spContent=本课程是一门物理模型研究技术课,港航工程物理模型是根据河道(海岸)水流和泥沙运动力学相似原理,按一定的比尺关系在试验室中将原型需要研究的河段缩制成模型,并复演其水流和泥沙运动与原型相似后,可在模型中模拟河段(海岸)在自然情况下,或在建筑物作用下的水流结构及河床变形问题,预测其发展变化的规律和工程效果,或针对某个一理论问题开展研究,是水利工程(港航工程、海岸工程,交通工程)建设的重要研究手段。通过模型试验技术,可验证工程的可靠性,可行性;同时,物理模型比原形小,时空也相应缩小,可用很短时间获知研究河段多年以后的情况;也可以发现设计中的缺陷,提供合理的整治方案,解决技术难题;最终可提高航道整治理论。从经济上来说,可节省工程投资、扩大通过能力,发挥很大的社会效益。
本课程是一门物理模型研究技术课,港航工程物理模型是根据河道(海岸)水流和泥沙运动力学相似原理,按一定的比尺关系在试验室中将原型需要研究的河段缩制成模型,并复演其水流和泥沙运动与原型相似后,可在模型中模拟河段(海岸)在自然情况下,或在建筑物作用下的水流结构及河床变形问题,预测其发展变化的规律和工程效果,或针对某个一理论问题开展研究,是水利工程(港航工程、海岸工程,交通工程)建设的重要研究手段。通过模型试验技术,可验证工程的可靠性,可行性;同时,物理模型比原形小,时空也相应缩小,可用很短时间获知研究河段多年以后的情况;也可以发现设计中的缺陷,提供合理的整治方案,解决技术难题;最终可提高航道整治理论。从经济上来说,可节省工程投资、扩大通过能力,发挥很大的社会效益。
—— 课程团队
课程概述
工程模拟技术是高等学校水利类专业特别是港口航道工程专业的一门重要的技术基础课。一方面,它为学生今后解决实际问题提供必不可少的有关工程模拟技术方面的基础知识和常用工程模拟方法;另一方面,它通过实践环节,逐步培养学生具有初步开展工程实验的能力。通过学习,可掌握量纲分析的基本概念;掌握模型试验的理论基础及相似三定理;掌握定床河工模型的设计和试验方法;掌握动床河工模型的设计方法;掌握河工模型试验的制作技术和试验量测设备;了解海岸工程模型试验相关技术。通过学习,还可以认识到我国物理模型试验的制作技术和规模均处国际领先水平;能够合理分析与评价港航工程专业实际工程问题解决方案对于社会经济、交通安全、法律、文化等方面的影响,并理解应承担的责任;能够在港航工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任,达到课程思政教学要求。
成绩 要求
本课程考核中的过程性考核包括慕课堂签到10分(出勤)、SPOC课单元测试、作业和课堂讨论(40分)。期末考核采用论文形式(50分),完成课程考核。
其中SPOC课程中单元测试占50%、作业占40%、课堂讨论占10%,按40%计入总成绩。
课程大纲
量纲分析
课时目标:掌握量纲与单位,量纲分析的基本概念,量纲和谐性原理及应用,π定理及建立方程的方法。
1.1 物理量的因次、量度单位和因次式
1.2 因次和谐原理
1.3 因次分析方法
1.4 π定理
模型试验的理论基础
课时目标:理解相似现象,掌握模型试验的理论基础及相似理论三定理,会用三种方法建立常用水流物理模型相似准则。
2.1 相似的一般概念
2.2 模型相似准则
2.3 相似理论的基本定理及其应用
定床河工模型
课时目标:了解河工模型设计的限制条件,掌握定床河工模型的设计和试验方法。
3.1 概述
3.2 正态定床河工模型
3.3 变态定床河工模型
动床河工模型
课时目标:了解动床模型的相似条件,掌握动床河工模型的设计方法。
4.1 概述
4.2 动床河工模型的相似条件
4.3 推移质动床模型设计
4.4 悬移质运动相似
4.5 河工模型试验的其它问题
海岸工程模型试验
课时目标:了解海工模型的相似条件,掌握海工模型的设计方法。
5.1 海岸工程物理模型试验概述
5.2 海岸工程物理模型试验相似准则
5.3 海岸工程物理模型试验设计
试验设备和模型制作
课时目标:了解和掌握相似理论工程应用关键技术问题,包括模型制作技术和试验量测设备。
6.1 港航工程试验室
6.2 供、回水系统
6.3 港航工程模型制作
6.4 试验量测技术
河工模型试验举例
课时目标:通过模型试验举例,加深对工程模拟技术重要性和必要性认识。
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预备知识
先修课程:土力学,水力学,港口工程学,航道工程学,海岸工程学
参考资料
1. 教材:
惠遇甲等. 河工模型试验(第1 版). 中国水利电力出版社,1999.10
2. 参考书:
张贤明等.工程流体力学(第一版).人民交通出版社,2010.10
黄伦超,许光祥. 水工与河工模型试验(第1版). 黄河水利出版社,2008.12
董胜等. 海岸工程模型试验(第1 版). 中国海洋大学出版社,2017.1
3、其他
长沙理工大学:《港口及航道工程模型试验(物模)》
武汉大学:《河流模拟(物模与数模)》