《工程流体力学1》课程教学大纲

《工程流体力学1》教学大纲一、课程基本信息课程名称工程流体力学EngineeringFluidMechanics课程编码SPE410511020开课院部石油工程学院课程团队流体力学课程组学分2.0课内学时34讲授28实验6上机0实践0课外学时34适用专业土木工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、理论力学、高等数学（2-2）、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）课程简介（必修）工程流体力学是土木专业一门重要的专业基础课。本课程的主要教学内容包括：流体的概念及其物理性质、静止流体内的压强分布规律及静水总压力问题、运动流体的研究方法、基本概念、质量守恒定律、能量守恒定律以及动量定律、层流和紊流流态、流动阻力和水头损失、压力管路串并联的水力计算、孔口管嘴泄流计算、明渠流和堰流等。本课程的教学目标是通过各个教学环节使学生掌握和理解流体平衡和运动的基本概念、基本理论和一般规律，掌握流体力学的常用计算方法和基本实验技能，提高分析和解决实际问题的能力，为今后学习专业知识、从事专业工作和科学研究打下良好基础。结合流体力学科学家事迹和工程案例，开展爱国主义教育，帮助学生建立正确的人生观和价值观。EngineeringFluidmechanicsisanimportantbasiccourseforcivilengineeringmajors.Themainteachingcontentsofthiscourseinclude:theconceptoffluidanditsphysicalproperties,thepressuredistributionlawinstaticfluidandthetotalpressureprobleminstillwater,theresearchmethodsofmovingfluid,basicconcepts,thelawofconservationofmass,energyConservationLawandmomentumLaw,laminarandturbulentflowpattern,flowresistanceandheadloss,hydrauliccalculationofseriesandparallelconnectionofpressurepipelines,dischargecalculationoforificenozzle,openchannelflowandWeirflow,etc.Theteachinggoalofthiscourseistoenablestudentstomasterandunderstandthebasicconcepts,basictheoriesandgenerallawsoffluidbalanceandmovementthrougheachteachinglink,andmasterthecommoncalculationmethodsandbasicexperimentalskillsoffluidmechanics,improvetheabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblems,andlayagoodfoundationforfuturestudyofprofessionalknowledge,professionalworkandscientificresearch.Combiningthedeedsoffluidmechanicsscientistsandengineeringcases,carryoutpatrioticeducationtohelpstudentsestablishcorrectoutlookonlifeandvalues.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，以及流体力学基本的研究方法是1.22M2目标2：了解并认识流体力学与工程实际的关系，培养应用流体力学理论分析和解决实际工程问题的能力是2.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论流体力学的任务、研究方法M10.5讲授/讨论0.5自学2第1章第1章流体及其主要物理性质本章重点难点：连续介质假设，粘性，牛顿内摩擦定律////31.11.1流体的概念流体的概念，连续介质假设M10.5讲授/讨论0.5自学41.21.2流体的主要物理性质流体的密度、重度、相对密度、压缩性、弹性、膨胀性、粘性及牛顿内摩擦定律M11讲授/讨论1作业/自学51.31.3作用在流体上的力质量力与表面力M11讲授/讨论1作业/自学6第2章第2章流体静力学本章重点难点：流体静压强的基本特性，静力学基本方程，平面总压力和曲面总压力的计算////72.12.1流体静压强的概念及其特点流体静压强的概念、两个特性及其证明。M11讲授/讨论1自学82.22.2重力作用下的流体平衡流体平衡微分方程，静力学基本方程及其几何、物理意义，压强的不同表示方法，压强分布图，测压管测压计M11讲授/讨论1自学9实验1实验1：静水压强实验掌握静止液体内部某点压强的量测方法M12实验2实验报告102.32.3静止流体作用在平面上的总压力静止流体作用在平面上总压力的三要素（大小、方向及作用点）M1,M22讲授/讨论2作业112.42.4静止流体作用在曲面上的总压力静止流体作用在曲面上总压力的三要素（大小、方向及作用点）M1,M22讲授/讨论2作业12第3章第3章流体运动学及动力学基础本章重点难点：连续性方程、伯努利方程、动量方程及其工程应用////133.13.1研究流体运动的两种方法欧拉法、拉格朗日法，加速度M11讲授/讨论1作业143.23.2流体运动的基本概念定常流和非定常流，流线和迹线，流管、流束和总流，有效断面、流量和断面平均流速M11讲授/讨论1作业153.33.3连续性方程一元流体运动的连续性方程，空间流体运动的连续性方程M11讲授/讨论1自学163.43.4理想流体运动微分方程及伯努利方程理想流体运动微分方程（欧拉方程），理想流体沿流线的能量方程（伯努利方程）M12讲授/讨论2自学173.53.5伯努利方程及其应用实际流体总流的能量方程（伯努利方程），伯努利方程的应用，泵对液流能量的增加M1,M22讲授/讨论2作业18实验2实验2：流量计实验掌握孔板流量计和文丘里流量计的工作原理，测定孔板流量计的流量系数M12实验2实验报告193.63.6定常流的动量方程及其应用定常流动量方程的导出及应用M1,M22讲授/讨论2作业20第4章第4章流动阻力与水头损失本章重点难点：流动状态，圆管层流运动规律，圆管紊流运动规律，沿程水头损失和局部水头损失计算////214.14.1管路中流动阻力产生的原因及分类水力半径，流动阻力产生原因，水头损失的分类M11讲授/讨论1自学224.24.2两种流动状态及判别标准层流、湍流流态的定义，雷诺数及其物理意义M11讲授/讨论1自学23实验3实验3：流动状态实验测定沿程水头损失hf与断面平均流速v，绘制流态曲线，计算下临界雷诺数M12实验2实验报告244.34.3圆管层流分析圆管层流的流速分布、流量、切应力分布及沿程水头损失M1,M21讲授/讨论1作业254.44.4圆管湍流分析湍流水力光滑、水力粗糙的定义，沿程水头损失的达西公式，沿程水力摩阻系数的实验分析M1,M22讲授/讨论2作业264.54.5局部水头损失局部水头损失系数，局部水头损失计算M1,M21讲授/讨论1作业27第5章第5章压力管路的水力计算本章重点难点：孔口与管嘴出流、明渠均匀流的水力计算，薄壁堰、实用堰、宽顶堰的水力计算////285.15.1孔口和管嘴泄流孔口、管嘴的定义，孔口、管嘴自由出流、淹没出流的流量计算公式M1,M21讲授/讨论1作业295.25.2明渠均匀流的水力特征及其发生条件明渠均匀流的水力特征，明渠均匀流的发生条件M11讲授/讨论1作业305.35.3明渠均匀流的水力计算明渠均匀流的基本公式，水力最优断面，渠道的允许流速，梯形断面明渠均匀流的水力计算M11讲授/讨论1作业315.45.4堰流的概念及基本公式薄壁堰、实用堰、宽顶堰的水力计算M11讲授/讨论1作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对工程流体力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有计算、推导和证明题。15%2平时表现1.随机检查学生上课精神状态、回答问题情况。2.开展随堂测试，实时掌握学生学习情况。20%3实验1、本课程6个学时实验，共三次实验。2、成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3、考核学生对流体力学知识的应用能力、实验操作能力以及分析问题解决问题的能力。10%4期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对流体力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题、填空、简答题、证明题、推导题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。2M1平时表现20%A-参与不同形式的教学活动3次以上；章测试或随堂测试答案正确。B-参与不同形式的教学活动2次以上；章测试或随堂测试答案基本正确。C-参与不同形式的教学活动1次以上；章测试或随堂测试答案部分正确。D-不参与教学活动，章测试或随堂测试答案不正确。3M1实验20%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实验数据，获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分析实验数据，获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正确分析实验数据，但是结合理论分析获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，抄袭或未能按时完成实验报告。4M1期末考试40%（见试卷评分标准）5M2平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。6M2平时表现30%A-参与不同形式的教学活动3次以上；章测试或随堂测试答案正确。B-参与不同形式的教学活动2次以上；章测试或随堂测试答案基本正确。C-参与不同形式的教学活动1次以上；章测试或随堂测试答案部分正确。D-不参与教学活动，章测试或随堂测试答案不正确。7M2期末考试40%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|工程流体力学,,中国石油大学出版社,2012.09,ISBN:9787563637614.（*主教材）2图书|流体力学,丁祖荣,高等教育出版社,2003.3图书|