《流体力学2》课程教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码：ME04022 Code: ME04022课程名称：流体力学 Course Title: Fluid Mechanics课程类别：学类核心 Course category: Core Courses in General Category学 分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述：本课程是为机自专业学生开设的专业基础课。本课程的任务是系统介绍流体的力学性质、流体力学的基本概念、基本

2、理论、基本定律和常用分析方法，以及流体力学的工程应用等，培养学生分析和解决简单流体力学工程问题的能力，掌握一定的流体实验技能，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基础；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，相似原理与量纲分析，理想流体运动分析，不可压缩粘性流体的内部流动及管道流动分析与计算，不可压缩粘性流体的外部流动，可压缩流体的流动等。本课程的先修课程：高等数学，理论力学，材料力学。Course description:This is a fundamental course for majors of mechanical engin

3、eering, 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 ability to analyze and solve practical

4、fluid problems, to grasp necessary experiment skills, and to apply the basic fluid knowledge in engineering practice and scientific 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

5、 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 etc. Prerequisites: Advanced Mathematics；Theoretical Mechanics；Mechanics of Materials课程内容（一）课程教学目标通过本课程的

6、教学，使学生具备以下能力： 1. 具有分析和解决复杂机械工程问题所需的流体力学知识及其工程应用的能力（毕业要求(1)(2)）。2. 能够将流体力学的基本理论和基本原理应用复杂机械工程问题的识别、表达与分析（毕业要求(2)(3)）。（二）基本教学内容绪论 & 第一章 流体及其物理性质教学目的： 绪论主要介绍流体力学的研究对象、研究方法，流体力学的发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、流体的基本物理性质和液体的表面性质；要求学生了解流体力学在工程技术中的地位和作用，培养同学们对流体力学的兴趣与爱好，掌握流体与固体的典型区别，深刻理解连续介质模型，了解流体的主

7、要物理性质，掌握不可压缩流体和可压缩流体、流体粘性的概念，理想流体与粘性流体的区别，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。相应毕业要求：(1)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。教学难点：连续介质的模型；流体的粘性的定义、原因及影响因素；牛顿内摩擦定律；表面张力。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。学时分配：2学时。第二章、流体静力学教学目的：了解液柱测压计的工作原理，掌握作用在平面和曲面上的流体总

8、压力的特性和计算。 准确分析作用在流体上的力，掌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、静力学基本方程，求解重力作用下任意点的流体静压强；了解等压面、水头与单位势能等基本概念、压强测量的计式及测量方法；掌握流体在非惯性坐标系统中液面等压面的形状和内部的压强分布的规律；能利用基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。相应毕业要求：(2) (3)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、流体静力学基本方程及其应用、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

9、。教学难点：静止流体平衡微分方程的建立、静力学基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；流体静力学基本方程式；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。学时分配：4学时。第三章、流体运动学基础教学目的：理解流体的流动特性，掌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动形态分类和流体流动的分类等基本概念，了解流场的概念及其描述方法、流体运动的基本概念及其区别；能够根据雷诺数来对流体流动形态进行判定；掌握流体的定常、非定常和不同维度的流动状态的划分。相应毕业要求：(2)

10、 (3)教学重点：流动速度流场及其描述、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别、根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动速度场进行描述；流线、迹线的定义、两者的联系与区别。教学内容：流场及其描述方法；流体流动的基本参数；粘性流体的流动形态；流体的流动状态。学时分配：4学时。 第四章、流体动力学基础教学目的：掌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控制体的区别，掌握雷诺输运定理；掌握连续性方程、理想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；牢固掌握流体

11、运动的总流分析法，能够熟练灵活地综合运用连续方程式，能量方程式（伯努利方程式）和动量方程式进行计算总流问题。相应毕业要求：(2) (3)教学重点：系统与控制体的概念，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；熟练掌握伯努利方程及其应用。教学内容：系统与控制体；输运公式；流体流动的连续性方程；理想流体的运动微分方程；理想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。学时分配

12、：6学时。第五章、量纲分析与相似原理教学目的：量纲分析与相似原理是指道实验设计和分析实验结果的重要方法，通过量纲分析和相似原理可以合理正确地组织实验，简化实验以及整理实验成果。理解基本量纲、导出量纲、无量纲量、量纲的和谐原理及其分析方法；掌握定理；掌握流动相似的基本概念；动力相似准则及理解模型设计的基本方法；能应用量纲和谐原理进行量纲分析；理解几何、运动、动力、初始与边界条件相似的基本概念；重点掌握重力相似准则、粘性力相似准则；能灵活应用相似原理进行模型设计。相应毕业要求：(2) (3)教学重点：量纲的概念，基本量纲及导出量纲；量纲分析法及定理；流体流动的几何相似、运动相似及动力相似准则；流动

13、相似原理；基本相似准则数。模化实验教学难点：流动的相似概念、相似准则数、量纲分析及定理的应用教学内容：量纲分析；相似的概念；相似原理及相似准则数；近似模化实验。学时分配：4学时 第六章、不可压缩粘性流体的内部流动教学目的：掌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；掌握圆管层流运动规律，熟悉其流速、切应力分布、流量计算以及沿程损失系数的计算；掌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；熟悉尼古拉兹实验及莫迪图；理解局部阻力的理论推导及计算；掌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，

14、莫迪图，沿程损失、局部损失，管流中能量损失规律。相应毕业要求：(2) (3)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：管内流动的能量损失；流动阻力；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。 学时分配：6学时。考核方式本课程考核采用闭卷考试的形式期评成绩占比：1.平时成绩一（考勤、课堂讨论）占20% 2.平时成绩二（作业、实验）占30% 3.期末考试成绩（闭卷）占50%l 实验成绩由实验老师评定给分。持续改进方法1、采用先进的教学手段、方法和教学理念。2、各章节布置一定量的习题。3、学生自学较容易理解的章

15、节，分组准备材料并小组课堂派人主讲，讨论，章节自我总结。4、对重点、难点内容安排小班讨论课。5、课后对疑难问题安排答疑。6、教学环节中结合工程应用实例讲授。教材及参考书教材： 工程流体力学（杨小龙），中国水利水电出版社 工程流体力学（归柯庭），科学出版社参考书： 工程流体力学（侯国祥、孙江龙等），机械工业出版社 流体力学（周光坰），高等教育出版社 水力学（清华大学水力学教研组编），高等教育出版社授课手段（教学方法） 本课程的课堂教学以课堂多媒体演示和板书结合的方式进行讲授。以课堂教学（含小班讨论）为主，结合学生自学、章节自我总结、主题发言与讨论、实验教学等开展多种方式教学。 课堂教学主要讲解流体力学的基本概念、基本理论以及基本分析方法，并将自然现象、日常生活中遇到的流体力学问题以及工程中的流体力学问题等融入基本理论的教学，使学生更好地熟悉或掌握流体力学的基本理论，提高学生对流体力学的学习兴趣、熟悉流体力学的理论体系、思维方式和研究方法。课堂教学尽量引入互动环节，使学生能更好地融入课堂教学，提高教学效果。 小班讨论主要是以与课堂教学重要内容相关的工程问题为基础，围绕一个或