石大水力學課程教學大綱（環(huán)境工程專業(yè)）

水力學課程教學大綱課程名稱：水力學Hydraulics課程編碼：Z206804總學時/總學分：48/3理論學時/理論學分：48/3適用專業(yè)：環(huán)境工程開課單位：化學化工學院一、課程性質(zhì)及目的1、課程性質(zhì)：本課程是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。2、課程目的：通過各個教學環(huán)節(jié)，使學生了解水力學的一般研究方法和實驗的基礎(chǔ)知識，掌握以水為代表的液體運動的一般規(guī)律和有關(guān)基本概念、基本理論，重點掌握水靜力學、水動力學等知識的理論分析與計算方法，為學習專業(yè)課程，從事專業(yè)技術(shù)工作，獲取新知識及進行科學研究打下必要的基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容及要求第一章緒論3學時教學內(nèi)容：水力學的任務和發(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；水力學的研究方法。教學要求：本章要求學生了解；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系數(shù)，牛頓內(nèi)摩擦定律及其適用條件。重點：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：牛頓內(nèi)摩擦定律及其適用條件。第二章水靜力學8學時教學內(nèi)容：靜水壓強及其特性；液體的平衡微分方程式；重力和幾種質(zhì)量力同時作用下的液體平衡；壓強的表示方法及度量；作用于平面上和曲面上的靜水總壓力。教學要求：本章要求學生了解靜水壓強的測量儀表和測量方法；理解靜水壓強的定義及特性，建立靜水壓強基本方程的推導過程；掌握靜水壓強的計算方法、等壓面的概念、靜水壓強分布規(guī)律及其幾何意義與能量意義、靜止液體對平面和曲面固體邊界的靜水總壓力的計算。重點：靜水壓強的特性；壓強的計算方法；作用于平面上和曲面上靜水總壓力的計算。難點：作用于平面上和曲面上靜水總壓力的計算。第三章水動力學基礎(chǔ)11學時教學內(nèi)容：描述液體運動的兩種方法；液體運動的基本概念；恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和能量方程及其應用。教學要求：本章要求學生了解描述液體運動兩種方法的特點；理解水頭線、水力坡度與水頭損失的概念和關(guān)系；掌握液體運動的基本概念、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、過水斷面和斷面平均流速等），恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的形式、應用條件和注意事項以及實際應用計算。重點：恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的形式、應用條件和注意事項以及實際應用計算。難點：恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的實際應用計算。第四章液流型態(tài)及水頭損失8學時教學內(nèi)容：水頭損失的分類及水流邊界對水頭損失的影響；液流的兩種流動形態(tài)；均勻流沿程水頭損失與切應力的關(guān)系；圓管中的層流運動及其沿程水頭損失的計算；紊流的形成過程及特征；沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律；沿程水頭損失計算公式；局部水頭損失。教學要求：本章要求學生了解均勻流水頭損失的特點，紊流的成因和特征；理解水頭損失的分類和產(chǎn)生的原因，雷諾實驗和雷諾數(shù)的物理意義，圓管均勻?qū)恿鬟\動的流速分布，紊流光滑區(qū)、粗糙區(qū)和過渡區(qū)的概念，尼古拉茲實驗中水頭損失系數(shù)的變化規(guī)律；掌握液體運動兩種形態(tài)的特征和判別方法，達西公式與沿程水頭損失的計算方法，謝才公式與謝才系數(shù)的確定方法，局部水頭損失的計算方法。重點：雷諾試驗；紊流的特征；達西公式與沿程水頭損失的計算方法；謝才公式；滿寧公式；局部水頭損失的計算。難點：圓管均勻?qū)恿鬟\動的流速分布；尼古拉茲實驗中水頭損失系數(shù)的變化規(guī)律；沿程水頭損失系數(shù)的計算。第五章有壓管道中的恒定流6學時教學內(nèi)容：簡單管道水力計算的基本公式；簡單管道、短管水力計算的類型及實例；長管水力計算；串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道水力計算；沿程均勻泄流管道水力計算；管網(wǎng)水力計算。教學要求：本章要求學生了解串聯(lián)管路、并聯(lián)管路等復雜管道的計算原理和方法；理解管流的基本特點；掌握短管和長管的水力計算，總水頭線和測壓管水頭線的繪制，虹吸管、倒虹吸、水泵裝置等簡單管道的水力計算。重點：簡單管道水力計算的基本公式；虹吸管、倒虹吸、水泵裝置等簡單管道的水力計算；長管水力計算的基本公式。難點：總水頭線和測壓管水頭線的繪制；串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道水力計算；管網(wǎng)水力計算。第六章明渠恒定均勻流6學時教學內(nèi)容：明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件；明渠均勻流計算公式；水力最佳斷面與實用經(jīng)濟斷面；明渠均勻流水力計算中的粗糙系數(shù)與允許流速；明渠均勻流水力計算；粗糙度不同的明渠及復式斷面明渠的水力計算；U型與圓形斷面渠道正常水深的迭代計算。教學要求：本章要求學生了解明渠均勻流的特點、力學實質(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算，明渠均勻流水力計算和人工渠道的設(shè)計計算。重點：明渠均勻流的特點、力學實質(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算。難點：渠道的水力計算。第八章堰流、閘孔出流和橋、涵過流的水力計算6學時教學內(nèi)容：堰流的分類及水力計算基本公式；薄壁堰流的水力計算；實用堰流的水力計算；寬頂堰流的水力計算；閘孔出流的水力計算；橋孔及涵洞過流的水力計算。教學要求：本章要求學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流特點、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算的原理和方法。重點：堰流和閘孔出流的判別；堰流和閘孔出流水力計算的原理和方法。難點：堰流和閘孔出流的水力計算；橋孔及涵洞過流的水力計算。三、參考教材使用教材：《水力學》，呂宏興裴國霞楊玲霞主編，中國農(nóng)業(yè)出版社，2005年主要參考書：1、《水力學》（上、下冊），高速水力學國家重點實驗室（四川大學）編，吳持恭主編，高等教育出版社，2006年2、《水力學》，陳海遲郝和平主編，中國水利水電出版社，2008年3、《水力學學習指導與習題詳解》，裴國霞主編，機械工業(yè)出版社，2009年4、《水力學習題詳解》，莫乃榕主編，華中科技大學出版社，2007年四、學習要求由于本課程是一門理論性、綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學生在學習的過程中對前期所學工程力學相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識進