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科目代碼、名稱:855 水力學(Ⅰ)

專業類別：√□學術型 □專業學位

適用專業:土木工程

一、基本內容

(一)緒論

1、流體與固體的區別，液體與氣體的區別;

2、液體的主要物理性質(粘滯性、牛頓內摩擦定律、牛頓流體、非牛頓流體、壓縮性、表面張力等);

3、連續介質、理想液體的概念;質量力與表面力。

(二)水靜力學

1、靜水壓強及其特性;

2、液體的平衡微分方程;

3、重力作用下靜水壓強基本公式;

4、幾種質量力同時作用下的液體平衡;

5、壓強的幾種表示法;

6、作用于平面上、曲面上的靜水總壓力;

7、作用于物體上的靜水總壓力;

8、潛體與浮體的平衡及其穩定性。

(三)水動力學基礎

1、描述液體運動的兩種方法;

2、液體運動的基本概念(恒定流與非恒定流;跡線與流線;流管、元流(微小流束)及總流;過水斷面，流量與斷面平均流速;有壓流與無壓流或管流與明渠水流;一元流、二元流及三元流;均勻流與非均勻流;漸變流與急變流等);

3、恒定總流的連續性方程、能量方程、動量方程及其應用;

4、量綱分析及π定理。

(四)水頭損失與液流型態

1、沿程水頭損失與局部水頭損失;雷諾試驗——層流與紊流;

2、均勻流基本方程;達西-魏斯巴赫(Darcy-Weisbach)公式;

3、紊流基本特征(運動要素脈動、附加切應力、普朗特混合長度理論、粘性底層、水力光滑面、水力粗糙面、紊流流速分布等)。

(五)有壓管道恒定流動

1、長管與短管的概念;

2、短管水力計算(自由出流、淹沒出流);

3、長管水力計算(簡單管道、串聯管道、并聯管道、沿程均勻泄流管道、分叉管道)。

(六)孔口出流與管嘴出流

1、孔口出流與管嘴出流的基本概念;

2、孔口與管嘴恒定出流的計算。

(七)明渠恒定均勻流

1、明渠的類型及其對水流運動的影響;

2、明渠均勻流的特性及其產生條件;

3、明渠均勻流的計算公式;

4、水力最佳斷面與允許流速;

5、明渠均勻流的水力計算;

6、無壓圓管均勻流的水力計算;

7、非均質斷面及復式斷面明渠的水力計算。

(八)明渠恒定非均勻流

1、明渠水流的型態;

2、斷面比能與臨界水深;

3、臨界底坡、緩坡與陡坡;

4、明渠恒定非均勻漸變流的基本微分方程及棱柱體明渠水面線分析;

5、明渠急變流(水躍現象、水躍方程、共軛水深計算、水躍長度計算、跌水)。

(九)堰流

1、堰流類型與計算公式;

2、薄壁堰流水力計算;

3、寬頂堰流水力計算。

(十)滲流

1、滲流的基本概念;

2、滲流的基本定律---達西定律;

3、地下河槽中恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流;

4、棱柱體地下河槽中恒定漸變滲流的浸潤曲線;

5、普通井及井群的計算;

6、滲流場的基本微分方程及其解法。

二、考試要求(包括考試時間、總分、考試方式、題型、分數比例等)

考試時間：3小時;

總分：150分;

考試方式：閉卷筆試;

題型及分數比例：名詞解釋占50分、簡答題占60分、分析計算題占40分。

三、主要參考書目

吳持恭主編，水力學(上、下冊)，第四版，高等教育出版社，2008