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水力学课程教学基本要求(水利类)
2009-09-15  全国高等学校教学研究中心  

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  一、课程的性质和任务

  水力学是水利类各专业的主要技术基础课之一。通过本课程的学习,使学生掌握液体运动的一般规律和有关的基本概念与基本理论,学会必要的分析计算方法和一定的实验技术,为专业课的学习、解决工程中的水力学问题、获取新知识和进行科学研究打下基础。

  二、课程的基本内容和要求

  教学内容

  1.基础水力学

  水力学的定义和任务,液体的主要物理性质,水静力学,液体运动的基本原理和基本理论,液体总流的基本原理,量纲分析与相似原理,液体的层流运动和紊流运动,水流阻力和水头损失,有压管道中的恒定流,明渠恒定均匀流和非均匀流,水跃,堰闸出流,泄水建筑物下游水流衔接与消能。

  2.专门水力学

  管道非恒定流,明渠非恒定流,挟沙水流,高速水流,渗流,波浪理论,紊动扩散理论。各专业可根据需要在课程学时内选择安排。

  3.根据专业、学科发展,可开设有关专题选修课。专题内容、名称等不作统一规定。

  基本要求

  学习本课程应达到以下几点基本要求。

  1.具有一定的理论基础。主要包括:

  (1)正确区分流动类型,流动形态和局部流动现象,并了解它们的联系,明确发生这些流动现象的场合及相互转化的条件。如:恒定流和非恒定流,均匀流和非均匀流,渐变流和急变流,一元流、二元流和三元流,层流和紊流,急流、缓流和临界流,水跃等。

  (2)正确理解水力学中的一些基本概念及其物理意义。如:流体质点,连续介质,粘滞性,牛顿流体与非牛顿流体;等压面,绝对压强,相对压强,真空度,水头;欧拉法与拉格朗日法,欧拉法质点的加速度,流线,迹线,涡及涡线,总流,过水断面,流量,断面平均流速,湿周,水力半径,动能修正系数,动量修正系数;液体微团运动的基本形式,有涡流动和无涡流动,势流和流速势,流函数,流网;弗劳德数,雷诺数;运动要素瞬时值,时均值和脉动值,混掺长度,紊流附加切应力,边界层,粘性底层,水力光滑和水力粗糙,糙率;正常水深,临界水深,比能,临界底坡;流速系数,收缩系数,流量系数,淹没系数等。

  (3)了解水流能量转化和能量损失的原因,理解水流阻力(摩擦阻力和压差阻力)的成因,明确影响沿程阻力系数及局部阻力系数的因素,掌握计算水头损失的途径和方法。

  (4)正确掌握水流运动的总流分析法,正确理解恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程的物理意义,会在具体流动条件下联合运用三个方程求解问题。一般性地了解以微分方程求解流场的方法。

  2. 对水利工程中的一般水力学问题,具有正确进行分析和计算的能力。包括:

  (1)水力荷载的确定。能计算平面和曲面上的静水压力,会应用动量方程求动水对边壁的总作用力。

  (2)过流能力的确定。会计算管道、明渠和堰闸的流量及相关的建筑物尺寸。

  (3)各种水头损失的分析和计算。

  (4)常见工程水力学问题的综合分析计算,如管道系统的水力计算,明渠水面线的分析计算等。

  3. 掌握量测水位、流量、流速、压强的常规方法和操作技能。了解现代量测技术。具有观察水流现象,分析、处理实验数据和编写实验报告的能力。

  三、能力的培养要求

  教学中要注意处理好掌握知识和培养能力两者之间的辨证关系。应从以下几方面加强对学生能力的培养:

  1. 课堂教学应提倡启发式、互动式。着重讲清基本概念、基本理论、分析问题的思路和方法,并配以适当的讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力。

  2. 充分利用现代化教学技术,如多媒体课件、网络课件等。

  3. 重视实验教学环节,要求学生独立操作,并分析实验成果,以培养学生的动手能力和从事科学实验研究的能力。建议有条件的学校将水力学实验单独设课、单独考核。

  4. 指导学生阅读参考书、查阅文献和资料,培养学生主动学习、获取知识的能力。

  5. 精选具有一定数量的习题,建议不少于100题。提倡题型多样化,覆盖面广。

  6. 创造应用计算机进行水力学问题计算的条件,培养学生使用现代计算技术解决问题的能力。

  四、几点说明

  1. 本基本要求的教学内容只包括多学时水力学课程的最基本部分。

  2. 本课程要用到较多的数学、物理、力学知识,因此要注意处理好本课程与相关课程之间的衔接。

  3. 水力学是一门技术基础课,应注重理论联系实际。但应以分析水流现象,揭示水流运动规律,加强水力学的基本概念、基本原理的理解为主,而不宜过分强调专业需要,以免削弱对水力学理论基础的教学。本课程建议学时不少于90学时。

 

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