《工程流体力学》课程教学大纲

1、工程流体力学课程教学大纲英文名称： Engin eeri ng Fluid Mecha nics课程编号：学时数：72其中实验学时数：12课程性质：必修课先修课程：高等数学，理论力学等适用专业：建筑环境与能源应用工程专业一、课程的性质、目的和任务本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备工程专业的一门主要技术基础课。是该 专业工程技术人员必须掌握的知识。它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互 转换规律的一门学科，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。学生通 过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分 析、解决问题的能力。是后续专业课程学习的基础。

2、课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与 固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习 打下坚实的理论基础。2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学 问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能 力。本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论， 以及水力计算的基本方法。使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中 问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基 础。二、课程教学内容及基本要求第1章绪论1.1作用于流体上的力

3、1.2流体的主要力学性质1.3牛顿内摩擦定律1.4流体的力学模型基本要求：了解本课程在专业及工程中的应用；掌握流体主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续 介质、不可压缩流体及理想流体的概念。第 2 章 流体静力学2.1 流体静压强及其特性2.2 流体静压强的分布规律2.3 流体静压平衡微分方程及其积分形式2.4 重力作用下流体静压分布规律2.5 压强的测量、计算与应用2.6 作用于平面的流体静压力2.7 作用于曲面的流体静压力2.8 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡基本要求：理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡 中的应用；掌握平

4、面和曲面受压力的计算方法。第 3 章 一元流体动力学基础3.1 流场，流动参数3.2 描述流体运动的两种方法3.3 流体微元和控制体3.4 连续性方程3.5 伯努利方程的建立及其意义3.6 伯努利方程的应用3.7 一元气流伯努利方程3.8 动量方程及其应用3.9 一元流动模型3.10 流线与迹线，流线方程，流线性质基本要求：了解描述流体运动的两种方法；理解建立以流场为对象的描述流体运动的概念；掌握流体微团运动的基本形式；流 体运动的微元分析法；掌握一元流动模型的有关概念；流体运动的总流分析法，能综合运用连续性方程、 总流能量方程或气流能量方程和动量方程计算总流问题。第 4 章 流动阻力与能量损

5、失4.1 流体流态的划分，层流与紊流，雷诺实验4.2 圆管中的层流运动4.3 流动阻力与能量损失4.4 紊流运动及其特征4.5 紊流沿程阻力系数的确定4.6 局部阻力损失4.7 减少阻力的措施基本要求：了解附加切应力及混合长度的概念； 掌握圆形管道中层流的运动规律；紊流的特性、紊流时均化概念；沿程能量损失的 成因和阻力系数的变化规律；局部能量损失的成因； 熟练掌握流体运动的两种流态及其判别；沿程、局部能量损失的计算方法。第 5 章 孔口、管嘴及管路流动5.1 孔口自由出流、孔口淹没出流5.2 孔口出流的力学原理、流速系数，收缩系数，流量系数5.3 管嘴出流及其特征，力学原理5.4 简单管路的水

6、力计算原理5.5 管网水力计算基础5.6 有压管路中的水击基本要求：理解孔口、管道、管嘴流动的特点；掌握孔口、管嘴的基本公式及其应用； 简单管路、 串联管路和并联管路的水力计算； 了解有压管路中的水击现象及防治措施。第 6 章 气体射流6.1 紊流射流、自由射流、受限射流6.2 紊流射流的结构、特征6.3 紊流射流运动分析及结构参数的确定与计算6.4 平面射流6.5 浓差或温差射流的运动分析与参数计算6.6 有限空间射流基本要求：了解气体射流产生的流场及特点；理解无限空间紊流射流的基本特性； 掌握紊流射流、温差、浓差射流的计算方法；了解有限空间射流流场特点。第 7 章 不可压缩流体动力学基础8

7、.1 纳维斯托克斯方程的建立及意义8.2 管流和槽流流动8.3 动力学方程方程组的建立8.4 数值求解简介8.5 圆柱绕流、绕流阻力，悬浮速度基本要求：了解纳维斯托克斯方程的建立、使用条件及求解方法；掌握管流和槽流流动的 解的推导过程；数值求解方法；绕流阻力和升力；悬浮速度的计算方法。第 8 章 绕流运动7.1 不可压缩流体连续性方程7.2 欧拉方程和能量方程7.3 有旋流动7.4 涡量连续性方程，涡量守恒定律，斯托克斯定理，汤姆逊定理7.5 无旋流动与流函数7.6 平面无旋流、流网及其性质7.7 几种简单的平均无旋流7.8 势流的迭加7.9 三元理想流体运动微分方程的建立及意义基本要求：势流

8、迭加原理；理解速度势函数、流函数和流网；理解纳维 斯托克斯方程及其各项的物理意义； 不可压缩粘性流体紊流运动的基 本方程；有势流动和有旋流动；连续性微分方程；掌握流函数、势函数的求解方法。第 9 章 一元气体动力学基础9.1 理想气流一元恒定流动的运动微分方程9.2 理想气流一元恒定流动的连续性方程9.3 理想气流一元恒定流动的运动微分方程积分：定容流动方程，定温流 动方程，绝热流动方程9.4 音速，马赫数，滞止参数，临界参数9.5 理想气流一元恒定流动的运动分析9.6 绝热管流方程的建立与应用9.7 等温管路方程的建立与应用基本要求：理解可压缩流体的基本参数、流动分类及基本方程；热力过程对流

9、动的作用；掌握 渐缩喷管、拉法尔喷管断面参数变化的规律；等熵流动，有沿程损失的圆管等温流 动和绝热流动的计算方法。第 10 章 相似性原理与因次分析10.1 力学相似原理10.2 相似准数10.3定性量，决定性准数与被决定性准数、准数方程10.4相似三定理及模型律10.5相似的自模化模型律10.6因次分析法基本要求：了解相似原理有关理论；理解力学相似概念、相似准则数的物理意义及应用；自模化模型律及其应用三、课程实践环节内容及基本要求序号实验名称实验内容学时实验1雷诺实验、观察水处于层流、紊流流动现象 并测量上下临界雷诺数；2实验2伯努利方程测量实验水流动压、静压之间转换2实验3静力学实验验证P/叶Z为常数及油的密度2实验4一兀流动量方程验证实验用平板法验证一元流动量方程 实验3实验5局部水头损失观测实验利用自循环水观测仪观察弯管、 阀门及圆柱周围的流动情况3四、几点说明1. 学习本课以前，先学高等数学，普通物理等相关课程。2. 本课程诣在阐明与专业有关的流体力学的基本概念和基本理论，不应过分强 调专业需要而削弱基本内容。3. 参考书目蔡增基，龙天渝，流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社（第四版），张兆顺，崔桂香，流体力学，清华大学出版社，1999王致清，流体力学基础，高等教育出版社，1987.五、学时分配早