4677 环境流体力学.docx

湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：环境流体力学课程代号：7094一、课程性质与设置目的（一）课程性质和特点本课程是专业基础必修课。本课程的基本目的和任务是培养学生掌握流体力学的基本规律，熟悉水静力 学、水动力学的基本理论，通过对水头损失、有压管道的恒定流动、明渠恒定流、 堰流、渗流等过程进行分析及设计计算，培养学生分析和解决环境工程中流体力 学计算的能力。（二）本课程的基本要求通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：1、掌握水静力学的一些基本概念，了解静水条件下流体的规律。2、掌握水动力学基础。3、掌握水头损失的基本原理及计算方法。4、了解有压管道的恒定流动原理及计算方法。5、掌握明渠恒定流的原理和计算方法。6、掌握堰流的原理和计算方法。7、掌握渗流的原理和计算方法。（三）本课程与相关课程的联系、分工或区别本课程的先修课程有高等数学、物理学等基础课，主要介绍基础理论知识， 环境流体力学是专业基础课，主要介绍工程计算的原理。与本课程平行进行的课程有化工原理等，化工原理主要介绍化工设备中的流 体过程和传热传质的原理。二、课程内容与考核目标第一章绪论（一）学习目的与要求了解水力学的研究内容，理解液体的主要物理性质，掌握作用在液体上的力。简单应用：水击压强的计算(4)综合应用：第六章 明渠均匀流(-)学习目的与要求了解明渠恒定流的特性,理解均匀流和非均匀流的特征，掌握水力计算方法。(二)课程内容第一节明渠的分类棱柱形渠道与非棱柱形渠道，顺坡、平坡和逆坡渠道第二节明渠均匀流的特征水力特征，形成条件第三节明渠均匀流的基本关系式明渠均匀流的基本关系式第四节明渠水力最优断面和允许流速水力最优断面，渠道的允许流速第五节明渠均匀流水力计算的基本问题验算渠道的输水能力，决定渠道底坡，决定渠道断面尺寸第六节无压圆管均匀流的水力计算无压圆管的水力要素，无压圆管的水流特征，无压管道的计算第七节明渠非均匀流的产生条件及特征明渠非均匀流的产生，明渠非均匀流的特征第八节明渠非均匀流中的若干概念断面单位能量，临界水深，临界坡度，明渠水流的三种流态第九节水跃水跃现象，水跃的基本方程，共朝水深的计算，水跃的能量损失与长度 第十节明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线分析基本微分方程，水流的渐变流段与局部现象，非均匀流水面曲线的变化，非 均匀流水面曲线定性分析例题第十一节明渠非均匀流水面曲线的计算分段求和法的思路，分段求和法的计算式 (三)考核知识点1、明渠的分类2、明渠均匀流的特征及基本关系式3、明渠均匀流的水力计算4、无压圆管均匀流的水力计算5、明渠非均匀流的水力计算6、水跃(四)考核要求1、明渠的分类识记：棱柱形渠道与非棱柱形渠道、顺坡、平坡和逆坡渠道领会：简单应用：无(4)综合应用：2、明渠均匀流的特征及基本关系式识记：明渠均匀流的流量公式领会：明渠均匀流的水力特征和形成条件简单应用：(4)综合应用：3、明渠均匀流的水力计算识记：领会：水力最优断面、渠道的允许流速简单应用：(4)综合应用：渠道的输水能力计算、渠道的底坡计算和渠道的断面尺寸计 睾4、无压圆管均匀流的水力计算识记：领会：简单应用：（二）课程内容第一节水力学的研究内容水力学课程的性质、任务和研究对象（静力学和动力学）第二节液体的主要物理性质连续介质模型，密度和容重，粘滞性，压缩性第三节作用在液体上的力表面力，质量力（三）考核知识点1、水力学的研究内容2、液体的主要物理性质3、作用在液体上的力（四）考核要求1、水力学的研究内容识记：研究内容领会：简单应用：无（4）综合应用：无2、液体的主要物理性质识记：密度和容重、粘性、压缩性等的定义领会：简单应用：无（4）综合应用：无3、作用在液体上的力（1）识记：表面力、质量力的定义领会：无简单应用：（4）综合应用：无第二章水静力学（一）学习目的与要求了解水静力学的压强特性，理解液体的平衡的微分方程，掌握重力作用下静 水压强的分布规律和浮力及物体的沉浮。（二）课程内容第一节静水压强定义及其特性静水压强定义，静水压强的特性第二节液体平衡微分方程及其积分液体平衡的微分方程，液体平衡微分方程的积分，等压面第三节重力作用下静水压强分布规律水静力学的基本方程，绝对压强、相对压强、真空值，静水压强图示，测压 管高度、测压管水头及真空度，水银差压计第四节 几种质量力同时作用下的液体平衡直线等加速器皿中液体的相对平衡，等角速旋转器皿中液体的相对平衡第五节作用在平面上的静水总压力静水总压力的大小与方向，总压力的作用点第六节作用在曲面上的静水总压力总压力的大小，总压力的作用点第七节浮力及物体的浮沉阿基米德原理（三）考核知识点1、静水压强定义及其特性2、重力作用下静水压强分布规律3、几种质量力同时作用下的液体平衡4、作用在平面上的静水总压力5、浮力及物体的浮沉（四）考核要求1、静水压强定义及其特性识记：静水压强的定义领会：静水压强的特性简单应用：无综合应用：无2、重力作用下静水压强分布规律 识记：绝对压强、相对压强、真空值等的定义领会：简单应用：测压管高度、测压管水头及真空度(4)综合应用：无3、几种质量力同时作用下的液体平衡识记：领会：直线等速加速器中液体的相对平衡、等角速旋转皿中液体的相对 平衡简单应用：(4)综合应用：无4、作用在平面上的静水总压力识记：领会：静水总压力的大小与方向简单应用：(4)综合应用：静水总压力的计算5、浮力及物体的浮沉识记：阿基米德公式领会：简单应用：(4)综合应用：无第三章水动力学基础(一)学习目的与要求了解水动力学的压强特性，理解描述液体运动的两种方法和流体运动的基本 概念，掌握恒定总流的连续性方程和恒定总流的能量及动量方程。(二)课程内容第一节描述液体运动的两种方法拉格朗日法，欧拉法第二节研究液体运动的若干基本概念流线和迹线，流管、元流、总流、过水断面，流量与断面平均流速，均匀流 和非均匀流，渐变流和急变流第三节恒定总流的连续性方程恒定总流的连续性方程第四节恒定总流的能量方程恒定元流的能量方程，实际液体恒定总流的能量方程第五节恒定总流的动量方程恒定总流的动量方程的推导，恒定总流的动量方程的应用举例(三)考核知识点1、流体运动的基本概念2、恒定总流的连续性方程3、恒定总流的能量方程4、恒定总流的动量方程(四)考核要求1、流体运动的基本概念识记：流线和迹线、流管、元流、总流、过水断面、流量与断面平均流 速、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流领会：简单应用：无(4)综合应用：无2、恒定总流的连续性方程识记：领会：简单应用：流量计算(4)综合应用：无3、恒定总流的连续性方程识记：领会：恒定元流的能量方程简单应用：（4）综合应用：真空度的计算4、恒定总流的动量方程识记：领会：简单应用：（4）综合应用：水流冲击力计算第四章水头损失（一）学习目的与要求了解水头损失的特性，理解实际液体的流动形态，掌握各种边界条件和流动 形态下水头损失的规律及计算方法。（二）课程内容第一节流动阻力与水头损失的形式沿程阻力和沿程水头损失，局部阻力和局部水头损失第二节层流和紊流两种型态雷诺实验，紊流脉动，紊流切应力，层流、紊流的判别标准第三节恒定均匀流的沿程水头损失与切应力的关系恒定均匀流的沿程水头损失与切应力的关系第四节沿程水头损失达西公式，尼古拉兹实验，工业管道实验，沿程阻力系数的计算公式，经验 公式第五节边界层理论简介边界层的基本概念，边界层的分离第六节局部水头损失圆管液流突然扩大的局部水头损失，管道配件的局部水头损失，水头损失的 叠加（三）考核知识点1、流动阻力和水头的形式2、层流和紊流3、恒定均匀流沿程水头损失与切应力的关系4、沿程水头损失5、局部水头损失（四）考核要求1、流动阻力和水头的形式识记：沿程阻力和沿程水头损失、局部阻力和局部水头损失领会：简单应用：无（4）综合应用：无2、层流和紊流识记：雷诺实验、紊流脉动、紊流切应力、层流、紊流的判别标准领会：简单应用：（4）综合应用：无3、恒定均匀流沿程水头损失与切应力的关系识记：领会：切应力公式简单应用：（4）综合应用：4、沿程水头损失识记：达西公式领会：简单应用：（4）综合应用：沿程水头损失计算5、局部水头损失识记：领会：简单应用：（4）综合应用：局部水头损失计算、水头损失的叠加第五章有压管道的恒定流动（一）学习目的与要求了解有压管流的特性，理解液体经管嘴的恒定出流形态，掌握短管和长管的 水力计算方法。（二）课程内容第一节 液体经薄壁孔口的恒定出流小孔口的自由出流，大孔口的自由出流第二节液体经管嘴的恒定出流圆柱形外管嘴的恒定出流，圆柱形外管嘴的真空第三节短管的水力计算短管水力计算的基本公式，短管水力计算的问题第四节长管的水力计算简单管路，串联管路，并联管路，枝状管网第五节离心水泵的水力计算工作原理，基本工作参数，泵的性能曲线与工作点的确定第六节有压管路中的水击现象水击产生的原因，水击压强的计算，水击危害的预防（三）考核知识点1、液体经薄壁孔口的恒定出流2、液体经管嘴的恒定出流3、短管的水力计算4、长管的水力计算5、离心水泵的水力计算6、有压管路中的水击现象（四）考核要求1、液体经薄壁孔口的恒定出流识记：(2)领会：小孔口自由出流、大孔口自由出流简单应用：无(4)综合应用：流量计算2、液体经管嘴的恒定出流识记：领会：简单应用：真空度计算(4)综合应用：流量计算3、短管的水力计算识记：领会：伯努利方程简单应用：(4)综合应用：流量计算4、长管的水力计算识记：领会：简单应用：简单管路的水头损失计算、串联管路的水头损失计算、并联 管路的水头损失计算(4)综合应用：并联管路水头损失的平衡、枝状管网的水头损失计算5、离心水泵的水力计算识记：基本参数领会：简单应用：(4)综合应用：6、有压管路中的水击现象识记：领会：水击产生的原因