《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名EngineeringFluidMechanics課程代碼B0804Z22學(xué)分3.5總學(xué)時56理論學(xué)時48實驗/實踐學(xué)時8課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程熱力學(xué)適用專業(yè)能源與動力工程開課學(xué)院計量測試工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位工程流體力學(xué)是研究流體平衡、運動及能量間內(nèi)在聯(lián)系與相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科，是一門以流體基礎(chǔ)理論為主，結(jié)合一般工程技術(shù)的課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)后，能夠獲得流體力學(xué)方面基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)知識，實驗技能和一定的分析、解決問題的能力，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。工程流體力學(xué)也是培養(yǎng)能源動力專業(yè)學(xué)生必備的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。熱能與動力工程技術(shù)人員只有切實地了解和掌握流體在各種熱力設(shè)備中的流動規(guī)律，才能熟悉和掌握這些設(shè)備的性能和運行規(guī)律，也才能在電力生產(chǎn)中充分發(fā)揮這些設(shè)備的效能。（二）課程目標(biāo)目標(biāo)1：使學(xué)生掌握流體靜止及運動時的規(guī)律以及流體與固體之間的相互作用，并掌握這些規(guī)律在工程實際當(dāng)中的應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的理論基礎(chǔ)；目標(biāo)2：通過課堂教學(xué)和實驗課使學(xué)生對工程實踐中有關(guān)的流體力學(xué)問題有較廣泛而系統(tǒng)的理論知識、必要的實驗技能和一定的分析和解決問題的實際能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自學(xué)、課堂討論、課后作業(yè)等。課堂教學(xué)，結(jié)合工程案例講解流體靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)、流體在管內(nèi)流動、流體與固體之間相互作用等內(nèi)容的主要理論和計算方法；課堂討論，以小組為單位對課堂重點內(nèi)容進(jìn)行討論，特別流體靜力學(xué)與動力學(xué)計算、流體管內(nèi)流動阻力計算和黏性流體繞過物體的流動計算；課后作業(yè)，安排與課堂重點內(nèi)容相關(guān)的課后作業(yè)，幫助學(xué)生課后掌握知識點；自學(xué)，課后自學(xué)氣體一維和二維運動知識，為工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4課程目標(biāo)1HHHM課程目標(biāo)2HHHM注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章緒論了解工程流體力學(xué)的研究對象，任務(wù)和方法，了解本課程在專業(yè)及工程中的應(yīng)用。第二章流體及其物理性質(zhì)理解掌握流體靜壓強、等壓面的概念及其性質(zhì)；流體平衡微分方程及其在相對平衡中的應(yīng)用；掌握平面和曲面受壓力的計算方法。第三章流體靜力學(xué)流體平衡的微分方程式；掌握重力場中的平衡流體靜壓強的計算與測量，流體對壁面的作用力的計算；掌握液體的相對平衡的計算方法。第四章流體運動學(xué)和流體動力學(xué)基礎(chǔ)了解描述流體運動的兩種方法，流體運動中的幾個基礎(chǔ)概念；掌握連續(xù)方程式，掌握伯努利方程式及其應(yīng)用；掌握動量方程式及其應(yīng)用；了解動量矩方程式。第五章實驗流體力學(xué)基礎(chǔ)理解相似原理，定理和量綱分析的應(yīng)用；了解風(fēng)洞、水洞結(jié)構(gòu)；了解壓力、速度、流量測量的方法。第六章管內(nèi)流動和水力計算液體出流了解雷諾實驗；理解圓管中的層流和湍流現(xiàn)象；理解和掌握管路中的沿程阻力、局部阻力，以及管路計算方法；掌握薄壁孔口出流和厚壁孔口出流計算方法；了解孔口及機械中的氣穴現(xiàn)象；了解變水頭作用下的孔口出流問題；了解管中水擊現(xiàn)象。第七章氣體的一維流動了解音速和馬赫數(shù)，氣流的特定狀態(tài)和參考速度、速度系數(shù)定義。第八章理想流體有旋流動和無旋流動掌握理想流體微分形式的連續(xù)方程、流體微團(tuán)運動分解、理想流體運動方程和定解條件；了解渦線、渦管、渦束、渦通量、速度環(huán)量、速度勢、流函數(shù)等概念和流網(wǎng)斯托克斯定理、湯姆孫定理、亥姆霍茲定理。第九章黏性流體繞過物體的流動掌握黏性流體微分形式的運動方程（N-S方程），理解邊界層概念、邊界層微分方程、邊界層動量積分方程；掌握平板層流和湍流邊界層近似計算；了解邊界層分離現(xiàn)象。五、課程學(xué)時安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)（作業(yè)、自學(xué)、討論等任務(wù)要求）對應(yīng)課程目標(biāo)第一章緒論2查找課程資料課程目標(biāo)2第二章流體及其物理性質(zhì)2完成2.4、2.7、2.12作業(yè)課程目標(biāo)1第三章流體靜力學(xué)6完成3.4、3.10、3.17、3.20作業(yè)課程目標(biāo)1、2第四章流體運動學(xué)和流體動力學(xué)基礎(chǔ)121、完成4.2、4.6、4.13、4.14、4.22、4.26、4.31作業(yè)2、課前復(fù)習(xí)高數(shù)偏微分方程3、安排流體靜力學(xué)與動力學(xué)計算專題討論課程目標(biāo)1、2第五章實驗流體力學(xué)基礎(chǔ)41、完成5.3、5.16作業(yè)2、課前復(fù)習(xí)流體靜力學(xué)與動力學(xué)知識課程目標(biāo)1第六章管內(nèi)流動和水力計算液體出流101、完成6.1、6.2、6.10、6.14、6.26作業(yè)2、安排阻力計算專題討論課程目標(biāo)1、2第七章氣體的一維流動4完成7.1,7.6作業(yè)課程目標(biāo)1、2第八章理想流體有旋流動和無旋流動6完成8.1、8.3、8.7作業(yè)課程目標(biāo)1第九章黏性流體繞過物體的流動101、完成9.12、9.14、9.17作業(yè)2、安排黏性流體繞過物體的流動計算專題討論3、課后復(fù)習(xí)黏性流體微分形式的運動方程運動方程課程目標(biāo)1、2六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別1水流態(tài)演示實驗2了解層流和湍流兩種流態(tài)及其特點。自學(xué)演示選做2雷諾數(shù)測定實驗2了解管道流動雷諾數(shù)測定方法，以及實驗操作、調(diào)節(jié)方法。試驗報告驗證必做3皮托管測速實驗2掌握測速原理，了解皮托管測速實驗操作和數(shù)據(jù)處理方法。試驗報告驗證必做4沿程阻力實驗2掌握沿程阻力和沿程阻力系數(shù)的定義，了解沿程阻力系數(shù)的測量方法。試驗報告驗證必做5文丘里管實驗2了解文丘里管的原理和用途，了解差壓測量系統(tǒng)的組成、調(diào)節(jié)方法和測量方法。自學(xué)驗證選做6局部阻力實驗2掌握局部阻力和沿程阻力系數(shù)的定義，了解局部阻力系數(shù)的測量方法。自學(xué)驗證選做7流體靜力學(xué)實驗2掌握用測壓管測量流體靜壓力的方法；驗證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；自學(xué)驗證選做8不可壓縮流體恒定流動量定律實驗3通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等因素的分析，掌握流體力學(xué)的動量守恒定理；自學(xué)驗證選做注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時作業(yè)、實驗表現(xiàn)平時成績（15%）+實驗成績（15%）30%期末考核閉卷卷面成績70%考核類別考試成績登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：（1）《工程流體力學(xué)》，孔瓏編著，中國電力出版社出版（2）《流體力學(xué)