《流体力学》教学大纲.docx

《流体力学》教学大纲开课单位机械与运载工程学院课程代码ES04004一、 课程根本信息课程名称流体力学英文名称Fluid Mechanics课程性质核心课程学 分2总 学 时32先修课程高等数学，工程力学开课学期二、 课程描述第四适应专业环境工程中文：本课程是为环境工程专业学生开设的专业根底课本课程的任务是系统介绍流 体的力学性质、流体力学的根本概念、根本理论、根本定律和常用分析方法，以及流体力学 的工程应用等，培育学生分析和解决简洁流体力学工程问题的力气，把握确定的流体试验技 能，为学生学习相关后续专业课程和从事相关的工程技术和科研工作奠定坚实根底；其主要 内容为流体的定义与性质，流体静力学，流体运动学，流体动力学，相像原理与量纲分析， 抱负流体运动分析，不行压缩粘性流体的内部流淌及管道流淌分析与计算，不行压缩粘性流 体的外部流淌，可压缩流体的流淌等本课程的先修课程：高等数学，工程力学英文：This is a fundamental course for majors of mechanical engineering, vehicle engineering.The duties of this course are to systematic introduce the mechanical characteristics of fluid, basic concepts and theories, common analysis method and engineering application of fluid. The study of this course develops the students’ abiallyizteyantdo soalnve practical fluid problems, to grasp necessary experiment skills, and to apply the basic fluid knowledge in engineering practice andscientific research, thus laying a solid foundation for their study of follow-up courses and research work. The main contents of this course are the definition and characteristics of fluid, fluid statics, fluid kinematics, fluid dynamics, similarity theory and dimensional analysis, ideal fluid analysis, internal flow of uncompressible viscous flow, hydraulic pipe analysis, external flow of uncompressible viscous flow, compressible flow etc.Prerequisites: Advanced Mathematics；Engineering Mechanics三、 课程内容〔一〕 课程教学目标流体力学是一门重要的专业根底课，主要争论流体处于平衡或者运动状态下的力学规律 以及这些规律在工程实际中的应用。

主要讲授流体力学的根本概念、流体静力学、流体运动 学和动力学、量纲分析与相像原理、粘性流体的内部流淌及其水头损失、粘性流体的外部流 动、抱负流体的无旋流淌、气体一维流淌通过本课程的学习，要求学生把握流体力学的根本理论和根本原理；了解相像理论与量纲分析、粘性流体绕流运动；具备应用流体力学的基 本学问和根本理论分析和解决工程实际中有关流体力学问题的力气〔二〕 根本教学内容绪论 & 第一章 流体及其物理性质教学目的与要求：绪论主要介绍流体力学的争论对象、争论方法，流体力学的进展简史以及在现代科学中 的应用第一章主要涉及到流体的力学定义和特征、流体的根本物理性质和液体的外表性质； 要求学生了解流体力学在工程技术中的地位和作用，培育同学们对流体力学的兴趣与爱好， 把握流体与固体的典型区分，深刻理解连续介质模型，了解流体的主要物理性质，把握不行 压缩流体和可压缩流体、流体粘性的概念，抱负流体与粘性流体的区分，了解流体的外表张力及毛细现象，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决流固液膜条件下流体的运动与固体间的相互作用问题教学重点：流体的三大特征；流体的连续介质假设；液体的特性及主要物理参数；粘性和牛顿内摩擦定律的有关概念；液体的外表张力和毛细现象。

教学难点：连续介质的模型；流体的粘性的定义、缘由及影响因素；牛顿内摩擦定律；外表张力教学内容：流体的定义和特征；流体的连续介质模型；流体的密度、重度、比体积与相对密度；流体的热膨胀性和可压缩性；流体的粘性；外表张力及毛细现象学时安排：4 学时其次章、流体静力学教学目的与要求：了解液柱测压计的工作原理，把握作用在平面和曲面上的流体总压力的特性和计算准确分析作用在流体上的力，把握流体静压强及其特性，流体静压强的分布规律，压强的计量基准和计量单位；利用流体平衡微分方程、静力学根本方程，求解重力作用下任意点的流体静压强；了解等压面、水头与单位势能等根本概念、压强测量的计式及测量方法；把握流体在非惯性坐标系统中液面等压面的外形和内部的压强分布的规律；能利用根本公式求解作用于平面上和曲面上的静水总压力的大小，方向及其作用点教学重点：流体处于平衡状态的条件和流体静压强及其特性、流体平衡微分方程式、流体静力学根本方程及其应用、液体在非惯性坐标系中的相对平衡、静止液体作用在平面和曲面上的总压力教学难点：静止流体平衡微分方程的建立、静力学根本方程的推导和应用、流体的相对平衡、平面和曲面上的流体总压力计算教学内容：作用在流体上的力和流体静压强及其特性；流体平衡微分方程式；流体静力学根本方程式；液柱式测压计；流体在非惯性坐标系中的相对平衡；静止流体对壁面的压力。

学时安排：6 学时第三章、流体运动学根底教学目的与要求：理解流体的流淌特性，把握描述流体运动的方法与相应的描述参数以及粘性流体的流淌形态分类和流体流淌的分类等根本概念，了解流场的概念及其描述方法、流体运动的根本概念及其区分；能够依据雷诺数来对流体流淌形态进展判定；把握流体的定常、非定常和不同维度的流淌状态的划分教学重点：流淌速度流场及其描述、欧拉描述方法与拉格朗日描述方法、流线和迹线的概念；恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流的定义及其区分、依据雷诺数来对粘性流体流态的判别教学难点：运用欧拉法、拉格朗日法对流体流淌速度场进展描述；流线、迹线的定义、两者的联系与区分教学内容：流场及其描述方法；流体流淌的根本参数；粘性流体的流淌形态；流体的流淌状态学时安排：4 学时第四章、流体动力学根底教学目的与要求：把握三大守恒定律在流体力学上的应用要求能够理解系统与把握体的区分，把握雷诺 输运定理；把握连续性方程、抱负流体运动微分方程式及其积分〔欧拉运动方程式〕的推导及物理意义；结实把握流体运动的总流分析法，能够娴熟灵敏地综合运用连续方程式，能量 方程式〔伯努利方程式〕和动量方程式进展计算总流问题。

教学重点：系统与把握体的概念，雷诺输运定理的推导；流体力学中三大守恒方程式的微观、积分 表达式、物理意义及应用，伯努利方程的推导、成立条件、各项的流体力学意义及其工程应用教学难点：雷诺输运定理；准确理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程的推导过程；熟练把握伯努利方程及其应用教学内容：系统与把握体；输运公式；流体流淌的连续性方程；抱负流体的运动微分方程；抱负流 体微元流束的努伯利方程；努伯利方程的应用；动量方程；动量矩方程；实际流体的运动微分方程学时安排：8 学时第五章、量纲分析与相像原理教学目的与要求：量纲分析与相像原理是指道试验设计和分析试验结果的重要方法，通过量纲分析和相像 原理可以合理正确地组织试验，简化试验以及整理试验成果理解根本量纲、导出量纲、无量纲量、量纲的和谐原理及其分析方法；把握π定理；把握流淌相像的根本概念；动力相像准则及理解模型设计的根本方法；能应用量纲和谐原理进展量纲分析；理解几何、运动、动力、初始与边界条件相像的根本概念；重点把握重力相像准则、粘性力相像准则；能灵敏应 用相像原理进展模型设计教学重点：量纲的概念，根本量纲及导出量纲；量纲分析法及π定理；流体流淌的几何相像、运动相像及动力相像准则；流淌相像原理；根本相像准则数。

模化试验教学难点：流淌的相像概念、相像准则数、量纲分析及 定理的应用教学内容：量纲分析；相像的概念；相像原理及相像准则数；近似模化试验学时安排：4 学时第六章、不行压缩流体的抱负流淌教学目的与要求：把握抱负流体运动有旋运动的根本概念；能正确推断抱负流体的二维和三维流体流淌中的有旋与无旋问题；把握速度势函数、流函数及两者关系；把握几种根本平面势流及势流的叠加方法教学重点：流淌有旋无旋的概念；涡线、涡管的概念；流函数的定义及特性，势函数的定义及特性； 势函数的叠加求解教学难点：势函数和流函数的概念及流场的求解，平面势流叠加原理教学内容：抱负流体的有旋运动；速度势，流函数，流网；根本平面势流；根本平面势流的叠加学时安排：4 学时第七章、不行压缩粘性流体的内部流淌教学目的与要求：把握粘性流体的能量方程；正确理解沿程阻力和局部阻力的物理概念；把握圆管层流运 动规律，平板层流公式的推导，生疏其流速、切应力分布、流量计算以及沿程损失系数的计算；把握圆管湍流沿程阻力系数、速度分布与沿程损失计算；了解普朗特混合长度理论；生疏尼古拉兹试验及莫迪图；理解局部阻力的理论推导及计算；把握总能量损失与伯努利方程 的联合求解。

教学重点：圆管层流，平板层流的运动规律，圆管湍流，普朗特混合长度理论，莫迪图，沿程损失、局部损失，管流中能量损失规律教学难点：圆管层流、圆管湍流的特点、计算；沿程损失、局部损失的理论推导计算及与守恒方程的联合求解教学内容：管内流淌的能量损失；流淌阻力；圆管内流层；平板间的层流；管内湍流； 沿程阻力系数和局部阻力系数学时安排：6 学时四、 考核方式《流体力学》考核及成绩评定方式最终成绩由寻常作业成绩与出勤、寻常测验成绩、期中考试、试验成绩和期末成绩等组合而成各局部所占比例如下：寻常作业成绩与出勤：20%主要考核对每堂课学问点的复习、理解和把握程度寻常测验成绩、期中考试：15%期末考试成绩：50%题型：1、填空题；2、问答题；3、计算题等试验成绩：15%由试验教师评定给分五、 教材及参考书教 材：工程流体力学〔归柯庭〕，科学出版社参考书：工程流体力学〔杨小龙〕，中国水利水电出版社工程流体力学〔侯国祥、孙江龙等〕，机械工业出版社。