1.考核类型:考试
2.成绩评定:考试以笔试方式进行,其中卷面成绩占总成绩的70%,平时成绩占总成绩的30%。
一、课程名称:流体力学
课程代码:05181204022
课程负责人:焦斌权
二、学时和学分:32学时,2个学分
三、课程性质:必修
四、适用专业:土木工程(房屋建筑工程)专业
五、使用教材:
肖明葵编.水力学(第三版).重庆大学出版社,2012年
六、参考书目:
1.蔡增基编.流体力学泵与风机(第五版).中国建筑工业出版社,2009年
2.韩国军编.流体力学基础与应用.机械工业出版社,2012年
七、开课单位:土木工程学院
八、课程的目的和任务:
《流体力学》是土木工程专业的一门专业基础课。它的主要任务是通过本课程学习,使学生系统地掌握流体运动的基本概念、基本原理与基本计算方法;培养学生分析问题和解决问题的能力,具备一定的实验技能,为后续专业课程的学习做必要准备,学会理论联系实际地分析和解决工程中的各种流体力学问题。
九、课程的教学基本要求:
通过本课程的教学使学生了解本课程在专业及工程中的应用,理解作用在流体上的力,理解流体主要物理性质、连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念;理解静压强的特性和液体的相对平衡,掌握静力学基本方程、等压面以及液体中压强的计算、测量与表示方法,掌握总压力的计算方法;理解描述流体运动的两种方法,掌握总流连续性方程、能量方程和动量方程及其应用;理解圆管层流和紊流的运动规律,掌握粘性流体的两种流态及判别准则,理解沿程能量损失和局部能力损失的成因,掌握沿程能量损失和局部能量损失的计算方法;掌握孔口、管嘴出流的计算方法,掌握简单管路、串、并联管路的水力计算;
理解水力最优断面及允许流速的基本概念,熟练地进行明渠均匀流各类问题的水力计算方法及复式断面、无压圆管的水力计算;了解闸孔出流、堰流的计算方法;理解渗流模型与达西渗透定律,了解地下水的均匀渗流和非均匀渗流的基本方程,能进行井出水量的基本计算和浸润曲线的分析;了解因次分析方法,理解相似概念和主要相似准则及模型律。
十、课程主要内容:
第一章 绪论
1.教学目标:
①了解流体的主要物理性质。
②理解作用在流体上的力,包括质量力和表面力。
③理解流体的连续介质模型的概念。
2.教学内容:
第一节 水力学的任务
第二节 液体的连续介质模型
第三节 液体的主要物理性质
第四节 作用在液体上的力
3.教学重点
流体的连续介质模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力。
4.教学难点:
牛顿内摩擦定律、质量力和表面力。
第二章 水静力学
1.教学目标:
①掌握液体静压强的概念及性质。
②理解流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用。
③熟练掌握作用在平面和曲面上的静水总压力的计算方法。
2.教学内容:
第一节 静水压强特性
第二节 液体的平衡微分方程及其积分
第三节 质量力只有重力时静水压强的分布规律
第四节 静水压强的表示方法和度量单位
第五节 液体测压计原理
第六节 作用在平面上的静水总压力
第七节 作用在曲面上的静水总压力
3.教学重点:
掌握点压强与总压力的计算方法,理解液体的相对平衡。
4.教学难点:
压强的三种度量方法之间的换算关系。
第三章 水动力学基础
1.教学目标:
①了解描述液体运动的两种方法。
②掌握理想流体和实际流体的连续性微分方程。
③掌握液体运动的总流分析法,熟练运用连续性方程、能量方程(伯诺里方程)和动量方程求解总流问题。
2.教学内容:
第一节 描述液体运动的两种方法
第二节 欧拉法的几个基本概念
第三节 液体运动的分类
第四节 液体恒定一元流动的连续性方程
第五节 连续性微分方程
第六节 理想液体的运动微分方程(欧拉运动微分方程)
第七节 重力作用下理想液体元流的伯诺里方程
第八节 实际液体元流的伯诺里方程、总水头线、测压管水头线及其坡度
第九节 实际液体总流的伯诺里方程
第十节 恒定总流的动量方程
3.教学重点:
灵活运用连续性方程、伯努利方程和恒定流动量方程三大流体动力学方程求解实际的总流问题。
4.教学难点:
理解欧拉法及其基本概念、明确伯努利方程断面平均的意义,掌握动量方程的投影关系及流动有势的含义。
第四章 流动型态、水流阻力和水头损失
1.教学目标:
①了解圆管中层流运动规律,了解紊流特征、紊流时均化概念,掌握液体运动的两种形态及其判别方法。
②了解附加切应力及混合长度的概念,理解边界层概念与边界层分离现象及绕流阻力。
③理解沿程水头损失的成因和阻力系数的变化规律,掌握沿程水头损失的计算方法。
④理解局部水头损失的成因,掌握局部水头损失的计算方法。
2.教学内容:
第一节 水流阻力与水头损失分类
第二节 实际液体流动的两种型态
第三节 均匀流基本方程、均匀流沿程水头损失的计算公式
第四节 圆管中的层流运动
第五节 液体的紊流运动
第六节 圆管中的紊流
第七节 圆管有压流的沿程阻力系数
第八节 局部水头损失
3.教学重点:
掌握层流与紊流概念及其流态判别方法,圆管层流的运动规律,沿程水头损失及局部水头损失的计算方法,沿程阻力系数的变化规律以及影响因素。
4.教学难点:
对流动中不同流态的理解、对紊流特征与紊流时均化概念的理解以及沿程水头损失的成因和尼古拉兹阻力分区。
第五章 孔口、管嘴出流和有压管流
1.教学目标:
①理解孔口出流、管嘴出流的基本计算方法。
②熟练掌握简单管路、串联并联管路和枝状管网的水力计算方法。
③理解环状管网的计算原理,了解水击现象及其防护措施。
2.教学内容:
第一节 薄壁孔口的恒定出流
第二节 液体经管嘴的恒定出流
第三节 孔口、管嘴的非恒定出流
第四节 短管的水力计算
第五节 长管的水力计算
第六节 管网水力计算基础
3.教学重点:
掌握孔口、管嘴出流的计算;简单管路、串并联管路的水力计算。
4.教学难点:
并联管路系统中各支管与总系统间水头损失、流量以及阻抗的关系,各支管的流量分配。
第六章 明渠恒定流
1.教学目标:
①理解水力最优断面及允许流速的基本概念。
②了解温差(浓差)射流和等温射流的区别。
③熟练地进行明渠均匀流各类问题的水力计算方法及复式断面、无压圆管的水力计算。
2.教学内容:
第一节 概述
第二节 明渠均匀流动
第三节 明渠非均匀流的断面单位能和临界水深
第四节 临界底坡、陡坡、缓坡
第五节 明渠非均匀流的急流、缓流的判别准则
第六节 棱柱形渠道渐变流水面曲线类型
第七节 棱柱形渠道中恒定渐变流水面曲线的计算
第八节 跌水和水跃
3.教学重点:
明渠均匀流的计算,水力最优断面及允许流速,明渠均匀流水力计算的基本问题,无压圆管均匀流水力计算,复式断面明渠均匀流水力计算。
4.教学难点:
无压圆管均匀流水力计算,复式断面明渠均匀流水力计算。
第7章 堰流
1.教学目标:
①了解闸孔出流计算方法。
②了解堰流的计算方法。
2.教学内容
第一节 概述
第二节 堰流的水力计算公式
3.教学重点:
堰流。
4.教学难点:
堰流的水力计算公式。
第八章 地下水动力学基础
1.教学目标:
①了解地下水的均匀渗流和非均匀渗流的基本方程。
②理解理解渗流模型与达西渗透定律。
③掌握进行井出水量的基本计算和浸润曲线的分析方法。
2.教学内容
第一节 概述
第二节 渗流基本定律
第三节 地下水的均匀流与非均匀流
第四节 集水廊道的渗流计算
第五节 单井的水力计算
第六节 井群的水力计算
3.教学重点:
渗流模型,达西定律。
4.教学难点:
地下水的均匀渗流和非均匀渐变渗流,棱柱体地下明渠中恒定渐变渗流浸润曲线分析与计算。
十一、本课程与相关课程的关系:
先修课程:《高等数学》、《工程力学》。