水力学B

发布日间:2016-11-27   浏览次数:143

开课单位

土木与水利工程学院

课程类型

学科基础课程

课程名称

水力学B

课程代码

0730022B

开课学期

第四学期

学时/学分

72/4.5

选课对象

给排水科学与工程专业

先修课程

高等数学,大学物理,工程力学

课程教材

吴持恭. 水力学. 网赌盈利是澳门网址出版社.2007

参考书目和资料

清华大学水力学教研室. 水力学. 北京网赌盈利是澳门网址出版社.1983

刘鹤年. 流体力学. 中国建筑工业出版社.2004

大连工学院水力学教研室. 水力学解题指导及习题集. 网赌盈利是澳门网址出版社.1985

 

课程简介

《水力学》课程的主要内容包括水静力学、水动力学连续性方程、能量方程、动量方程、管道水力计算的一般原理和方法、明渠水流的计算方法、明渠恒定非均匀流的流态判别及流量、糙率计算和水面曲线的计算、堰流和闸孔出流、管道的水击现象,了解液体在孔隙介质中的渗流概念。通过本课程的学习,使学生系统完整地学习和掌握使学生系统地掌握流体运动得基本概念、基本理论与基本计算方法,使学生具备一定得分析问题解决问题得能力,为后续专业课程得学习做必要准备,并使学生初步具备水力学实验技能及工程中理论联系实际的能力。

 

课程目标

对应的专业培养目标

(CO1)具有较为完整的水力学的理论基础

 

(CO2)具有对一般流动问题的分析和计算能力

 

(CO3) 掌握测量水位、压强、流速、流量的常规方法。具有观察水流现象,分析实验数据和编写报告的能力。

(LO3) 掌握本专业所必需的自然科学和技术科学理论基础和前沿知识

(LO5)掌握本专业所必需的生产、设计、研究与开发等技能以及工程实践与管理能力

(LO6) 了解本专业学科范围科学技术的新发展及其动向

(LO7) 具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力及开拓创新的精神

教学方式

¢PM1.讲授法教学

  58 学时 80.4 %

¢PM2.研讨式学习

2学时     .8%

PM3.案例教学

学时   %

PM4.网络教学

  学时      %

PM5.扮演教学

     学时   %

¢PM6.体验学习

10 学时   14 %

PM7.服务学习

     学时   %

¢PM8.自主学习

 2 学时   2.8 %

 

 

 

 

评估方式

¢EM1.课堂测试

5%

EM 2.期中考试

%

¢EM3.期末考试

60%

¢EM4.作业撰写

10%

¢EM5.实验报告

15%

EM6.期末报告

  %

EM7.课堂演讲

%

EM8.论文撰述

 %

¢EM9.出勤率

10 %

EM10.口试

%

EM11.设计报告

 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

课程教材

 

 

 

《水力学》论述水力学的主要理论及其应用,在第3版“十五”国家级规划教材的基础上,保持了原书 “循序渐进、加强基础、理论联系实际、利于教学”的特点。全书在整体安排上采用由浅人深的方式,在水静力学之后,从液体运动的流束理论出发,渐进式地介绍水动力学内容,经过流态、管流、明渠流、水跃、堰闸出流、水流衔接与消能后,再进一步介绍管道和明渠中的非恒定流,然后上升到流场理论、边界层理论和势流理论,最后以几个专题作为全书的结束。修订内容主要包括:根据水力学的学科发展,将国际上水力学研究的新进展,尤其是一些新方法、新技术及新理论引入水力学教学与实践,同时对相应内容进行增删,特别是删除一些陈旧的内容。全书分为上、下两册,共18章。内容主要包括绪论、水静力学、水动力学基础、液流型态和水头损失、有压管道恒定流、有压管中的非恒定流、明渠恒定均匀流、明渠恒定非均匀流、堰流及闸孔出流、泄水建筑物下游水流的衔接和消能、液体运动的流场理论、恒定平面势流、渗流、量纲分析和相似原理等。《水力学》可作为高等学校水利类、土建类等专业的教材,也可供高独立学院、高职高专和成人高校师生及有关工程技术人员参考。



 

教学内容及要求

绪论

教学要求:水力学的任务与研究对象,液体的主要性质,连续介质和理想液体的概念,作用于液体上的力,水力学的研究方法。

教学重点:在于让学生了解水力学的任务与研究对象、水力学的研究方法,掌握液体的主要性质,连续介质和理想液体的概念,作用于液体上的力。

教学难点:牛顿内摩擦定律

 

第一章 水静力学

教学要求:静水压强及其特性,液体平衡微分方程及其积分,等压面及重力作用下静水压强的基本公式,几种质量力同时作用时的液体平衡,绝对压强和相对压强,压强的测量与表示方法,水头和单位势能概念,作用于平面和曲面上的静水总压力

教学重点:让学生掌握静水压强及其特性,了解液体平衡微分方程及其积分,了解等压面概念,掌握重力作用下静水压强的基本公式、几种质量力同时作用时的液体平衡,了解绝对压强和相对压强,压强的测量与表示方法,水头和单位势能概念,掌握作用于平面和曲面上的静水总压力的计算。

教学难点:几种作用力下平衡微分方程的运用

 

第二章  液体运动的流束理论

教学要求:描述液体运动的两种方法,恒定流与非恒定流,迹线与流线,流管、微小流束、总流、过水断面、流量与断面平均流速,均匀流和非均匀流,非均匀渐变流与急变流,一元流、二元流、三元流,恒定一元流的连续性方程,理想液体及实际液体恒定流微小流束的能量方程,实际液体恒定总流的能量方程,能量方程式应用举例,实际液体恒定总流的动量方程,动量方程式应用举例。

教学重点:让学生了解描述液体运动的两种方法、恒定流与非恒定流、迹线与流线、流管、微小流束、总流、过水断面、流量与断面平均流速、均匀流和非均匀流、非均匀渐变流与急变流、一元流、二元流、三元流等概念,掌握恒定一元流的连续性方程、理想液体及实际液体恒定流微小流束的能量方程、实际液体恒定总流的能量方程、实际液体恒定总流的动量方程,通过学习能量方程式应用举例、动量方程式应用举例,学会解决实际问题。

教学难点:能量方程和动量方程的应用

 

第三章  液流型态及水头损失

教学要求:水头损失的物理概念及分类,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,液体运动的两种型态,圆管中层流运动及其沿程水头损失的计算,紊流的特征,沿程阻力系数的变化规律,谢才公式,局部水头损失。

教学重点:在于让学生了解水头损失的物理概念及分类、液流边界几何条件对水头损失的影响、液体运动的两种型态,掌握均匀流沿程水头损失与切应力的关系、圆管中层流运动及其沿程水头损失的计算,了解紊流的特征,掌握沿程阻力系数的变化规律,熟悉谢才公式和局部水头损失计算。

教学难点:层流切应力推导,紊流切应力

 

第四章  有压管中恒定流

教学要求:长管和短管概念,简单管道水力计算的基本公式和基本类型,虹吸管及水泵装置的水力计算,串联管道、并联管道及分叉管道的水力计算,沿程均匀泄流管道的水力计算,给水管网中的调节水池问题,枝状和环状管网计算的一般水力学原理。

教学重点:在于让学生了解长管和短管概念,掌握简单管道水力计算的基本公式和基本类型,学会进行虹吸管及水泵装置的水力计算,熟悉串联管道、并联管道及分叉管道的水力计算,了解沿程均匀泄流管道的水力计算、给水管网中的调节水池问题、枝状和环状管网计算的一般水力学原理。

教学难点:虹吸管和水泵计算

 

第五章  明渠恒定均匀流

教学要求:明渠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,明渠均匀水流的计算公式,水力最佳断面及允许流速,明渠均匀流的水力计算,粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。

教学重点:在于让学生了解明渠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、水力最佳断面及允许流速的概念,掌握明渠均匀水流的计算公式,熟悉明渠均匀流的水力计算,会进行粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。

教学难点:明渠均匀流计算

 

第六章  明渠恒定非均匀流

教学要求:明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡和陡坡,临界水深的一些实例,明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析,逐段试算法。

教学重点:在于让学生了解明渠水流的三种流态、断面比能与临界水深、临界底坡、缓坡和陡坡的概念,了解临界水深的一些实例,熟悉明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,熟悉棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析,熟知逐段试算法。

教学难点:水面曲线

 

第七章  水跃

教学要求:水跃的概念,水跃产生的范围,水跃形式,棱柱体水平明渠的水跃方程,共轭水深的计算,水跃能量计算,水跃跃长的确定。

教学重点:掌握水跃方程,会计算共轭水深,掌握水跃发生的范围,掌握水跃过程能量损失的计算及水跃消能计算,对今后水利工程设计提供基础知识。

教学难点:水跃类型判别、水跃的共轭水深

 

第八章  堰流及闸孔出流

教学要求:堰流的类型及计算公式,薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流、窄深堰流的水力计算,闸孔出流的水力计算,闸孔出流的水力计算。

教学重点:掌握各种堰流及闸孔出流的计算公式,为今后工作打下基础。

教学难点:实用堰流曲线

 

第九章  有压管中的非恒定流

教学要求:水击现象,水击波的传播及水击波速,水击分类,水击的基本微分方程式阀门断面处直接水击压强的计算,阀门断面处最大间接水击压强的计算,调压室的作用水流特点。

教学重点:掌握水击波的传播及波速的概念,水击基本微分方程,会计算直接水击压强,最大间接水击压强。

教学难点:水击的基本微分方程式

 

第十章  渗流

教学要求:渗流的基本概念,渗流的基本定律——达西定律,地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流,棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线,普通井及井群的计算。

教学重点:掌握渗流的基本概念,渗流的基本定律——达西定律,普通井及井群的计算。

教学难点:非均匀渐变流浸润线的分析和计算