硕士研究生入学考试《水力学》考试大纲

硕士研究生入学考试《水力学》考试大纲 、课程性质、目的与任务以及对先开课程要求 水力学是水利类各专业必修的一门主要专业基础课。水力学的任务是研究液体 (主要是水)的平衡和机械运动的规律及其实际应用。通过本课程的学习,使学生 掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法,理解不同水流的特点,学会常见 水利工程中的水力计算,并具备初步的试验量测技能,为学习后续课程和专业技术 工作打下基础。 、教学重点及难点 本课程教学重点:水静力学,水动力学理论基础,流动阻力与水头损失,有压 管路,明渠均匀流,明渠非均匀流。 难点:液体的相对平衡,作用在平面、曲面上的力,实际液体的运动微分方 程,恒定总流伯诺里方程,恒定总流动量方程,紊流沿程损失的分析与计算,复杂 长管的水力计算,管网的水力计算,无压圆管均匀流水力计算,断面单位能量、临 界水深,恒定明渠流动的流动型态及判别标准,明渠非均匀渐变流微分方程,棱柱 体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算 三、与其它课程的关系 学习本课程应具备高等数学中有关微分、积分、简单微分方程等高等数学基 础;还应具备理论力学、材料力学中有关静力学、动力学、应力与应变、面积矩等 方面的工程力学基础。后续课程为水资源管理、水工建筑物、水利工程施工与水电 站 四、教学内容、学时分配及基本要求 第一章绪论 基本要求:了解液体运动的基本规律及研究液体运动规律的一般方法,掌握液体的 主要物理性质 重点:液体的主要物理性质 难点:液体粘性产生原因及作用 第一节水力学的任务及其发展概况 1、水力学的任务 2、水力学发展简史 第二节液体的主要物理性质及其作用在液体上的力 1、液体的质量和密度 2、液体的重量和容重

硕士研究生入学考试 《水力学》考试大纲 一、课程性质、目的与任务以及对先开课程要求 水力学是水利类各专业必修的一门主要专业基础课。水力学的任务是研究液体 （主要是水）的平衡和机械运动的规律及其实际应用。通过本课程的学习，使学生 掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见 水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续课程和专业技术 工作打下基础。 二、教学重点及难点 本课程教学重点：水静力学，水动力学理论基础，流动阻力与水头损失，有压 管路，明渠均匀流，明渠非均匀流。 难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力，实际液体的运动微分方 程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，紊流沿程损失的分析与计算，复杂 长管的水力计算，管网的水力计算，无压圆管均匀流水力计算，断面单位能量、临 界水深，恒定明渠流动的流动型态及判别标准，明渠非均匀渐变流微分方程，棱柱 体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算。 三、与其它课程的关系 学习本课程应具备高等数学中有关微分、积分、简单微分方程等高等数学基 础；还应具备理论力学、材料力学中有关静力学、动力学、应力与应变、面积矩等 方面的工程力学基础。后续课程为水资源管理、水工建筑物、水利工程施工与水电 站。 四、教学内容、学时分配及基本要求 第一章 绪论 基本要求：了解液体运动的基本规律及研究液体运动规律的一般方法，掌握液体的 主要物理性质。 重点：.液体的主要物理性质 难点：液体粘性产生原因及作用 第一节 水力学的任务及其发展概况 1、水力学的任务 2、水力学发展简史 第二节 液体的主要物理性质及其作用在液体上的力 1、液体的质量和密度 2、液体的重量和容重

3、液体的粘滞性 4、液体的压缩性 5、液体的表面张力 作用于液体上的力 第三节液体的基本特征和连续介质 1、液体的基本特征 2、连续介质假设 3、理想液体的概念 第四节水力学的研究方法 1、科学试验 2、理论分析 3、数值计算 第二章水静力学 基本要求:掌握静水压强的特性,压强的表示方法及计量单位,掌握液体平衡微分 方程与水静力学的基本方程,掌握液柱式测压仪的基本原理,能熟练计算作用在平 面、曲面上的静水总压力。理解潜浮体的平衡与稳定 重点:静水压强的特性,液体平衡微分方程,水静力学的基本方程,绝对压强、相 对压强、真空度,测量压强的仪器,静水压强分布图, 难点:液体的相对平衡,作用在平面、曲面上的力。 第一节静水压强及其特性 1、静水压强 2、静水压强的特性 第二节液体的平衡微分方程式 1、液体平衡微分方程式 2、力势函数和平衡微分方程式的积分 3、等压面 第三节重力和几种质量力同时作用下的液体平衡 1、重力作用下静水压强的基本公式 2、几种质量力同时作用下的液体平衡 第四节压强的表示方法及度量 1、绝对压强、相对压强、真空及真空度 2、压强的表示方法

3、液体的粘滞性 4、液体的压缩性 5、液体的表面张力 6、作用于液体上的力 第三节 液体的基本特征和连续介质 1、液体的基本特征 2、连续介质假设 3、理想液体的概念 第四节 水力学的研究方法 1、科学试验 2、理论分析 3、数值计算 第二章 水静力学 基本要求：掌握静水压强的特性，压强的表示方法及计量单位，掌握液体平衡微分 方程与水静力学的基本方程，掌握液柱式测压仪的基本原理，能熟练计算作用在平 面、曲面上的静水总压力。理解潜浮体的平衡与稳定。 重点：静水压强的特性，液体平衡微分方程，水静力学的基本方程，绝对压强、相 对压强、真空度，测量压强的仪器，静水压强分布图，. 难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力。 第一节 静水压强及其特性 1、静水压强 2、静水压强的特性 第二节 液体的平衡微分方程式 1、液体平衡微分方程式 2、力势函数和平衡微分方程式的积分 3、等压面 第三节 重力和几种质量力同时作用下的液体平衡 1、重力作用下静水压强的基本公式 2、几种质量力同时作用下的液体平衡 第四节 压强的表示方法及度量 1、绝对压强、相对压强、真空及真空度 2、压强的表示方法

3、水头和单位势能 4、压强的量测 第五节作用于平面上的静水总压力 1、静水压强分布图与作用于矩形平面上的静水总压力 2、用分析法求任意平面上的静水总压力 第六节作用于曲面上的静水总压力 第三章水动力学基础 基本要求:理解液体运动的两种方法一拉格朗日法和欧拉法,了解液体微团运动的 基本形式,牢固掌握恒定总流连续性方程、连续性微分方程、理想液体元流的能量 方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程。掌握量纲分析法。 重点:实际液体的运动微分方程,恒定总流伯诺里方程,恒定总流动量方程,量纲 和谐原理 难点:实际液体的运动微分方程,恒定总流伯诺里方程,恒定总流动量方程,恒定 平面势流。 第一节描述液体运动的两种方法 1、拉格朗日法 2、欧拉法 第二节液体运动的基本概念 1、恒定流与非恒定流 2、迹线与流线 3、流管、元流、总流 4、过水断面、流量、断面平均流速 5、一维流、二维流、三维流 6、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 第四节恒定元流的能量方程 理想液体元流的能量方程 2、理想液体元流能量方程的意义 3、毕托管测流速原理 4、实际液体元流的能量方程 第五节恒定总流的能量方程 1、恒定总流的能量方程

3、水头和单位势能 4、压强的量测 第五节 作用于平面上的静水总压力 1、静水压强分布图与作用于矩形平面上的静水总压力 2、用分析法求任意平面上的静水总压力 第六节 作用于曲面上的静水总压力 第三章 水动力学基础 基本要求：理解液体运动的两种方法—拉格朗日法和欧拉法，了解液体微团运动的 基本形式，牢固掌握恒定总流连续性方程、连续性微分方程、理想液体元流的能量 方程与实际液体总流的能量方程、恒定总流动量方程。掌握量纲分析法。 重点：实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，量纲 和谐原理。 难点：实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，恒定 平面势流。 第一节 描述液体运动的两种方法 1、拉格朗日法 2、欧拉法 第二节 液体运动的基本概念 1、恒定流与非恒定流 2、迹线与流线 3、流管、元流、总流 4、过水断面、流量、断面平均流速 5、一维流、二维流、三维流 6、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 第四节 恒定元流的能量方程 1、理想液体元流的能量方程 2、理想液体元流能量方程的意义 3、毕托管测流速原理 4、实际液体元流的能量方程 第五节 恒定总流的能量方程 1、恒定总流的能量方程

2、能量方程的几何图示一一水头线 第六节能量方程的应用 1、能量方程的应用条件及注意事项 能量方程应用举例 第七节恒定总流的动量方程 1、恒定总流的动量方程 2、动量方程应用 3、恒定总流的动量矩方程 第八节量纲分析简介 1、量纲分析法基本概念 2、量纲分析法及其应用 第四章液流形态及水头损失 基本要求:理解实际液体的两种流动型态—层流与紊流,掌握均匀流的基本方程、 圆管层流与紊流沿程阻力及沿程水头损失的计算方法,掌握局部阻力及局部损失的 分析与计算。了解紊流的基本理论及边界层概念与绕流阻力。 重点:流动阻力与水头损失的概念与产生原因,实际液体的两种流动型态一层流与 紊流,均匀流的基本方程、圆管层流与紊流沿程阻力及沿程水头损失的计算方法, 局部阻力及局部损失的分析与计算。 难点:沿程阻力系数的变化规律 第一节水头损失的分类及水流边界对水头损失的影响 第二节液流的两种流动形态 1、雷诺实验 2、沿程水头损失hf和平均流速v的关系 3、流态的判别一雷诺数 第三节均匀流沿程水头损失与切应力的关系 1、液体均匀流的沿程水头损失 2、切应力与沿程水头损失的关系 3、切应力的分布 第四节圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算 1、流速分布 2、流量 3、断面平均流速

2、能量方程的几何图示――水头线 第六节 能量方程的应用 1、能量方程的应用条件及注意事项 2、能量方程应用举例 第七节 恒定总流的动量方程 1、恒定总流的动量方程 2、动量方程应用 3、恒定总流的动量矩方程 第八节 量纲分析简介 1、量纲分析法基本概念 2、量纲分析法及其应用 第四章 液流形态及水头损失 基本要求：理解实际液体的两种流动型态—层流与紊流，掌握均匀流的基本方程、 圆管层流与紊流沿程阻力及沿程水头损失的计算方法，掌握局部阻力及局部损失的 分析与计算。了解紊流的基本理论及边界层概念与绕流阻力。 重点：流动阻力与水头损失的概念与产生原因，实际液体的两种流动型态—层流与 紊流，均匀流的基本方程、圆管层流与紊流沿程阻力及沿程水头损失的计算方法， 局部阻力及局部损失的分析与计算。 难点：沿程阻力系数的变化规律 第一节 水头损失的分类及水流边界对水头损失的影响 第二节 液流的两种流动形态 1、雷诺实验 2、沿程水头损失 hf 和平均流速 v 的关系 3、流态的判别－雷诺数 第三节 均匀流沿程水头损失与切应力的关系 1、液体均匀流的沿程水头损失 2、切应力与沿程水头损失的关系 3、切应力的分布 第四节 圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算 1、流速分布 2、流量 3、断面平均流速

4、沿程水头损失 5、动能修正系数和动量修正系数 第五节紊流的形成过程及特征 紊流形成过程 2、紊流运动要素的脉动和时均化 3、紊流产生附加切应力 4、紊流中存在黏性底层 5、紊动使流速分布均匀化 第六节沿程阻力系数的变化规律 1、尼古拉兹实验 2、沿程阻力系数的半经验公式 3、沿程阻力系数的试验曲线 第七节沿程水头损失计算公式 沿程水头损失的一般公式一一达西一威斯巴赫公式 2、哈森一威廉斯公式 3、谢才公式 第八节局部水头损失 第五章有压管道中的恒定流 基本要求:能熟练进行短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水 力计算。 重点:短管的水力计算,简单长管的水力计算 难点:复杂长管的水力计算,管网的水力计算。 第一节简单管道水力计算的基本公式 1、简单管道自由出流 2、简单管道淹没出流 3、测压管水头线的绘制 第二节简单管道、短管水力计算的类型及实例 1、水力计算的任务 2、水力计算实例 第三节长管水力计算 第四节串联、分叉和并联管道水力计算 1、串联管道

4、沿程水头损失 5、动能修正系数和动量修正系数 第五节 紊流的形成过程及特征 1、紊流形成过程 2、紊流运动要素的脉动和时均化 3、紊流产生附加切应力 4、紊流中存在黏性底层 5、紊动使流速分布均匀化 第六节 沿程阻力系数的变化规律 1、尼古拉兹实验 2、沿程阻力系数的半经验公式 3、沿程阻力系数的试验曲线 第七节 沿程水头损失计算公式 1、沿程水头损失的一般公式——达西－威斯巴赫公式 2、哈森－威廉斯公式 3、谢才公式 第八节 局部水头损失 第五章 有压管道中的恒定流 基本要求：能熟练进行短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水 力计算。 重点：短管的水力计算，简单长管的水力计算。 难点：复杂长管的水力计算，管网的水力计算。 第一节 简单管道水力计算的基本公式 1、简单管道自由出流 2、简单管道淹没出流 3、测压管水头线的绘制 第二节 简单管道、短管水力计算的类型及实例 1、水力计算的任务 2、水力计算实例 第三节 长管水力计算 第四节 串联、分叉和并联管道水力计算 1、串联管道