中国海洋大学教学大纲-港口航道与海岸工程-水力学I.doc

水力学Ⅰ
开课院系： 工程学院
课程编号： 082702101287
课程英文名称：Hydraulics (I)
课程总学时： 51 　　　　 总学分：3
含实验或实践学时：0　　　　　　　　　　 学　分：0
推荐使用教材：水力学 编 者：吴持恭
出版社： 高等教育出版社　 出版时间及版次：2003年11月第3版
课程教学目标与基本要求：
水力学是港口、航道及海岸工程专业本科生的必修课程，通过51学时的课程学习，要求掌握液体平衡和运动的有关概念及其基本规律，学会水力分析和基本的水力计算，为学习专业知识、从事工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。通过学习，达到以下要求：
1、具有一定的理论基础知识：
（1）正确理解水力学中有关的基本概念。
（2）正确区分各种流动类型、流动形态和一些局部水力现象。
（3）正确理解和掌握液体平衡和恒定总流运动的基本方程，并能应用它们来分析、求解基本的水力学问题。
（4）正确理解液流能量转化和能量损失的原因；掌握有关液流阻力和水头损失的理论知识，并能对一般水头损失问题进行分析和计算。
2、具有正确分析和计算水力学问题的能力：
（1）能正确进行平面和曲面上的静水压力以及液流对固体边界作用力的分析和计算。
（2）能正确进行管道、明渠、堰、闸等水工建筑物过水能力的分析和计算。
（3）能进行明渠水面曲线的分析和计算。
考试形式：闭卷考试。课程成绩=试卷(百分制)×70%+作业(百分制)×20%+平时(百分制)×10%。
授课内容与学时分配如下：

教学目标
授课模式
学时
分配
第1章 绪论
1.1 水力学的任务与研究对象
1.2 液体的主要物理性质
1.3 连续介质和理想液体的概念
1.4 作用于液体上的力
1.5 水力学的研究方法
掌握液体粘性、连续介质模型，了解作用于液体上的力及水力学的研究方法
传统讲授
4
第2章 水静力学
2.1 静水压强及其特性
2.2 液体的平衡微分方程式及其积分
2.3 等压面
2.4 重力作用下静水压强的基本公式
2.5 几种质量力同时作用下的液体平衡
2.6 绝对压强与相对压强
2.7 压强的测量
2.8 压强的液柱表示法，水头与单位势能
2.9 作用于平面上的静水总压力
2.10 作用于曲面上的静水总压力
2.11 作用于物体上的静水总压力，潜体与浮体的平衡及其稳定性
掌握水静力学基本特性及基本方程，能计算曲面水压力。
传统讲授
8
第3章 液体运动的流束理论
3.1 描述液体运动的两种方法
3.2 恒定流与非恒定流
3.3 迹线与流线
3.4 流管，微小流束，总流，过水断面，流量与断面平均流速
3.5 一元流，二元流，三元流
3.6 恒定一元流的连续性方程
3.7 理想液体及实际液体恒定微小流束的能量方程式
3.8 均匀流与非均匀流，非均匀渐变流与急变流
3.9 实际液体恒定总流的能量方程式
3.10 能量方程式应用举例
3.11 实际液体恒定总流的动量方程式
3.12 恒定总流动量方程式应用举例
掌握实际液体恒定总流的能量方程式；能量方程式，并能解决实际问题。
传统讲授
8
第4章 液流形态及水头损失
4.1 水头损失的物理概念及其分类
4.2 液流边界几何条件对水头损失的影响
4.3 均匀流沿程水头损失与切应力的关系
4.4 液体运动的两种型态
4.5 圆管中的层流运动及沿程水头损失的计算
4.6 紊流的特征
4.7 沿程阻力系数的变化规律
4.8 计算沿程水头损失的经验公式—谢齐公式
4.9 局部水头损失
掌握沿程水头损失及局部水头损失计算，了解紊流特征及紊动切应力计算
传统讲授
6
第5章 有压管中的恒定流
5.1 简单管道水力计算的基本公式
5.2 简单管道水力计算的基本类型
5.3 简单管道水力计算的基本特例—虹吸管及水泵装置的水力计算
5.4 串联管道的水力计算
5.5 并联管道的水力计算
5.6 分叉管道的水力计算
5.7 沿程均匀泄流管道的水力计算
了解简单管道水力计算，虹吸管及水泵装置的水力计算；串联和并联管道的水力计算等。
传统讲授
4
第6章 明渠恒定均匀流
6.1 明渠的类型及其对水流运动的影响
6.2 明渠均匀流的特性及其产生条件
6.3 明渠均匀流的计算公式
6.4 水力最佳断面及允许流速
6.5 明渠均匀流的水力计算
6.6 粗糙度不同的明渠及复式明渠的水力计算
掌握明渠均匀流的计算公式；水力最佳断面及允许流速；了解明渠均匀流的水力计算等。
传统讲授
4
第7章 明渠恒定非均匀流
7.1 明渠水流的三种流态
7.2 断面比能与临界水深
7.3 临界底坡，缓坡与陡坡
7.4 临界水深的一些实例
7.5 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式
7.6 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线
7.7 明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线的计算──逐段试算法
7.8 河渠中恒定非均匀流的流量与糙率的计算
7.9 河道水面曲线的计算
掌握明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式；棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析；了解明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算—逐段试算法；
传统讲授
9
第8章 水跃
8.1 棱柱体水平明渠的水跃方程
8.2 柱体水平明渠的水跃共轭水深的计算
8.3 水跃方程的实验验证
8.4 棱柱体水平明渠中水跃的能量损失
8.5 棱柱体水平明渠的水跃跃长的确定
8.6 非棱柱体明渠中的水跃
掌握水跃方程；棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算；柱体水平明渠中水跃的能量损失
传统讲授
4
第9章 堰流及闸孔出流
9.1 堰流的类型及计算公式
9.2 薄壁堰流的水力计算
9.3 实用堰流的水力计算
9.4 宽顶堰流的水力计算
9.5 窄深堰流的水力计算
9.6 闸孔出流的水力计算
了解堰流的类型、计算公式；薄壁堰、实用堰、宽顶堰流的水力计算；闸孔出流的水力计算
传统讲授
4
合计

51

学习参考书：
1、水力学，郭维东、裴国霞、韩会玲，中国水利水电出版社，2005年
2、水力学，赵振兴、何建京，清华大学出版社，2005年
3、水力学，李大美、杨小亭主编，武汉大学出版社，2004年