《水力學》教學大綱Hydraulics課程編碼：06202010學分：4課程類別：專業基礎課計劃學時：72其中講課：60實驗或實踐：12上機：0適用專業：給水排水工程推薦教材：聞德蓀，《工程流體力學(水力學)》，高等教育出版社，2004年。參考書目：伍悅濱編.《工程流體力學（水力學）》.北京：中國建筑工業出版社，2006。李家星、趙振興編.《水力學》.南京：河海大學出版社，2001。吳持恭編.《水力學》(第三版).北京：高等教育出版社，2003。趙振興，何建京編著.《水力學》.北京：清華大學出版社，2005。課程的教學目的與任務水力學是給水排水工程專業學生必修的專業基礎課程。其任務是通過各個教學環節的學習，使學生掌握水力學中的基本概念、基本理論和基本的水力計算方法及實驗操作技能，了解環境問題中常見的水力學現象，并具有分析、解決工程中遇到的水力學問題的能力。為后續專業課程的學習和進行科學研究打下必要的理論基礎。課程的基本要求本課程介紹了液體的主要物理性質，水靜力學，液體運動的基本原理和基本理論，液體總流的基本原理，液體三元運動的基本原理，液體的層流運動和紊流運動，水流阻力和水頭損失。學完本課程應達到以下基本要求：1.掌握液流運動的基本概念,如連續介質的假說,理想液體模型,液流的各種分類,表征液流運動的雷諾數,弗勞德數等特征值.

2.掌握液流運動的基本理論,如恒定總流的連續性方程,能量方程,動量方程,水頭損失理論以及液體運動的連續性方程式,實際液體運動的微分方程等.3.了解水流能量轉化和能量損失的原因，理解水流阻力（摩擦阻力和壓強阻力）的成因，明確影響沿程阻力系數及局部阻力系數的因素，掌握計算水頭損失的途徑和方法。

4.掌握常見工程水力學問題的分析計算能力，如靜水壓力的計算、有壓管道的水力計算、明渠水流的分析計算等。5.了解相似理論，相似現象的特征條件以及相似原理的應用等。各章節授課內容、教學方法及學時分配建議（含課內實驗）第一章緒論建議學時：2[教學目的與要求]1.掌握液體的主要物理性質和研究液體的連續介質模型；2.了解水力學的任務[教學重點與難點][授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§1-1水力學的任務和發展簡史§1-2連續介質假設和水力學的研究方法§1-3液體的主要物理性質§1-4作用在液體上的力§1-5水力學的力學模型第二章水靜力學建議學時：8[教學目的與要求]1.了解靜水壓力特征及液體平衡微分方程；2.掌握重力作用下靜水壓強分布規律；3.掌握作用于平面、曲面上的靜水總壓力計算。[教學重點與難點]作用于平面、曲面上的靜水總壓力計算；加速直線運動與等角速旋轉運動中的液體平衡[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學，課后習題為輔。[授課內容]§2-1水壓強定義及其特性§2-2液體平衡的微分方程及其積分§2-3重力作用下靜水壓強的分布規律§2-4作用在平面上的靜水總壓力§2-5作用在曲面上的靜水總壓力水動力學基礎建議學時：7[教學目的與要求]1.了解描述液體運動的兩種方法和液體運動的基本概念；2.掌握恒定流連續方程，了解恒定總流動量方程。[教學重點與難點]實際液體恒定總流的能量方程式和動量方程式的推導及其應用[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§3-1描述液體運動的兩種方法§3-2歐拉法的若干基本概念§3-3恒定總流的連續性方程§3-4恒定總流的能量方程§3-5恒定總流的動量方程第四章水頭損失建議學時：4[教學目的與要求]1.掌握液體的兩種流態現象和判別方法，了解水頭損失的概念和分類2.掌握均勻流基本方程和層流運動的特性3.了解紊流及其流速分布特性4.掌握沿程水頭損失的經驗計算公式－謝才公式，能進行簡單情況下謝才公式的應用5.了解局部水頭損失及其產生原因[教學重點與難點]層流和紊流的概念及判斷；元管中的層流運動及其沿程水頭損失的計算公式和方法；謝才公式的應用；局部水頭損失的計算。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學，課后習題為輔。[授課內容]§4-1水頭損失的兩種形式§4-2液體運動的兩種形態§4-3沿程水頭損失計算§4-4局部水頭損失第五章有壓管路的恒定流動建議學時：8[教學目的與要求]1.了解工程中所常見的管道計算問題2.掌握短管的水力計算3.了解長管的水力計算原理及有壓管道非恒定流[教學重點與難點]各種管道的水力計算[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學，課后習題為輔。[授課內容]§5-1液體經薄壁孔口的恒定出流§5-2液體經管嘴的恒定出流§5-3短管的水力計算§5-4長管的水力計算§5-5離心水泵的水力計算§5-6離心泵的運行工況第六章明渠恒定流建議學時：4[教學目的與要求]1.了解工程中常遇到的明渠水流2.掌握明渠均勻流的定義及形成條件3.掌握一般的明渠均勻流的水力計算[教學重點與難點]水力最佳斷面的相關計算，明渠均勻流的形成條件；明渠均勻流的水力計算[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學，課后習題為輔。[授課內容]§6-1明渠的分類§6-2明渠均勻流的特征§6-3明渠均勻流的基本公式§6-4明渠水力最優斷面和允許流速§6-5明渠均勻流水力計算的基本問題第七章堰流建議學時：2[教學目的與要求]1.了解堰的定義，堰在工程中的應用2.了解堰的分類和基本公式[教學重點與難點]薄壁堰、實用堰、寬頂堰的水力計算[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§7－1堰流的定義及分類§7－2堰流基本公式§7－3薄壁堰§7－4寬頂堰第八章明渠非均勻流建議學時：7[教學目的與要求]1.掌握斷面單位能量，臨界水深，臨界底坡的概念2.了解明渠水流兩種流態定義，互相轉換條件及明渠非恒定流的定義3.掌握明渠非均勻流水面線的定性判別[教學重點與難點]兩種流態的判別方法，斷面比能與臨界水深的計算；臨界底坡、緩坡、陡坡的判別，臨界水深的定義和求解[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§8-1明渠水流的三種流態§8-2斷面單位能量和臨界水深，臨界底坡§8-3水躍－急流到緩流的過渡§8-4棱柱體明渠水面曲線微分方程§8-5棱柱體明渠水面曲線形狀分析§8-6水面曲線計算理想流體動力學與平面勢流建議學時：3學時[教學目的與要求]通過學習能區分流速勢和流函數了解其性質，掌握平面勢流求解的兩種方法：流網法和勢流疊加法。[教學重點與難點]勢流疊加[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§9-1速度勢函數§9-2流函數§9-3幾種簡單的平面勢流§9-4勢流疊加原理§9-5幾個常見的勢流疊加的例子有壓管道中的非恒定流建議學時：5學時[教學目的與要求]使學生理解有壓管道中的水擊現象和水擊傳播過程，能進行水擊分類和直接水擊壓強計算。使學生了解預防水擊的措施。[教學重點與難點]有壓管道中的水擊現象和水擊傳播過程，能進行水擊分類和直接水擊壓強計算；預防水擊的措施.[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§10-1概述§10-2水擊現象及其分類§10-3直接水擊壓強的計算與水擊波速§10-4一維非恒定流的基本方程§10-5水擊的基本方程§10-6水擊計算的解析法§10-7水擊危害的防止§10-8調壓井的水力現象及其基本方程液體運動的三維理論建議學時：1學時[教學目的與要求]1.使學生了解液體運動的基本形式2.使學生理解連續性微分方程[教學重點與難點]線變形率、角變形率和旋轉角速度的概念;液體微團的運動分解。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§11.1液體的運動基本形式§11.2勢流、無渦流和速度環量§11.3實際液體的運動微分方程§11.4液體運動微分方程的積分§11.5實際運動液體紊流的時均運動微分方程泄水建筑物下游水流銜接與消能建議學時：1學時[教學目的與要求]1.了解底流式、挑流式、面流式及戽流式消能的水力特征2.掌握底流式消能和挑流式消能的水力計算。[教學重點與難點][授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§12.1底流銜接與消能§12.2挑流消能§12.3面流消能與戽流消能§12.4泄洪消能的新近展第十三章因次分析和模型實驗建議學時：4學時[教學目的與要求]1.了解相似準則概念及水力相似基本原理2.了解相似原理在水力學模型中的應用[教學重點與難點]量綱分析方法與量綱和諧原理，各種相似原理的應用[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內容]§13-1量綱分析§13-2流動相似§13-3相似準則§13-4近似模擬試驗實驗建議學時：12[教學目的與要求]在本課程的教學中,實驗是必不可少的教學環節,是幫助學生理解并掌握水力學中的基本方程,基本原理的重要手段,也是實現理論與實際相結合的橋梁。[教學重點與難點]掌握各個實驗的方法及操作步驟,整理實驗數據。[授課方法]實驗教學。[授課內容]一、靜壓測量(2學時)1．實驗內容：測壓管的工程應用、求解測量液體的密度、等壓面的驗證。2．實驗要求：掌握測壓管的應用，掌握利用測壓管求壓強和密度的方法。二、雷諾實驗(2學時)1．實驗內容：觀察液體運動的兩種流態——層流和紊流現象，加深對基本特征的認識2．實驗要求：觀察液體運動的兩種流態：測定臨界雷諾數。三、能量方程實驗(2學時)1．實驗內容：驗證能量方程、分析各種能頭的轉化、繪制測壓管水頭線及總水頭線2．實驗要求：掌握各種能頭的測定，掌握測壓管水頭線及總水頭線的繪制方法。四、離心泵性能曲線測定(2學時)1．實驗內容：測定離心泵的流量和揚程，繪制Q—H曲線2．實驗要求：掌握分析離心泵性能的能力。五、