《流体力学与流体机械 第2版》-王贞涛 教案大纲

7/7《流体力学与流体机械》教学大纲一、课程基本信息课程中文名：流体力学与流体机械课程英文名：FluidMechanics&FluidMachinery课程代码：2520011课程学分：2.5总学时数：40课程类别：必修课课程性质：专业基础课开课学院：能源与动力工程学院适用专业：环境工程、安全工程、环保设备工程、食品机械先修课程：工程数学、工程力学后续课程：选用教材：《流体力学与流体机械》，王贞涛，机械工业出版社，2015年10月第1版课程网址：二、课程性质与课程目标（一）课程性质 《流体力学与流体机械》是环境、安全、环保及相关工程类专业的一门主要的技术基础与专业基础课程，它既具有较强的理论体系，同时又密切联系工程实际，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）课程目标课程目标1：以流体机械专业技术为背景，提高学生正确认识、分析和解决实际工程问题的能力，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。课程目标2：通过本课程的学习，使学生掌握流体力学基本概念、基本规律和原理，学会必要的流体力学分析和计算方法。课程目标3：掌握离心式、轴流式泵与风机的基本理论和泵与风机联合运行、选型等基本方法，为学好后继课程、从事专业技术工作和科学研究打下必要的的理论基础。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；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、毕业要求5和毕业要求8：指标点1-4.能够将流体力学、工程热力学、传热学、测试技术、燃烧理论等专业知识用于解决工程领域的复杂流动问题，占该指标点达成度的30%；指标点2-2.能够基于数学和自然科学相关原理以及能源动力领域相关知识，借助图表、数学模型及文字等正确地表达工程中的流体力学问题，占该指标点达成度的30%；指标点5-2.能够针对具体的对象，选择前沿实验仪器设备和先进测试分析技术或开发工具，模拟、预测和分析工程中的流体力学问题，并能够理解其局限性，占该指标点达成度的30%；指标点8-2.具有正确的世界观、人生观、价值观和强烈的社会责任感，占该指标点达成度的10%。课程目标毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4指标点1-4√指标点2-2√指标点5-2√指标点8-2√该课程对指标点1-4、2-2和5-2都是强支撑，权重系数都为0.3。课程目标1对应毕业要求指标点8-2。课程目标1主要要求学生了解流体力学研究现状，注重强化学生工程伦理教育，培养学生严谨求真、实事求是的科学质疑精神，树立积极向上、科技强国的核心价值观，最终达到指标点8-2的要求。课程目标2对应毕业要求指标点1-4。课程目标2要求学生掌握流动的基本特征与基本方程，理解重点流体力学控制方程组的数学描述及数学特性，课程目标2能够有力支撑指标点1-4。课程目标3对应毕业要求指标点2-2。课程目标3要求学生掌握流体流动的基本规律，加深对流体工程问题的深刻认识，这和指标点4-3（能够基于数学和自然科学相关原理以及能源动力领域相关知识，借助图表、数学模型及文字等正确地表达能源动力领域复杂工程问题）的要求紧密贴合。课程目标4对应毕业要求指标点5-2。课程目标4要求学生能够解决基于国家大型工程中流体力学问题的能力，与指标点5-2紧密关联。三、课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容1.流体力学的研究对象及方法2.流体基本物理性质3.连续介质假设4.流体受力5.牛顿内摩擦定律（二）教学要求了解本课程的性质、研究对象与方法、任务，掌握连续介质模型等基本概念，熟练运用牛顿内摩擦定律。（三）重点与难点1.重点连续介质假设、牛顿内摩擦定律2.难点连续介质假设第二章流体静力学（一）课程内容1.流体静压强及其特性2.流体平衡的微分方程3.流体静力学基本方程式4.平衡流体对壁面的作用力（二）教学要求理解流体静力学基本方程，掌握流体作用在平面、曲面上总压力的计算方法。（三）重点与难点1.重点流体静压力的计算2.难点压力中心的求解第三章流体运动学基础（一）课程内容1.描述流体运动的两种方法2.定常和非定常流动3.连续性方程4.流体微团的运动5.速度势函数和流函数（二）教学要求了解描述流体运动的两种方法，掌握定常流和费定常等基本概念，掌握连续性方程及其应用。（三）重点与难点1.重点控制体与系统2.难点欧拉方法的理解、流体微团的运动分析第四章流体动力学基础（一）课程内容1.理想流体的运动微分方程2.不可压缩粘性流体运动微分方程3.伯努利方程4.动量与动量矩方程5.圆管内流动水力计算（二）教学要求了解粘性流体中的应力分析及本构方程，熟悉欧拉方程、纳维－斯托克斯方程及伯努利方程；掌握圆管层流的运动规律，沿程损失和局部损失的计算。（三）重点与难点1.重点流体微团所受应力分析、流体动力学方程及其应用2.难点动量与动量矩方程第五章泵与风机概述（一）课程内容1.泵的用途与分类2.叶片式泵的主要部件和结构形式3.叶片式风机的主要部件和结构形式（二）教学要求掌握泵与风机的定义、基本型式和典型结构。了解泵与风机的分类、发展历史和叶片式与容积式的主要特点。（三）重点与难点1.重点泵的机构与分类。2.难点泵内结构第六章叶片式泵与风机的理论（一）课程内容1.泵与风机工作原理2.泵与风机性能参数3.离心式泵与风机的叶轮理论4.叶型及其对泵与风机性能的影响5.泵与风机的性能曲线6.轴流式泵与风机的机翼叶栅理论（二）教学要求掌握泵与风机基本性能参数的计算及叶片式泵与风机工作原理、能量基本方程；泵与风机的特性曲线绘制方法；轴流式泵与风机机翼叶栅升力计算方法；泵相似定律的应用。了解泵与风机叶型对性能的影响。（三）重点与难点1.重点离心式泵与风机的原理与特性曲线。2.难点泵内部流动与特性曲线绘制。第七章泵与风机的运行、调节及选型（一）课程内容1.管路性能曲线及工作点2.泵与风机的联合工作3.泵与风机的工况调节4.泵与风机的选型（二）教学要求掌握泵与风机装置特性曲线的计算与绘制方法及联合运行工况点的确定方法；了解其它常用泵与风机的型式结构及其特点；掌握泵与风机的选型方法。（三）重点与难点1.重点泵与风机的联合运行及工况点的确定、泵与风机的选型方法。2.难点泵与风机的选型方法。四、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伯努利方程验证实验2验证性必做课程目标1、22离心泵的性能测定试验2综合性必做课程目标1、2注：1.“类型”填验证性、综合性、设计性等；2.“要求”填必做、选做。实验1：（伯努利方程验证实验）并掌握压力水头、速度水头、总水头以及压力和流量的测量方法。通过对实验现象的分析和研讨，掌握管道中各种能量的转换特性和关系，验证伯努利方程。实验2：（离心泵的性能测定试验）1.测定离心泵恒定转速下性能，绘制扬程-流量曲线，轴功率-流量曲线及泵流量-效率曲线。2.了解流量仪表、测功装置的原理及操作方法，掌握离心泵性能测试原理。五、学时分配、教学方法及支撑课程目标章（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理论授课实验上机其它小计第一章4讲授法课程目标2第二章6讲授法课程目标2第三章6讲授法课程目标2第四章62讲授法、演示法课程目标1、2第五章2讲授法课程目标2第六章62讲授法、演示法课程目标1、2第七章6讲授法课程目标2合计364注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2.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。六、课程考核序号考核方式或途径考核要求评分标准考核权重考核对应的课程目标1课堂表现主要针对学生的课堂小测验、课程内容掌握情况、出勤率等方面的考核。学生出勤率达到100%，在最终期末考核成绩中，占10分，出勤率每减少10%，扣1分，出勤率不到60%的学生，不计分数。课堂小测验5次满分以上，可获得奖励分10分，计入总成绩。10%目标1、2、3、42平时作业课后作业完成10-15个习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，占平时成绩的30%。此外，每个学生需通过商业软件完成一个以工程应用为背景的模拟分析，并作口头报告，此大作业占平时成绩的70%。根据平时课后作业设置的分值及评分标准给出各单个题目的成绩，最后所有题目的总分归一化到100分，每位学生按照实际得分归一化后的成绩计入总成绩30%目标2、3、43期末测试试卷题型包括简答题和综合分析应用题等，以卷面成绩的60%计入课程总成绩。其中考核基础知识型题目占60%，考核应用实例综合分析与验证的能力题目占40%。按照具体的标准答案和评分细则进行评价60%目标1、2、3、4总评成绩100%注：1.课程考核应做到过程性考核与终结性考核相结合。2.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小论文、项目设计和作品等。3.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。5.考核内容须包含课程思政成效考核。七、课程目标达成情况评价在课程结束后，需对课程每一个课程目标达成情况进行计算与分析。课程目标达成情况通过课程过程性评价和课程终结性评价来综合确定。1.过程性评价，通过过程性考核提供评价数据，原则上一门课程的过程性考核形式种类不少于2种（不包括考勤），次数不少于3次，考核形式与考核内容须有效支撑课程目标达成，过程性考核须有成绩评定，并作为学生成绩构成部分记入期末总评成绩表。2.课程终结性评价，通过课程终结性考核提供评价数据，课程考核形式与考核内容须有效支撑课程目标达成，终结性考核须有成绩评定，并作为学生成绩构成部分记入期末总评成绩表。3.课程过程性考核与终结性考核数据按照大纲要求的权重支撑课程目标是否达成，课程目标达成目标值由课程组确定，对于某一课程目标，支撑其达成的各类考核的权重之和为1。课程考核采用的不同考核方式，均须有详细的评分说明。4.课程结束后即进行课程目标达成情况评价，评价结果是学生课程学习效果的重要反映，也是课程质量持续改进的重要依据。八、参考书目及学习资料1、《流体力学》，张也影，高等教育出版社，2000年8月第2版2、《工程流体力学》，闻建龙，机械工业出版社，2011年8月第1版3、《泵与风机》，沙毅，中国科学技术出版社，2004年8月第1版九、大纲说明本课程采用课堂教学与实验教学相结合授课方式，课程教学旨在使学生掌握流体力学基本概念、基本规律和原理，了解泵与风机联合运行、选型等基本方法。实验教学包括伯努利方程验证实验以及离心泵的性能测定试验，习题以教材课后习题为主。