工程流体力学 教学大纲

第页工程流体力学一、课程说明课程编号：100002Z10课程名称（中/英文）：工程流体力学/EngineeringFluidMechanics课程类别：专业核心课程学时/学分：64/4先修课程：高等数学、大学物理适用专业：能源与动力工程，建筑环境与设备工程，新能源科学与工程教材、教学参考书：[1].《工程流体力学（第一版）》.北京：机械工业出版社，2014.[2]罗惕乾.《流体力学（第三版）》.北京:机械工业出版社，2007.[3]周光迥等.流体力学（上、下册）（第二版）.北京:高等教育出版社，2000.6[4]赵孝保.《工程流体力学（第三版）》.南京:东南大学出版社，2012.[5]莫乃榕.《工程流体力学（第二版）》.武汉:华中科技大学出版社，2000.二、课程设置的目的意义本课程是能源与动力工程专业的专业基础课，其目的是通过本课程的学习，培养学生分析和求解简单流体力学问题的能力，解决工程实际问题，设计和制作流体力学实验的能力，能初步了解计算流体力学的思路和方法，具有较强的创新意识，为后续课程的学习及日后从事与炉窑热工、制冷与空调、动力机械、检测与控制技术等相关的研究、设计与管理工作打下良好基础。三、课程的基本要求知识：熟练掌握流体静力学、流动阻力计算、粘性流动基础、气体的一元流动等知识，要求了解流动相似原理、流动测量与显示技术、理想流体动力学、激波、射流等内容，并一般了解流体力学数值计算的基本知识；能力：掌握基本流体力学知识，解决生活及工程中基本流动问题的能力；通过流体力学理论学习建立现代工程流体力学体系，同时通过实验环节提升学生工程分析能力，从而达到运用所学知识分析解决工程流体问题，达到培养学生解决复杂工程流动问题的能力；素质：通过课程的学习建立流体力学体系，提升工程应用素质。通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质。通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践第1章流体与流体力学概念；知识体系与应用领域；流体力学研究方法；学习中应注意的问题220“流体力学”发展简史，课程学习目的、意义与要求水利工程的原理工程举例，展示图片和视频，结合世界和中国历史背景第2章流体的密度与可压缩性；流体的分散性与连续介质假设；流体的粘性与理想流体模型220流体的密度、粘性、连续介质假设弹性模量、粘度偏应用讲解，简化推导，重概念本质。布置专题并评价第3章静止流体的应力特征；静止流体的力平衡微分方程；静止液体的压强概念、分布及测量；静止液体作用在壁面上的总压力880欧拉平衡方程、静止流体作用壁面的压力分布欧拉方程、压力体力的平衡推导欧拉方程、结合仪器讲解。研讨形式、布置课堂作业第4章描述流体运动的两种方法；流体运动的基本概念；连续性方程；理想流体运动微分方程；伯努利方程及拓展；动量方程与动量矩方程880欧拉运动方程、连续性、伯努利、动量三大方程不同伯努利方程的区别分组研讨，重推导思路，重各种方程之间的联系、布置课堂作业第5章粘性流体管内流动的伯努利方程及阻力损失；圆管中层流流动分析；管内湍流的分区特征与速度分布；管内湍流的沿程阻力系数；局部阻力系数880流态、粘性流体伯努利方程、沿程和局部阻力计算湍流速度分布要求学生预习+制作课件+课堂演讲+教师点评提高学生课堂参与兴趣6章压缩性气流的能量方程、连续性方程；压缩性气流中各参数的变化规律；压缩性气体经喷管的流动；压缩性气体的等温管流440可压缩气体能量、连续性方程、拉伐尔喷管、膨胀波、激波拉伐尔喷管、膨胀波结合航空航天设备讲解，加以视频演示第7章理想流体微团运动分析；速度环量与涡量；速度势与流函数；速度势与流函数；基本的平面势流；有势流动的叠加；理想流体的旋涡运动880流函数、势函数、有旋无旋概念与判断标准、复位势、有势流动叠加流函数、势函数、复位势结合视频演示，分组研讨，布置课堂作业第8章雷诺输运定理与连续性方程；变形率张量与亥姆霍兹定理；动量方程；本构方程；纳维—斯托克斯方660雷诺输运定理、N-S方程、二维平面层流解雷诺输运定理要求学生预习+制作课件+课堂演讲+教师点评提高学生课堂参与兴趣程；运动方程组的封闭性与定解条件；二维平面层流解第9章边界层流动的基本特征；边界层运动方程及其相似性解；平板边界层的布拉修斯精确解；边界层积分方程解法660边界层概念、特征及方程的解法边界层动量积分方程分组研讨，重概念讲解第10章湍流的形成及特征；湍流描述方法；湍流运动基本方程；湍流模式理论220湍流形成与特征、湍流运动方程湍流运动方程讲课前以题目形式针对性提出课堂讲授内容的疑问给学生，要求预先阅读教材并能在课堂回答。课堂通过提问及回答的方式加强学生对教材内容的正确理解。第11章混合长度与流速分布律；圆管内湍流；平壁湍流速度边界层；射流与尾流440混合长、圆管内湍流、平壁湍流速度边界层速度边界层结合实例和视频演示重概念讲解第12章单位与量纲；量纲分析法；相似原理；相似准数；基本方程的相似变换；模型实验设计440量纲概念、相似原理、相似准则、模型实验相似原理讲课前以题目形式针对性提出课堂讲授内容的疑问给学生，要求预先阅读教材并能在课堂回答。课堂通过提问及回答的方式加强学生对教材内容的正确理解。第13章基本方程与定解条件；数值求解的一般步骤；离散化方法；单变量代数方程组的求解；多变量联立代数方程组的求解；SIMPLE算法220数值求解步骤、离散化方法离散化方法结合工程应用讲解注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求实验名称实验内容学时基本要求管路串并联串并联管路的阻抗变化以及流量分配规律2定性分析串并联管路的阻抗变化以及流量分配规律绕流圆柱体表面压力分布测定圆柱体绕流其表面压力分布测试2了解实际流体绕圆柱体流动时，其表面压力分布的情况并与理想流体的压力分布相比较绕流机翼表面的压力分布测定测定在不同冲角下机翼的表面压力分布2了解机翼表面压力分布及冲角对压力分布的影响流体力学综合实验测量雷诺数，沿程阻力，局部阻力，伯努利方程以及文丘里、孔板测流量的校核等2掌握流体力学中一些常用参数测试及计算六、考核方式及成绩评定考核内容重点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用多种形式（笔试、口试、答辩、测验、论文等）、多个阶段（平时测试、作业测评、课外阅读、社会实践、期末考核等）、多种类型（作品、课堂实训、课堂讨论、社会调查、竞赛等）等全过程的考核；成绩评定加大过程考核及阶段性考核成绩比例（原则上≥40%），减少期末成绩的占分比例。教学过程中采取讲授、讨论、分析、大型作业、课前导学的方式进行，注重过程考核，考核方式包括：笔试、作业、讨论、辩论、课内互动，课外阅读等；过程考核占总评成绩的50%，期末考试点50%。考核方式