和任務(wù),液

3、體的主要物理性質(zhì),水靜力學(xué),液體運(yùn)動(dòng)的根本原理和根本理論,液體總流的根本原理,液體三元運(yùn)動(dòng)的根本原理,液體的層流運(yùn)動(dòng)和紊流運(yùn)動(dòng),水流阻力和水頭損失.2 .水力學(xué)的應(yīng)用主要內(nèi)容包括：有壓管道水流,明渠恒定均勻流,明渠恒定非均勻流,堰流與閘孔出流,泄水建筑物下游的水流銜接和消能,滲流,水力模型試驗(yàn)根本原理(二)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程應(yīng)到達(dá)的根本要求1.有一定的理論根底主要包括：(1)正確區(qū)分流動(dòng)類型,流動(dòng)形態(tài)和局部流動(dòng)現(xiàn)象,并了解它們的聯(lián)系,明確發(fā)生這些現(xiàn)象的場(chǎng)合及相互轉(zhuǎn)化的條件.如：恒定流和非恒定流,均勻流和非均勻流,漸變流和急變流,一元流,二元流和三元流,層流和紊流,有旋運(yùn)動(dòng)與無(wú)旋運(yùn)動(dòng),急流,緩流和臨

4、界流,水躍和水跌等.(2)正確理解水力學(xué)中的一些根本概念及其物理意義.如：液體質(zhì)點(diǎn),連續(xù)介質(zhì),粘滯性,牛頓流體與非牛頓流體；等壓面,絕對(duì)壓強(qiáng),相對(duì)壓強(qiáng),真空度,水頭；歐拉法與拉格朗日法,歐拉法質(zhì)點(diǎn)的加速度,流線,跡線,元流,總流,過(guò)水?dāng)嗝?流量,斷面平均流速,濕周,水力半徑,動(dòng)能校正系數(shù),動(dòng)量校正系數(shù)；弗勞德數(shù),雷諾數(shù)；瞬時(shí)值,時(shí)均值和脈動(dòng)值,混摻長(zhǎng)度,紊流附加切應(yīng)力,邊界層,粘性底層,水力光滑和水力粗糙,糙率；線變形,角變形,旋轉(zhuǎn)角速度,流函數(shù)和勢(shì)函數(shù),流網(wǎng)；正常水深,臨界水深,比能,臨界底坡；流速系數(shù),收縮系數(shù),流量系數(shù),淹沒(méi)系數(shù)等.(3)了解水流能量轉(zhuǎn)化和能量損失的原因,理解水流阻力(摩

5、擦阻力和壓強(qiáng)阻力)的成因,明確影響沿程阻力系數(shù)及局部阻力系數(shù)的因素,掌握計(jì)算水頭損失的途徑和方法.(4)正確掌握水流運(yùn)動(dòng)的總流分析法,對(duì)恒定總流的連續(xù)方程,能量方程,動(dòng)量方程的物理意義有正確理解,會(huì)在具體流動(dòng)條件下聯(lián)合運(yùn)用三個(gè)方程求解問(wèn)題.(5)正確運(yùn)用三元運(yùn)動(dòng)的根本理論求解平面勢(shì)流問(wèn)題.2 .對(duì)水利工程中的一般水力學(xué)問(wèn)題,具有正確進(jìn)行分析和計(jì)算的水平.包括：(1)水力荷載確實(shí)定.能計(jì)算平面和曲面上的靜水壓力,會(huì)應(yīng)用動(dòng)量方程求動(dòng)水對(duì)邊壁的總作用力.(2)過(guò)流水平確實(shí)定.會(huì)計(jì)算管道、明渠和堰閘的泄流量和相關(guān)的建筑物尺寸.(3)各種水頭損失的分析和計(jì)算.(4)常見工程水力學(xué)問(wèn)題的綜合分析計(jì)算水平,

6、如管道系統(tǒng)的水力計(jì)算,明渠水面線的分析計(jì)算等.3 .掌握量測(cè)水位、流量、流速、壓強(qiáng)的常規(guī)方法和操作技能.了解現(xiàn)代量測(cè)技術(shù).具有觀察水流現(xiàn)象,分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和編寫報(bào)告的水平.多媒體教學(xué)手段運(yùn)用的內(nèi)容、要求及占用學(xué)時(shí)多媒體教學(xué)手段的運(yùn)用可以大大提升講課效率并可豐富講課內(nèi)容.所以本課程要求利用多媒體授課.多媒體的內(nèi)容含蓋整個(gè)教材內(nèi)容.要求上課教室必須配備必要的多媒體設(shè)備.用多媒體授課所占用的學(xué)時(shí)約占總學(xué)時(shí)的30%左右.教材及參考書教材采用河海大學(xué)出版社出版由李家星趙振興主編的?水力學(xué)?教材,參考書可選用高等教育出版社出版的由吳持恭主編的?水力學(xué)?教材.考核方式考核方式一般采用筆試,但可選用閉卷或

7、半開卷的方式.教學(xué)大綱說(shuō)明1 .本根本要求的教學(xué)內(nèi)容只包括多學(xué)時(shí)水力學(xué)課程的最根本局部.2.本課程要用到較多的數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)知識(shí),因此要注意處理好本課程與相關(guān)課程之間的銜接.3 .水力學(xué)是一門技術(shù)根底課,應(yīng)當(dāng)理論聯(lián)系實(shí)際.但應(yīng)以分析水流現(xiàn)象,揭示水流規(guī)律,增強(qiáng)水力學(xué)的根本概念、根本原理的理解為主,而不宜過(guò)分強(qiáng)調(diào)專業(yè)需要,以致削弱水力學(xué)的理論根底.水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：14課程名稱：水力學(xué)實(shí)驗(yàn)(Hydraulicexperiment)教學(xué)對(duì)象：水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、港口與航道工程、水文水資源工程、環(huán)境工程、市政工程、工程力學(xué)本科教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書名稱：水力學(xué)實(shí)

8、驗(yàn)學(xué)時(shí)：24學(xué)分：1實(shí)驗(yàn)的地位、作用和目的：現(xiàn)代水力學(xué)的研究是建立在實(shí)驗(yàn)、計(jì)算兩大支柱根底上.由于實(shí)際的水流現(xiàn)象非常復(fù)雜,因此通過(guò)水力學(xué)試驗(yàn)是揭示水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種重要手段.可以幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)理論的理解.更好的用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)介與根本要求：水力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括測(cè)試類,及演示類兩大系列二十多個(gè)實(shí)驗(yàn)種類.其中測(cè)試類的內(nèi)容有：靜水點(diǎn)壓強(qiáng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)、靜水面壓力實(shí)驗(yàn)、能量轉(zhuǎn)化及動(dòng)水壓力實(shí)驗(yàn)、動(dòng)量實(shí)驗(yàn)、局部水頭損失實(shí)驗(yàn)、沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)、管道測(cè)流量實(shí)驗(yàn)、畢托管、流速儀測(cè)速實(shí)驗(yàn)、水電比較實(shí)驗(yàn)、堰流實(shí)驗(yàn)、孔口與管嘴實(shí)驗(yàn).演示類的內(nèi)容有：流動(dòng)演示、水錘揚(yáng)水機(jī)實(shí)驗(yàn)、勢(shì)流疊加

9、實(shí)驗(yàn)、紊流脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)、水面曲線演示實(shí)驗(yàn)、層紊流演示實(shí)驗(yàn)、水躍演示實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)迫渦演示實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)迫渦與自由渦組合實(shí)驗(yàn)、空化空蝕演示實(shí)驗(yàn).通過(guò)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)可到達(dá)下述教學(xué)根本要求：一觀察水流在靜止和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,增強(qiáng)感性熟悉,提升理論分析的水平.二通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解水流運(yùn)動(dòng)時(shí)的一些規(guī)律,以穩(wěn)固理論知識(shí)的學(xué)習(xí).三學(xué)會(huì)量測(cè)水力要素和使用根本儀器的方法,掌握一定的實(shí)驗(yàn)技能,并了解現(xiàn)代量測(cè)技術(shù).四培養(yǎng)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),整理實(shí)驗(yàn)成果和編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的水平.五培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)作風(fēng)和融洽合作的共事態(tài)度以及保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的良好風(fēng)氣.設(shè)備及器材配置：一教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器一般情況下,每種演示類實(shí)驗(yàn)設(shè)備可設(shè)12套；每種量測(cè)類實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)48套

10、,可達(dá)二人一套,以便于每人動(dòng)手做實(shí)驗(yàn).二水流循環(huán)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供恒定水頭條件下的水源,以便獲得穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件與可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).主要用于明渠中的局部實(shí)驗(yàn)一般為節(jié)省水源,多設(shè)計(jì)成循環(huán)系統(tǒng),包括蓄水池、水泵機(jī)組、平水箱、供水管路、回水渠道等.多用自來(lái)水或天然水源.三量測(cè)儀器及率定設(shè)備量測(cè)水力要素如水位、流速、壓強(qiáng)與流量的儀器,一般配置48套主要是指在4條自循環(huán)水槽中使用.四必要的維修與加工機(jī)具與設(shè)備考核方式：由于水力學(xué)實(shí)驗(yàn)是單獨(dú)設(shè)課,考核方式采用兩種方式并存的形式；一是由任課教師考核學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫等情況,應(yīng)作好記載.二是在課程學(xué)完后,采用口試的方法,對(duì)學(xué)生整個(gè)課程的

11、學(xué)習(xí)進(jìn)行考核.兩者分?jǐn)?shù)所占比例是平時(shí)占30%口試占70隊(duì)實(shí)驗(yàn)工程與內(nèi)容提要：操作類實(shí)驗(yàn)工程序號(hào)實(shí)驗(yàn)工程名稱內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)每組人數(shù)1靜水點(diǎn)壓強(qiáng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)加深對(duì)水靜力學(xué)根本方程物理意義的理解；建立液體外表壓強(qiáng)的概念；觀察真空現(xiàn)象；利用U形管測(cè)量液體密度.222靜水面壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)定矩形平面上的靜水總壓力,加深對(duì)靜水壓力理論的理解.223能量轉(zhuǎn)化與動(dòng)水壓力實(shí)驗(yàn)了解恒定流時(shí)管道水流所具有的位能、壓能、和動(dòng)能以及液體流動(dòng)時(shí)能量轉(zhuǎn)化規(guī)律；測(cè)量急變流、漸變流、均勻流過(guò)水?dāng)嗝鎵簭?qiáng)分布；繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線.224動(dòng)量實(shí)驗(yàn)測(cè)定射流作用力,理解與動(dòng)量變化之間的關(guān)系； 加深理解動(dòng)量方程各項(xiàng)物理意義.225局部水頭

12、損失實(shí)驗(yàn)測(cè)定管道各種邊界變化時(shí)的局部水頭損失系數(shù)；觀察管徑忽然擴(kuò)大時(shí)以及其它各種邊界變化時(shí)的測(cè)壓管水頭線變化情況.226沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)測(cè)定管道的沿程水頭損失系數(shù)；并測(cè)定不同的相對(duì)粗糙度時(shí)雷諾數(shù)與沿程水頭損失系數(shù)的關(guān)系.227雷諾實(shí)驗(yàn)測(cè)定水流的雷諾數(shù)；判別層流紊流的流態(tài)；測(cè)定水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系.228管道測(cè)流量實(shí)驗(yàn)測(cè)定文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)的流量系數(shù)；繪制文丘里流量計(jì)壓差與流量的關(guān)系曲線.229明渠測(cè)速實(shí)驗(yàn)了解畢托管的根本原理和構(gòu)造；掌握畢托管測(cè)量點(diǎn)流速的方法；掌握光電流速儀測(cè)速方法；了解激光測(cè)速；ADV測(cè)速等現(xiàn)代測(cè)速方法.2210堰流實(shí)驗(yàn)觀察薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的水流現(xiàn)象及特征

13、；測(cè)定各種堰的流量系數(shù)；觀察堰的淹沒(méi)出流情況.2211滲流的水電比擬實(shí)驗(yàn)用水電比較法測(cè)定并繪制有壓滲流流網(wǎng)；利用流網(wǎng)計(jì)算滲流單寬流量、滲流速度、單寬壓力.2212孔口、管嘴出流實(shí)驗(yàn)觀察孔口管嘴自由出流的水力現(xiàn)象；測(cè)定孔口管嘴出流時(shí)斷面收縮系數(shù)、流速系數(shù)、流量系數(shù)、局部損失系數(shù)；測(cè)定圓柱形管嘴真空值.22續(xù)表：演示類實(shí)驗(yàn)工程13空化與空蝕實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)生空化時(shí)的水流現(xiàn)象14水錘揚(yáng)水機(jī)了解水擊產(chǎn)生的根本原理,觀察水擊波傳播現(xiàn)象,理解調(diào)壓井對(duì)水擊壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用,把水擊原理加以利用.15流動(dòng)演不儀觀察流體在邊界發(fā)生改變時(shí)的流動(dòng)現(xiàn)象以及物體放在流場(chǎng)中的繞流現(xiàn)象；加深對(duì)流線的理解.16勢(shì)流疊加實(shí)驗(yàn)觀察液體做平行流動(dòng)的跡線和流線；觀察各種簡(jiǎn)單勢(shì)