流体力学教学大纲

1、流体力学教学大纲课程编号：081073A课程类型：通识教育必修课 通识教育选修课专业必修课 专业选修课学科基础课总 学 时：48讲课学时：40实验（上机）学时：8学 分：3适用对象： 环境工程先修课程： 高等数学、大学物理、理论力学一、教学目标（黑体，小四号字） 流体力学是环境工程专业的一门主要技术基础课， 其任务是使学生掌握流体 运动的一般规律和有关的概念， 基本理论、 分析方法、计算方法和一定的实验技 能；培养学生分析问题和解决问题的能力。 为学习专业课， 从事专业工作和进行 科学研究打基础。目标1：掌握流体力学的基本概念、基本理论、基本方法，并具有一定的流 体力学实验技能（具有测量水位、

2、压强、流量的操作技能和编写报告能力） 。目标2：掌握掌握流体力学的分析方法、计算方法，能在解决复杂工程问题 时熟练运用，注重学生分析问题和解决问题能力的培养， 注重学生探索精神和创 新意识的培养。目标3：为该课程在水污染控制工程 、大气污染控制I（防尘）、大气 污染控制II（防毒）、排水管道系统等课程中的应用奠定良好的基础。二、教学内容及其与毕业要求的对应关系 本课程的重点内容包括平面上静水总压力的计算、曲面上静水总压力的计算、 连续性方程、伯努利方程、动量方程的联合应用与计算， 这些内容将细讲、 精讲。 对这部分内容， 除了理论讲授课外， 专门拿出一定时间作为习题课， 带领学生精 讲精练。粗

3、讲的内容包括：液体的相对静止、潜体和浮体的平衡及稳定、流体微 团运动分析、理想流体无旋流动、相似理论等。为实现上述教学目标，教学过程将采用多媒体教学手段， 课堂讲授为主、实 验课、自习、练习为辅的教学方式。习题课讲解流体力学的解题思路、方法、步 骤、注意的问题；分析习题中的错误、问题，在授课老师的引导下进行课堂讨论， 并解决有关疑难问题。实践教学环节主要是流体力学实验技能的训练，要求学生具有测量水位、 压强、流量的操作技能和编写报告能力。为巩固和加深学生对所学的基本概念、理论的理解，培养学生用流体力学 的理论分析和解决问题的能力、培养计算技能，课后将布置作业30道左右题目，由学生独立完成，并针

4、对性的进行作业题目讲解。通过课后作业提高学生 对于重点、难点内容的掌握。该课程可支撑一下两方面毕业要求的实现：（1）掌握环境工程通识教育类、学科基础类、专业基础类、专业类知识及 相关学科知识，并能将所学知识用于解释本专业领域及相关领域的现象和问 题，了解本学科发展前沿，具有国际视野；（2）能够应用环境工程基本原理、方法对本专业领域及相关领域问题进行 判断、分析和研究，提出相应对策和建议，并形成解决方案；考核方式闭卷。平时成绩占30%期末考试成绩占70%三、各教学环节学时分配（黑体，小四号字）教学课时分配序号早节内容讲课实验其他合计1第一章绪论442第一章流体静力学822123第三早流体动力学基

5、础1022144第四章量纲分析225第五章流动阻力与水头损失64106第八章孑L口、管嘴和有压管道流动66合计368448四、教学内容（黑体，小四号字）第一章绪论第一节概述流体力学定义、任务、研究方法；学习流体力学的意义；流体力学的发展 简史第二节流体的连续介质模型第三节流体的主要物理性质惯性、重力特性、粘性、压缩性。液体表面张力；表面张力系数，量纲，单位；毛细现象第四节作用在液体上的力表面力；质量力：总质量力、单位质量力教学重点、难点：流体的粘滞性、流体力学力的分类课程的考核要求：了解流体力学的定义、研究方法及发展简史；熟悉流体 的连续介质模型；掌握牛顿内摩察力的计算及流体力学力的分类。作业

6、：习题：1-10、11、12、13第二章流体静力学第一节静止流体的应力特征压强定义；静止流体压强特性第二节静止流体的平衡微分方程欧拉平衡微分方程；欧拉平衡微分方程综合表达式；等压面第三节重力作用下的液体的压强分布水静力学基本方程；有关压强的基本概念第四节压强的量测绝对压强、相对压强、真空度；液体压强的表示法；水静力学基本方程的 物理意义和几何意义；液体压强的量测第五节 作用于平面上的静水总压力 大小；方向；压力中心第六节 作用于曲面上的静水总压力 水平分力；铅垂分力，压力体；总压力；压力中心 教学重点、难点：平面上的静水总压力的计算、曲面上的静水总压力的计 算课程的考核要求：理解静止流体的应力

7、特征，相对压强、绝对压强及真空 压强的概念；掌握静水压强的计算方法，平面上的静水总压力的计算方法，曲 面上的静水总压力的计算方法。习题：2-9、10、17、20、23、24、25第三章 流体动力学理论基础第一节 描述液体运动的两种方法拉格朗日法；欧拉法；欧拉变数；时变加速度；位变加速度第二节 研究流体运动的若干基本概念恒定流与非恒定流；迹线；流线：定义、微分方程、流线性质；质点与控 制体概念；元流；总流；过水断面；流量与断面平均流速；均匀流与非均匀 流，均匀流定义；均匀流过水断面动水压强特征第三节 流体的连续方程元流连续方程；总流连续方程第四节 理想流体运动的微分方程 欧拉运动方程；欧拉运动方

8、程与欧拉平衡方程比较第五节 伯诺里方程理想流体元流的伯诺里方程；实际流体元流的伯诺里方程；方程表示式的 物理意义和几何意义；实际流体恒定总流的能量方程：总流的能量方程一般表 示式；应用条件；几何意义和物理意义；能量方程应用第六节 恒定总流的动量方程 动量方程表达式；动量方程应用：射流冲击垂直固体边壁、分岔流动、平 面弯管流动、立面弯管流动教学重点、难点：连续性方程、伯努利方程、动量方程平面上的静水总压 力的计算、曲面上的静水总压力的计算课程的考核要求：了解描述流体运动的两种方法；理解流体运动的基本概 念，伯努利方程的物理意义、几何意义；熟练掌握连续性方程、伯努利方程、 动量方程应用条件、注意事

9、项和解题步骤，熟悉三大方程的联合应用。习题3-11、12、19、23、25、26、28、29、32、34。第四章 量纲分析第一节 量纲分析基本概念第二节量纲分析法（瑞利法，n定理）教学重点、难点：利用瑞利法、n定理法建立物理量间函数关系的方法 课程的考核要求：理解量纲、单位的概念；能把任一物理量的量纲写成基 本量纲指数成绩的形式；掌握瑞利法、n定理法建立物理量间函数关系的方法 和步骤习题4-6、7（3）、8、9第五章 流动阻力与水头损失第一节 水头损失及其分类水流阻力及其分类；沿程阻力；局部阻力；过水断面的水力要素；湿周； 水力半径第二节 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系 均匀流沿程水头损失

10、与水流阻力的关系；达西公式第三节 流动的两种形态雷诺实验；两种流动形态：层流、紊流；水流雷诺数、临界雷诺数、下临 界雷诺数、上临界雷诺数；水头损失与流速的实验关系曲线第三节 层流运动圆管层流运动；流速分布规律；水头损失与断面平均流速的关系；沿程阻力系数第五节 紊流运动紊流的产生机理；紊流运动要素的时均法；脉动现象、瞬时值、时均值、 脉动值；紊流附加切应力；紊流结构；粘性底层；过渡区；紊流核心区；紊流 过水断面的流速分布；流速分布的对数规律；流速分布的指数规律第六节 紊流的沿程水头损失尼古拉兹实验；沿程水头损失的一般规律：沿程阻力系数与雷诺数，粗糙 度关系；紊流沿程水头损失系数的总公式；莫迪图；

11、沿程水头损失系数的经验 公式；谢才公式及其谢才系数曼宁公式第七节 局部水头损失管道突然扩大的局部水头损失；局部水头损失的一般表达；局部阻力系数教学重点、难点： 水头损失的测定。课程的考核要求：了解水头损失的定义、成因和分类；理解层流、紊流的 本质区别、流动特征，分类标准；掌握实验室中水头损失的测量原理及方法， 掌握沿程水头损失系数及局部阻力系数的计算方法。习题：5-8、20、21、22。第六章 孔口、管嘴和有压管道流动第一节 孔口恒定出流第二节 管嘴恒定出流第三节 简单管道水力计算简单管道的水力计算；自由出流；淹没出流；测压管水头线、总水头线绘 制第四节 虹吸管及水泵的水力计算虹吸管；水泵：管径、最大允许安装高度、扬程、装机容量第五节 串连管道和并联管道的水力计算第六节 管网计算基础：枝状管网；环状管网。第七节 有压管中的水击：水击产生的原因；减少直水击的措施教学重点、难点：短管的水力计算、长管的水力计算。课程的考核要求：了解有压管流的分类，自由出流与淹没出流的概念、 长、短管的概念；掌握有压管道测压管水头线、总水头线的绘制方法；熟练掌 握长、短管的水力计算方法。五、考核方式、成绩评定闭卷。平时