水力学是一门很有意思的课程,它研究并利用世界上最多也最珍贵的水的特性,并通过人们的智慧让桀骜不驯的水流为人类服务,小到家居工程,大到水利工程。家中的鱼缸需要定期换水,我们通常会怎么做呢?似乎没有人会蠢到抱起鱼缸把里面的水倒掉,而是充分利用水力学中的虹吸原理,用一根橡胶软管将鱼缸里的水排出进行更换;大到水利工程,更是处处可见“水力学”的身影,目前我们国家应用水力学虹吸管原理建造了世界上直径最大、吸水高度最大的虹吸管输水工程,盘亘在浙江省杭州市附近的黄石垄水库大坝上,并成功申请了吉尼斯世界纪录;另外,应用水力学原理修建水电站来提供我们需要的电力、修建灌溉工程来滋润我们的良田、修建水库来提供我们日常所需的水源等等,我们不得不佩服人类的伟大。如果我们真正想弄明白水流的性质,水力学是我们永远都迈不过去的坎。因此让我们带着一个急切的心情去了解她,认识她,利用她吧。
水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用,水力学包括水静力学和水动力学。水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用,探讨液体内部压强分布,液体对固体接触面的压力,液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性,以解决蓄水容器,输水管渠,挡水构筑物,沉浮于水中的构筑物,如水池、水箱、水管、闸门;堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用,主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律,以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算,以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。水力学的发展是与水利工程兴建相联系的,公元前三世纪末,中国秦代修建规模巨大的都江堰、灵渠和郑国渠。汉初利用山溪水流作动力。此后在历代防洪及航运工程上积累了丰富的经验。但是液体流动的知识,在中国相当长的时间内,在欧洲直至15世纪以前,都被认为是一种技艺,而未发展为一门科学。文艺复兴期间,意大利人达·芬奇在实验水力学方面获得巨大的进展,他用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象,描述了波浪运动、管中水流和波的传播、反射和干涉。经过近几个世纪的发展水力学成长为建立在实践基础之上的一门学科,从工程意义上讲,它是一门经验学。
各部分的重点、讲法概要和学时分配表
章 次 | 重 点 | 学时 | 讲法概要 | 实 验 | 学时 |
绪论 | 连续介质和理想液体 | 2 | 介绍发展简史及应用,激发兴趣 | ||
第1章 | 作用于曲面上的静水总压力 | 8 | 注意概念的清晰准确,基本理论的推导,多讲例题 | 静力学基本方程 | 0.5 |
第2章 | 连续性、能量、动量方程及三大方程的应用 | 8 | 三大方程基本理论及反复应用,使学生熟练掌握方法及分析思路 | 毕托管、文丘里、流速测定、方程演示 | 2 |
第3章 | 水头损失与谢才公式 | 4 | 注重概念的准确性和公式的推导 | 雷诺、孔口、管嘴、虹吸管 | 2 |
第4章 | 有压管恒定流 | 4 | 多讲例题并引入管网水力计算 | 沿程损失 | 1 |
第5章 | 明渠均匀流的概念和计算 | 2 | 结合例题使学生能熟练使用图表进行分析计算 | ||
第6张 | 明渠非均匀流的概念和计算 | 4 | 结合实例使学生能熟练掌握非均匀流水面曲线分析 | 水面曲线演示 | 0.5 |
合计 | 32 | 6 |