《流体力学B》课程教学大纲（本科）

1、流体力学BFluid Mechanics B课程代码：02410034学分：4.0学时：64 （其中：课堂教学学时：58实验学时：6 上机学时：0课程实践学时：0 ） 先修课程：高等数学，大学物理，适用专业：能源与动力工程（电厂热能工程及其自动化、工程热物理与节能减排、动力机械 及工程）教材：（流体力学、罗惕乾、机械工业出版社、第四版）一、课程性质与课程目标（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是能源与动力工程（流体机械及其自动控制、电厂热能工程及其自动化、工程热物理与 节能减排、动力机械及工程）等专业的一门主要的技术基础课。它既是力学的一个分支，具有较强 的理论体系，同时又密

2、切联系工程实际，具有一定的专业针对性，它是学习专业课程和专业发展不 可缺少的技术理论基础。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）理解流体的基本物理性质，理解流体平衡的条件，掌握流体运动的基本概念，掌握流体力学 的基本原理及基本研究方法，掌握描述粘性流体流动的基本方程，掌握流体与接触面的作用关系， 了解机翼与叶栅基本理论。目标1.知识方面：流体静力学流体运动学1. 3流体动力学1. 4有压管道内的流动相似理论与量纲分析N-S方程及边界层问题7湍流的基本概念机翼与叶栅理论目标2.能力与素质方面：掌握利用伯努利方程建立空间不同位置上流动关系的方法

3、握利用动量方程分析流体与外界相互作用的方法握有压管道内部流动与水力损失计算4掌握描述粘性流体流动的基本方程注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；二、课程内容与教学要求第一章 绪论（理解流体的物理性质）（一）课程内容本章阐述流体、流体质点、连续介质模型、粘性、流体的物理性质、牛顿内摩擦定律；给出流 体流动的研究方法；给出流体力学在工程中的典型应用。（二）教学要求1、理解流体微团及质点的概念、连续介质模型及建立的条件；2、了解作用在流体上的力（质量力和表面力）；3、理解粘性的概念，掌握牛顿内摩擦定律；4、掌握流体的惯性、压缩性、膨胀性等主要物理性质。（三）重点与

4、难点.重点牛顿内摩擦定律的理解与应用。.难点连续介质假设、流体的粘性概念的理解；第二章流体静力学的基本方程（理解流体平衡的条件）（-）课程内容本章阐述静力学基本方程、压强的表示方法、平面总压力的计算方法、曲面总压力的计算方法 等。（二）教学要求1、了解流体静压强的基本原理及其特性；2、掌握静力学基本方程，并能采用静力学基本方程解决工程实际问题；3、理解液体的相对平衡问题；4、熟练掌握静压力的基本计算，并能够熟练解决作用在平面和二维曲面上的作用力，并能够与 实际应用相联系；（三）重点与难点.重点液体相对平衡、平面和曲面上流动总压力的计算.难点相对平衡时液面形状、压力分布的特征第三章 流体力学的基

5、本方程（理解流体运动基本概念，基本原理）（-）课程内容本章阐述拉格朗日法、欧拉法、流线与迹线、定常流、均匀流、连续性方程、伯努利方程、动 量方程、动量矩方程等。（二）教学要求1、了解研究流体运动的两种方法，理解描述流体流动的基本概念。2、掌握并应用连续性方程、伯努利方程、动量方程，并能熟练应用于求解工程实际问题，了 解动量矩方程及其应用；（三）重点与难点.重点连续性方程、伯努利方程、动量方程.难点动量方程，动量矩方程第四章 粘性不可压缩流体的管内流动（理解流体运动基本概念，基本原理）（-）课程内容本章阐述层流与湍流两种流动状态及其判别方法、沿程损失、局部损失的计算方法、水击及其 避免方法与途径

6、、孔口与管嘴出流特征及流速、流量计算公式。（二）教学要求1、理解层流与湍流两种流态的特征，掌握沿程损失与管内平均流速的关系；2、掌握沿程损失和局部损失的计算方法，明确简单管路与长管水力计算的区别；3、了解水击的概念、过程及防止方法；4、了解孔口与管嘴流动特点，掌握孔口与管嘴出流流速与流量的计算。（三）重点与难点.重点管路水力计算方法.难点湍流，水力光滑，水力粗糙第五章相似理论与量纲分析（实验的理论基础）（一）课程内容本章阐述力学相似、相似准则数、近似模型法、量纲及量纲和谐性原理、瑞利法及兀定理法等。（二）教学要求1、掌握力学相似理论，明确近似模型法的应用，具备应用相似理论设计实验模型的能力；2

7、、掌握瑞利法、白金汉定理法两种量纲分析方法，具有应用量纲分析法对实验参数进行初步 分析的能力，明确量纲分析与实验数据采集及处理的指导意义；3、了解风洞设备及实验技术。（三）重点与难点.重点力学相似原理、近似模型法.难点单位与量纲的区别、量纲和谐性原理第六章理想流体动力学（-）课程内容本章阐述平面势流的基本理论、速度势函数、流函数、复势以及基本典型的基本势流及其叠加, 阐述理想流体漩涡运动及运动基本的定理（二）教学要求.掌握速度势函数和流函数及其特性，掌握复势与复速度.掌握几种基本势流及其叠加，无环量、有环量圆柱体绕流的速度势函数、流函数、速度分布 以及升力公式。.理解涡线、涡管和涡量，速度环量

8、和旋涡强度的斯托克斯定理，汤姆逊定理和亥姆霍兹定理,理解启动涡的工作原理（三）重点与难点.重点势流叠加、升力公式.难点启动涡第七章黏性流体动力学基础（一）课程内容本章阐述粘性流体运动的纳维-斯托克斯方程及其精确解、边界层、动量积分关系、湍流、雷诺 方程等。（二）教学要求.掌握粘性流体运动的纳维-斯托克斯方程及其精确解.掌握边界层的定义及其基本方程，掌握边界层的动量积分关系式及边界层的求解。.理解湍流的基本概念，理解雷诺平均法则及雷诺方程、雷诺应力（三）重点与难点.重点N-S方程、边界层.难点边界层的计算、雷诺方程第八章机翼理论与叶栅理论基础（一）课程内容本章阐述机翼升力原理、机翼的几何参数及其

9、空气动力学特性、儒可夫斯基翼型，有限翼展以 及叶栅的特征方程等。（二）教学要求.掌握粘翼型的空气动力学特性.理解保角变换法的基本原理，理解儒可夫斯基翼型。.掌握叶栅的特征方程（三）重点与难点.重点翼型的空气动力学特征.难点保角变换法三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1自循环静水压强传递演示实 验等16台套演示实验2演示性必做课程目标12静压力实验1验证性选做流体静力学3动量定理实验2验证性必做流体动力学4雷诺实验1验证性必做流态5管路的流动损失1验证性选做伯努利方程6翼型空气动力学特性测定实验1验证性选做机翼理论注：1.“类型”填验证性、综合性、设计性等；“要求

10、”填必做、选做。实验L自循环静水压强传递演示实验等16台套演示实验本实验为演示实验，主要现场演示自循环静水压强传递演示实验、平面总压力实验、流体流动 演示系列实验、空化实验、雷诺实验、风洞演示实验、毕托管测速实验实验、孔口与管嘴流动特性 演示实验、虹吸现象演示实验、流线流谱显示实验等，讲解基本结构、原理及使用方法，通过本实 验使学生对流体流动特征有直观的理解，加深课程基本概念的认识。实验2：静压力实验测定矩形平面上的静水总压力；验证平面上静水总压力的计算公式。实验3：动量定理验证不可压缩流体恒定总流的动量方程，进一步理解动量方程的物理意义；通过对动量与流速、 流量、出射角度、动量矩等的分析，进

11、一步掌握流体动力学的动量守恒特性；了解活塞式动量方程 实验台原理及构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。实验4：雷诺实验通过观察液体流动时层流与湍流现象，加深对雷诺数的理解；测定有色液体在管中不同状态下的雷诺数；测定沿程水头损失，绘制沿程水头损失和管中平均流速的关系曲线。实验5：管路的流动损失测量管中的沿程水头损失和局部阻力损失；绘制沿程阻力系数与雷诺数之间的关系，并分析其合理性，提高对实验成果的分析能力；掌握管中测定局部阻力系数的方法。实验6：翼型空气动力学特性测定实验测量二元翼型的气动力，加深对二元翼型表面压强分布和气动特性的认识；了解使用工业控制机对风洞及模型姿态角控制和信号采集及处理

12、的基本方法。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第一章44讲授法课程目标1、2第二章617讲授法课程目标1、2第三章12214讲授法课程目标1、2第四章8311讲授法课程目标1、2第五章44讲授法课程目标1、2第八早88讲授法课程目标1、2第七章1010讲授法课程目标1、2第八章66讲授法课程目标1、2合计58664注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注期末考试闭卷80%以上平时作业/课堂表现作业次数与回答问题质量10%以内实验实验报告10%以内注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现