水力学基础教案.doc

水力学

水力学

吉林大学

教师教案

课程名称：水力学基础

年级：地下水科学与工程、工程地质、土木工程专业

学院：环境与资源
教研室：地下水科学与工程
任课教师：鲍新华
任课学期：

吉林大学教务处制

授课计划
周次授课内容123456789101112131415161718192021注：授课时间
周
节一二三四五六日1班级教室2班级教室3班级教室4班级教室5班级教室6班级教室7班级教室8班级教室晚班级教室注：因节假日占用或实验安排等，时间可能有局部调整。PAGE７８
水力学
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第一章绪论

课程内容说明：
学时：多学时（120左右）、中学时（80左右）、少学时（50左右）。我们：32学时
内容：静水力学、动水力学相关基本概念，水流三大方程：连续性方程、能量方程和动量方程及其简单应用，水流二种基本型态及其圆管中水流特征和简单计算。完成3个简单实验：静水力学特性实验、能量方程实验、水流型态实验
目的：是水文地质环境地质专业后续《课程地下水动力学》的基础，也是工程地质和土木工程需了解的专业基础课。
学习建议：由于地下水和地表水的不可分割性和从将来工作的适应性考虑，建议需要的同学自己增加部分自学内容。
几点要求：
适当作好笔记（特别是补充部分）；
作业及时完成（量要大些），尽量多做些习题，书后有习题结果；
不迟到，尽量不缺课。
成绩考核：
平时作业：15分
考勤：5分，抽查缺1次扣2分，扣完为止，病假有医生诊断可以，事假无效。
实验及报告：10分
考试：70分
学习参考书:
水力学学习指导，禹华谦，西南交通大学出版社，1999年
水力学，柯葵等，同济大学出版社，2000年；
水力学，赵振兴，何建京编著，清华大学出版社，2005年
水力学（上册），第三版，吴持恭主编，高等教育出版社，20003年；
水力学，李大美等，HYPERLINK"http://www.buildbook.com.cn/press/intro.asp?id=32"武汉大学出版社，2004年；
水力学，莫乃榕，华中科技大学出版社，2003年；
水力学，郭维东等（高等学校精品规划教材），HYPERLINK"http://www.buildbook.com.cn/press/intro.asp?id=6"中国水利水电出版社，2005年；
水力学理论与习题集，纪立智，上海交通大学出版社，1987年；
莫乃榕等，流体力学/水力学题解，华中科技大学出版社，2002年；
水力学难题分析，杨凌真，高等教育出版社1987。
网上参考资源:清华大学、河海大学等各类ppt以及教案等。
绪论
§1-1水力学的研究内容
水力学：用实验和分析的方法，研究液体机械运动（平衡和运动）规律及其实际应用的一门科学。
水力学与流体力学区别：
水力学 流体力学
研究对象 液体，整体为对象 液体，质点为对象
研究方法 实验为主，辅助分析 严格的数学方法
联系 渗透、补充（特别是工程流体力学已经与水力学很接近了）
用严格的数学方法，对复杂的水流状态，只能解决比较简单和有规律的问题，而水力学采用实验和近似的方法，对工程实践来说，却具有广泛的工程效果。
固体、液体、气体：
固体可以抵抗拉力、压力、剪力 材料力学、弹性力学等
液体和气体 液体和气体都是流体，最大的特点是易于流动，不能承受拉力和剪力，但液体在重力作用下具有自由表面，常压下几乎不可压缩。
液体是一种具有流动性(易变形的)、不易被压缩的、均匀各向同性的连续介质。
水力学应用：水利中河流水力计算、堤坝修建，公路铁路中道桥水力计算，地下排水工程，市政给排水工程等中，流量、流速、压力、水头损失等都要涉及。
§1-2液体的主要物理性质
密度和容重
与固体一样，液体有质量和密度，分别用容重γ和密度ρ来表示。
ρ= 量刚为[ML-3] 国际单位为kg/m3
如处于地球引力场中，γ==ρg 量刚为[ML－2T－2] 国际单位为N/m3
换算1kgf(千克力)=9.8N=9.8kg·m/s2
计算中，一般g= 9.80m/s2 水和其它常见液体的密度和容重见书表1-1和1-2
工程计算中采用数据
纯净水1个标准大气压下，4℃时密度最大ρ=1000kg/m3 容重γ=9.8kN/m3
容重概念工程上仍采用，但一般新教科书上已不再引用。
粘滞性
粘滞性：液体质点抵抗相对运动的性质。粘滞性是液体内摩擦力存在的表现，是液体运动中能量产生损失的根本原因。
牛顿平行板实验：平行板面积为A，拉力为T，匀速U移动
u
u+du
y
dy
h
U
y

当h或U不大时候，实验表明板间沿y方向流速的分布为线性关系
u=y
上板的拉力T