工程流体力学

1、工程流体力学教学大纲The Syllabus of Fluid Dynamics课程编号： 1610303开课系（部）：能源与环境工程系授课对象：热能与动力工程专业先修要求：高等数学、大学物理总学时数： 72学分数：4一、课程性质、目的和教学要求本课程是热能动力工程专业、 建筑环境设备与工程专业及环境工程专业的一门主干专业基础课。 它的任务是通过各种教学环节， 使学生掌握流体力学的基本理论、水力计算方法和实验的基本技能， 为学习专业课程、 从事专业工作和进行科学研究打下基础。二、教学内容、要点和课时安排第一章引言2 学时教学目的：了解流体力学的内容、应用及发展。重点难点：流体力学的内容和应用1

2、.1流体力学的应用1.2流体力学的内容及发展1.3工程流体力学的学习第二章流体性质2 学时教学目的：掌握流体的各种力学性质。重点难点：流体的惯性、重力特性、粘性、压缩性。2.1流体的定义2.2密度与可压缩性2.3理想气体及状态方程2.4粘性2.5表面张力2.6液体的蒸汽压力第三章流体静力学12 学时教学目的：掌握静止流体的压强分布规律及压强的计算。重点难点：流体静压强及其特性， 分布规律及静压强基本方程， 液体的相对平衡，流体平衡微分方程。3.1作用在流体上的力3.2流体静压力及其特性3.3流体平衡微分方程3.4重力场中流体的平衡3.5非惯性坐标系中液体平衡3.6液柱式测压计3.7静止液体作用

3、在平面上的总压力3.8静止液体作用在曲面上的总压力第四章流体动力学基础12 学时教学目的：掌握恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程， 描述液体运动的方法，能量方程的水头线及压头线的绘制，动量方程转变成静力平衡方程。了解流体质点的运动特征以及有旋流动与无旋流动的判别。重点难点：流体运动的基本概念，流动的分类，系统和控制体概念，能量方程的一般形式， 连续性方程， 动量方程，恒定总流能量方程的物理意义及几何意义、应用等。连续性微分方程，运动微分方程，边界条件和初始条件，流体的速度分解，流体质点的运动分析，有旋流动和无旋流动，无旋条件。4.1研究流体运动的方法4.2流动的分类4.3流体动力学的基本

4、概念4.4系统与控制体4.5一维流动的连续性方程4.6理想流体一维稳定流动伯努里能量方程4.7沿流线主法线方向的压力和速度变化4.8粘性流体总流的伯努里方程4.9伯努里方程的应用4.10动量方程与动量矩方程第五章 量纲分析与相似原理 5 学时教学目的：掌握量纲分析法相似理论基础， 模型律的选用及原型和模型流动的换算。重点难点：量纲和谐理论，基本量纲和导出量纲， 量纲分析法相似理论基础，模型实验，相似性原理，掌握模型律的选用及原型和模型流动的换算。5.1单位和量纲5.2相似性原理5.3相似准则数5.4近似模型试验5.5量纲分析第六章 管内不可压缩流体流动16 学时教学目的：掌握层流和紊流的特征，

5、 阻力变化规律及能量损失的计算。 掌握管网计算基础，水头线及压头线的绘制。 掌握简单物体表面的流速及压强的确定，流线的绘制。重点难点：流动阻力和水头损失的形式，流体的形态，层流和紊流的特征，阻力变化规律及能量损失的计算。 简单管道公式，复杂管道，管网水力计算基础，水头线及压头线的绘制。6.1层流与湍流流动6.2等截面管道内粘性流动沿程水头损失6.3圆管道内切应力分布6.4圆管道内层流流动及粘性摩擦损失6.5层流流动入口段长度6.6湍流旋涡粘度与混合长度理论6.7湍流流动中的粘性底层6.8湍流流动中的速度分布6.9沿程摩擦阻力系数计算6.10摩擦系数曲线图（莫迪 Moody 图）6.11管道内流

6、动计算6.12局部阻力损失6.13管路流动计算6.14管路及管网阻力计算6.15管路中的水锤现象第七章绕流流动与边界层7 学时教学目的：了解边界层概念和悬浮速度。 掌握紊流射流的结构及其基本特征，紊流扩散的基本方程。重点难点：边界层概念，边界层微分方程，绕流运动。7.1绕流流动阻力7.2边界层7.3不可压缩流体边界层内摩擦阻力7.4光滑平板上不可压缩流体流动的层流边界层7.5光滑平板上不可压缩流体流动的湍流边界层7.6光滑平板上具有过渡区域的不可压缩流体摩擦阻力7.7边界层分离和压差阻力7.8不可压缩流体绕三维物体流动时的阻力7.9不可压缩流体绕长柱体的流动阻力7.10升力7.11气体射流7.

7、12纳维尔 -斯托克斯方程（ N-S 方程）及其求解第八章理论流体流动7 学时教学目的：掌握连续性微分方程、流函数和势函数。重点难点：平面流动及其流函数， 流函数存在条件、意义及其势函数的关系，几种基本的平面势流，势流叠加。8.1连续性微分方程8.2不旋转流动8.3速度环量与旋涡量8.4流函数8.5基本流动的流场与流场叠加8.6速度势8.7流网第九章流体测量5 学时教学目的：了解各种测量流体的方法，掌握静压测量、毕托管测量、文丘里测量、可压缩流体的流量测量。重点难点：静压测量、毕托管测量流速、文丘里流量计、可压缩流体的流量测量。9.1流体物性测量9.2静压测量9.3用毕托（ pitot ）管测

8、量流速9.4测量速度的其他方法9.5流量测量9.6孔口、喷嘴和管嘴出流9.7文丘里（ Venturi ）流量计9.8喷嘴流动9.9孔板流量计9.10可压缩流体的流量测量9.11测量流量的其他方法第十章气体动力学基础4 学时教学目的：了解一元恒定气流的基本方程， 绝热管流和等温管流流量的计算方法。重点难点：音速，一元恒定气流的基本方程，变截面喷管中等熵流动，等截面管道中实际气体的恒定流动。10.1音速 马赫数10.2气体一维绝能定常流动和等熵定常流动10.7变截面管流10.8在等截面管中有摩擦的绝热流动10.9在等截面管中有摩擦的等温流动三、教学方法本课程教学方式为以理论教学，课堂讲授，研讨，习题分析为主，实验实践教学为辅的形式。四、成绩考核方式本课程考核方式为以期末考试成绩为主，最终考评成绩综合考虑平时学习表现，期中考试成绩及实验完成成绩。五、教材和主要参考书(一)教材赵孝保 .工程流体力学 .东南大学出版社 ,2004(二 )主要参考书目李翼祺，马素贞 .流体力学基础 .科学出版社，