第一篇：環(huán)境水力學(xué)(教案)
第一章 液體流動(dòng)的基本概念和基本方程（4學(xué)時(shí)）1.1基本概念：
一．研究對(duì)象：①連續(xù)介質(zhì)假定，使物理量為空間坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)。
②描述流體運(yùn)動(dòng)特性的物理量v，p，?，T，C。基本特征參量。
③lagrange Method（拉格朗日）
Euler Method（歐拉）
④兩種方法研究對(duì)象不同：流體質(zhì)點(diǎn)
空間點(diǎn)
流體微團(tuán)
微團(tuán)控制體
流體系統(tǒng)
控制體 二.基本參量表示法：
用兩種方法表示的基本參量方法不同。
Lagrange法：標(biāo)量（p，T，C）
p=（a，b，c，t）
質(zhì)點(diǎn)跡線?= ?（a，b，c，t）
d????
矢量?????(a,b,c,t)
dt?t??d?
a?
dtEuler法：
???(x,y,z,t)????????d?????①x，y，z變，a???(???)?
dt?t②附體性dx?udt
dy?udt
dz?udt
?????????u?ui????xi??yj??zk
所以ai?i?ui（張量形式）??????t?uj???ui?vj?wk?三.跡線和流線。
?dx?udt?
跡線：?dy?udt
?dz?udt?
流線：??d??0
??dxdydz??
（恒定流時(shí)重合）uvw四.質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)。液體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)參數(shù)B隨時(shí)間的變化律的歐拉法表示。也稱(chēng)為隨體導(dǎo)數(shù)。
?????DB??
???????B
Dt?遷移變率??t?當(dāng)?shù)刈兟????????????算子???B恒定流：?0
?t均勻流：(???)B?0
不可壓：D??0 Dt0五.任意度量中系統(tǒng)體積分的隨體導(dǎo)數(shù)。
①B??d?????0
B為?0系統(tǒng)體內(nèi)積分。
例：???
????d?0?m
?0Dm?0（連續(xù)性方程積分形式）Dt（一般將其變?yōu)闅W拉法形式）
????
?22?????d?0?M(動(dòng)量)
?0DM??F（動(dòng)量方程）Dt
???(e?)
????(e??0?22)d?0?E
DE?W（外力所做功）Dt
e為內(nèi)能（隨溫度、壓力變化的能量）單位質(zhì)量流體所具有的內(nèi)能，狀態(tài)函數(shù)。
②輸運(yùn)方程（transport Equation）、（L-E）
EularD?
?d??d???????(???)d? 0???????Dt?0?t???????B
?：?0在t0時(shí)刻所占領(lǐng)的控制體。
物理意義：D?d?0
系統(tǒng)?體積分的隨體導(dǎo)數(shù)。???Dt?0?????d?0
控制體內(nèi)物理量?體積分（B）的當(dāng)?shù)仉S時(shí)變化率。?t??????
?????(???)d????????dAn（高斯定理）
?0????
???????n?dA從封閉面A流出的?的體積分，也就是系
A?A統(tǒng)中一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，由于流場(chǎng)的不
均勻性而改變引起的?的體積分的遷移變化率。
1.2運(yùn)動(dòng)液體的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系——本構(gòu)方程
一.流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析。
1.微團(tuán)運(yùn)動(dòng)=平移+變形（線變形、角變形）+轉(zhuǎn)動(dòng) ?u????若A點(diǎn)流速為：v，則距其距離為dr(dx,dy,dz)處點(diǎn)流速可表示為： ????w??A?u??u??Sxx?v???v???S?????yx?S??w??w????A?zx平移SxySyySzy變形引起的流速增量Sxz??dx???????Syz?dy?w?dr???dz?Szz????
轉(zhuǎn)動(dòng)引起的流速增量i???其中w?dr?wxdxjwydykwzdz
1??ui?uj?2、3?
2、i?j線變形，i?j角變形 2.變形率張量：Sij??
i?
1、，j?
1、??2??x?xi??j變形率張量具有對(duì)稱(chēng)性：Sij?Sji（6個(gè)獨(dú)立）
??u?v?w?????v（速度的散度）Sij稱(chēng)為體積膨脹率，Sij?Sxx?Syy?Szz??x?y?z??1?1??角轉(zhuǎn)速分量?，定義為??rotv（速度的旋度）
22ijk?1????1?????v???xi??yj??zk 22?x?y?zuvw????若??0，無(wú)旋、有勢(shì)流動(dòng)，速度有勢(shì)v??? ? ??lvdl?0（環(huán)流量=0）
存在勢(shì)函數(shù)，稱(chēng)為流速勢(shì)? ? 滿足?2??0（拉普拉斯方程）
??????[區(qū)別，力有勢(shì)f????，力勢(shì)函數(shù)，??lFdl?0]
二、運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)力
0???p0??①靜止：0?p0，只有壓應(yīng)力（負(fù)號(hào)表示與作用面外法線方向相反）???0?p??0???pxx?②運(yùn)動(dòng)、理想液體（不存在粘性切應(yīng)力）0???00?pyy00?0??，pxx?pyy?pzz?pm ?pzz????pxx?③粘性實(shí)際運(yùn)動(dòng)：??yx??zx??xy?pyy?zy?pzz???xz???yz?，?zx：x表示作用面法線方向，z表示力方向。
由于存在切應(yīng)力，所以，法向應(yīng)力pxx?pyy?pzz，但pxx?pyy?pzz?const（不因坐標(biāo)變化而變），所以，引入動(dòng)水壓強(qiáng)：pm?1pxx?pyy?pzz?與作用面無(wú)關(guān)，各方上壓力應(yīng)?3'力被認(rèn)為是pm加上一個(gè)附加壓應(yīng)力，如pxx?pm?pxx。
切應(yīng)力具有對(duì)稱(chēng)性：?yz??zy
??pm?A：對(duì)于層流??0?L??0'??pxx?其中??yx??zx?0?pm0'0???pxx?0?????yx?pm?????zx?xy?p'yy?zy'??pzz??xz???yz?
?xy?p'yy?zy'??pzz??xz???yz?粘性附加應(yīng)力張量
???u'2x??'B：對(duì)于紊流??????u'yux?tL?''??uzux?????u'2x??'其中??u'yux??''??uzux??''??uxuy''??uxuy??u'z2''??uzuy''???uxuz????u'yuz'?
2?'??uz????u'z2''??uzuy''???uxuz?'???u'yuz?為紊流附加切應(yīng)力項(xiàng)（混滲應(yīng)力or Re應(yīng)力）2?'??uz??簡(jiǎn)寫(xiě)為?ij?t???ij?L???ij
'
三、應(yīng)力—應(yīng)變的關(guān)系（本構(gòu)方程）
1、牛頓流體
?ij?s??nij
n=1。本構(gòu)關(guān)系符合內(nèi)摩擦定律，應(yīng)力和應(yīng)變線性關(guān)系。
非牛頓流體
n?1
2、本構(gòu)方程：各向同性、牛頓流體、層流，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：牛頓內(nèi)摩擦定律，Stokes（斯托克斯）推廣。正應(yīng)力：pij?pm?2??ui
i?j（不可壓）?xj??ui2pij?pm?2????v
i?j
（可壓）
?xj3切壓力：?ij??ji???1.3 連續(xù)性方程 質(zhì)量守恒 ??ui?uj??
?i?j? ???x??j?xi?DM?0
（對(duì)理想、實(shí)際流體都適用）Dt????v?ndA??????vd?
?：控制體
?
一、積分形式：
????d????v?ndA?0
???t????一維恒定：?1v1A1??2v2A2
二、微分形式
????????????v?0
??v：流出控制體的質(zhì)量（單位時(shí)間、單位體積）?t?D?????v?0 Dt?D??0
?
?v?0
（恒定、非恒定流均可）
①不可壓 Dt?D??0
?
??v?0
（不限制壓縮否）②恒定
Dt??????1.4 運(yùn)動(dòng)方程
???
一、微分形式：?F?ma
????1dv?v???
1、ideal：Eular方程：f??p???v??v
?dt?t??
2、實(shí)際牛頓流體、各項(xiàng)同性、不可壓縮、層流 N-S方程
?????1?v?????2??v??v?F??p??v ?t???????????????v?v?????v??v：慣性項(xiàng)。：當(dāng)?shù)刈兓剩瑅??v：遷移變化率（非線性項(xiàng)），?t?t??????1?2?F：質(zhì)量力項(xiàng)，?p：壓強(qiáng)梯度項(xiàng)，?v：粘性項(xiàng)。
??
3、對(duì)紊流，將上述方程取時(shí)均，得到（雷諾方程）
一、上述方程可以簡(jiǎn)化為：I
II
III A：恒定
I?0 B：絕熱
II=I?0 '??????C：理想流體
II?I???pnvdA?????pv?ndA
（壓力）
???????????D：只有重力作用
F????
則 II????????v?dz????????v?n?dA AA??E：不可壓縮、絕熱、理想、恒定、內(nèi)能不變 ????ev?n?dA 則推出
A?A ???A?v2?p??v2???p???????v?n?dA?0 一維問(wèn)題的伯努利方程，（???為機(jī)械能）。
?2?2??
二、微分形式：
①化面積分為體積分：
AA??????????pnvdA?????n?vdA???????vd?
?????T???Tn
?----熱傳導(dǎo)系數(shù) ②引入Forier定律：q????n????q?dA???????TndA????????T?d?
AA?將??0去掉積分量得（1.40）
????D?v2??e????F?v?????v??qR??????T?
微分形式 Dt?2???在直角坐標(biāo)系下、不可壓縮，上述微分形式可簡(jiǎn)化如下：公式（1.43）
De?(1?6項(xiàng))?(7?9項(xiàng))??qR DtDe?----內(nèi)能變化，(1?6項(xiàng))應(yīng)力做功（粘性耗散），(7?9項(xiàng))熱傳導(dǎo)，?qR輻射。Dt?對(duì)大多數(shù)液體：e?cvT
cv----定容比熱 引入熱擴(kuò)散率（導(dǎo)溫系數(shù)）???
cp----定壓比熱
一般取cv?cp?c ?cp?1-6項(xiàng)?=??
?----耗散函數(shù)
則方程為：
qDT????2T???R Dt?ccDT???2T（有關(guān)方程柱坐標(biāo)下表示，參見(jiàn)Dt去掉（忽略）?、qR影響，即得熱傳導(dǎo)方程書(shū)，不詳述）。
1.6 基本方程組的封閉問(wèn)題 對(duì)于不可壓縮、各項(xiàng)同性、牛頓流體、層流。
?p方程組有5個(gè)，未知數(shù)v，p，?，T（6個(gè)未知數(shù)）補(bǔ)充狀態(tài)方程?RT。
?對(duì)于不可壓縮液體??const，所以，直接用連續(xù)運(yùn)動(dòng)方程求p，v后求溫度場(chǎng)。1.7—1.8—1.9 有勢(shì)流動(dòng) 有渦流動(dòng) 邊界層概念
1、有勢(shì)流動(dòng)，實(shí)際流動(dòng)滿足何條件可簡(jiǎn)化為有勢(shì)流動(dòng)求解。
???0 或者?單連域???udl?????ndA ??A????----渦通量，（????v?2?）
根據(jù)kelvin’s（開(kāi)爾文）定理：在有勢(shì)質(zhì)量力作用下，理想流體，正壓條件下，（流體質(zhì)點(diǎn)組成的封閉曲線的速度環(huán)量?不隨時(shí)間變化）即
???0。?t對(duì)于高Re流動(dòng)粘性項(xiàng)作用可忽略，認(rèn)為理想流體，由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始的流動(dòng)，如重力壩泄流，圓柱繞流，閘孔出流。波浪等，可近似認(rèn)為是勢(shì)流。
?
2、勢(shì)流特征：①存在勢(shì)函數(shù)??x,y,z,t?，v???
②圖
③不可壓勢(shì)流
?2??0
v2④基本方程???0，z???c（Eular方程積分）理、恒、不可壓、?2g2p有勢(shì)（力）勢(shì)流。單獨(dú)變量?,p。
⑤平面、不可壓勢(shì)流：存在流函數(shù)?(x,y,z)，量綱ms 圖
2?1滿足?2??0
求解方法：勢(shì)流疊加法、復(fù)變函數(shù)法、流網(wǎng)法、實(shí)驗(yàn)法。
3、渦量滿足渦量方程（推求不詳細(xì)講）。
4、邊界層概念：如上所述，對(duì)高Re，N-S忽略?得到Euler（物面為流線），但用此法求解平板繞流時(shí)，阻力=0，不符合實(shí)際，物面應(yīng)給粘滑條件。
引入邊界層概念：在固體壁面附近的一個(gè)薄層中，流速梯度變大，粘性作用必須考慮稱(chēng)為邊界層。
流動(dòng)分區(qū)：邊界層內(nèi)，粘性流。邊界層外，理想流。
分界：引入邊界層厚度概念?（又分為①排擠厚度或流量損失厚度?1②動(dòng)量損失厚度?2能量損失厚度?3）。層外勢(shì)流解
?1構(gòu)成的線為流線，解外層勢(shì)流時(shí)邊界條件。恒定二維、不可壓縮、質(zhì)量力不計(jì)（曲率小），假定???L，y??x，v??u量綱比較，忽略
量，簡(jiǎn)化為邊界層方程（1.97）、（1.80—1.81）。由邊界層方程知?p?0 ?y即，邊界層內(nèi)法向壓強(qiáng)基本不變，即可用邊界層邊界上勢(shì)流解的p，所以邊界層方程中p已知，只有u、v兩個(gè)變量，一般數(shù)值解。
引入邊界層概念目的：①解決沿程水頭損失計(jì)算
②繞流阻力計(jì)算，紊動(dòng)射流（邊界層流動(dòng)）
邊界層動(dòng)量積分方程（1.85）
未知數(shù)u、?、?0 三個(gè)未知數(shù)，一般補(bǔ)充u?f?y?，?0??dudy（層流邊界層，紊
y?0流邊界層不同）。
1.10 小密度差流動(dòng)，Bousinesq’s近似
一、Bousinesq’s近似：密度變化的影響僅僅在運(yùn)動(dòng)方程的重力項(xiàng)中考慮對(duì)其他各項(xiàng)影響忽略不計(jì)。
二、小密度差流動(dòng)的基本方程：
許多環(huán)境問(wèn)題，由于水中加入污染物質(zhì)，使密度發(fā)生變化，但這種密度差很小，嚴(yán)格按考慮密度變化的可壓縮流體分析比較困難，常常采用Bousinesq’s假定、作近似處理。對(duì)于質(zhì)量力只有重力、不可壓流體、其運(yùn)動(dòng)方程為：
?Dv???p??g???2v Dt若?,g以靜止時(shí)值為參考狀態(tài)，即???0???，p?p0??p代入上式，并知靜止時(shí)
??0??0g
所以，?1??????Dv1???2????p?g??v ????0?Dt?0?0?0??由于???0??
1所以，慣性項(xiàng)中??可忽略，令g*??0g（折減重力加速度）
Dv1??????p??g*??2v Dt?0?0連續(xù)性方程不變 ?v?0
以上為基本方程
1.11旋轉(zhuǎn)流體流動(dòng)，科里奧利力效應(yīng)（Coriolis effect）
一、對(duì)于較大的江河、湖泊、海灣等水域的流動(dòng)問(wèn)題，將地球看成慣性坐標(biāo)系統(tǒng)會(huì)引起一定的誤差，此時(shí)要考慮地球轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)水域流動(dòng)的影響。根據(jù)理論力學(xué)知： 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)（定坐標(biāo)系）=相對(duì)運(yùn)動(dòng)（動(dòng)坐標(biāo)系）+牽連運(yùn)動(dòng)（動(dòng)坐標(biāo)系對(duì)定坐標(biāo)系）對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的情況：aI?aR?ae?ak
aI絕對(duì)加速度，aR相對(duì)加速度，ae牽連加速度，akCoriolis加速度。
相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)相互作用結(jié)果。??vae??????r?
ak?z由于牛頓第二定律對(duì)于定坐標(biāo)系進(jìn)行的，所以，對(duì)于流體質(zhì)量力為重力，N-S方程為：
1u2?Dv?aI?????p?g??u ????Dt?I所以，對(duì)于旋轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)微分方程為：
1u2?Dv??a?a?a???p?g??u??????r??z??v Iek?????Dt?R?????r?可表示為????2r'2?與?p合并考慮。
二．科化力效應(yīng)判別數(shù)。
有兩個(gè)：（Rossby）羅斯比數(shù) R0??1?2??u慣性力? ??L科化力
（Ekman）埃克曼數(shù) Ek????L2?粘性力
科化力由公式可知：R0減小，Ek減小，科化力大，不能忽略。對(duì)環(huán)境問(wèn)題：地球自轉(zhuǎn)?不變，L大時(shí)，R0減小，Ek減小。
所以，對(duì)大面積水體流動(dòng)問(wèn)題，如海灣、湖泊、大氣環(huán)流、科化力要計(jì)入。第三章 穩(wěn)流模型
（一）方程的封閉問(wèn)題及穩(wěn)流模型的概念。1.瞬時(shí)不可壓縮流動(dòng)N-S方程： 連續(xù)：?ui?0 ?xi?ui?ui?2ui1??運(yùn)動(dòng)：?uj?????Fi
?t?xj??xi?xj?xj方程組4個(gè)，未知數(shù)4個(gè)，理論上可直接求出解，也就是說(shuō)明N-S方程包含了所有的湍動(dòng)信息，可直接求解，也就是進(jìn)行直接模擬（DNS）。直接法要求：①?t，?ui都很小與脈動(dòng)量同一量級(jí)。
②計(jì)算量很大。
③邊界條件給定難度大。
④目前只有對(duì)Re小流動(dòng)，簡(jiǎn)單邊界條件進(jìn)行計(jì)算的算例無(wú)法用于工程實(shí)際。
對(duì)工程問(wèn)題，往往不要求物理量的瞬時(shí)值，只要知道時(shí)均值隨時(shí)間變化就可以了，因此轉(zhuǎn)向解時(shí)均流動(dòng)。
2.時(shí)均不可壓縮紊流（Reynolds方程）
??ui?0??xi????ui?u?ui??1???1?j??t?xj??xi??xj???ui?''??uiuj??Fi???x??j??''
方程4個(gè)，未知數(shù)?，ui，6個(gè)獨(dú)立的uiuj（i，j=1，2，3）總共10個(gè)未知數(shù)。所以方程不封閉。
3.紊流模型：為了使上述方程封閉，根據(jù)紊流特性需附加的條件。
第二篇：水力學(xué)教案
新疆水利水電學(xué)校
水
利
系
《水力學(xué)》課程教案
制作人：克里木江
新疆水利水電學(xué)校
第一章 緒 論
1.本章的教學(xué)目的及基本要求：
目的：使學(xué)生了解水力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域，掌握流體的連續(xù)介質(zhì)理論和流體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在流體上的力的兩種形式。
基本要求：掌握流體的連續(xù)介質(zhì)模型、流體的主要物理性質(zhì)：易流動(dòng)性、密度與重度、粘性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性、汽化壓強(qiáng)特性；掌握作用在流體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力
2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配： §1-1工程水力學(xué)的任務(wù)及發(fā)展史 0.25學(xué)時(shí) §1-2連續(xù)介質(zhì)假定 0.5學(xué)時(shí) §1-3 液體的基本特性 0.25學(xué)時(shí) §1-4流體的主要力學(xué)性質(zhì) 1學(xué)時(shí) §1-5 作用在流體上的力 0.5學(xué)時(shí) 共2.5學(xué)時(shí)，課外3學(xué)時(shí) 3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：流體的連續(xù)介質(zhì)模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力
難點(diǎn)：連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、質(zhì)量力與表面力 4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)用、牛頓內(nèi)摩擦定律應(yīng)用、質(zhì)量力與表面力的應(yīng)用 拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣
5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題： 教學(xué)方式：講授
注意問(wèn)題：概念理解、記憶并能應(yīng)用。6.本章的主要參考書(shū)目：
禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等
新疆水利水電學(xué)校
6.本章的主要參考書(shū)目：
禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等
思考題：2-
1、2-
2、2-
3、2-
6、2-
17、2-23習(xí)題：2-
5、2-
8、2-
9、2-
13、2-
15、2-
16、2-
18、2-
19、2-
21、2-22 教學(xué)單元授課教案編寫(xiě)的具體內(nèi)容： 單元2 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）：
§1-5 作用在流體上的力 0.5學(xué)時(shí)，課外0.75學(xué)時(shí) 1）質(zhì)量力 2）表面力
§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性 0.5學(xué)時(shí)，課外0.75學(xué)時(shí) 1）靜水壓強(qiáng) 2）靜水壓強(qiáng)的特性
§2-2液體的平衡微分方程 1學(xué)時(shí)，課外1.5學(xué)時(shí) 1）液體平衡微分方程一般式 2）綜合式
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：2-
1、2-
2、習(xí)題：2-
3、2-5 單元3 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）：
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§2-3重力場(chǎng)的液體平衡 1學(xué)時(shí)，課外1.5學(xué)時(shí) 1）水靜力學(xué)的基本方程 2）靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律
§2-4靜水壓強(qiáng)的計(jì)算與測(cè)量 1學(xué)時(shí)，課外1.5學(xué)時(shí) 1）絕對(duì)壓強(qiáng) 2）相對(duì)壓強(qiáng) 3）真空度
4）壓強(qiáng)的計(jì)量單位
5）測(cè)量壓強(qiáng)的儀器：測(cè)壓管、U形測(cè)壓計(jì) 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-4習(xí)題： 2-
8、2-6 單元4 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）：
§2-4靜水壓強(qiáng)的計(jì)算與測(cè)量 1學(xué)時(shí)，課外1.5學(xué)時(shí) 6）測(cè)量壓強(qiáng)的儀器：差壓計(jì) 7）靜水壓強(qiáng)分布圖
§2-5液體的相對(duì)平衡 1學(xué)時(shí)，課外1.5學(xué)時(shí)
1）等加速直線運(yùn)動(dòng) 2）等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
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4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）：
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-6習(xí)題： 2-
9、2-13 單元5 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）：
§2-6作用在平面上的靜水總壓力 2學(xué)時(shí)，課外3學(xué)時(shí) 1）圖解法 2）解析法 3）例題分析
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-
17、2-23習(xí)題： 2-
15、2-18 單元6 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）：
§2-7作用在曲面上的靜水總壓力 2學(xué)時(shí)，課外3學(xué)時(shí) 1）水平分力 2）垂直分力 3）壓力體 4）例題分析
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
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4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-19習(xí)題：2-
21、2-22
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第三章 水動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)
1.本章的教學(xué)目的及基本要求：
目的：使學(xué)生理解連續(xù)性微分方程、理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程、實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，掌握恒定總流連續(xù)性方程、理想液體元流的能量方程與實(shí)際液體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程以及恒定平面勢(shì)流。
基本要求：理解連續(xù)性微分方程、理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程、實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程；牢固掌握，并靈活應(yīng)用恒定總流連續(xù)性方程、理想液體元流的能量方程與實(shí)際液體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程以及恒定平面勢(shì)流。
2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配： §3-1描述液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種方法 1學(xué)時(shí)
§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過(guò)流斷面、斷面平均流速 1學(xué)時(shí) §3-3流動(dòng)分類(lèi) 1學(xué)時(shí)
§3-4液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的基本形式 1學(xué)時(shí) §3-5有渦流與無(wú)渦流 1學(xué)時(shí) §3-6液體連續(xù)性微分方程 1學(xué)時(shí) §3-7恒定總流連續(xù)性方程 1學(xué)時(shí) §3-8理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程 1學(xué)時(shí) §3-9實(shí)際液體運(yùn)動(dòng)微分方程 1學(xué)時(shí) §3-10恒定元流伯諾里方程 1學(xué)時(shí) §3-11恒定總流伯諾里方程 2學(xué)時(shí) §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學(xué)時(shí) §3-13恒定總流動(dòng)量方程 2學(xué)時(shí) §3-14恒定平面勢(shì)流 1學(xué)時(shí) 共16學(xué)時(shí)
3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：連續(xù)性微分方程，理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程，實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，恒定總流連續(xù)性方程，理想液體元流的能量方程與實(shí)際流體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程以及恒定平面勢(shì)流。
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難點(diǎn)：連續(xù)性微分方程，實(shí)際液體的運(yùn)動(dòng)微分方程，實(shí)際液體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程以及恒定平面勢(shì)流。
4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：理想液體元流的能量方程的推廣，實(shí)際流體總流的能量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，恒定總流動(dòng)量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，恒定平面勢(shì)流的實(shí)際意義。
拓寬：實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程在三維流場(chǎng)中的數(shù)值計(jì)算，理想液體元流的能量方程的推廣，實(shí)際流體總流的能量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，恒定總流動(dòng)量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，平面勢(shì)流的應(yīng)用。
5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題： 教學(xué)方式：講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題課——實(shí)驗(yàn)
注意問(wèn)題：1）概念、原理、計(jì)算方法的理解、掌握。注意實(shí)際流體能量方程和動(dòng)量方程計(jì)算斷面的選取，以及解題步驟與方法；注意有渦流與勢(shì)流
2）注意復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、微分與曲線積分等基本方法 6.本章的主要參考書(shū)目：
禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等
思考題：3-
1、3-
3、3-
10、3-
13、3-
24、3-
26、3-30、3-
31、3-
38、3-
39、3-41習(xí)題：3-
2、3-
5、3-
6、3-
7、3-
8、3-
11、3-
17、3-
19、3-
22、3-
23、3-
26、3-
29、3-31、、3-
32、3-
37、3-
39、3-40、3-
42、3-43 單元教案7 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-1描述液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種方法 1學(xué)時(shí) 1）歐拉法 2）拉格朗日法
§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過(guò)流斷面、斷面平均流速 1學(xué)時(shí) 1）流線與跡線 2）流管、流束、元流
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3）流量 4）過(guò)流斷面 5）斷面平均流速。
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
教師提問(wèn)——學(xué)生思考——教師講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-1習(xí)題：3-2 單元教案8 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-3流動(dòng)分類(lèi) 1學(xué)時(shí) 1）恒定流與非恒定流 2）均勻流與非均勻流 3）一元流與二元流、三元流 4）有壓流與無(wú)壓流、射流
§3-4液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的基本形式 1學(xué)時(shí) 1）微團(tuán)的四種運(yùn)動(dòng)形式 2）速度分解定理
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)： 講授提問(wèn)——學(xué)生思考——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-3習(xí)題：3-6
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單元教案9 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-5有渦流與無(wú)渦流 1學(xué)時(shí) 1）有渦流 2）無(wú)渦流
§3-6液體連續(xù)性微分方程 1學(xué)時(shí) 1）液體連續(xù)性微分方程 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-
10、3-13習(xí)題： 3-11 單元教案10 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-7恒定總流連續(xù)性方程 1學(xué)時(shí) 1）恒定元流連續(xù)性方程 2）恒定總流連續(xù)性方程。
§3-8理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程 1學(xué)時(shí) 1）理想液體的特點(diǎn) 2）理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程 3）理想液體的能量方程
4）理想液體能量方程的應(yīng)用（比托管）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題——實(shí)驗(yàn)
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4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）：
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-
24、3-26習(xí)題：3-
11、3-
17、3-19 單元教案11 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-9實(shí)際液體運(yùn)動(dòng)微分方程 1學(xué)時(shí) 1）實(shí)際液體的特點(diǎn)
2）實(shí)際液體微團(tuán)應(yīng)力分析（本構(gòu)關(guān)系）3）實(shí)際液體的運(yùn)動(dòng)微分方程。§3-10恒定元流伯諾里方程 1學(xué)時(shí) 1）恒定元流伯諾里方程 2）恒定元流伯諾里方程的意義 3）總水頭線與測(cè)驗(yàn)管水頭線 4）水力坡度
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）：
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-21習(xí)題： 3-
22、3-25 單元教案12 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-11恒定總流伯諾里方程 2學(xué)時(shí) 1）均勻流與漸變流的壓強(qiáng)分布規(guī)律 2）恒定總流伯諾里方程（即能量方程）3）能量方程各項(xiàng)意義
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4）能量方程的應(yīng)用條件與注意事項(xiàng)
5）能量方程的應(yīng)用（文丘里管）：例題分析
（一）6）能量方程的推廣（有分流的能量方程與水泵）：例題分析
（二）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授、實(shí)驗(yàn) 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——實(shí)驗(yàn)演示
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）：
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-24習(xí)題：3-
23、3-
27、3-28 單元教案13 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學(xué)時(shí) 1）恒定不可壓氣體的伯諾里方程 §3-13恒定總流動(dòng)量方程 1學(xué)時(shí) 1）恒定元流動(dòng)量方程 2）恒定總流動(dòng)量方程。3）動(dòng)量方程適用條件 4）動(dòng)量方程的解題要點(diǎn)與步驟 5）例題分析
（一）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）：
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-
38、3-
37、3-41習(xí)題： 3-
32、3-
36、3-
39、3-40、新疆水利水電學(xué)校
單元教案14 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §3-13恒定總流動(dòng)量方程 1學(xué)時(shí) 1）恒定總流動(dòng)量方程： 例題分析
（二）§3-14恒定平面勢(shì)流 1學(xué)時(shí) 1）勢(shì)流函數(shù)的性質(zhì) 2）流函數(shù)的性質(zhì)
3）勢(shì)函數(shù)與流函數(shù)的關(guān)系
4）流網(wǎng) 5）復(fù)合勢(shì)流
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題——實(shí)驗(yàn) 4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置：
思考題： 3-
8、3-
38、3-
39、3-41習(xí)題：3-
9、3-
42、3-43
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第四章 相似原理與量綱分析
1.本章的教學(xué)目的及基本要求：
目的：使學(xué)生掌握流動(dòng)相似的基本概念，動(dòng)力相似準(zhǔn)則及理解模型設(shè)計(jì)的基本方法，能應(yīng)用量綱的和諧原理進(jìn)行量綱分析。
基本要求：理解幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、初始與邊界條件相似的基本概念，掌握各種動(dòng)力相似準(zhǔn)則，特別是重力相似準(zhǔn)則、粘性力相似準(zhǔn)則，能靈活應(yīng)用模型律進(jìn)行模型設(shè)計(jì)；理解量綱與單位的基本概念，量綱的和諧原理，掌握量綱的基本分析方法：瑞利法與 定理。
2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配： §4-1流動(dòng)相似的基本概念 1學(xué)時(shí) §4-2相似準(zhǔn)則 1學(xué)時(shí) §4-3模型實(shí)驗(yàn) 0.5學(xué)時(shí)
§4-4量綱分析的概念和量綱和諧原理 1學(xué)時(shí) §4-5量綱分析 1.5學(xué)時(shí) 5學(xué)時(shí) 課外7.5學(xué)時(shí)
3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：重力相似準(zhǔn)則、粘性力相似準(zhǔn)則，模型設(shè)計(jì)；量綱的和諧原理，瑞利法與 定理。難點(diǎn)：動(dòng)力相似準(zhǔn)則，量綱分析：瑞利法與 定理 4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬： 深化：模型設(shè)計(jì)與模型實(shí)驗(yàn)
拓寬：模型實(shí)驗(yàn)的工程實(shí)際問(wèn)題：三峽工程的模型實(shí)驗(yàn)研究 5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題： 教學(xué)方式：講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題
注意問(wèn)題：物理量的量綱單位的記憶；注意觀察實(shí)際工程的模型實(shí)驗(yàn)。6.本章的主要參考書(shū)目：
禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等
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蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等
思考題： 7-
1、7-
2、7-
4、7-
5、7-
14、7-15習(xí)題： 7-
3、7-
6、7-
7、7-
9、7-
11、7-12 單元教案27 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §7-1明渠均勻流的水力特征 0.5學(xué)時(shí) 1）明渠均勻流
2）明渠均勻流產(chǎn)生的條件 3）明渠均勻流的水力特征 §7-2明渠均勻流的計(jì)算公式 1學(xué)時(shí) 1）濕周 2）水力半徑 3）謝才公式 4）曼寧公式 5）巴浦勒夫斯基公式
§7-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.5學(xué)時(shí) 1）水力最優(yōu)斷面 2）水力最優(yōu)斷面條件
2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)： 講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 7-
1、7-2習(xí)題： 7-3 單元教案28
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1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §7-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.5學(xué)時(shí) 2）允許流速 3）最大允許流速
§7-4明渠均勻流水力計(jì)算的幾類(lèi)問(wèn)題 1學(xué)時(shí) 1）過(guò)流能力的水力計(jì)算 2）底坡的水力計(jì)算 3）粗糙系數(shù)的水力計(jì)算 4）渠道斷面形式的設(shè)計(jì)
§7-5無(wú)壓圓管均勻流水力計(jì)算 0.5學(xué)時(shí) 1）充滿度
2）無(wú)壓圓管的水力要素 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：7-
4、7-5習(xí)題： 7-
6、7-
7、7-9 單元教案29 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §7-5無(wú)壓圓管均勻流水力計(jì)算 0.5學(xué)時(shí) 3）無(wú)壓圓管的最大流速與流量 4）無(wú)壓圓管均勻流的水力計(jì)算
§7-6復(fù)式斷面明渠均勻流水力計(jì)算 0.5學(xué)時(shí) 1）復(fù)式斷面的水力要素 2）復(fù)式斷面的水力計(jì)算
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2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 8-
14、8-15習(xí)題： 8-
11、8-12
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思考題： 8-
1、8-4習(xí)題： 8-
2、8-
3、8-
5、8-6 單元教案30 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §8-1明渠水流的三種流態(tài)、佛汝德數(shù) 0.5學(xué)時(shí) 5）佛汝德數(shù)判別流態(tài)
§8-2斷面比能（單位能量）與臨界水深 1.5學(xué)時(shí) 1）斷面比能 2）比能曲線 3）臨界水深 4）臨界流與臨界底坡 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：8-1習(xí)題：8-
2、8-3 單元教案31 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §8-3明渠非均勻漸變流微分方程 2學(xué)時(shí) 1）明渠非均勻漸變流微分方程 2）明渠非均勻漸變流水面曲線分析 3）明渠非均勻漸變流水面曲線的繪制 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
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講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 8-4習(xí)題： 8-5 單元教案32 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §8-4水躍與跌水 1學(xué)時(shí) 1）水躍的組成 2）水躍的功能與作用 3）躍前與躍后水深的計(jì)算 4）跌水
§8-5棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算 1學(xué)時(shí) 1）道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：習(xí)題： 8-6
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第九章 堰流
1.本章的教學(xué)目的及基本要求：
目的：使學(xué)生了解薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的基本功能與用途，掌握堰流基本的水力計(jì)算公式。
基本要求：了解薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的基本功能與用途，能進(jìn)行堰流的流量計(jì)算。2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§9-1堰流的基本公式 1學(xué)時(shí) §9-2薄壁堰 0.5學(xué)時(shí) §9-3實(shí)用堰 0.5學(xué)時(shí) §9-4寬頂堰 1學(xué)時(shí) 共3學(xué)時(shí)
3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)：堰流基本的水力計(jì)算公式 難點(diǎn)：堰的流量系數(shù)的計(jì)算。4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬： 深化：堰的流量系數(shù)的影響因素 拓寬：工程應(yīng)用
5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題： 教學(xué)方式：講授——提問(wèn)——講授 注意問(wèn)題：堰的流量系數(shù)公式的選取。6.本章的主要參考書(shū)目：
禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等 思考題：9-
1、9-
2、9-3習(xí)題：9-
4、9-5 單元教案33
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單元教案35 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識(shí)點(diǎn)）： §10-2滲流模型與達(dá)西滲透定律 1學(xué)時(shí) 1）滲流模型 2）達(dá)西滲透定律
§10-3地下水漸變滲流分析 1學(xué)時(shí) 1）地下水均勻滲流 2）裘皮衣公式
3）漸變聲滲流基本微分方程 4）漸變滲流的侵潤(rùn)曲線 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授
3.本單元師生活動(dòng)設(shè)計(jì)：
講授——提問(wèn)——講授
4.本單元的講課提綱、板書(shū)設(shè)計(jì)（電子教案）： 電子教案
5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：10-
1、10-
2、10-3習(xí)題：10-
4、10-5
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本課程實(shí)驗(yàn)
本課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)共10學(xué)時(shí)，設(shè)5個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別如下： 實(shí)驗(yàn)一：靜水壓強(qiáng)特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二：伯努利方程實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三：動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)四：雷諾數(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)五：水擊綜合演示實(shí)驗(yàn)
940-
第三篇：工程水力學(xué)教案
前言 導(dǎo)讀與解答
第一章 工程水力學(xué)概論(2學(xué)時(shí))第一節(jié) 工程水力學(xué)的定義、用途、簡(jiǎn)史
第二節(jié) 液體的物理力學(xué)性質(zhì)
第三節(jié) 連續(xù)介質(zhì)和理想液體的概念
第四節(jié) 作用在液體上的力
第五節(jié) 工程水力學(xué)的研究方法
本章考試內(nèi)容
技能訓(xùn)練題
第二章 靜水壓力計(jì)算(10學(xué)時(shí))第一節(jié) 靜水壓強(qiáng)及其特性 第二節(jié) 靜水壓強(qiáng)的基本規(guī)律 第三節(jié) 靜水壓強(qiáng)的表示方法及測(cè)算 第四節(jié) 作用于平面壁上的靜水總壓力 第五節(jié) 作用于曲面壁上的靜水總壓力 第六節(jié) 浮力、浮體的平衡與穩(wěn)定 本章考試內(nèi)容 技能訓(xùn)練題
第三章 水流運(yùn)動(dòng)的基本原理(8學(xué)時(shí))第一節(jié) 描述水流運(yùn)動(dòng)的兩種方法
第二節(jié) 恒定總流連續(xù)性方程
第三節(jié) 恒定總流的能量方程
第四節(jié) 能量方程的應(yīng)用
第五節(jié) 恒定總流的動(dòng)量方程
本章考試內(nèi)容
技能訓(xùn)練題
第四章 水流型態(tài)與水頭損失計(jì)算(10學(xué)時(shí))第一節(jié) 水頭損失根源、分類(lèi)及邊界影響 第二節(jié) 水流兩流態(tài)及hf隨v的變化規(guī)律
第三節(jié) 均勻流層流的切應(yīng)力和流速分布規(guī)律
第四節(jié) 均勻流紊流過(guò)水?dāng)嗝娲咕€上的切應(yīng)力及流速分布
第五節(jié) 沿程水頭損失分析與計(jì)算
第六節(jié) 局部水頭損失的分析與計(jì)算
第七節(jié) 繞流阻力與升力
本章考試內(nèi)容
技能洲練題
第五章 管流水力計(jì)算(10學(xué)時(shí))第一節(jié) 概述
第二節(jié) 簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算
第三節(jié) 復(fù)雜管路水力計(jì)算 第四節(jié) 壓力管道中的水擊 本章考試內(nèi)容 技能訓(xùn)練題
第六章 明渠恒定均勻流水力計(jì)算(6學(xué)時(shí))第一節(jié) 概述
第二節(jié) 明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件
第三節(jié) 明渠均勻流的計(jì)算公式及有關(guān)問(wèn)題
第四節(jié) 明渠水力計(jì)算類(lèi)型
本章考試內(nèi)容
技能訓(xùn)練題
第七章 明渠恒定非均勻流水力計(jì)算(12學(xué)時(shí))第一節(jié) 概述
第二節(jié) 明渠非均勻流的一些基本概念
第三節(jié) 緩流、急流的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象——水跌與水躍
第四節(jié) 明渠恒定非均勻漸變流基本方程
水力學(xué)是研究水的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門(mén)科學(xué),它既是自然科學(xué),又與工程應(yīng)用密切結(jié)合[1].水力學(xué)是研究水的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的門(mén)科學(xué),它是在人類(lèi)與水、旱災(zāi)害作斗爭(zhēng)的過(guò)程,伴隨著水利工程的發(fā)展而發(fā)展的。遠(yuǎn)在幾千年,古埃及就開(kāi)始修建灌溉渠系,我國(guó)廣為流傳的大禹治水”的傳說(shuō)記載了古人與洪水作斗爭(zhēng)的故,這些歷史記載表明,古人對(duì)水流運(yùn)動(dòng)已有了樸素認(rèn)識(shí)。18世紀(jì)以后,隨著經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)始形成自己的理論體系,20世紀(jì)初,隨著現(xiàn)代工技術(shù)的進(jìn)步,水力學(xué)實(shí)驗(yàn)迅速發(fā)展,提供了大量水學(xué)理論計(jì)算所需要的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),從而為水力學(xué)的程應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的天地。近幾十年來(lái),我國(guó)修建數(shù)萬(wàn)座水庫(kù)、大壩和水電站。工程建設(shè)極大地促進(jìn)水力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)在我國(guó)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步水力學(xué)學(xué)科的提高、完善和走向現(xiàn)代化又為工程建的順利進(jìn)行并取得輝煌成就打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在探索知識(shí)的過(guò)程中,自然科學(xué)以宇宙中的自然現(xiàn)象為研究客體,重在認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象的客觀本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律.作為流體力學(xué)的一門(mén)分支學(xué)科,水力學(xué)屬于物理學(xué)范疇.數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)是自然科學(xué)的四大主要門(mén)類(lèi),習(xí)慣上被稱(chēng)為純理論學(xué)科或基礎(chǔ)學(xué)科.自然科學(xué)的發(fā)展史以物理學(xué)為開(kāi)端,物理學(xué)則以力學(xué)為開(kāi)端.公元1594年,意大利物理學(xué)家伽利略(Domino Galileo Galilei)出版了首本力學(xué)專(zhuān)著《Della Scienza Meccanica》,經(jīng)典力學(xué)從此開(kāi)始建立其知識(shí)體系,在大量觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成了一套完善的定律、原理、定理、方程及其數(shù)學(xué)方法.到十九世紀(jì)末期,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)相當(dāng)成熟的學(xué)科.該知識(shí)體系傳承至今,仍是工程應(yīng)用的理論基礎(chǔ)[2,3].水力學(xué)既與基礎(chǔ)研究有關(guān),又與水利、土木、機(jī)械等工程活動(dòng)密切結(jié)合,它在基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用兩個(gè)領(lǐng)域起雙重作用,就此而言,水力學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué).然而,工程不僅限于對(duì)自然科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用,工程的全過(guò)程包含研究、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維修、以及產(chǎn)品銷(xiāo)售等,其中每一環(huán)節(jié)無(wú)不直接或間接受到社會(huì)中人類(lèi)活動(dòng)要素的影響,如安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、傳統(tǒng)、法律等.換句話說(shuō),工程應(yīng)用包括了自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域,學(xué)習(xí)現(xiàn)代水力學(xué),必須建立工程應(yīng)用的概念.水力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛,除水利工程外,土建、交通、能源、機(jī)械等行業(yè)都需要水力學(xué)知識(shí).針對(duì)不同的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題,水力學(xué)學(xué)科又形成許多具有相對(duì)獨(dú)立知識(shí)體系的分支學(xué)科,如高速水力學(xué),明渠水力學(xué),施工水力學(xué),道橋水力學(xué),環(huán)境水力學(xué),等等.以水利水電工程為主要應(yīng)用對(duì)象的水工水力學(xué),主要是解決水利水電樞紐中的泄洪和輸水建筑物的水力學(xué)問(wèn)題,如高壩大流量泄洪消能,高速水流的沖刷、空蝕、摻氣、霧化等.水力學(xué)是一門(mén)歷史悠久的學(xué)科.幾千年前古埃及就開(kāi)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.兩千多年前我國(guó)人民就修建了都江堰工程,建成的“魚(yú)嘴”及“飛沙堰”,巧妙地利用了近代水力學(xué)中所闡明的彎道環(huán)流及堰流的理論,將洪水按一定比例分別泄入內(nèi)江和外江,洪水中的泥沙則通過(guò)“飛沙堰”排入外江,為防洪及灌溉起到了良好的控制作用.這些事例說(shuō)明,古代人民對(duì)水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律已有了相當(dāng)深入的了解.十六世紀(jì)以后,隨著經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)開(kāi)始創(chuàng)立自己的理論體系,十八世紀(jì)以后開(kāi)始形成一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科,并沿著以應(yīng)用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)工具而發(fā)展的經(jīng)典流體力學(xué)及以實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)水力學(xué)兩個(gè)方向發(fā)展.二十世紀(jì)初,隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,水力學(xué)實(shí)驗(yàn)迅速發(fā)展,提供了大量水力學(xué)理論計(jì)算所需要的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),從而為水力學(xué)的工程應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的天地.1904年普朗特提出了邊界層理論,開(kāi)創(chuàng)了認(rèn)識(shí)真實(shí)流體運(yùn)動(dòng)與邊界間相互作用的新篇張.相似理論及量綱分析理論的發(fā)展,以及現(xiàn)代量測(cè)儀器的研制,使水力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步.近幾十年來(lái),我國(guó)修建了數(shù)萬(wàn)座水庫(kù)、大壩和水電站.工程建設(shè)極大地促進(jìn)了水力學(xué)的發(fā)展,而水力學(xué)的提高和現(xiàn)代化又為工程建設(shè)的大發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4].現(xiàn)代水力學(xué)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的.二十世紀(jì)六十年代,高速電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世使許多過(guò)去難以用手工計(jì)算完成的計(jì)算課題得以順利實(shí)現(xiàn),流場(chǎng)數(shù)值模擬能算出水流內(nèi)部任一點(diǎn)的所有流動(dòng)參數(shù),為探討復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象的內(nèi)部機(jī)理開(kāi)辟了新天地.現(xiàn)代流體量測(cè)技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)水力學(xué)的發(fā)展,激光流速儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀等測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn),使從前無(wú)法獲得的流場(chǎng)各項(xiàng)流動(dòng)參數(shù)的測(cè)量得以實(shí)現(xiàn),如時(shí)均流速及脈動(dòng)流速、脈動(dòng)壓強(qiáng)等等.現(xiàn)代科學(xué)在理論上的創(chuàng)新與突破為現(xiàn)代水力學(xué)的發(fā)展提供了豐富的理論手段,如概率論與統(tǒng)計(jì)理論,多相流理論,紊流理論,數(shù)值計(jì)算的理論與方法等.現(xiàn)代科技手段使傳統(tǒng)水力學(xué)跨上了新臺(tái)階,在思想方法上由傳統(tǒng)的只能了解少數(shù)平均流動(dòng)參數(shù)的總流的概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的可以把握流場(chǎng)內(nèi)各時(shí)刻流動(dòng)情景的流場(chǎng)的概念,在技術(shù)手段上由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬的方法.理論研究、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬計(jì)算是現(xiàn)代水力學(xué)的三大支柱.進(jìn)入21世紀(jì),工程水力學(xué)將繼續(xù)沿著理論與實(shí)踐相結(jié)合,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的道路前進(jìn).在新的世紀(jì)中,工程建設(shè)必將提出諸多更新、更大、更復(fù)雜的水力學(xué)技術(shù)問(wèn)題,水力學(xué)學(xué)科必須更迅速地發(fā)展,以迎接時(shí)代的挑戰(zhàn).工程水力學(xué)屬于應(yīng)用力學(xué)的分支學(xué)科。力學(xué)既是自然科學(xué),又是工程學(xué)科。在探索知識(shí)的過(guò)程中,自然科學(xué)以宇宙中的自然現(xiàn)象為研究客體,重在認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象的客觀本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律;而工程學(xué)科則要研究包含設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行維修等每一個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用問(wèn)題。此外,工程技術(shù)問(wèn)題還要受到人類(lèi)社會(huì)各種要素的影響,如安全、經(jīng)濟(jì)、法律等。水力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛,除水利工程外,土建、交通、能源、機(jī)械等行業(yè)都需要水力學(xué)知識(shí)。針對(duì)不同的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題,水力學(xué)學(xué)科又形成許多具有相對(duì)獨(dú)立知識(shí)體系的分支學(xué)科,如高速水力學(xué),明渠水力學(xué),施工水力學(xué),道橋水力學(xué),環(huán)境水力學(xué)等。以水利水電工程為主要應(yīng)用對(duì)象的水工水力學(xué),主要是解決水利水電樞紐中的泄洪和輸水建筑物的水力學(xué)問(wèn)題,如高壩大流量泄洪消能高速水流的沖刷空蝕摻氣霧化等。
進(jìn)入世紀(jì)工程水力學(xué)將繼續(xù)沿著理論與實(shí)踐相結(jié)合,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的道路前進(jìn)。在新的世紀(jì)中,水利水電工程建設(shè)必將提出諸多更新、更大、更復(fù)雜的水力學(xué)技術(shù)問(wèn)題,水力學(xué)學(xué)科必須更迅速地發(fā)展,以迎接時(shí)代的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代水力學(xué)在理論上的新發(fā)展
在21世紀(jì),水力學(xué)的理論框架將發(fā)生根本性變革,研究對(duì)象將從自然尺度向細(xì)觀尺度發(fā)展,突破傳統(tǒng)的連續(xù)均勻介質(zhì)的假設(shè),從而使我們能更深入地認(rèn)識(shí)實(shí)際水流運(yùn)動(dòng)的真實(shí)現(xiàn)象,在以下幾個(gè)理論領(lǐng)域?qū)⒂兄匾M(jìn)展。
1.1非經(jīng)典介質(zhì)理論
水力學(xué)中有均勻流與非均勻流,恒定流與非恒定流等,“非”字當(dāng)頭的研究?jī)?nèi)容比沒(méi)有“非”字的要復(fù)雜得多。現(xiàn)代水力學(xué)理論的發(fā)展,又出現(xiàn)了一些以“非”字起頭的新理論,如非經(jīng)典介質(zhì)理論,非線性理論,非確定性理論等。經(jīng)典力學(xué)一般將所研究的流體介質(zhì)視做連續(xù)均勻介質(zhì),這是經(jīng)典力學(xué)的一項(xiàng)重要的基本假設(shè)。而實(shí)際流體往往摻雜有氣體、固體或其它流體等各種雜質(zhì),它是一類(lèi)尚未被現(xiàn)有力學(xué)理論適當(dāng)描述的介質(zhì),可稱(chēng)之為非經(jīng)典介質(zhì)。無(wú)論是從發(fā)展力學(xué)理論的角度,還是解決真實(shí)介質(zhì)流體的實(shí)際問(wèn)題,開(kāi)展非經(jīng)典介質(zhì)流動(dòng)的研究都是十分必要的。如摻氣水流,空化與空蝕,河流泥沙運(yùn)動(dòng),污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)等流動(dòng)現(xiàn)象,它們都屬于二相流,但過(guò)去往往不考慮相間作用力,而是采用一定假設(shè),使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化。現(xiàn)代水力學(xué)應(yīng)該著眼于實(shí)際流動(dòng)現(xiàn)象,引進(jìn)多相流體動(dòng)力學(xué)理論,建立全新的知識(shí)體系。例如,研究高速摻氣水流,其關(guān)鍵是如何確定水與氣二相流體之間的相互作用力,而單相流體的假設(shè)很難反映這種相間作用力;現(xiàn)代滲流理論應(yīng)建立在研究水與多孔介質(zhì)之間、相互作用的基礎(chǔ)上,因此,必須突破傳統(tǒng)水力學(xué)的均勻連續(xù)介質(zhì)的假定。
1.2 非線性理論
非線性行為是近代力學(xué)基礎(chǔ)研究的重要前沿課題。湍流和混沌理論是典型的非線性問(wèn)題。描述水流運(yùn)動(dòng)的N-S方程是非線性的微分方程。過(guò)去的水力學(xué)計(jì)算,往往要用還原和疊加的方法對(duì)基本方程式作線性化處理,因而不能準(zhǔn)確反映真實(shí)水流現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,非線性理論有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。非線性理論是揭示具有非線性本質(zhì)的各類(lèi)水流現(xiàn)象的有力工具,也是開(kāi)發(fā)非線性問(wèn)題數(shù)學(xué)模型的有力工具。
1.3 非確定性理論隨機(jī)水力學(xué)
水流運(yùn)動(dòng),特別是紊流,有大量的不確定性因素,水流脈動(dòng)壓力一般可以被視為完全隨機(jī)的現(xiàn)象,紊流過(guò)程則具有混沌的特性。混沌是一種界于完全隨機(jī)性現(xiàn)象與完全確定性現(xiàn)象之間的自然現(xiàn)象。傳統(tǒng)水力學(xué)一般只研究確定性的水流現(xiàn)象,對(duì)于隨機(jī)性水力參數(shù),往往采用統(tǒng)計(jì)平均的方法加以處理,從而抹煞了水流運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)特性。現(xiàn)代水力學(xué)重視發(fā)展非確定性理論,動(dòng)水荷載的設(shè)計(jì)方法將由定值設(shè)計(jì)法逐步轉(zhuǎn)為可靠性設(shè)計(jì)法,概率理論和優(yōu)化決策理論將在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用,風(fēng)險(xiǎn)分析的概念將作為規(guī)劃、設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)。
1.4 紊流力學(xué)
水利工程中的絕大多數(shù)流動(dòng)現(xiàn)象都屬于湍流(水力學(xué)中的習(xí)慣稱(chēng)謂為‘紊流’)。湍流是自然科學(xué)中的八大難題之一,由于其復(fù)雜性,全世界同行學(xué)者協(xié)力研究,歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)百年,至今尚未攻克。湍流作為一種既典型又廣泛存在的復(fù)雜流動(dòng),其非線性規(guī)律有超越力學(xué)范圍的普遍性。我們知道,紊流是由大大小小不同尺度的漩渦組成的,漩渦尺度的量級(jí)差別很大。最大漩渦尺度的量級(jí)可達(dá)數(shù)公里,而最小漩渦的尺度不過(guò)幾毫米,但不同尺度的漩渦在結(jié)構(gòu)上往往具有自相似性,最近發(fā)現(xiàn)的標(biāo)度律,反映了紊流現(xiàn)象的這種混沌特征。無(wú)論從基本理論,還是從實(shí)際應(yīng)
用考慮,湍流研究都是21世紀(jì)面臨的緊迫課題。
水利工程中的水流基本上都屬于紊流。研究紊流特性,可簡(jiǎn)要?dú)w納為以下幾類(lèi)問(wèn)題:第一,邊壁切變紊流;第二,漩渦與分離流;第三,分離再附流動(dòng);第四,流動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。要大力開(kāi)發(fā)紊流數(shù)學(xué)模型,用數(shù)值模擬方法逐步取代物理模型實(shí)驗(yàn)。
1.5 細(xì)觀水力學(xué)
傳統(tǒng)水力學(xué)在自然尺度下研究水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,現(xiàn)代水力學(xué)要突破傳統(tǒng)水力學(xué)的常規(guī)尺度,從自然尺度向細(xì)觀尺度延伸,發(fā)展細(xì)觀水力學(xué)。一般地說(shuō),物理、化學(xué)的研究對(duì)象往往在其物質(zhì)分子的尺度上,可稱(chēng)之為微觀尺度,細(xì)觀水力學(xué)的研究尺度雖然遠(yuǎn)小于自然尺度,但仍遠(yuǎn)大于水分子的尺度,故稱(chēng)為細(xì)觀。傳統(tǒng)水力學(xué)常采用總流的概念,它屬于自然尺度,細(xì)觀水力學(xué)深入研究水流內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)特性,水流與混摻其中的固體、氣體、污染物等其它物質(zhì)的相互作用,水流與固體邊界的相互作用及空蝕、沖刷破壞機(jī)理等,使水力學(xué)的研究深度與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相銜接。流場(chǎng)的精細(xì)數(shù)值模擬也可以視為細(xì)觀水力學(xué)。
多相流體與固體力學(xué)的交叉學(xué)科研究產(chǎn)生和形成了一些新的學(xué)科方向,界面力學(xué)就是其中之一。界面力學(xué)以界面的力學(xué)建模、界面區(qū)域應(yīng)力分布規(guī)律以及界面結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌度研究與破壞分析為主要內(nèi)容。界面層是裂紋和損傷等破壞容易產(chǎn)生并發(fā)展的區(qū)域,界面微區(qū)的力學(xué)問(wèn)題研究需發(fā)展細(xì)觀尺度與微觀尺度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù),近年來(lái),界面力學(xué)的研究已越來(lái)越多地引起人們的關(guān)注與重視。水力學(xué)數(shù)學(xué)模型的新發(fā)展
60年代以來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為整個(gè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步提供了強(qiáng)有力的工具,計(jì)算機(jī)與數(shù)值分析法的結(jié)合使科學(xué)技術(shù)的發(fā)展如虎添翼。水力學(xué)也不例外,它很快從這個(gè)新的科學(xué)成就中獲得了活力,并迅速地推廣應(yīng)用于水利工程實(shí)踐。計(jì)算機(jī)的功能今后將有更大的發(fā)展,水力學(xué)與計(jì)算機(jī)結(jié)合將極大地增強(qiáng)解決疑難問(wèn)題的能力。必須加強(qiáng)水力學(xué)的算法研究和軟件開(kāi)發(fā),把計(jì)算機(jī)和水力學(xué)密切結(jié)合起來(lái),這是現(xiàn)代水力學(xué)的重要標(biāo)志之一。這一領(lǐng)域的主要發(fā)展方向有: 2.1 數(shù)值方法研究
有限差分法、有限元法、有限容積法是計(jì)算水力學(xué)的基本方法。近年來(lái),為了提高計(jì)算精度,求解更復(fù)雜的水流現(xiàn)象,數(shù)值方法有很大發(fā)展。具有突變現(xiàn)象的流動(dòng),其解是間斷的。不同間斷現(xiàn)象的數(shù)值方法各有特點(diǎn),這方面還有許多問(wèn)題需要解決。水利工程中有大量的河渠淺水二維流,明渠或管道中的二維非恒定流問(wèn)題,這類(lèi)問(wèn)題的數(shù)值模擬方法至今仍很不完善,其計(jì)算格式的優(yōu)化,邊界條件的處理,都有很多需要深入研究的課題,也已出現(xiàn)了許多新算法。
2.2 流場(chǎng)可視化技術(shù)
流場(chǎng)可視化在工程應(yīng)用中有重要意義。展現(xiàn)研究成果,無(wú)論是理論成果、實(shí)驗(yàn)成果,還是數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果,都需要流場(chǎng)可視化技術(shù)。我國(guó)目前可視化技術(shù)的水平還比較低,需要大力發(fā)展。
2.3 水力信息學(xué)
現(xiàn)代技術(shù)不斷向綜合化和智能化發(fā)展,大型水利設(shè)施的運(yùn)行管理需要引進(jìn)現(xiàn)代信息論的理論和方法。由此產(chǎn)生了一個(gè)新的交叉學(xué)科方向,水力信息學(xué)。水力信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用目標(biāo)可簡(jiǎn)述如下:水力學(xué)數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)管理、控制方面的知識(shí)相結(jié)合,即可構(gòu)成專(zhuān)門(mén)化的專(zhuān)家系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)將這種集成化的專(zhuān)門(mén)知識(shí)變成動(dòng)態(tài)的信息資源,就可以用來(lái)進(jìn)行大型防洪系統(tǒng)的預(yù)報(bào)與調(diào)度,大型水利工程的施工組織,大型灌溉系統(tǒng)或水庫(kù)群的運(yùn)行調(diào)度。21世紀(jì)人類(lèi)將全面進(jìn)入信息時(shí)代,信息的獲取、處理和傳輸是生產(chǎn)組織的主要任務(wù)。水力信息學(xué)的核心是相關(guān)水力學(xué)知識(shí)的集成、打包,以及集成知識(shí)的信息資源化。計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)是最普遍的信息處理技術(shù),在水力信息學(xué)的發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。信息資源化的主要手段是建立專(zhuān)業(yè)化的信息網(wǎng)絡(luò),但也可借助已有的信息網(wǎng)絡(luò)。水力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究
實(shí)驗(yàn)在水力學(xué)研究中具有基礎(chǔ)和支撐作用。模型實(shí)驗(yàn)可以為理論和計(jì)算模型的建立提供依據(jù)和支持,也可以對(duì)已有的理論結(jié)果提出修正或質(zhì)疑,并以此推動(dòng)這一領(lǐng)域的研究深入發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)中要對(duì)許多水力學(xué)參量進(jìn)行量測(cè),如水深、流量、時(shí)均與脈動(dòng)流速、時(shí)均與脈動(dòng)壓強(qiáng)、摻氣水流的摻氣濃度、含沙水流的含沙量等。發(fā)展和建立高分辨率、高精度的水力學(xué)測(cè)量?jī)x器,是發(fā)展實(shí)驗(yàn)水力學(xué)急需加強(qiáng)的薄弱環(huán)節(jié)。我國(guó)引進(jìn)了一些具有當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平的流體量測(cè)儀器,如激光流速儀、動(dòng)態(tài)粒子成像測(cè)速儀(PIV)、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀等。我國(guó)還不惜耗費(fèi)巨資,建造了一些大型水力實(shí)驗(yàn)裝置和數(shù)個(gè)大型水力學(xué)實(shí)驗(yàn)基地,為提高我國(guó)水利工程的科技水平做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。在吸收、消化國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),今后
要繼續(xù)努力研制新型測(cè)量?jī)x器,發(fā)展自己的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)研究方面,急需解決的問(wèn)題有: 3.1 水力學(xué)模型相似率
目前,我國(guó)工程設(shè)計(jì)中的多數(shù)重大水力學(xué)問(wèn)題仍是通過(guò)水力學(xué)模型試驗(yàn)解決。試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ǔ０粗亓ο嗨茰?zhǔn)則設(shè)計(jì)。大量模型試驗(yàn)證明,水工模型能夠預(yù)演大多數(shù)原型工程的復(fù)雜三元水流現(xiàn)象。但對(duì)高速水流問(wèn)題,除重力相似外,還須考慮其他物理量的相似性。如高速水流的摻氣與霧化、脈動(dòng)壓力與流體激振現(xiàn)象、輸水道通氣、巖基沖刷等問(wèn)題,其模型相似率至今尚未解決。空化初生試驗(yàn)一般在減壓箱內(nèi)進(jìn)行,以空化數(shù)相等為準(zhǔn)。但最新研究表明,初生空化數(shù)和模型的大小與水流速度有關(guān),不同的模型,既使水流空化數(shù)相等,空化初生現(xiàn)象也不一定相似。高
速水流的模型相似率問(wèn)題困惑著模型實(shí)驗(yàn),是工程水力學(xué)急待解決的技術(shù)難題。在這方面已做了不少研究,如摻氣與通氣的相似性,水流脈動(dòng)壓強(qiáng)的相似性, 霧化的相似性等,但至今尚無(wú)可靠的理論與方法。
解決高速水流的相似率問(wèn)題,一方面有賴(lài)于更深入的基礎(chǔ)理論研究,而原型觀測(cè)與模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比則是更為實(shí)際、有效的方法。借鑒已有同類(lèi)工程的經(jīng)驗(yàn),對(duì)解決待建工程問(wèn)題具有重大意義。目前所開(kāi)展的原型觀測(cè),已大量應(yīng)用現(xiàn)代化的理論、方法及觀測(cè)儀器,如應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度、摻氣濃度等各種類(lèi)型的傳感器,當(dāng)代最先進(jìn)的信號(hào)分析測(cè)試儀器,衛(wèi)星定位、遙感遙測(cè)技術(shù)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)已在100多個(gè)大、中型水利樞紐中的近200個(gè)泄水建筑物上進(jìn)行了原型觀測(cè),已積累了較豐富的觀測(cè)成果,主要集中在泄洪霧化、空化空蝕、脈動(dòng)壓力、水流摻氣與通氣等方面。原型觀測(cè)需消耗大量的人力、物力和財(cái)力,需要周密的預(yù)先設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)組織,也需要借助許多現(xiàn)代化的先進(jìn)測(cè)試儀器。但為了提高水力
學(xué)的研究水平,今后仍需大力開(kāi)展原型觀測(cè)工作。3.2 高速水流關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的基礎(chǔ)研究
我國(guó)待建的大型水利水電工程多具有水頭高、流量大、河谷狹窄的特點(diǎn),高壩大流量泄洪消能是各項(xiàng)工程共有的技術(shù)難題。在這方面雖已做了大量研究,但工程中仍有許多技術(shù)難題,因其機(jī)理復(fù)雜,目前的方法仍難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際情況,尚待進(jìn)一步研究:(1)多股淹沒(méi)射流流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能機(jī)理。
攔河筑壩必須保證洪水的正常下泄,為了防止高速水流的沖刷破壞,泄洪必須滿足消能要求。泄洪水流的多余能量,絕大多數(shù)是在大壩下游的消能水體中(挑流消能水墊塘或底流消能消力池)通過(guò)水流的紊動(dòng)混摻而消耗掉的。壩身多股泄洪在水墊塘內(nèi)形成多股淹沒(méi)射流。水墊塘內(nèi)的流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能效率及水流作用于水墊塘邊壁動(dòng)水荷載的大小有十分密切的關(guān)系。高速?gòu)?qiáng)紊動(dòng)水流的消能效率高,但對(duì)固體邊壁的沖刷破壞力也大,既要實(shí)現(xiàn)高效消能,又要防止沖刷破壞,其根本途徑是優(yōu)化消能水體中多股淹沒(méi)射流的流態(tài)結(jié)構(gòu)。消能機(jī)理的研究是創(chuàng)造新型消能工的源泉。為此,既要加強(qiáng)泄洪消能機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究,也要在消能工體型優(yōu)化方面做出創(chuàng)新性的實(shí)用成果。
(2)水流動(dòng)力荷載與流固耦合振動(dòng)。
脈動(dòng)壓強(qiáng)研究的基本問(wèn)題有:脈動(dòng)壓力產(chǎn)生機(jī)理,脈動(dòng)壓力隨機(jī)分析方法,脈動(dòng)壓力的模型相似率,點(diǎn)、面脈動(dòng)壓強(qiáng)的轉(zhuǎn)換等。不同的過(guò)水建筑物,其脈動(dòng)壓強(qiáng)的動(dòng)力特性也有所區(qū)別。盡管過(guò)去對(duì)上述問(wèn)題都做過(guò)研究,但其知識(shí)的系統(tǒng)性、可靠性都還不能滿足工程應(yīng)用的需要。水流誘發(fā)的結(jié)構(gòu)振動(dòng),工程實(shí)例很多。但由于結(jié)構(gòu)和水流條件的復(fù)雜性和多變性,振動(dòng)型式和種類(lèi)也非常復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)學(xué)模型計(jì)算都有很多困難。研究問(wèn)題主要有:振動(dòng)形成機(jī)理及激勵(lì)力的分析,水彈性模型試驗(yàn)的理論與技術(shù),工程流彈振動(dòng)的仿真研究等。
(3)高速水流的摻氣與霧化。
近年來(lái),在減蝕摻氣設(shè)施的摻氣特性方面作了大量研究,如摻氣空腔的水力特性、卷吸空氣量、保護(hù)長(zhǎng)度等。摻氣對(duì)脈動(dòng)壓強(qiáng)及消能的影響至今說(shuō)法不一,尚無(wú)定論。關(guān)于水氣二相流的數(shù)值模擬計(jì)算,現(xiàn)已建立起理論嚴(yán)密的二相流運(yùn)動(dòng)方程式,但由于水和空氣的密度相差懸殊,加之對(duì)水氣兩相之間的相間作用力尚無(wú)深入研究,成功的數(shù)值模擬結(jié)果很少。最近的大量原型觀測(cè)表明,挑流泄洪的霧化問(wèn)題對(duì)水工建筑物及河岸岸坡的安全有嚴(yán)重威脅,霧化問(wèn)題的預(yù)測(cè)研究越來(lái)越受到重視。關(guān)于霧化問(wèn)題的研究力度將會(huì)加強(qiáng)。
(4)泄水建筑物的沖刷、空蝕與磨損破壞。
挑流消能沖刷坑深度及大小的預(yù)測(cè)有重要工程意義,幾十年來(lái)雖做過(guò)大量研究,但至今仍無(wú)成熟、可靠的解決方法。我國(guó)近年研究提出的能量法和巖塊放大法使這方面的研究有了新的進(jìn)展。對(duì)于高水頭大流量工程,一般都要修建混凝土襯砌的水墊塘,關(guān)于混凝土水墊塘的沖刷破壞模式問(wèn)題,尚待進(jìn)行深入研究。高水頭泄水建筑物的空蝕破壞在工程中屢見(jiàn)不鮮,含沙水流對(duì)過(guò)水建筑物的磨損給許多工程的運(yùn)行維修造成很大困難。空蝕和磨損往往同時(shí)發(fā)生并相互促進(jìn),使破壞程度急劇增加。隨著我國(guó)大量高水頭泄水建筑物的建成運(yùn)行,沖蝕、空蝕與磨蝕問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越多,并不斷受到重視。
第四篇：水力學(xué)學(xué)習(xí)心得
《水力學(xué)》學(xué)習(xí)心得
轉(zhuǎn)眼之間，這學(xué)期就過(guò)完了大半的日子。我們這學(xué)期的課程就要完成了，回頭想想，還真是感慨萬(wàn)千啊。
我們這學(xué)期的水力學(xué)是由韓老師教授的。他是一個(gè)非常風(fēng)趣的人，他知道我們學(xué)土木房建的人不是特別的重視這門(mén)課程，所以在上課的時(shí)候，為了提高我們的聽(tīng)課率，他就會(huì)不時(shí)的給我們講一些他自己的人生故事或者說(shuō)一些他在工作中與我們這個(gè)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的工作經(jīng)歷來(lái)啟迪我們。韓老師是一個(gè)很會(huì)講故事的人，因?yàn)槊看沃v故事時(shí)我們都聽(tīng)得很認(rèn)真，比聽(tīng)課認(rèn)真多了，總是逗得我們?nèi)喙笮ΑＮ覀円哺S著韓老師的腳步，學(xué)會(huì)了什么是靜水壓、什么是恒定流和非恒定流、什么是水頭損失、什么是倒虹吸、什么是謝才公式，我們也學(xué)會(huì)了在大學(xué)階段要做的三件大事：學(xué)好自己的專(zhuān)業(yè)，它將是我們立足社會(huì)的“天斧神兵”；鍛煉好自己的身體，它是將來(lái)革命的本錢(qián)；找個(gè)女朋友，不要總是宅在寢室里，談一場(chǎng)轟轟烈烈的戀愛(ài)。
下面就是我學(xué)完水力學(xué)這門(mén)課程后對(duì)它的一些淺薄的認(rèn)識(shí)。首先，我已經(jīng)清楚的明白了 水力學(xué)主要是研究以水為代表的液體的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)。從學(xué)科的角度來(lái)看，水力學(xué)是介乎基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)之間的一門(mén)科學(xué)。一方面根據(jù)基礎(chǔ)科學(xué)中的普遍規(guī)律，結(jié)合水流特點(diǎn)，建立理論基礎(chǔ)，同時(shí)又緊密聯(lián)系工程實(shí)踐發(fā)展科學(xué)內(nèi)容。另外我還知道水力學(xué)的應(yīng)用是非常廣泛的，在各類(lèi)工科中都有它的身影。
1、一方面，它在水利建設(shè)中非常的重要。水力學(xué)在水利建設(shè)中的主要任務(wù)是研究水流與邊界的相互作用，分析在各種相互作用條件下所形成的各種水流現(xiàn)象和邊界上的各種力的作用（例如，水流與堰作用，形成各種形式的堰流與閘門(mén)作用形成閘孔出流等），為水利工程的勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)轉(zhuǎn)管理等方面提供合理的水力學(xué)依據(jù)。
2、另一方面，它在土木工程的各個(gè)領(lǐng)域也有大量的涉獵。當(dāng)修建大壩時(shí)，必須考慮當(dāng)渲泄洪水時(shí)，要確定校核大壩所能夠通過(guò)的流量，以確保大壩安全泄洪；或已知泄量，確定大壩的溢流寬度。在圍堰修建、橋渡設(shè)計(jì)、基坑排水、地基抗?jié)B穩(wěn)定、給水與排水管渠及給水與污廢水處理、構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和給排水系統(tǒng)的運(yùn)行管理等過(guò)程都會(huì)遇到一系列的水力學(xué)問(wèn)題。所以只有學(xué)好水力學(xué)課程，才能正確地解決工程中所與到的水力學(xué)方面的設(shè)計(jì)計(jì)算、運(yùn)行管理與測(cè)試等問(wèn)題。我們對(duì)水力學(xué)的主要研究方法有理論分析法、試驗(yàn)研究法和數(shù)值模擬法，三種方法相互結(jié)合，為發(fā)展水力學(xué)理論和解決復(fù)雜的水力學(xué)問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。
我們還清楚的知道水力學(xué)是以研究水為代表的液體的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用。水力學(xué)包括水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。
水靜力學(xué)研究液體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用，探討液體內(nèi)部壓強(qiáng)分布，液體對(duì)固體接觸面的壓力，液體對(duì)浮體和潛體的浮力及浮體的穩(wěn)定性，以解決蓄水容器，輸水管渠，擋水構(gòu)筑物，沉浮于水中的構(gòu)筑物，如水池、水箱、水管、閘門(mén)。堤壩、船舶等的靜力荷載計(jì)算問(wèn)題。
水動(dòng)力學(xué)研究液體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用，主要探討管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介質(zhì)滲流的流動(dòng)規(guī)律，以及流速、流量、水深、壓力、水工建筑物結(jié)構(gòu)的計(jì)算，以解決給水排水、道路橋涵、農(nóng)田排灌、水力發(fā)電、防洪除澇、河道整治及港口工程中的水力學(xué)問(wèn)題。
水力學(xué)作為學(xué)科而誕生始于水靜力學(xué)。在國(guó)內(nèi)，據(jù)記載，4000多年前的上古時(shí)代就有大禹治水。在戰(zhàn)國(guó)末代至秦代更是修建了都江堰、鄭國(guó)渠和靈渠三大水利工程。在國(guó)外，公元前250年，阿基米德在《論浮體》中，闡明了浮體和潛體的有效重力計(jì)算方法。1586年德國(guó)數(shù)學(xué)家斯蒂文提出水靜力學(xué)方程。十七世紀(jì)中葉，法國(guó)帕斯卡提出液壓等值傳遞的帕斯卡原理。至此水靜力學(xué)已初具雛形。水動(dòng)力學(xué)的發(fā)展是與水利工程興建相聯(lián)系的。公元前三世紀(jì)末，中國(guó)秦代修建規(guī)模巨大的都江堰、靈渠和鄭國(guó)渠。漢初利用山溪水流作動(dòng)力。此后在歷代防洪及航運(yùn)工程上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是液體流動(dòng)的知識(shí)，在中國(guó)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在歐洲直至15世紀(jì)以前，都被認(rèn)為是一種技藝，而未發(fā)展為一門(mén)科學(xué)。文藝復(fù)興期間，意大利人達(dá)·芬奇在實(shí)驗(yàn)水力學(xué)方面獲得巨大的進(jìn)展，他用懸浮砂粒在玻璃槽中觀察水流現(xiàn)象，描述了波浪運(yùn)動(dòng)、管中水流和波的傳播、反射和干涉。
十八世紀(jì)初葉，經(jīng)典水動(dòng)力學(xué)有迅速的發(fā)展.歐拉和丹尼爾第一·伯努利是這一領(lǐng)域中杰出的先驅(qū)者。十八世紀(jì)末和整個(gè)十九世紀(jì)，形成了兩個(gè)相互獨(dú)立的研究方向：一是運(yùn)用數(shù)學(xué)分析的理論流體動(dòng)力學(xué)；一是依靠實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用水力學(xué)。開(kāi)爾文、瑞利、斯托克斯、蘭姆等人的工作使理論水平達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨龋x才、達(dá)西、巴贊、弗朗西斯、曼寧等人則在應(yīng)用水力學(xué)方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，提出了各種實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式。十九世紀(jì)末，流體力學(xué)的發(fā)展扭轉(zhuǎn) 了研究工作中的經(jīng)驗(yàn)主義傾向，這些發(fā)展是：雷諾理論及實(shí)驗(yàn)研究；雷諾的因次分析；弗勞德的船舶模型實(shí)驗(yàn)；空氣動(dòng)力學(xué)的迅速發(fā)展。二十世紀(jì)初的重要突破是普朗特的邊界層理論，它把無(wú)粘性理論和粘性理論在邊界層概念的基礎(chǔ)上聯(lián)系起來(lái)。
自從二十世紀(jì)以來(lái)蓬勃發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提出了越來(lái)越復(fù)雜的水力學(xué)問(wèn)題：高濃度泥沙河流的治理；高水頭水力發(fā)電的開(kāi)發(fā)；輸油干管的敷設(shè)；采油平臺(tái)的建造；河流湖泊海港污染的防治等。使水力學(xué)的研究方向不斷發(fā)展，從定床水力學(xué)轉(zhuǎn)向動(dòng)床水力學(xué) ；從單向流動(dòng)到多相流動(dòng)；從牛頓流體規(guī)律到非牛頓流體規(guī)律；從流速分布到溫度和污染物濃度分布；從一般水流到產(chǎn)生滲氣、氣蝕，引起振動(dòng)的高速水流。以電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用為主要手段的計(jì)算水力學(xué) 也得到了相應(yīng)的發(fā)展。水力學(xué)作為一門(mén)以實(shí)用為目的的學(xué)科將逐漸與流體力學(xué)合流。
水動(dòng)力學(xué)的數(shù)理分析首先是根據(jù)問(wèn)題的客觀條件和生產(chǎn)任務(wù)或理論要求，對(duì)所研究的液體建立力學(xué)模型，提出假設(shè)，使分析簡(jiǎn)化。最常用的力學(xué)模型有連續(xù)介質(zhì)模型，將由分子組成、分子之間有空隙的的非連續(xù)液體看作分子緊密相依沒(méi)有空隙的連續(xù)介質(zhì)；不可壓縮流體模型，將受壓收縮、受熱膨脹、有彈性的液體，看作無(wú)彈性密度不變的不可壓縮流體；無(wú)粘性流體模型，將流動(dòng)時(shí)因粘性作用產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的液體，看作粘性不起作用，無(wú)內(nèi)摩擦力的流體；理想液體模型，不可壓縮無(wú)粘性的液體。力學(xué)模型確定后，以相適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本方程式為工具，結(jié)合起始條件和邊界條件，進(jìn)行各種流動(dòng)的質(zhì)量平衡、動(dòng)量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各種變量。以上就是我所知道的一些水力學(xué)方面的知識(shí)，至于一些水力學(xué)中所學(xué)到的公式和計(jì)算方法等，我就不詳細(xì)的說(shuō)明了。
通過(guò)對(duì)水力學(xué)的學(xué)習(xí)，使我開(kāi)始真正的認(rèn)識(shí)了這門(mén)學(xué)科，我發(fā)現(xiàn)我也越來(lái)越喜歡這門(mén)學(xué)科了，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用其中的知識(shí)我們可以解決一些我們?nèi)粘Ｉ钪信c它有關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。
我們這學(xué)期的水力學(xué)課程雖然在不知不覺(jué)中結(jié)束了，但是我們不會(huì)忘記這門(mén)學(xué)科的。我們會(huì)好好的保存這本書(shū)，說(shuō)不定在以后的工作中我們就會(huì)遇到與這方面有關(guān)的工程問(wèn)題，到時(shí)候我們就可以拿出這本書(shū)出來(lái)，好好地回憶一下水力學(xué)方面的知識(shí)，也許會(huì)幫我們一個(gè)大忙；我們也不會(huì)忘記教授我們水力學(xué)知識(shí)的韓智明韓老師，是他用有趣的方式教授我們水力學(xué)知識(shí)，告訴我們做人處事的方法、告誡我們不要被手機(jī)玩了，同時(shí)，還向我們推薦他認(rèn)為對(duì)我們有好處，對(duì)我們的人生有益的書(shū)，例如，《冰鑒》、《誡子書(shū)》等等。在次，深深的向我們的韓老師表示衷心的感謝。
第五篇：水力學(xué)教案(前三章為最終稿)
教案
2010~ 2011學(xué)年第2學(xué)期
學(xué)院、系室能源與機(jī)械工程系（設(shè)備）課程名稱(chēng)水力學(xué)C 專(zhuān)業(yè)、年級(jí)、班級(jí)
09土木1-4班 主講教師呂祥翠 天津城市建設(shè)學(xué)院 天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：01 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第一章緒論
一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求： 教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解水力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域，掌握液體的連續(xù)介質(zhì)理論和液體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在液體上的力的兩種形式。
基本要求：了解水力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史、學(xué)科的簡(jiǎn)本構(gòu)架、研究方法以及課程在專(zhuān)業(yè)中的地位；掌握液體的連續(xù)介質(zhì)模型、液體的主要物理性質(zhì)：易流動(dòng)性、密度與重度、粘性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性；掌握作用在液體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力。
二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§1-1水力學(xué)的任務(wù)和發(fā)展簡(jiǎn)史； 0.75學(xué)時(shí) §1-2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)
0.5學(xué)時(shí)
§1-3 液體的主要物理性質(zhì)
1.25學(xué)時(shí) §1-4作用在液體上的力；0.5學(xué)時(shí) 共3學(xué)時(shí)
三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：液體的連續(xù)介質(zhì)模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力
難點(diǎn)：液體質(zhì)點(diǎn)的概念、連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律 四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)用、牛頓內(nèi)摩擦定律應(yīng)用、質(zhì)量力與表面力的應(yīng)用 拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣
五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容： 教學(xué)方式：以教師講授為主
注意內(nèi)容：講解時(shí)注意理想流體與非理想流體的主要區(qū)別 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū)
六.思考題和習(xí)題： 思考題：
1.粘性的本質(zhì)是什么？2.牛頓內(nèi)摩擦定律的有哪兩種表述方法？習(xí)題：1-
2、1-3
七、主要參考書(shū)目：
1、柯葵等，《水力學(xué)》，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷
2、吳持恭，《水力學(xué)》第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陳文義，張偉《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》
天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：02 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第二章液體靜力學(xué)
一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：
目的：使學(xué)生理解靜水壓強(qiáng)的特性、流體平衡微分方程，掌握液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測(cè)壓計(jì)的基本原理，最終能熟練計(jì)算作用在平面、曲面上的靜水總壓力。
基本要求：理解靜水壓強(qiáng)的特性，理解流體平衡微分方程，壓強(qiáng)的表示方法、壓強(qiáng)的計(jì)量單位、流體的相對(duì)平衡；掌握液體靜力學(xué)的基本方程，掌握液柱式測(cè)壓計(jì)的基本原理，掌握并能熟練計(jì)算作用在平面、曲面上的液體總壓力。
二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性
0.5學(xué)時(shí) §2-2流體平衡微分方程
0.75學(xué)時(shí) §2-3液體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律
0.75學(xué)時(shí) §2-4壓強(qiáng)的計(jì)算基準(zhǔn)和量度單位
0.5學(xué)時(shí) §2-5靜水壓強(qiáng)的量測(cè)方法
0.5學(xué)時(shí) §2-6作用于平面上的液體總壓力
1學(xué)時(shí) 共4學(xué)時(shí)
三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：靜水壓強(qiáng)的特性、流體平衡微分方程、液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測(cè)壓計(jì)、作用在平面、曲面上的液體總壓力。
難點(diǎn)：作用在平面、曲面上的靜水總壓力、壓力體的概念、壓力作用點(diǎn)的確定。四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：液體靜力學(xué)的基本方程、流體平衡微分方程、差壓計(jì)、作用在平面上的液體總壓力。拓寬：在講解作用在平面上的液體總壓力計(jì)算方法時(shí)，介紹理論力學(xué)中有關(guān)慣性矩的相關(guān)知識(shí)。
五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容：
教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題等步驟開(kāi)展教學(xué) 注意內(nèi)容：降解時(shí)注意復(fù)習(xí)理論力學(xué)中有關(guān)積慣性矩及面積慣矩等相關(guān)知識(shí) 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū)
六.思考題和習(xí)題：
1.思考題：1）流體平衡微分方程是如何進(jìn)行推導(dǎo)的？ 2）什么是壓力體？它是如何進(jìn)行繪制的？ 2.習(xí)題：2-5，2-8，2-13，2-22
七、主要參考書(shū)目：
1、柯葵等，《水力學(xué)》，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷
2、蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12
3、陳文義，張偉.《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》
天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：03 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第三章水動(dòng)力學(xué)
一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：
目的：使學(xué)生掌握恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實(shí)際流體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程。
基本要求：理解連續(xù)性微分方程、實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程；牢固掌握、并靈活應(yīng)用恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實(shí)際總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程。
二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§3-1描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法
0.5學(xué)時(shí)
§3-2液體運(yùn)動(dòng)的一些基本概念
1學(xué)時(shí) §3-3恒定總流的連續(xù)性方程
0.5學(xué)時(shí) §3-4恒定總流能量方程
3.學(xué)時(shí) 共計(jì)5學(xué)時(shí)
三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：液體運(yùn)動(dòng)基本概念的具體描述，恒定總流連續(xù)性方程，理想元流的能量方程與實(shí)際流體總流的能量方程。
難點(diǎn)：恒定流、均勻流、漸變流的聯(lián)系與區(qū)別，恒定流連續(xù)性方程的應(yīng)用，實(shí)際液體總流的能量方程的意義及應(yīng)用。
四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：元流能量方程的推廣，理想液體恒定流連續(xù)性方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用。拓寬：理想元流能量方程的物理意義及幾何意義的推廣，實(shí)際流體總流的能量方程在工程中的應(yīng)用。
五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容： 教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題課——實(shí)驗(yàn)等步驟開(kāi)展教學(xué) 注意內(nèi)容：1）對(duì)概念、原理、計(jì)算方法的理解、掌握。注意實(shí)際流體能量方程計(jì)算斷面的選取，以及解題步驟與方法
2）注意復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、微分與曲線積分等基本方法 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū)
六.思考題和習(xí)題：
思考題：1）恒定流與非恒定流是如何定義的？
2）描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法各是什么？二者主要區(qū)別是什么？習(xí)題：3-
2、3-
5、3-
6、3-
7、3-
8、3-
11、3-
17、3-
19、3-
22、3-23
七、主要參考書(shū)目：
1、禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 2.聞德蓀、魏亞?wèn)|等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9
3、陳文義，張偉.《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》
天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：04 課時(shí)安排：4學(xué)時(shí)
教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□
題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第四章流動(dòng)阻力和水頭損失
教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：
目的：使學(xué)生了解實(shí)際流體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式，掌握沿程損失、局部損失的分析和計(jì)算方法。
基本要求：理解實(shí)際流體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失產(chǎn)生的原因，以及邊界層概念及繞流阻力概念。掌握均勻流的基本方程、圓管層流與紊流沿程阻力系數(shù)及沿程水頭損失、局部水頭損失的計(jì)算方法，理解當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑、水力半徑等重要概念。
教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn)
# 難點(diǎn)？疑點(diǎn)）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§4-1流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式
0.25學(xué)時(shí) §4-2層流與紊流、雷諾數(shù)
1學(xué)時(shí) §4-3 均勻流基本方程
0.5學(xué)時(shí) §4-4圓管中的層流運(yùn)動(dòng)
0.5學(xué)時(shí) §4-4紊流運(yùn)動(dòng)
0.75學(xué)時(shí)
§4-5沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律
1.25學(xué)時(shí) §4-6當(dāng)量直徑的概念與非圓管的沿程損失？
0.25學(xué)時(shí) §4-7管道流動(dòng)的局部損失
0.5學(xué)時(shí) 共計(jì)4學(xué)時(shí)
本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
* 實(shí)際流體的兩種流動(dòng)型態(tài)的判別，均勻流的基本方程，圓管層流與紊流的流速分布，沿程阻力系數(shù)及沿程水頭損失的計(jì)算，局部水頭損失的計(jì)算。
＃沿程損失與局部損失的特征，當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑的概念，紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：紊流理論基礎(chǔ)，紊流理論的應(yīng)用，N-S方程與雷諾應(yīng)力方程的區(qū)別與聯(lián)系。拓寬：現(xiàn)代紊流模型的發(fā)展。
教學(xué)方式、手段、媒介： 教學(xué)方式：以教師講解為主，分講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題課——實(shí)驗(yàn)等步驟開(kāi)展教學(xué) 注意問(wèn)題：紊流與層流的判別，圓管紊流的速度分布、切應(yīng)力分布與紊流阻力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的選取。
教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū)
討論、思考題、作業(yè)：
討論： 1）紊流是怎樣形成的？
2）為什么Re數(shù)可用來(lái)作為判別流態(tài)的唯一準(zhǔn)則，而臨界速度卻不可以？ 作業(yè)：習(xí)題：
參考書(shū)目：
1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷
2、吳持恭，水力學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陳文義，張偉主編.流體力學(xué).天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集
天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：05 課時(shí)安排：3學(xué)時(shí)
教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□
題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第五章明渠均勻流
教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）： 目的：使學(xué)生理解水力最優(yōu)斷面及允許流速的基本概念，掌握明渠均勻流各類(lèi)問(wèn)題的水力計(jì)算方法，并能設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度。
基本要求：
1、了解明渠水流的分類(lèi)和特征，了解棱柱體渠道的概念，掌握明渠底坡的概念和梯形斷面明渠的幾何特征和水力要素。
2、了解明渠均勻流的特點(diǎn)和形成條件，熟練掌握明渠均勻流公式，并能應(yīng)用它來(lái)進(jìn)行明渠均勻流水力計(jì)算。
3、理解水力最佳斷面和允許流速的概念，掌握水力最佳斷面的條件和允許流速的確定方法，學(xué)會(huì)正確選擇明渠的糙率n值。
4、掌握明渠均勻流水力設(shè)計(jì)的類(lèi)型和計(jì)算方法，能進(jìn)行過(guò)流能力和正常水深的計(jì)算，能設(shè)計(jì)渠道的斷面尺寸。
教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn)
# 難點(diǎn)？疑點(diǎn)）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：
§6-1明渠均勻流的水力特征
0.5學(xué)時(shí) §6-2明渠均勻流的計(jì)算公式
0.5學(xué)時(shí) §6-3水力最優(yōu)斷面及允許流速
0.75學(xué)時(shí)
§6-4明渠均勻流水力計(jì)算的幾類(lèi)問(wèn)題
0.75學(xué)時(shí) §6-5無(wú)壓圓管均勻流水力計(jì)算
0.5學(xué)時(shí) 共計(jì)3學(xué)時(shí)
本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：水力最優(yōu)斷面及允許流速，明渠均勻流的水力計(jì)算 難點(diǎn)：水力最優(yōu)斷面條件，無(wú)壓圓管均勻流水力計(jì)算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
深化：在水力最優(yōu)斷面或允許流速條件下，設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度，考慮粗糙度的影響，驗(yàn)算渠道的過(guò)流能力。
拓寬：與工程實(shí)際相聯(lián)系，設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度，并研究渠道沖刷問(wèn)題。
教學(xué)方式、手段、媒介：
教學(xué)方式：講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題課——實(shí)驗(yàn) 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū) 注意問(wèn)題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶。
討論、思考題、作業(yè)： 作業(yè)：
天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：06 課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)
教學(xué)課型：理論課√實(shí)驗(yàn)課□習(xí)題課□實(shí)踐課□其它□
題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第七章明渠非均勻流（簡(jiǎn)介）
教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：
目的：使學(xué)生理解明渠非均勻流中斷面單位能量、臨界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流動(dòng)狀態(tài)的判別方法，能進(jìn)行水面曲線的分析與繪制 基本要求：
1、掌握明渠水流三種流態(tài)（急流、緩流、臨界流）的運(yùn)動(dòng)特征和判別明渠水流流態(tài)的方法，理解佛汝德數(shù)Fr的物理意義。
2、理解斷面比能、臨界水深、臨界底坡的概念和特性，掌握矩形斷面明渠臨界水深hk的計(jì)算公式和其它形狀斷面臨界水深的計(jì)算方法。
3、了解水躍和水跌現(xiàn)象，掌握共軛水深的計(jì)算，特別是矩形斷明渠面共軛水深計(jì)算。
5、掌握棱柱體渠道水面曲線的分類(lèi)、分區(qū)和變化規(guī)律，能正確進(jìn)行水面線定性分析，了解水面線銜接的控制條件。
教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn)
# 難點(diǎn)？疑點(diǎn)）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配： §7-1明渠水流的三種流態(tài)、佛汝德數(shù) §7-2斷面比能（單位能量）與臨界水深 §7-3明渠非均勻漸變流微分方程（簡(jiǎn)介）§7-4水躍與跌水 共計(jì)1學(xué)時(shí)
本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：
重點(diǎn)：斷面單位能量、臨界水深、恒定明渠流其流動(dòng)狀態(tài)的判別方法，水面曲線的分析。難點(diǎn)：臨界水深、恒定明渠流及其流動(dòng)狀態(tài)的判別方法。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：
教學(xué)方式、手段、媒介：
教學(xué)方式：講授——提問(wèn)——講授——習(xí)題課——實(shí)驗(yàn) 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書(shū)
注意問(wèn)題：水面曲線的分析與繪制方法。
討論、思考題、作業(yè)： 討論： 作業(yè)：
參考書(shū)目：
1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷
2、吳持恭，水力學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陳文義，張偉主編.流體力學(xué).天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集
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