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天津农学院专升本水文与水资源工程专业课水力学考试大纲

发布时间:2020-12-13 来源:天津专升本官网 作者:天津专升本招生办公室 查看人数:
天津农学院专升本科
专业课考试大纲
水文水资源工程专业
 《水力学》辅导大纲
 
水力学课程的主要任务是使学生掌握水流运动的一般规律和专业必需的基础知识,学会一般水力分析计算方法和实验技术,具有运用所学知识分析和解决问题的能力。
1.具有一定的理论基础:能正确理解水力学中的一些基本概念及其物理意义;正确区分流动类型,流动形态和局部流动现象;正确理解和运用恒定流的连续方程、能量方程、动量方程。
2.掌握基本的水力学计算方法。如静水总压力的计算;堰闸过水能力的计算;管道的水力计算;明渠水流水力计算等。
 
第一章   绪论
 
1-1  水力学的定义、任务及其在专业中的应用。
1-2  液体的基本特征和主要物理性质:惯性(质量与密度);万有引力特性(重量与容量),粘滞性。
1-3  液体作为连续介质和理想液体的概念。
说明:
1. 本章的重点是液体的主要物理力学性质,着重掌握密度、容重概念、计算及其关系,粘滞性要弄清概念及定义。
2. 要强调单位的重要性,一律采用国际单位制,指出国际单位制与工程单位制两者之间换算关系。
3. 理解水力学的定义和任务以及液体的主要物理性质。
 
第二章 静水压强与静水总压力
 
(一)目的要求:
明确静水压强及其分布规律,理解静水压强基本方程式的物理意义和几何意义。掌握平面壁和曲面壁上静水总压力的计算方法。
(二)内容:
2-1  静水压强及其特性。
2-2  静水压强的分布规律。
一、静水压强的基本方式。
二、绝对压强、相对压强和真空值。
三、测压管水头与单位势能。
四、压强的计算单位。
2-3  等压面及静水压强的测算。
2-4  静水总压力的计算。
一、 静水压强分布图。
二、 作用在平面上的静水总压力计算。
三、 作用在曲面上静水总压力计算。
(三)说明:
1. 本章的重点是静水压强及其基本方程式、静水压强分布图的绘制以及作用在平面和园柱形曲面上的静水总压力。
2. 绝对压强、相对压强、真空度等概念,应认真掌握。
3. 作用在平面上静水总压力计算,主要掌握矩形平面上图解法,任意平面壁上解析法着重讲计算总压力的公式的意义及应用,推导可从简进行,压力中心的计算公式可不进行推导。
4. 在讲曲面上静水总压力的计算时,对于简单而常用的压力体,要求学生能掌握。
5. 在讲课中要强调建立测压管水头与单位势能的概念;对于绝对真空、真空和真空度;受压面面积与压强分布图面积;受压面形心、压强分布图形心和压力中心等易于混淆是非淆的概念,要注意区分。
 
第三章  液体运动的流束理论
 
(一)目的要求:
明确不流运动的基本概念及水流运动的三个基本原理。从而理解连续方程、能量方程、动量方程的意义。掌握三个方程的应用条件、特点及怎样灵活应和三个方程单独或联合进行实际问题的水力计算。
(二)内容:
3-1  水流运动的基本概念:流线、微小流束、总流、过水断面、流量、断面平均流速。
恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流、有压流与无压流。
3-2  恒定流的连续方程。
3-3  恒定流的能量方程。
能量方程式。
能量方程式的几何、物理意义。
能量方程的应用;计算实例。
3-4  恒定流动量方程及其应用。
(三)说明:
1. 本章的重点是连续方程、能量方程、动量方程式。要通过课堂教学,应用举例。习题练习等,务必使学生很好理解,熟练掌握。
2. 要使学生正确理解,流线、迹线、恒定流、非恒定流、均匀流、非均匀流、渐变流、急变流等重要概念。
3. 能量方程式可根据能量转化和守恒定律推理得出。着重讲清几何、物理意义。
4. 讲清测压管水头、流速水头和总水头的意义及三者之间的关系;建立测压管水头线、总水头线、水力坡度的概念。
5. 能量方程分析计算问题的关键是选定计算断面、代表点和基准面,结合例题讲清选取的原则、注意事项及方程式的应用条件。
6. 动量方程式要进行简明推证,应着重讲清动量方程的特点,应用条件和解决实际问题的一般步骤如隔离体和坐标的选取,力和速度必须先投影后计算等。
7. 在应用这三个基本方程式解决实际问题时,可以单独使用,也可以联合使用要具体问题具体分析。
 
第四章   水头损失计算
 
(一) 目的要求:
本章与水流运动基本原理是整个水动力学的基础理论。通过学习,使学生正确理解粘滞性、水头损失的意义及其相互关系。运动液体的两种流态及其判别;概括地了解紊流运动有关知识熟练掌握水头损失的计算方法。
(二) 内容:
4-1  液体的粘滞性。
4-2  运动液体的两种基本流态,层流与紊流;雷诺试验,雷诺数。
4-3  紊流运动简介。
4-4  沿程水头损失计算。
沿程水头损失的一般表达式:达西公式;
沿程阻力系数的测定。
计算沿程水头损失的经验公式一谢才公式。
4-5 局部水头损失的计算。
(三) 说明:
1. 沿程水头损失和局部水头损失的计算是本章的重点。
2. 紊流运动,主要介绍脉动现象,使学生弄清瞬时流速、脉动流速、时均流速的概念。
3. 确定谢才系数C的经验公式,着重介绍国外广泛应用的曼宁公式,指出入与C的关系,要强调指出确定谢才系数的公式只适用于阻力平方区。
 
第五章    有压管道的水力计算
 
(一) 目的要求:
掌握恒定流条件下简单管路(重点是短管)的水力计算和水头线的绘制。
(二) 内容:
1. 管流的定义、特点、分类、水利工程中的管流问题。
2. 长管的水力计算。
3. 短管的水力计算及其应用举例。
4. 总水头线和测压管水头线的绘制。
(三) 说明:
1. 本章重点是短管水力计算及水头线的绘制。在讲课时要对自由出流和淹没出流计算公式及水头线的特点作对比分析。
2. 通过短管水力计算的工程实例练习,使学生加深和巩固能量方程和水头损失的基本理论和计算技能。
第六章 明渠均匀流的水力计算
 
(一)目的要求:
明确明渠均匀流的基本概念;理解基本公式;熟练掌握渠道水力计算的类别及方法。
(二)内容:
6-1  明渠均匀流的一般概念、基本特征及发生条件。
6-2  明渠均匀流的基本公式;正常水深。
6-3  渠道的水力计算的基本类型、方法和步骤;应注意几个问题(糙率、渠道的允许流速、水力最佳断面);应用举例。
(三)说明:
1. 本章的重点是渠道水力计算的基本公式,基本类型和计算的方法步骤;要强调掌握正常水深计算的重要性。
2. 要强调选择河渠糙率的重要性;渠道的水力最佳断面,应着重讲清概念;允许流速说明其上下限的意义及数据。
 
第七章   明渠非均匀流的水力计算
 
(一) 目的要求:
很好理解与明渠非均匀流理论有重要关系的一些基本概念;熟练掌握水面曲线的计算和矩形断面水跃共轭水深的计算;初步掌握常见的水面曲线的定性分析。
(二) 内容:
7-1  水利水电工程中的明渠非均匀流问题及其基本特征。
7-2  明渠非均匀流的一些基本概念。急流、缓流的水力现象及波的传播;水流流态的物理意义及断面单位能量;水流流态的判别方法及临界水深、佛汝德数和陡坡、缓坡、监界坡。
7-3  水趺和水跃
水跃现象。
水跃:水跃基本议程式、矩形断面共轭水深及其计算,水跃长度计算。
7-4  棱柱体渐变流水面曲线定性分析简介。
7-5  水面曲线的定量计算。
明渠恒定非均匀渐变流基本议程式。
(三) 说明:
1. 本章重点是非均匀流的一些基本概念;渠道水面曲线的计算和矩形断面共轭水深的计算。矩形断面临界水深计算应熟练掌握。
2. 本章的难点是水面曲线的定性分析。讲授时注意掌握以下几点:
① 只作一般内容简明地介绍,学生可一般掌握。
② 三种水深(h、h、h)及五种底坡(i>i、i< i、i<=i、i=0、i<0)要讲清,对于分区和命名要明确。
③ 结合工程实际对常见的aⅠ、bⅠ、cⅠ、bⅡ几种水面曲线进行分析,注意小结,得出结论,总结一般规律。
 
第八章  堰流与闸孔出流的水力计算
 
(一)目的要求:
理解堰流与闸孔出流的基本概念,掌握其基本公式;结合工程实践运用基本公式进行堰流和闸孔出流的水力计算。
(二)内容:
8-1  水利水电工程中的堰流和闸孔出流问题。的堰流与闸孔出流的水流特点及相互转化。
8-2  堰流:
堰的分类,堰流的基本公式。
薄壁堰的流量计算极其应用。
实用堰的水力计算:流量系数、侧收缩系数,淹没条件及淹没系数。
宽顶堰的水力计算:流量系数、侧收缩系数,淹没条件及淹没系数。
8-3  闸孔出流。
闸孔出流流态判别。
底坎为宽顶堰流的闸孔出流。
底坎为曲线型实用堰的闸孔出流简介。
(三)说明:
1.堰流与闸孔出流的水流分析与水力计算是本章的重点。通过分析水流条件、边界条件对过水能力的影响和有关图表、经验公式、正确确定流量系数,侧收缩系数,淹没系数等。
2.导出堰流的基本公式,讲解基本计算类型及应用;讲清流量系数的影响因素及物理概念。
3.导出闸孔出流的基本公式,讲清水力计算的基本类型以及基本公式和流量系数公式的适用条件。
4.本章内容丰富,但经验公式、系数、图表繁多。增加了其难度;教学中注意帮助学生从基本计算公式、流量系数、淹没条件及淹没系数这一系列进行分析比较,归纳总结。
 
 
 
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