《工程流体力学》-鲁义 教案大纲

《工程流体力学》教学大纲执笔人：鲁义审核人：课程编码：2100083032总学时数：48课时（其中课堂教学48课时，实践教学0课时）学分：3学分一、本大纲适用专业安全工程二、课程性质与学习目标1.课程目标（1）掌握工程流体力学的基本概念、基本知识和基本理论，能利用流体力学基本定律解释自然现象，能进行流体静力学、动力学、计算流体力学等复杂工程问题的计算分析；（2）掌握各种热力和其它设备中的流体平衡和流动的基本规律，深入了解流体绕过物体或流过某种通道时的速度分布、压强分布、能量损失及流体同固体间的相互作用，为以后从事相应的科学研究、工程应用和实际操作提高分析问题和解决问题的能力，提供坚实的理论基础。2.与其它课程的关系专业课程，是工作研究的先学课程。3．开设学期按培养方案规定的学期开设。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时1第一章绪论面授讲课42第二章流体的基本概念面授讲课63第三章流体静力学面授讲课64第四章流体运动学面授讲课65第五章流体动力学面授讲课66第六章计算流体力学面授讲课87第七章量纲分析与相似理论面授讲课68第八章安全工程领域的流体力学问题面授讲课6四、教学内容、重点第一章绪论1.教学目标掌握工程流体力学的发展简史、研究内容与研究方法。2.教学内容1、流体力学的发展简史2、研究内容和基本理论3、研究方法4、工程应用3.教学方法课堂讲授。4.本章重点体的定义和特征、连续介质的假设、作用在流体上的力、流体的主要物理性质、液体的表面性质。5.本章难点流体的连续介质的假设、流体的粘性和液体的表面张力等都是以前未曾接触过的新概念。第二章流体的基本概念1.教学目标掌握流体力学的基本概念。2.教学内容1、流体的定义和特征2、流体连续介质的假设3、作用在流体上的力4、流体的特性及主要物性参数(粘性、密度等)5、液体的表面性质3.教学方法课堂讲授。4.本章重点体的定义和特征、连续介质的假设、作用在流体上的力、流体的主要物理性质、液体的表面性质。5.本章难点流体的连续介质的假设、流体的粘性和液体的表面张力等都是以前未曾接触过的新概念。第三章流体静力学1.教学目标掌握流体的静压强及特性、流体平衡微分方程式和流体静力学基本方程式的主要推导过程。了解工程上常用的压强的计示及测量方法。了解静止液体作用在平面和曲面上的总压力和静止液体作用在物体上的浮力。2.教学内容1、流体的静压强及特性2、流体平衡微分方程式3、流体静力学基本方程式4、绝对压强、计示压强、液柱式测压计5、液体的相对平衡6、静止液体作用在平面和曲面上的总压力7、静止液体作用在物体上的浮力3.教学方法课堂讲授。4.本章重点掌握流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式。5.本章难点流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式。第四章流体运动学1.教学目标掌握流体运动的基本概念和基本方程以及研究流体流动的方法。2.教学内容1、研究流体流动的方法2、流动的分类3、迹线与流线4、流管、流束、流量5、系统与控制体3.教学方法课堂讲授。4.本章重点流体流动的分类以及基本概念。5.本章难点本章概念较多，需要花功夫记忆。第五章流体动力学1.教学目标广泛地深入地理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程。熟练掌握伯努利方程及其应用。2.教学内容1、连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程2、伯努利方程及其应用3、沿流线主法线方向压强和速度的变化4、粘性流体总流的伯努利方程3.教学方法课堂讲授。4.本章重点连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程、伯努利方程及其应用。5.本章难点准确理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程的推导过程。熟练掌握伯努利方程及其应用。第六章计算流体力学1.教学目标掌握计算流体力学的基本相关知识，能够运用软件进行简单流体力学问题的求解。2.教学内容1、流动模型2、有限差分法3、有限元法4、有限体积法3.教学方法课堂讲授。4.本章重点计算流体力学的集中计算模型，能够简单运用几种模型进行问题求解。5.本章难点有限差分法、有限元法、有限体积法的运用。第七章量纲分析与相似理论1.教学目标掌握流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件。熟练应用量纲分析法。2.教学内容1、流动的力学相似2、动力相似准则3、流动相似条件4、近似的模型试验5、量纲分析法3.教学方法课堂讲授。4.本章重点流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件。熟练应用量纲分析法。几个重要的准则数(雷诺数、欧拉数、马赫数、柯西数、韦伯数等)的物理意义及其表达式。5.本章难点相似原理和量纲分析法是以前未曾接触过的,但它们是最基本的试验研究的理论处理方法,必须熟练掌握。第八章安全工程领域的流体力学问题1.教学目标掌握各种不同场所的安全问题中流体力学相关的知识。2.教学内容1、消防安全2、工业燃气安全3、化工与石油安全4、矿山安全5、水利安全6、航空安全3.教学方法课堂讲授。4.本章重点消防安全中火灾的分类、矿山安全中工作面需风量的计算、水利安全中水流量等参数的计算。5.本章难点矿山安全中工作面需风量的计算应