流体力学教学大纲

流体力学教学大纲课程中文名称：流体力学课程英文名称：FluidMechanics课程编号：A1352学分：2.0学时：32（其中：讲课学时：26实验学时：6实践学时：0）先修课程：高等数学、大学物理、理论力学等适用专业：土木工程课程类别：专业核心课程使用教材：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水力学（第五版）（上册）[M],北京:高等教育出版社,2016.开课单位：水利与环境学院一、课程性质流体力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课。其任务是使学生掌握流体力学的基本概念、基本理论、基本计算方法，并掌握一定的基本实验技能。通过本课程的学习，使学生具有分析和解决流体流动问题的能力，并为学习有关后续课程、从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。二、课程目标课程总体目标：通过本课程的学习使学生掌握流体力学在土木工程中的一些具体应用，并掌握一定的基本实验技能。课程目标1：掌握流体力学中的一些基本概念与物理意义；课程目标2：掌握对流体力学基本分析方法，并具有应用所学流体力学知识理解土木工程相关问题的能力；课程目标3：具有独立应用流体力学基本概念、基本理论与基本方程分析和求解从土木工程中实际简化出来的流体力学问题的能力；课程目标4：具有一定的基本实验技能。课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标支撑毕业要求毕业要求指标点支撑毕业要求指标点权重课程目标1：掌握流体力学中的一些基本概念与物理意义；毕业要求2问题分析：毕业生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理对土木工程中的各类复杂问题进行深入分析，并通过查阅文献进行对比研究，从而获得与研究目的有关的结论与资料，进一步做出正确的分析方法与技术路线。2.2能够从土木工程问题中提取力学模型，进行研究和分析，获得有效结论0.15课程目标2：掌握对流体力学基本分析方法，并具有应用所学流体力学知识理解土木工程相关问题的能力；课程目标3：具有独立应用流体力学基本概念、基本理论与基本方程分析和求解从土木工程中实际简化出来的流体力学问题的能力；课程目标4：具有一定的基本实验技能。三、教学内容及要求第1章绪论本章教学内容：流体力学的研究对象、研究方法、研究内容及假定；流体主要物理性质，作用在流体上的力。本章重点和难点:重点：流体的主要物理性质难点：液体粘性产生原因及作用考核要点：液体的主要物理性质（粘滞性）、连续介质假定、理想液体的定义以及作用在流体上的力。教学方法：常规教学方法及多媒体作业安排：课后习题1.2，1.4第2章水静力学本章教学内容:静水压强的特性，液体平衡微分方程，静水压强的基本规律，压强的表示方法及计量方式，作用在平面以及曲面上的静水压力。本章重点及难点：重点：静水压强的特性，液体平衡微分方程以及水静力学的基本方程，平面及曲面上的静水总压力。难点：作用在平面、曲面上的静水总压力。考核要点：静水压强的特性，图解法求解矩形平面壁的静水总压力，解析法求解任意形状平面壁的静水总压力，二向曲面上的静水总压力，以及静水压强分布图和压力体图。教学方法：常规教学方法、多媒体并辅以相关实验作业安排：课后习题2.1、2.5、2.6、2.7、2.8、2.10、2.11第3章液体运动的流束理论本章教学内容:描述液体运动的两种方法，液体运动中的相关概念，以及恒定总流的三大方程。本章重点及难点：重点：恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程。难点：恒定总流的能量方程、动量方程。考核要点：描述液体运动的两种方法（拉格朗日法和欧拉法），液体运动中的相关概念（恒定流与非恒定流，流线与迹线，微小流束与总流，一元流、二元流和三元流，以及均匀流与非均匀流），恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程，以及上述三大方程的应用条件。教学方法：常规教学方法、多媒体并辅以相关实验。作业安排：课后习题3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.10、3.12第4章流动阻力及水头损失（6学时）本章教学内容:产生水头损失的原因，层流和湍流的定义、判别方法，湍流运动的基本特征，沿程水头损失与切应力之间的关系，雷诺试验、尼古拉兹试验曲线，以及沿程水头损失与局部水头损失的计算方法。本章重点及难点：重点：流动阻力与水头损失的概念与产生原因，以及实际液体的两种流动型态层流与湍流的定义及判别（雷诺数），雷诺试验、尼古拉兹试验曲线难点：水头损失的原因以及层流、湍流的定义及其判别方法。考核要点：水头损失的类型、与阻力的关系以及相关的计算方法，实际液体的两种流动型态层流与湍流的定义及判别，不同流动型态下沿程阻力系数的变化规律。教学方法：常规教学方法、多媒体并辅以相关实验。作业安排：课后习题4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.7、4.8四、学时分配及对课程目标的支撑章节教学内容支撑的课程目标学时分配讲课实验实践一1.1水力学的任务、研究对象课程目标10.251.2水力力学发展史课程目标10.251.3液体的主要物理性质课程目标11.51.4连续介质和理想液体的概念课程目标10.51.5作用在流体上的力课程目标10.251.6水力学研究方法课程目标10.25二2.1静水压强及其特性学时课程目标112.2液体的平衡微分方程式及其积分课程目标112.3重力作用下静水压强的基本公式课程目标112.5作用在平面上的静水总压力课程目标1、2、322.6作用在曲面上的静水总压力课程目标1、2、32流体静力学综合型实验课程目标42三3.1描述液体质点运动的两种方法课程目标10.53.2液体运动的一些基本概念课程目标11.53.3恒定总流连续性方程课程目标1、2、31.03.4恒定总流能量方程课程目标1、2、343.5恒定总流动量方程课程目标1、2、33PLC触摸屏测控型文丘里综合实验课程目标42四4.1水头损失的物理概念及分类课程目标10.54.2液流边界几何条件对水头损失的影响课程目标10.54.3均匀流沿程水头损失与切应力的关系课程目标1、214.4实际液体的两种流动状态课程目标10.54.5圆管中的层流运动课程目标1、20.54.6湍流的特征课程目标114.7沿程阻力系数的变化规律课程目标1、214.8计算沿程水头损失的经验公式课程目标1、2、30.54.9局部损失课程目标1、2、30.5PLC触摸屏测控型沿程阻力实验课程目标42PLC触摸屏测控型局部阻力综合实验课程目标42PLC触摸屏测控型雷诺实验课程目标42合计266注：实验必做3个，其他自选。五、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：本课程通过多方面综合考核，考核成绩由期末考试成绩、平时成绩和实验成绩组成。平时成绩由课堂表现、课后作业、线上考试等组成。期末考试为闭卷考试。2.课程成绩评定标准考核形式分值考核细则平时成绩20线上考试成绩10课后作业完成情况10课堂讨论、课堂回答等情况实验成绩10由实验室老师综合评定卷面成绩50学生期末闭卷考试的卷面成绩六、参考书目[1] FinnemoreE.John,FranziniJosephB.FluidMechanicsWithEngineeringApplications(10edition）[M].McGraw-HillScience,2001.[2]李家星,赵振兴.水力学[M].南京:河海大学出版社,2001.[3]李炜,徐孝平.水力学[M].武汉:武汉大学出版社,2000.[4]李玉柱,贺五洲.工程流体力学（上册）[M].清华大学出版社,2006.[5]莫乃榕,槐