流體力學(xué)教學(xué)大綱

1、流體力學(xué)教學(xué)大綱課程編號01200410開課學(xué)院一院開課系0121課程名稱中 文流體力學(xué)課程類別必修課英 文Fluid Mechanics課程學(xué)時總學(xué)時理論教學(xué)實驗教學(xué)上 機課程設(shè)計484261.有 Ö2. 無課程簡介：流體力學(xué)是面對航空類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門理論性、實踐性很強的課程。它是學(xué)習(xí)飛行器空氣動力學(xué)、直升機空氣動力學(xué)等航空航天類一些專業(yè)課程的入門基礎(chǔ)程，在一般工程力學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。本課程的任務(wù)是使學(xué)生認(rèn)識和掌握流體運動遵循的基本規(guī)律，對流體流過物體或在物體內(nèi)流動時與物體間產(chǎn)生的相互作用力的研究手段和方法特別是理論求解方法有較全面的了解和掌握，初步具備飛行器氣動力

2、設(shè)計所需的流體力學(xué)知識，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程、開展科學(xué)研究打好基礎(chǔ)；使學(xué)生初步學(xué)會應(yīng)用流體力學(xué)的理論和方法解決一些簡單的工程實際問題；結(jié)合本課程的特點，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、邏輯思維能力、流動現(xiàn)象的解讀能力和數(shù)值計算能力。前修課程、能力和知識結(jié)構(gòu)要求：先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、理論力學(xué)。主要能力和知識結(jié)構(gòu)：學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時應(yīng)具備高等數(shù)學(xué)中的解析幾何、微積分、常微分方程、理論力學(xué)有關(guān)力與運動等方面的基礎(chǔ)知識; 學(xué)生如果具有工程數(shù)學(xué)中，矢量代數(shù)、矢量分析和數(shù)理方程等方面的知識，將有助于本課程的深入學(xué)習(xí)。作為航空類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，還要求學(xué)生對航空航天等相關(guān)的工程背景有所了解。課程結(jié)構(gòu)說明： 本課

3、程由流體力學(xué)基礎(chǔ)知識、流體運動基本方程和基本規(guī)律、不可壓流和高速可壓無粘流四大部分組成，其結(jié)構(gòu)和學(xué)時分配如下圖所示： 序號 內(nèi) 容 | 理論授課| 實驗教學(xué) | 課堂討論 | 課外作業(yè) 0 課程概論 | 1 | | | 1 基礎(chǔ)知識 | 7 | | | 2 方程與規(guī)律 | 10 | 2 | | 3 不可壓流 | 10 | 2 | | 4 高速可壓無粘流 | 12 | 2 | | 總學(xué)時: 48 學(xué)時 = 42 學(xué)時(理論授課) + 6學(xué)時(實驗教學(xué)) 根據(jù)課程的特點，本課程的教學(xué)主要包括理論授課、實驗教學(xué)、課外作業(yè)、考試。其中：基礎(chǔ)知識部分的教學(xué)以理論授課(含討論課)和課外作業(yè)為主;其他部分的

4、教學(xué)以理論授課(含討論課)、實驗教學(xué)和課外作業(yè)為主。課程知識結(jié)構(gòu)說明： 課程概論（1學(xué)時）通過典型多媒體飛機機動飛行動畫等實例介紹流體力學(xué)在航空航天中的地位，與有關(guān)專業(yè)的關(guān)系，流體力學(xué)的研究對象、研究內(nèi)容、研究方法、學(xué)習(xí)目的、教學(xué)安排、教學(xué)要求等，使學(xué)生對本課程有一個總的和初步的了解。主要知識點：流體力學(xué)與工程和相關(guān)專業(yè)的關(guān)系、研究對象、研究內(nèi)容、研究方法。課程內(nèi)容共分4章: 第一章 流體力學(xué)基礎(chǔ)知識（7學(xué)時） 本章講述流體力學(xué)的預(yù)備知識，先介紹流體力學(xué)的基本任務(wù)，研究方向和流體力學(xué)的發(fā)展概述；然后介紹流體介質(zhì)，氣動力系數(shù)，矢量積分知識；最后引入控制體，流體微團及物質(zhì)導(dǎo)數(shù)的概念；要求掌握學(xué)習(xí)流

5、體力學(xué)入門的基礎(chǔ)知識和預(yù)備知識。 本章主要知識點：連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，流體的密度、壓強和溫度，氣體的壓縮性、粘性和傳熱性， 流體的模型化。 本章重點：流體的物理屬性及模型化。 第二章 流體運動基本方程和基本規(guī)律（10學(xué)時+2學(xué)時實驗） 本章講述流體控制方程和基本規(guī)律，包括連續(xù)方程、動量方程和能量方程的推導(dǎo)，方程的基本解法介紹，流體微團運動分析和旋渦運動（實驗演示）。要求掌握三大基本方程的推導(dǎo)，熟練掌握流體微團運動特點，了解流體旋渦運動。 本章主要知識點：三大基本方程，角速度，旋度，角變形率，位函數(shù)，流函數(shù)，環(huán)量，旋渦運動。 本章重點：三大基本方程的推導(dǎo)，微團運動分析結(jié)論。 實驗內(nèi)容：實驗設(shè)備介紹及基

6、本實驗演示 第三章 不可壓流（10學(xué)時+2學(xué)時實驗） 本章先講述不可壓無粘流（理想流體）。內(nèi)容有伯努利方程及應(yīng)用、流動控制方程、方程的基本解、基本解疊加、庫塔-儒可夫斯基升力定理；然后講述低速粘流基礎(chǔ)；最后介紹真實流動，給出與理想流的比較。與本章內(nèi)容相結(jié)合，實驗有雷諾實驗，測速實驗和真實流動演示等。要求熟練掌握伯 努利方程，基本解疊加解法，理解和掌握升力定理，了解粘流基礎(chǔ)知識。 本章主要知識點：伯努利方程，疊加原理，升力定理，附面層，層流，紊流。 本章重點：伯努利方程及應(yīng)用，基本解疊加和庫塔-儒可夫斯基升力定理。 實驗內(nèi)容：不可壓流水槽流動，流動現(xiàn)象分析第四章 高速可壓無粘流（12學(xué)時+2學(xué)時

7、實驗） 本章講述高速可壓無粘流。在高速時，流體運動必須考慮熱力學(xué)特性。先介紹與流體運動相關(guān)的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識，再講述一維等商絕熱流。然后講述正激波、斜激波與膨脹波（波系實驗演示）；最后介紹噴管及超音速風(fēng)洞。要求熟練掌握一維等商絕熱流所滿足的方程，激波前后參數(shù)關(guān)系，理解和掌握超音速噴管原理。 本章主要知識點：狀態(tài)方程，內(nèi)能，焓，熵，熵增原理，總壓，小擾動與馬赫錐，馬赫波，普朗佗（Prandtl）激波公式，拉瓦爾噴管 本章重點：一維等商絕熱流，正激波，拉瓦爾噴管原理 實驗內(nèi)容：風(fēng)洞設(shè)備參觀及工作原理介紹，含低速、高速、高超聲速為選講內(nèi)容，其余均為必講內(nèi)容。課程考核形式與要求：課程成績構(gòu)成：平時成績（

8、作業(yè)、實驗、考勤、答疑等）占30%；考試成績占70%。課程考試形式：閉卷考試（不停課）。課程考試要求：按結(jié)構(gòu)分：概念題，約占40%； 計算題，約占60%。按內(nèi)容分：基本方程與基礎(chǔ)知識，約占30%； 不可壓流，約占40%； 高速可壓無粘流，約占30%。課程教授方法說明：本課程的教學(xué)包括理論講授（含討論）、流動實驗、答疑輔導(dǎo)、課后作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié)，在課程教學(xué)中將應(yīng)適當(dāng)采用多媒體課件，以有效運用現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)勢，同時注意以下諸方面：1、 盡可能引入與飛機飛行相關(guān)的流體力學(xué)問題和流動實驗，加強學(xué)生的工程概念；2、 正確處理定性分析與定量分析的關(guān)系，建議進一步重視流體力學(xué)基本原理的應(yīng)用，突出分析問題的

9、方法、求解問題的思路；3、 微團運動分析為課程教學(xué)中的難點，建議結(jié)合討論講課，適當(dāng)補充習(xí)題；4、 伯努利方程及應(yīng)用為課程教學(xué)中的難點，建議結(jié)合討論講課，適當(dāng)補充習(xí)題；5、 拉瓦爾噴管原理為課程教學(xué)中的難點，建議結(jié)合討論講課，適當(dāng)補充習(xí)題；6、 控制體與基本解疊加為課程教學(xué)中的難點，建議結(jié)合習(xí)題分析講課；為了加強學(xué)生對基本概念的理解與掌握，建議補充適量的概念性習(xí)題。課程能力培養(yǎng)說明：通過課程的講授（含討論）、實驗、習(xí)題等各個教學(xué)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的以下能力： 1、 建模能力：能根據(jù)流動速度，對實際流動問題模型化；利用控制體，根據(jù)基本原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；2、 思維能力：通過包括推理、分析、判斷的邏輯思維過程，體現(xiàn)在對流動現(xiàn)象的解讀能力；3、 計算能力：能運用所學(xué)基本方程解法，如基本解疊加等方法，解算一般的二維流體力學(xué)問題。如計算給出繞二維物體的氣動力。4、 自學(xué)能力：具有自我閱讀流體力學(xué)與相關(guān)教學(xué)參考書的能力。先修課程高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、理論力學(xué)使