华南理工大学流体力学自学考试大纲 （课程代码：03347）

I课程性质与设置目的

流体力学是研究流体机械运动规律及其应用的科学，它是力学的分支学科，是建筑工程

专业独立本科段的一门专业基础课程。

流体力学是根据经典力学的普遍规律，结合流体的特性，运用理论分析和实验研究相结合的方法建立和发展起来的。从建筑工程专业的需要考虑，本课程的研究对象是以水为代表的液体，但其基本规律同样适用于压缩性影响可以忽略情况下的气体。

流体力学课程设置的目的是:考生通过自学掌握流体运动的基本概念、基本理论和基本计算方法，为学习专业课程，认识建筑工程与大气和水环境的关系，培养在土木工程领域从事技术工作的适应能力和创新能力打下基础。

课程内容共九章，其中前四章:绪论、流体静力学、流体动力学基础、流动阻力和水头损失是流体力学的理论基础，是课程的重点，流体力学的一些基本概念及数学表达是课程的难点。学习流体力学，用到较多的高等数学、物理和工程力学的基础知识，这些课程是自学流体力学的先修课程。

Ⅱ课程内容与考核目标

第一章  绪  论

1. 学习目的与要求

本章是流体力学的开篇，通过本章的学习，了解流体的基本特征，作用在流体上的力，以及流体的主要物理性质，初步认识流体力学课程。

1. 课程内容

第一节  流体力学及其任务

(一)流体力学的研究对象

流体力学的研究对象。流体的基本特征:流动性。

(二)流体的连续介质假设

流体的微观结构。连续介质假设。质点。

第二节 作用在流体上的力

(一)表面力

表面力的作用方式。应力。

(二)质量力

质量力的作用方式。单位质量力。

第三节 流体的主要物理性质

(一)惯性

惯性的概念。质量和密度。

(二)粘性

粘性的概念。牛顿内摩擦定律。[动力]粘度和运动粘度。无粘性流体模型。

(三)压缩性和膨胀性

压缩性和膨胀性的概念。液体的压缩系数和体积模量，体膨胀系数。气体的压缩性。不可压缩流体模型。

三、考核知识点

(一)流体的基本特征。

(二)流体的连续介质假设。

(三)作用在流体上的力。作周在面上的持水

(四)流体的主要物理性质。

四、考核要求

(一)流体的基本特征

1.识记:流体、固体对外力抵抗的差异。

2.领会:流动性的力学含义。

(二)流体的连续介质假设

1.识记:(1)连续介质概念;(2)质点的含义。

2.领会:提出流体连续介质假设的可行性和必要性。

(三)作用在流体上的力

1.识记:(1)表面力和质量力的定义;(2)重力场中的单位质量力。

2.领会:(1)应力的概念;(2)单位质量力的概念。

(四)流体的主要物理性质

1.识记:(1)质量和密度的定义;(2)水(水银的密度值;(3)[动力]粘度和运动粘度的关系;(4)压缩系数和体积模量的定义式;(5)膨胀系数的定义式。

2.领会:(1)粘性的物理概念;(2)牛顿内摩擦定律;(3)液体和气体的压缩性。

3.简单应用:(1)应用牛顿内摩擦定律计算粘性问题;(2)液体压缩性计算。

第二章流体静力学

一、学习目的与要求

通过本章的学习，理解流体静压强的特性，掌握液体静压强的分布规律和总压力的计算方法。

二、课程内容

第一节   静止流体中应力的特性

(一)应力的方向沿作用面的内法线方向静止流体只存在压应力--压强

(二)静压强的大小与作用面方位无关

静压强各方向等值。静压强是空间坐标的函数，p＝p(x，y，z)。

第二节中  流体平衡微分方程

(一)流体平衡微分方程

流体平衡微分方程的建立。平衡微分方程的物理意义。平衡微分方程的全微分式。

(二)等压面

等压面与质量力正交。静止流体的等压面是水平面。

第三节  重力作用下液体静压强的分布

1. 液体静压强的分布

液体静压强基本方程。帕斯卡原理

(二)压强的度量

绝对压强和相对压强的概念。真空度概念。绝对压强、相对压强、真空度的换算关系。

(三)测压管水头

测压管高度。测压管水头。真空高度。重力作用下静止液体内各点的总势能相等。

(四)压强的计量单位

应力单位。以液柱高度、大气压计量压强。压强计量单位的换算。

第四节  测量压强的仪器

(一)液柱式测压计

连通器内的等压面，常用的液柱式测压计：测压管、U形管测压计、倾斜式微压计、压差计的测压原理。

(二)金属压力表

压力表、真空表的测压原理

第五节  作用在平面上的静水感压力

(一)图算法

压强分布图的绘制。图算法计算底边平行于液面的矩形平面上的总压力。总压力的作用点。

(二)解析法

解析法计算任意形状平面上的总压力。总压力作用点。

第六节  作用在曲面上的静水总压力

(一)二向曲面上的总压力

总压力的水平分力和铅垂分力。总压力的大小。总压力作用线和作用点。

(二)压力体

压力体的概念。实压力体和虚压力体

(三)作用在潜体和浮体上的总压力

潜体和浮体。阿基米德原理。

三、考核知识点

(一)静止流体中应力的特性

(二)液体静压强的分布。

(三)液柱式测压计。

(四)作用在平面上的静水总压力。

(五)作用在曲面上的静水总压力。

四、考核要求

(一)静止流体中应力的特性

1.识记:静止流体中应力的两个特性。

2.领会:静止流体与固体应力状况不同的原因。

(二)液体静压强的分布

1.识记:(1)液体静压强基本方程;(2)绝对压强、相对压强、真空度的定义;(3)压力表读值即相对压强;(4)压强的计量单位;(5)国际标准大气压和工程大气压;(6)帕斯卡原理。

2.领会:(1)绝对压强、相对压强、真空度的换算关系;(2)测压管水头的物理意义。

3.综合应用:应用液体静压强基本方程计算点压强。

(三)液柱测压计

1.识记:连通器内等压面的识别方法。

2.领会:液柱式测压计测压的原理。

3.简单应用:应用液柱式测压计测量压强和压强差。

(四)作用在平面上的静水总压力平

1.识记:(1)平面上静水总压力的计算公式;(2)平面上静水总压力作用点的计算公式;

(3)矩形、圆形平面的惯性矩;(4)压强分布图的绘制。

2.领会:图算法和解析法计算平面上静水总压力的原理。

3.综合应用:用图算法或解析法计算作用在平面上的静水总压力。

(五)作用在曲面上的静水总压力

1.识记:(1)静水总压力的水平分力的计算公式:(2)静水总压力的铅垂分力的计算公式;(3)压力体的确定;(4)阿基米德原理。

2.领会:计算曲面上静水总压力的原理。

3.综合作用:分别计算总压力的水平分力和铅垂分力，计算作用在曲面上的静水总压力。

第三章   流体动力学基础

1. 学习目的与要求

通过本章的学习，了解描述流体运动的两种方法，理解欧拉法的基本概念，建立总流运动的三个基本方程式:连续性方程、伯努利方程和动量方程，掌握综合运用三个基本方程分析计算总流运动的方法。

1. 课程内容

第一节 流体运动的描述

(一)拉格朗日法

拉格朗日法的概念。拉格朗日变数。质点速度和加速度的表达式。

(二)欧拉法

欧拉法的概念。欧拉变数。质点加速度的表达式。当地加速度和迁移加速度。

第二节 欧拉法的基本概念

1. 流动的分类

恒定流和非恒定流。一元、二元和三元流动。均匀流和非均匀流。

(二)流线

流线的概念。流线的性质。流线和迹线。

(三)元流和总流

流管和流束。过流断面。元流和总流。流量。断面平均流速。

第三节  连续性方程

(一)恒定总流的连续性方程

连续性方程的建立。连续性方程的物理意义。

(二)连续性微分方程

连续性微分方程的建立。连续性微分方程的物理意义。

第四节  流体的运动微分方程

(一)无粘性流体运动微分方程

无粘性流体运动微分方程的建立。方程的物理意义。粘性流体动压强的概念。粘性流体运动微分方程各项的物理意义。

(二)粘性流体运动微分方程

第五节  元流的伯努利方程

(一)无粘性流体元流的伯努利方程

无粘性流体运动微分方程的伯努利积分。无粘性流体元流伯努利方程的应用条件。方程的物理意义和几何意义。皮托管。

(二)粘性流体元流的伯努利方程

水头损失。粘性流体元流的伯努利方程。

第六节总流的伯努利方程

(一)渐变流及其性质

渐变流的概念。渐变流的性质。

(二)总流的伯努利方程。

由粘性流体元流的伯努利方程推导总流的伯努利方程。粘性流体总伯努利方程的应用条件。方程的物理意义和几何意义。动能修正系数。文丘里流量计。

(三)总流伯努利方程的扩展

不可压缩气体的伯努利方程。两断面间有能量输入或输出的伯努利方程。两断面间有流量流入或流出的伯努利方程。

第七节  总流的动量方程

控制体概念。总流的动量方程的建立。总流的动量方程的应用条件。动量修正系数。

三、考核知识点

(一)流体运动的描述。

(二)欧拉法的基本概念。

(三)连续性方程。

(四)元流的伯努利方程。

(五)总流的伯努利方程。

(六)总流的动量方程。

四、考核要求

(一)流体运动的描述

1.识记:(1)欧拉法描述流体运动的一般表达式;(2)欧拉变数。

2.领会:(1)欧拉法质点加速度的表达式;(2)当地加速度和迁移加速度。

二)欧拉法的基本概念

1.识记:(1)恒定流和非恒定流。(2)一元、二元和三元流动。

2.领会:(1)流线的概念;(2)流量和断面平均流速的概念。

(三)连续性方程

1.识记总流连续性方程表达式

2.领会:总流连续性方程的物理意义。

3.简单应用:应用总流连续性方程计算断面平均流速和流量。

(四)元流的伯努利方程

1.识记:粘性流体元流的伯努利方程。

2.领会:(1)无粘性流体运动微分方程的伯努利积分;(2)元流伯努利方程的物理意义。

3.简单应用:(1)应用元流的伯努利方程计算沿流线流速和压强的变化;(2)皮托管测占流速。

(五)总流的伯努利方程

1.识记:(1)渐变流的性质;(2)总流的伯努利方程(含方程的扩展形式);(3)动能修正系数。

2.领会:(1)总流伯努利方程的应用条件;(2)总流伯努利方程的物理意义

3.综合应用:(1)应用总流的伯努利方程及连续性方程、动量方程分析计算总流运动问题;(2)文丘里流量计测管道流量

(六)总流的动量方程

1.识记:(1)总流动量方程的投影式;(2)动量修正系数。

2.领会:动量方程的运算特点和应用条件。

3.综合应用:应用总流动量方程及连续性方程、伯努利方程分析计算水流与固体边界之间的相互作用力。

第四章  流动阻力和水头损失

一、学习目的与要求

通过本章的学习，理解粘性流体的两种流态，理解通道内流动阻力的规律，掌握水头损失的计算方法。了解边界层概念和绕流阻力。

二、课程内容

第一节  流动阻力和水头损失的分类

(一)流动阻力和水头损失的分类

流动阻力和水头损失的概念。水头损失的分类:沿程水头损失和局部水头损失。

(二)水头损失的一般表达式

沿程水头损失的一般表达式(达西--魏斯巴赫公式)。局部水头损失的一般表达式。

沿程摩阻系数λ和局部水头损失系数ζ。

第二节  粘性流体的两种流态

(一)两种流态

雷诺实验。粘性流体的两种流态:层流和紊流。临界流速。流态不同沿程水头损失的规律不同。

(二)雷诺数

流态的判别。雷诺数。圆管流的临界雷诺数。水力半径。以水力半径为特征长度的临界雷诺数。

第三节  沿程水头损失与切应力的关系

均匀流的性质。均匀流动方程式。圆管过流断面上切应力的分布。

第四节  圆管中的层流运动

圆管层流运动的特征。圆管层流的理论分析及主要结论:过流断面上流速按抛物线分布;沿程水头损失与平均流速的一次方成比例;沿程摩阻系数λ＝64/Re。层流的动能修正系数和动量修正系数。

第五节 紊流运动

(一)紊流的特征

紊流特征。紊流运动的时均化。紊流运动参数的瞬时值、时均值、脉动值。

(二)亲流的剪应力

亲流剪应力:粘性剪应力、附加剪应力。紊流流速分布一般公式。

(三)粘性底层

粘性底层的特征。粘性底层对紊流运动的影响。

第六节  紊流的沿程水头损失

(一)尼古拉兹实验

尼古拉兹实验原理。尼古拉兹实验曲线图。阻力分区。沿程摩阻系数的变化规律。

(二)摩阻系数入的计算

摩阻系数λ的半经验公式。穆迪图的应用。当量粗糙。

(三)谢才公式和谢才系数

谢才公式的应用特点。谢才系数。曼宁公式。粗糙系数。

 (四)非圆管的沿程水头损失计算

当量直径。用当量直径计算非圆管沿程水头损失的近似性。

第七节  局部水头损失

局部水头损失的一般分析

局部水头损失产生的原因。局部水头损失系数的影响因素。

(二)几种典型的局部水头损失系数

突然扩大管局部水头损失的计算公式(包达公式)。突然扩大管局部水头损失系数。管道的出口(在淹没情况下由管道流入容器)损失系数。管道直角进口损失系数。局部阻力之间的相互干扰。

第八节  边界层概念与绕流阻力

(一)边界层的概念

平板上边界层的形成及特征。管道进口段的边界层。

(二)曲面边界层及其分离现象

曲面边界层的分离现象。压差阻力。

(三)绕流阻力

绕流阻力的概念。

三、考核知识点

(一)流动阻力和水头损失的分类。

(二)粘性流体运动的两种流态。

(三)沿程水头损失与剪应力的关系。

(四)圆管中的层流运动。

(五)紊流运动。

(六)亲流的沿程水头损失。

(七)局部水头损失。

(八)边界层概念和绕流阻力。

四、考核要求

(一)流动阻力和水头损失的分类

1.识记:(1)水头损失的分类;(2)水头损失的一般表达式。

(二)粘性流体运动的两种流态

1.识记:(1)粘性流体运动的两种流态;(2)雷诺数;(3)圆管流的临界雷诺数;(4)水力

半径;(5)以水力半径为特征长度的临界雷诺数。

2.领会:两种流态的差别。

(三)沿程水头损失与切应力的关系

1.识记:(1)均匀流动方程式;(2)圆管过流断面上切应力的分布。

2.领会:均匀流动方程式对层流、紊流两种流态均适用。

(四)圆管中的层流运动

1.识记:(1)过流断面上流速分布;(2)断面平均流速与最大流速的关系;(3)沿程水头损失与平均流速的关系;(4)沿程摩阻系数与雷诺数的关系。

2.领会:圆管层流沿程水头损失规律的分析方法。

3.简单应用:圆管层流的水力计算。

(五)紊流运动

1.识记:(1)紊流的特征;(2)紊流运动参数的瞬时值、时均值、脉动值的定义;(3)紊流流速分布一般表达式。

2.领会:(1)紊流运动时均化的意义;(2)紊流附加剪应力。

(六)素流的沿程水头损失

1.识记:(1)紊流的阻力分区及各区沿程摩阻系数的影响因素;(2)当量粗糙;(3)谢才公式和曼宁公式;(4)当量直径。

2.领会:(1)尼古拉兹实验的意义;(2)粘性底层对流动阻力的影响。

3.简单应用:(1)应用穆迪图或经验公式求沿程摩阻系数，计算沿程水头损失;(2)应用谢才公式计算沿程水头损失。

(七)局部水头损失

1.识记:(1)突然扩大管局部水头损失系数公式;(2)管道的出口损失系数:(3)管道直角进口损失系数。

2.领会:局部水头损失产生的原因。

3.简单应用:应用经验公式或图表定出不同局部阻碍的水头损失系数，计算局部水头

(八)边界层概念与绕流阻力

1.识记:边界层的特征。

2.领会:(1)曲面边界层的分离现象;(2)绕流阻力的概念。

第五章  孔口、管嘴出流和有压管流

一、学习目的与要求

通过本章的学习，学会运用前述总流运动基本方程和流动阻力与水头损失的理论，分析有压流动问题，掌握孔口、管嘴出流及有压管流的水力特点及计算方法。了解水击现象。

1. 课程内容

第一节  孔口出流

(一)薄壁小孔口恒定出流

孔口出流的水力特点。孔口出流的基本公式。薄壁小孔口出流的各项系数:收缩系数、局部水头损失系数、流速系数、流量系数。

(二)孔口的变水头出流容器泄流时间计算。

第二节  管嘴出流

(一)圆柱形外管嘴恒定出流

管嘴出流的水力特点。管嘴出流的基本公式。流速系数和流量系数。

(二)圆柱形外管嘴的正常工作条件

管嘴内收缩断面的真空。管嘴的正常工作条件。

第三节  有压管流

(一)短管的水力计算

短管的水力特点。短管(虹吸管、水泵吸水管、有压涵管等)的水力计算。水头线的绘制。

(二)长管的水力计算

长管的水力特点。比阻的定义式。简单管道按比阻计算的基本公式。串联管道的水头损失，串联管道的水力计算。并联管道的水头损失，并联管道的水力计算。

第四节  有压管道中的水击

(一)水击现象

水击发生的条件。水击波的传播过程。

(二)水击压强的计算

直接水击和间接水击。水击压强的计算。

三、考核知识点

(一)孔口出流。

(二)管嘴出流。

(三)有压管流。

(四)有压管道中的水击。

四、考核要求

(一)孔口出流

1.识记:(1)孔口出流的基本公式;(2)薄壁小孔口出流的流速系数和流量系数值。

2.领会:孔口自由出流和淹没出流的比较。

3.简单应用:孔口出流的水力计算

(二)管嘴出流

1.识记:(1)管嘴出流的基本公式;(2)管嘴出流的流速系数和流量系数值。

2.领会:(1)孔口和管嘴出流能力的比较;(2)圆柱形外管嘴的正常工作条件。

3.简单应用:管嘴出流的水力计算。

 (三)有压管流

1.识记:(1)短管的水力特点;(2)长管的水力特点;(3)比阻的定义式;(4)简单管道按

比阻计算的基本公式。

2.领会:串联、并联管道水头损失的计算。

3.综合应用:(1)短管的水力计算及水头线的绘制;(2)长管的水力计算。

(四)有压管道中的水击

1.识记:(1)水击现象;(2)直接水击和间接水击的概念;(3)水击压强的计算公式

2.领会:水击波的传播过程。

3.简单应用:分析计算水击压强。

第六章   明渠流动

一、学习目的与要求

通过本章的学习，理解明渠流动的特点，明渠水流两种不同的流动状态:缓流和急流，以及断面单位能量、临界水深、临界底坡等基本概念。了解水跃和水跌现象。掌握明渠均匀流的水力计算方法，熟悉棱柱形渠道非均勾渐变流水面曲线定性分析的方法。口

1. 课程内容

第一节  概 述

明渠流动的特点。顺坡、平坡和逆坡渠道。棱柱形渠道和非棱柱形渠道。

第二节  明渠均匀流

(一)明渠均匀流的特征

明渠均匀流形成的条件。明渠均匀流的特征:水力坡度、水面坡度和底坡坡度皆相等。(二)明渠均匀流的水力计算

过水断面的几何要素。明渠均匀流的基本公式。正常水深。明渠均匀流的水力计算验算渠道的输水能力;决定渠道底坡;计算渠道断面尺寸。

(三)工程设计问题

粗糙系数n的选取。水力最优断面。设计流速。

第三节  无压圆管均匀流

(一)无压圆管均匀流的特征

无压圆管均匀流的特征与明渠均匀流相同。

(二)无压圆管均匀流的水力计算

过水断面的几何要素。充满度。无压圆管均匀流的水力计算:验算输水能力:决定管道坡度;计算管道直径。

(三)工程设计问题

输水性能最优充满度。最大充满度。设计流速。

第四节  明渠流动状态

(一)明渠流动状态

明渠水流两种不同流动状态:缓流和急流。临界流速。弗劳德数。

(二)临界水深

断面单位能量。断面单位能量随水深的变化。临界水深概念。临界水深的计算。

(三)临界底坡

临界底坡的概念。临界底坡的计算。缓坡、急坡、临界底坡的界定。

第五节  水跃和水跌

(一)水跃

水跃现象。水跃区结构。水跃方程。水跃计算:共轭水深、水跃长度、水跃消能。

(二)水跌

水跌现象。

第六节  棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析

(一)棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程

棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程的建立。

(二)水面曲线分析

流动空间分区。由非均匀渐变流微分方程定性分析各区水面曲线的变化。12种型式水面曲线及工程实例。

三、考核知识点

(一)明渠均匀流。

(二)无压圆管均匀流。

(三)明渠流动状态。

(四)水跃和水跌。

(五)棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析。

四、考核要求

(一)明渠均匀流

1.识记:(1)明渠均匀流的形成条件及特征;(2)明渠均匀流的基本公式;(3)水力最优梯形断面的宽深比;(4)水力最优梯形断面的水力半径;(5)设计流速的概念。

2.领会:正常水深的概念及影响因素。

3.综合应用:明渠均匀流的水力计算。

(二)无压圆管均匀流

1.识记:(1)无压圆管均匀流的基本公式;(2)输水性能最优充满度;(3)设计流速的概

2.领会:计算无压管道直径的预设过程。

3.简单应用:无压圆管均匀流的水力计算。

(三)明渠流动状态

1.识记:(1)缓流和急流的特征:(2)弗劳德数;(3)临界水深概念;(4)临界水深计算;(5)临界底坡概念;(6)缓坡、急坡、临界底坡的界定。

2.领会:(1)断面单位能量随水深的变化;(2)缓流、急流、临界流的判别。

3.简单应用:用理论分析的方法确定明渠流动状态。

(四)水跃和水跌

1.识记:(1)水跃现象;(2)水跃区结构;(3)水跌现象。

2.领会:水跃函数和共轭水深的概念。

(五)棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线分析

1.识记:(1)不同底坡渠道流动空间分区;(2)不同区域内水面曲线的变化趋势。

2.领会:棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线定性分析方法。

3.简单应用:定性分析水面曲线的变化趋势和形状。

第七章 堰 流

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解堰流的水力特征，堰流的基本公式。以及淹没、侧收缩对过流能力的影响。掌握各种堰型的应用特点和水力计算方法。

二、课程内容

第一节  堰流及其特征

(一)堰和堰流

堰的定义和用途。堰流的水力特点。堰流的主要特征量:堰宽、堰顶厚度、堰上水头、堰的上、下游坎高、行近流速。

(二)堰的分类

堰的分类:薄壁堰、实用堰、宽顶堰的分类依据。各种堰型的水力特征。

第二节  宽顶堰溢流

(一)基本公式

流动图形和基本公式。流量系数。

(二)淹没影响和侧收缩影响

淹没溢流的条件。淹没系数。侧收缩影响。侧收缩系数。

第三节  薄壁堰和实用堰溢流

(一)薄壁堰溢流

矩形薄壁堰溢流的基本公式。三角形溥壁堰的应用特点。薄壁堰测量流量。

(二)实用堰溢流

实用堰溢流的基本公式流量系数。流量系数。

三、考核知识点

(一)堰流及其特征。

(二)宽顶堰溢流。

(三)薄壁堰和实用堰溢流。

四、考核要求

(一)堰流及其特征

1.识记:(1)堰的定义;(2)堰流的水力特点;(3)堰流的主要特征量;(4)堰的分类。

2.领会:各种堰型的溢流情况。

(二)宽顶堰溢流

1.识记:(1)流动图形和基本公式:(2)流量系数的影响因素;(3)淹没溢流的条件。

2.领会:宽顶堰溢流的淹没影响和侧收缩影响。的着

3.简单应用:宽顶堰溢流的水力计算。

(三)薄壁堰和实用堰溢流等内别

1.识记:(1)矩形薄壁堰溢流的基本公式;(2)实用堰溢流的基本公式。

2.领会:不同堰型流量系数的比较。

3.简单应用:应用薄壁堰测量流量。

第八章 渗 流

1. 学习目的与要求

通过本章的学习，理解流的基本概念及渗流的阻力规律，掌握普通井水力计算的方法。

二、课程内容

第一节  概  述

水在土中的状态。滲流的水力特点。滲流模型。渗流分类。

第二节  渗流的阻力定律

(一)达西定律

达西实验。达西定律。达西定律的适用范围。渗流系数的确定。

(二)裘皮依公式

地下水非均匀渐变渗流。裘皮依公式。

第三节 井和井群

(一)普通完全井

普通完全井的浸润线方程。普通完全井的涌水量公式。井的影响半径概念。

(二)自流完全井

自流完全井的水头线方程。自流完全井的涌水量公式。

(三)井群

井群对浸润面的共同影响。井群的浸润面方程。

三、考核知识点

(一)渗流模型。

(二)渗流的阻力定律。

(三)井和井群。

四、考核要求

(一)渗流模型

1.识记:滲流的水力特点;渗流模型的概念。

2.领会:渗流模型与实际渗流的比较。

(二)渗流的阻力定律

1.识记:(1)达西定律表达式;(2)达西定律的适用范围;(3)渗流系数的定义及测定;

(4)裘皮依公式。

2.领会:达西定律表达式和裘皮依公式的区别。

(三)井和井群

1.识记:(1)普通完全井的浸润线方程;(2)普通完全井的涌水量公式;(3)自流完全井的涌水量公式;(4)影响半径概念。

2.领会:应用裘皮依公式分析普通完全井的渗流问题。

3.简单应用:普通完全井和自流完全井的涌水量计算。

第九章  量纲分析和相似原理

一、学习目的与要求

通过本章的学习，理解量纲的概念和量纲和谐原理，理解相似概念和主要的相似准则，熟悉量纲分析方法和模型设计方法。

1. 课程内容

第一节  量纲和谐原理

 (一)量纲的概念

量纲的概念。基本量纲与导出量纲。基本量纲系数。量纲公式。

(二)无量纲量

无量纲量的特点。物理量的无量纲组合。

(三)量纲和谐原理

量纲和谐原理的意义和应用。

第二节  量纲分析法果

 (一)瑞利法

瑞利法的原理。瑞利法的应用步骤。

 (二)定理

定理的原理。 定理的应用步骤。物理量中的基本量。

第三节  相似理论基础

(一)相似概念

力学相似的涵义。几何相似、运动相似、动力相似、边界条件和初始条件相似。相应物理量的比尺。

(二)相似准则

雷诺准则。弗劳德准则。欧拉准则。定性准则和导出准则。

第四节  模型实验

(一)模型律的选择

模型实验实现完全相似的困难，模型律的选择;有压管流按雷诺准则设计模型;明渠、堰流按弗劳德准则设计模型。自动模型区概念

(二)模型设计

模型设计的主要步骤。按所选模型律计算模型各量的比尺。

三、考核知识点

(一)量纲和谐原理

(二)量纲分析法。

(三)相似理论基础。

(四)模型实验

四、考核要求

 (一)量纲和谐原理

1.识记:(1)量纲的定义;(2)基本量纲与导出量纲;(3)基本量纲系;(4)无量纲量。

2.领会:量纲和谐原理。

(二)量纲分析法

1.识记:(1)瑞利法的应用步骤;(2)π定理的应用步骤。

2.领会:量纲分析法的局限性。

3.简单应用:应用瑞利法或π定理建立物理过程的方程式。

(三)相似理论基础

1.识记:(1)力学相似的涵义;(2)相似准则。

2.领会:各相似准数(雷诺数、弗劳德数、欧拉数)的物理意义。

(四)模型实验

1.识记:(1)模型律选择的原则;(2)自动模型区。

2.领会:模型实验完全相似的困难。

3.简单应用:(1)按雷诺准则设计模型;(3)按弗劳德准则设计模型。

Ⅲ实    验

实验是学习流体力学课程的重要环节。对自学者，实验以观察流动现象，加深对理论的认识为主要目的，并初步了解测量压强、流速和流量的常规方法。

实验总时数控制在8学时(0.5学分)左右实验内容可以根据当地实验室的条件选定，建议优先选做以下实验:

 1.点压强测量;

 2.点流速测量及流速分布图绘制;

 3.流量系数测量;

 4.阻力系数(沿程摩阻系数或局部水头损失系数)测量。若有条件，可以同时安排演示实验，如流线、流动型态、能量转化、堰流、水面曲线等现象的演示。

IV  有关说明与实施要求

在个人自学、社会助学和考试命题中，贯彻执行本大例的有关说明与实施要求。

1. 关于课程内容与考核目标的说明

课程内容和自学要求，大纲已列出各章、节、目的内容要点，在自学要求中，对基本知识基本理论的要求用“了解”、“理解”、“深刻理解”表述;对基本方法、基本技能的要求用“熟悉”、“掌握”、“熟练掌”表述。

考核要求，大纲分为“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”四个能力层次，四个能力层次是递进等级关系，各能力层次的涵义是:

识记:要求考生能够对大纲中的知识点，如定义、概念、性质、主要公式、重要结论等有清晰准确的认识，并能做出正确的判断和选择;

领会:要求考生能够对大纲中的概念、现象、公式、分析方法等有一定的理解，清楚它与有关知识点的联系和区别，并能做出正确的表述和解释;

简单应用:要求考生能够运用大纲中的少数几个知识点，解决简单的计算、证明或应用问题;

综合应用:要求考生能够运用大纲中的多个知识点，分析、计算或推导解决稍复杂的问题

二、关于自学教材

全国高等教育自学考试指定教材：

《流体力学》全国高等教育自学考试指导委员会组编，刘鹤年主编，武汉大学出版社2006年版。

推荐参考书:

 1.《流体力学》，普通高等教育“十五”国家级规划教材，刘鹤年主编，中国建筑工业出版社，2004年版。

 2.《流体力学》，李玉柱、苑明顺编，高等教育出版社，1998年版。

1. 自学方法指导

 (一)自学考试大纲是自学者学习教材，掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是自学考试命题的依据，在开始阅读教材之前，先仔细阅读大纲，做到明确自学要求，提高自学效率。

 (二)阅读自学考试指定教材是自学的根本，应按本大纲规定的课程内容和自学要求，深入系统地阅读自学教材，认真读书，务求实效，切忌在尚未全面自学教材的情况下，把自学变为断章摘记考核要求列出的各个知识点，如此则不能达到自学之目的。

 (三)教材的前四章是流体力学的理论基础部分，是学习本课程的重点，其余各章是基础理论在各典型流动条件下的应用。阅读教材要注意不同定义，不同概念的区别和联系，注重基本方程式的建立，结合例题、习题加深理解，学以致用。对教材中叙述的实验内容注意透过现象，总结归纳出有规律性的结论，使所学内容条理化、理性化。

 (四)根据课程的特点，做习题是加深理解课程内容，培养分析问题的能力不可缺少的环节，也是对自学效果的检查。为此，每章要完成的习题，一般不少于本章各类习题的半数。

四、对社会助学的要求

 (一)各助学单位要负责地选用自学考试指定教材，按自学考试大纲的要求，根据自考生的基本条件，专门组织面授和辅导。

 (二)帮助考生按自学考试大纲的要求，全面系统地自学教材，对课程的重点和难点进行辅导;帮助考生完成一定数量的习题，对做题确有困难者，给予必要的辅导，培养考生分析。

 (三)组织考生做好流体力学实验，实验应按本大纲重的要求，集中在普通工科院校的流体力学实验室或水力学实验室进行。

五、关于考试命题的若干规定

 (一)自学考试指定教材涵盖考试大纲规定的课程内容，并有一定的扩展。考试命题以考试大纲为准，试题不超出大纲中考核知识点的范围，考核目标不高于大纲中所规定的最高能力层次要求。

 (二)考试命题应着重考核考生对基本概念、基本知识和基本理论掌握的程度，对基本方法是否会用。命题原则上覆盖到章，并适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。

 (三)本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比大致为:识记占20％，领会占30％，简单应用占30％，综合应用占20％。

 (四)要合理安排试题的难易程度，试题的难度可以分为:易、较易、较难和难四个等级。试卷中不同难度试题的分数比例一般为:2:3:3:2。必须注意，试题的难易程度与能力层次有一定的联系，但二者不是等同的概念，在各能力层次中都有不同难度的试题。

 (五)试题的题型包括单项选择题、填空题、名词解释题、简答题、计算题等，考试试卷采用的题型可以略少，但不能超过规定的题型，各种题型的具体形式参见本大纲附录。

 (六)考试方法为闭卷笔试，考试时间为连续150分钟。试题份量以中等水平考生在规定时间内答完全部试题为度。评分采用百分制，60分为及格。考试时只允许携带笔、三角板、无存储功能的计算器，答卷必须用蓝、黑墨水笔。