水力学4

'水力学理论课程教案课次课时安排授课形式理论课□讨论课□习题课□其他□授课题目（教学章、节或主题）：第三章水动力学基础第五节恒定总流能量方程教学目的、要求：掌握恒定总流的能量方程的意义、应用恒定总流能量方程的条件以及能量方程的解题步骤。理解测压管水头线、总水头线、水力坡度的概念以及测压管水头、流速水头、总水头三者间的关系。教学重点及难点：恒定总流能量方程意义，能量方程的解题步骤。教学基本内容方法及手段一、能量方程的意义：z为位置水头，单位位能；p/γ为压强水头，单位位能；z+p/γ为测压管水头，单位势能；为流速水头，单位动能；为水头损失，单位能量损失；为总水头，单位总能量。则：。对理想液体：=0，则，即总水头沿程不变。图示：以水头为纵坐标，按一定的比例沿流程把过水断面的分别绘于图上。Z值一般可选取断面形心，相应的选用形心动水压强来标绘。二、测压管水头线与总水头线：测压管水头线：的连线；总水头线：的连线。总水头线总是沿程下降的；而测压管水头线可升可降，甚至可能是一条水平线。水力坡度：总水头线沿流程的降低值与流程长度之比(单位流程的水头损失)：，J>=0.对河渠中的均匀流和渐变流，其测压管水头线就是水面线。 三、应用恒定总流能量方程式的条件及注意之点:1.水流必须是恒定流；2．作用于液体上的力只有重力；3．选取的过水断面应是均匀流和渐变流断面，但两断面间可有急变流；4．两过水断面间没有流量的加入或分出。如有，则：（汇合）=；=。5．两过水断面间没有能量的输入或输出。如有，则=，能量输入取+号，能量输出取-号。水泵（+号）：；水轮机（-号）：。四、能量方程的解题步骤：1.选择基准面:基准面可任意选定，但应以简化计算为原则。例如选过水断面形心（z=0），或选自由液面（p=0）等。   2.选择计算断面：计算断面应选择均匀流断面或渐变流断面，并且应选取已知量尽量多的断面。   3.选择计算点：管流通常选在管轴上，明渠流通常选在自由液面。对同一个方程，必须采用相同的压强标准。   4.列能量方程解题 注意与连续性方程的联合使用。作业、讨论题、思考题：能量方程的应用条件和解题步骤。所用教材和主要参考资料：《水力学》《水力学与应用》课后小结：理解能量方程中各项表示的意义，在实际应用中注意能量方程的使用条件以及解题要点。 '