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工程水力学教案

第一篇：工程水力学教案前言导读与解答第一章工程水力学概论(2学时)第一节工程水力学的定义、用途、简史第二节液体的物理力学性质第三节连续介质和理想液体的概念第四节作用在液体上的力第五节工程水力学的研究方法本章考试内容技能训练题第二章静水压力计算(10学时)第一节静水压强及其特性第二节静水压强的基本规律第三节静水压强的表示方法及测算第四节作用于平面壁上的静水总压力第五节作用于曲面壁上的静水总压力第六节浮力、浮体的平衡与稳定本章考试内容技能训练题第三章水流运动的基本原理(8学时)第一节描述水流运动的两种方法第二节恒定总流连续性方程第三节恒定总流的能量方程第四节能量方程的应用第五节恒定总流的动量方程本章考试内容技能训练题第四章水流型态与水头损失计算(10学时)第一节水头损失根源、分类及边界影响第二节水流两流态及hf随v的变化规律第三节均匀流层流的切应力和流速分布规律第四节均匀流紊流过水断面垂线上的切应力及流速分布第五节沿程水头损失分析与计算第六节局部水头损失的分析与计算第七节绕流阻力与升力本章考试内容技能洲练题第五章管流水力计算(10学时)第一节概述第二节简单管道的水力计算第三节复杂管路水力计算第四节压力管道中的水击本章考试内容技能训练题第六章明渠恒定均匀流水力计算(6学时)第一节概述第二节明渠均匀流的特性及其产生条件第三节明渠均匀流的计算公式及有关问题第四节明渠水力计算类型本章考试内容技能训练题第七章明渠恒定非均匀流水力计算(12学时)第一节概述第二节明渠非均匀流的一些基本概念第三节缓流、急流的转换现象——水跌与水跃第四节明渠恒定非均匀渐变流基本方程水力学的性质任务及其发展沿革水力学是研究水的平衡和运动规律及其应用的一门科学,它既是自然科学,又与工程应用密切结合[1].水力学是研究水的平衡和运动规律及其应用的门科学,它是在人类与水、旱灾害作斗争的过程,伴随着水利工程的发展而发展的。远在几千年,古埃及就开始修建灌溉渠系,我国广为流传的大禹治水”的传说记载了古人与洪水作斗争的故,这些历史记载表明,古人对水流运动已有了朴素认识。18世纪以后,随着经典力学的发展,水力学始形成自己的理论体系,20世纪初,随着现代工技术的进步,水力学实验迅速发展,提供了大量水学理论计算所需要的经验系数,从而为水力学的程应用开辟了广阔的天地。近几十年来,我国修建数万座水库、大坝和水电站。工程建设极大地促进水力学的发展,水力学在我国取得了长足的进步水力学学科的提高、完善和走向现代化又为工程建的顺利进行并取得辉煌成就打下了坚实的基础。在探索知识的过程中,自然科学以宇宙中的自然现象为研究客体,重在认识自然现象的客观本质和运动规律.作为流体力学的一门分支学科,水力学属于物理学范畴.数学、物理学、化学、生物学是自然科学的四大主要门类,习惯上被称为纯理论学科或基础学科.自然科学的发展史以物理学为开端,物理学则以力学为开端.公元1594年,意大利物理学家伽利略(DominoGalileoGalilei)出版了首本力学专著《DellaScienzaMeccanica》,经典力学从此开始建立其知识体系,在大量观察实验的基础上形成了一套完善的定律、原理、定理、方程及其数学方法.到十九世纪末期,经典力学已经发展成为一门相当成熟的学科.该知识体系传承至今,仍是工程应用的理论基础[2,3].水力学既与基础研究有关,又与水利、土木、机械等工程活动密切结合,它在基础理论和工程应用两个领域起双重作用,就此而言,水力学属于应用科学.然而,工程不仅限于对自然科学知识的应用,工程的全过程包含研究、设计、建造、运行、维修、以及产品销售等,其中每一环节无不直接或间接受到社会中人类活动要素的影响,如安全、经济、环境、传统、法律等.换句话说,工程应用包括了自然科学和社会科学两个领域,学习现代水力学,必须建立工程应用的概念.水力学的应用范围十分广泛,除水利工程外,土建、交通、能源、机械等行业都需要水力学知识.针对不同的专门问题,水力学学科又形成许多具有相对独立知识体系的分支学科,如高速水力学,明渠水力学,施工水力学,道桥水力学,环境水力学,等等.以水利水电工程为主要应用对象的水工水力学,主要是解决水利水电枢纽中的泄洪和输水建筑物的水力学问题,如高坝大流量泄洪消能,高速水流的冲刷、空蚀、掺气、雾化等.水力学是一门历史悠久的学科.几千年前古埃及就开始修建灌溉渠系,二千年前阿基米德就提出了著名的浮力定理.两千多年前我国人民就修建了都江堰工程,建成的“鱼嘴”及“飞沙堰”,巧妙地利用了近代水力学中所阐明的弯道环流及堰流的理论,将洪水按一定比例分别泄入内江和外江,洪水中的泥沙则通过“飞沙堰”排入外江,为防洪及灌溉起到了良好的控制作用.这些事例说明,古代人民对水流运动规律已有了相当深入的了解.十六世纪以后