水力学是水利类各专业的一门主要技术基础课。通过本课程的学习,使学生掌握液体运动的一般规律和有关的基本概念与基本理论,学会必要的分析计算方法和一定的实验技术,为专业课的学习、解决工程中水力学问题、获取新知识和进行科学研究打下必要的基础。
1.水力学的基本理论主要内容包括:
水力学的定义和任务,液体的主要物理性质,水静力学,液体运动的基本原理和基本理论,液体总流的基本原理,液体三元运动的基本原理,液体的层流运动和紊流运动,水流阻力和水头损失。
2.水力学的应用主要内容包括:
有压管道水流,明渠恒定均匀流,明渠恒定非均匀流,堰流与闸孔出流,泄水建筑物下游的水流衔接和消能,渗流,水力模型试验基本原理
学生学习本课程应达到的基本要求
1.有一定的理论基础主要包括:
(1)正确区分流动类型,流动形态和局部流动现象,并了解它们的联系,明确发生这些现象的场合及相互转化的条件。如:恒定流和非恒定流,均匀流和非均匀流,渐变流和急变流,一元流,二元流和三元流,层流和紊流,有旋运动与无旋运动,急流,缓流和临界流,水跃和水跌等。
(2)正确理解水力学中的一些基本概念及其物理意义。如:液体质点,连续介质,粘滞性,牛顿流体与非牛顿流体;等压面,绝对压强,相对压强,真空度,水头;欧拉法与拉格朗日法,欧拉法质点的加速度,流线,迹线,元流,总流,过水断面,流量,断面平均流速,湿周,水力半径,动能校正系数,动里校正系数;弗劳德数,雷诺数;瞬时值,时均值和脉动值,混掺长度,紊流附加切应力,边界层,粘性底层,水力光滑和水力粗糙,糙率;线变形,角变形,旋转角速度,流函数和势函数,流网;正常水深,临界水深,比能,临界底坡;流速系数,收缩系数,流量系数,淹没系数等。
(3)了解水流能量转化和能量损失的原因,理解水流阻力(摩擦阻力和压强阻力)的成因,明确影响沿程阻力系数及局部阻力系数的因素,掌握计算水头损失的途径和方法。
(4)正确掌握水流运动的总流分析法,对恒定总流的连续方程,能量方程,动量方程的物理意义有正确理解,会在具体流动条件下联合运用三个方程求解问题。
(5)正确运用三元运动的基本理论求解平面势流问题。
2.对水利工程中的一般水力学问题,具有正确进行分析和计算的能力。包括:
(1)水力荷载的确定。能计算平面和曲面上的静水压力,会应用动量方程求动水对边壁的总作用力。
(2)过流能力的确定。会计算管道、明渠和堰闸的泄流量和相关的建筑物尺寸。
(3)各种水头损失的分析和计算。
(4)常见工程水力学问题的综合分析计算能力,如管道系统的水力计算,明渠水面线的分析计算等。
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