《課程名稱流體力學(xué)與流體機(jī)械》課程教學(xué)大綱（本科）

1、課程名稱流體力學(xué)與流體機(jī)械(Fluid Mechanics and Fluid Machinery)課程代碼：02410013學(xué)分：3.5學(xué)分學(xué)時(shí)：56學(xué)時(shí)（其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí) 上機(jī)學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí) 課 程實(shí)踐學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)）先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)等適用專業(yè)：流體機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、安全工程、環(huán)境工程等專業(yè)教材：（流體力學(xué)與流體機(jī)械、王貞濤主編、機(jī)械工業(yè)出版社、第1版次）一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)流體力學(xué)與流體機(jī)械是流體機(jī)械、安全工程、環(huán)境工程等工科專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。 該課程的目標(biāo)在于使學(xué)生掌握流體力學(xué)與流體機(jī)械領(lǐng)域的基本理論、基本

2、計(jì)算方法、基本實(shí)驗(yàn)技能 以及在工程實(shí)際中的初步應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備分析和解決實(shí)際流體力學(xué)問題的 能力，并為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作和進(jìn)行科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點(diǎn)和對(duì)畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包括知識(shí)目標(biāo)和能力 目標(biāo)。）課程目標(biāo)1:掌握流體的主要流體力學(xué)性質(zhì)、流體靜力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)基本方程、流體流動(dòng)形 態(tài)及阻力損失的基本概念與計(jì)算、管路的基本計(jì)算方法、孔口與管嘴出流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理解理想流體 和粘性流體的力學(xué)基本概念，掌握流體力學(xué)相似性原理、常用的相似準(zhǔn)數(shù)和模型律，掌握常用泵與 風(fēng)機(jī)的工作原理和構(gòu)造性能，了解常用泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)原理和選用

3、原理等0課程目標(biāo)2：使學(xué)生掌握流體參數(shù)測(cè)試儀表基本工作原理，正確使用流體測(cè)試儀表，加深學(xué)生 對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步理解，通過實(shí)驗(yàn)掌握能量方程流動(dòng)阻力損失、流體流態(tài)等基本流體動(dòng)力學(xué)規(guī)律的方法第八章426講授法課程目標(biāo)1、2第九章22講授法課程目標(biāo)1第十章415講授法、研究型教學(xué) 方法課程目標(biāo)1、2合計(jì)48856注：1.課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格；2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項(xiàng)目、案例 等教學(xué)方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重備注平時(shí)成績(jī)課后完成20-30個(gè)習(xí)題，主要 考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的 復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，計(jì)算 全部作業(yè)的平均成

4、績(jī)。以隨機(jī) 的形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或 結(jié)束后，隨堂測(cè)試1-3題，主 要考核學(xué)生課堂的聽課效果 和課后及時(shí)復(fù)習(xí)消化本章知 識(shí)的能力，結(jié)合平時(shí)的隨機(jī)點(diǎn) 名。平時(shí)成績(jī)按10%計(jì)入課 程總成績(jī)。10%實(shí)驗(yàn)成績(jī)完成8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，其中2 個(gè)學(xué)時(shí)為演示實(shí)驗(yàn)，主要考核 學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備并對(duì)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果進(jìn)行分析的能力，最后按 10%計(jì)入課程總成績(jī)。10%期末考試試卷題型包括判斷題、選擇 題、填空題、簡(jiǎn)答題和綜合分80%析應(yīng)用題等，以卷面成績(jī)的 80%計(jì)入課程總成績(jī)。其中考 核基礎(chǔ)知識(shí)型題目占60%, 考核流體流動(dòng)問題綜合分析 與驗(yàn)證的能力題目占40%。注：1.分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。.考核

5、形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測(cè)試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等。.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績(jī)中所占比重。六 參考書目及學(xué)習(xí)資料（書名，主編，出版社，出版時(shí)間及版次）1、流體力學(xué)與流體機(jī)械，趙琴，水利水電出版社，2016年4月第1版2、流體力學(xué)與流體機(jī)械（修訂本），孟凡英，煤炭工業(yè)出版社，20H年5月第1版七、大綱說明（內(nèi)容可包括課程基本要求、習(xí)題要求及其它一些必要的說明）實(shí)驗(yàn)包括流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)、平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)、沿程損失實(shí)驗(yàn)、伯努利方程驗(yàn)證實(shí) 驗(yàn)、動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、泵的性能測(cè)定、

6、泵的汽蝕性能實(shí)驗(yàn)等。習(xí)題以教材課后習(xí)題為主。2017年 9月 18日原理，同時(shí)會(huì)分析泵與風(fēng)機(jī)的流量-壓頭特性，把理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，根據(jù)理論判斷實(shí)驗(yàn)得到的規(guī) 律是否正確，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和將來從事科學(xué)研究和專業(yè)技術(shù)工作打下良好基礎(chǔ)。二 課程內(nèi)容與教學(xué)要求（按章撰寫）第一章緒論（一）課程內(nèi)容（1）流體力學(xué)的分類、發(fā)展及研究方法；（2）流體的定義和特征及流體連續(xù)介質(zhì)假設(shè)；（2）流體的主要物理性質(zhì)（包括密度、流體的壓縮性、膨脹性及黏性）；（3）流體的粘性及牛頓內(nèi)摩擦定律；（4）作用在流體上的力（表面力及質(zhì)量力）。（二）教學(xué)要求了解流體定義及其特征、流體的分類；了解作用在流體上的力的分類；（3）理解

7、流體微團(tuán)及質(zhì)點(diǎn)的概念、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)模型及建立的條件；（4）掌握流體的主要物理性質(zhì)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)流體的定義和特征，連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)，作用在流體上的力，流體的主要物理性質(zhì)。.難點(diǎn)流體的連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)，流體的粘性，牛頓內(nèi)摩擦定律的理解應(yīng)用。第二章流體靜力學(xué)（一）課程內(nèi)容（1）流體靜壓強(qiáng)及其特性；（2）流體平衡微分方程式、等壓面的概念；（3）流體靜力學(xué)基本方程式；（4）絕對(duì)壓強(qiáng)、計(jì)示壓強(qiáng)和常見液柱式測(cè)壓計(jì)的原理；（5）液體的相對(duì)平衡；（6）平衡流體對(duì)壁面的作用力。（二）教學(xué)要求了解流體靜壓強(qiáng)的基本原理及特性；（2）掌握流體平衡微分方程式和流體靜力學(xué)基本方

8、程式的主要推導(dǎo)過程；（3）掌握流體靜力學(xué)基本方程的物理意義和幾何意義及其工程實(shí)際應(yīng)用；（4）理解液體的相對(duì)平衡問題；（5）理解各種液柱式測(cè)壓計(jì)的結(jié)構(gòu)，測(cè)壓原理及適用范圍；（6）掌握靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力的計(jì)算及應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)流體平衡微分方程式、靜力學(xué)基本方程式的推導(dǎo)、意義和應(yīng)用。.難點(diǎn)流體相對(duì)平衡、流體對(duì)平面及曲面作用力的計(jì)算。第三章流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和基本方程（一）課程內(nèi)容（1）描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；（2）流動(dòng)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本概念；（3）流體流動(dòng)的連續(xù)性方程；（4）理想流體微元流束的伯努里方程及其物理意義和幾何意義；（5）實(shí)際

9、粘性流體總流的伯努里方程及其應(yīng)用（各種流量計(jì)原理）；（6）流體的動(dòng)量方程。（二）教學(xué)要求了解研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種基本方法、流動(dòng)的分類和流體動(dòng)力學(xué)的基本概念；（2）掌握流體流動(dòng)的連續(xù)性方程、理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程；（3）熟練掌握伯努里方程及其應(yīng)用；（4）理解流體動(dòng)量方程及其應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程和理想流體微元流束的伯努里方程。.難點(diǎn)應(yīng)用連續(xù)方程、伯努里方程及流體靜力學(xué)方程聯(lián)立解決一維流動(dòng)的流速（或流量）和壓強(qiáng)的計(jì) 算問題。第四章相似原理和量綱分析（一）課程內(nèi)容（1）流動(dòng)的力學(xué)相似；（2）動(dòng)力相似準(zhǔn)則；（3）流動(dòng)相似條件；（4）近似的

10、模型試驗(yàn)；（5）量綱分析法。（二）教學(xué)要求（1）掌握流體流動(dòng)的力學(xué)相似性、動(dòng)力相似準(zhǔn)則、流動(dòng)相似條件；（2）掌握應(yīng)用相似理論設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；?）熟練應(yīng)用量綱分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)流體流動(dòng)的力學(xué)相似性、動(dòng)力相似準(zhǔn)則、流動(dòng)相似條件，熟練應(yīng)用量綱分析法，幾個(gè)重要的準(zhǔn) 則數(shù)（雷諾數(shù)、歐拉數(shù)、馬赫數(shù)、柯西數(shù)、韋伯?dāng)?shù)等）的物理意義及其表達(dá)式。.難點(diǎn)掌握并應(yīng)用量綱分析方法處理實(shí)驗(yàn)參數(shù)。第五章粘性不可壓縮流體的管內(nèi)流動(dòng)過程（-）課程內(nèi)容（1）雷諾數(shù)及流體流動(dòng)的兩種狀態(tài)；（2）圓管內(nèi)的層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)；（3）流體流動(dòng)的能量損失與流

11、動(dòng)阻力；（4）沿程阻力和局部阻力計(jì)算及沿程阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究；（5）管路的水力計(jì)算；（6）孔口與管嘴出流。（二）教學(xué)要求（1）理解粘性流體流動(dòng)的兩種狀態(tài)及雷諾數(shù)判定方法；（2）掌握流體流動(dòng)的能量損失和兩種流動(dòng)阻力的計(jì)算方法；（3）理解與沿程阻力系數(shù)有關(guān)的尼古拉茲曲線圖；（4）掌握應(yīng)用伯努利方程及阻力計(jì)算方法進(jìn)行管路的水力計(jì)算；了解孔口與管嘴出流的特點(diǎn)及分類，掌握相關(guān)孔口與管嘴出流的計(jì)算分析。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)基本的流體流動(dòng)的能量損失（沿程損失與局部損失）的計(jì)算過程，粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)（層 流流動(dòng)與紊流流動(dòng)）的基本概念、分類。.難點(diǎn)應(yīng)用他努里方程解

12、決實(shí)際流體的水力計(jì)算。第六章粘性流體動(dòng)力學(xué)初步基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容（1）不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程（納維-斯托克斯方程）；（2）邊界層的基本概念；（3）層流邊界層的微分方程；（4）邊界層的分離、減阻及控制。（二）教學(xué)要求（1）理解不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程及意義；（2）理解邊界層的基本概念及分類特征；（3）掌握邊界層的分離現(xiàn)象、繞過圓柱體的流動(dòng)和卡門渦街的概念、以及流體的阻力和阻力系 數(shù)的計(jì)算；（4） 了解邊界層的控制方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)邊界層的特征及分離現(xiàn)象、流體的阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算。.難點(diǎn)不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程的推導(dǎo)和分析。第

13、七章泵與風(fēng)機(jī)概述（-）課程內(nèi)容（1）泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類及其工作原理；（2）葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件和結(jié)構(gòu)形式；（3）泵與風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及新技術(shù)動(dòng)態(tài)。（二）教學(xué)要求了解泵與風(fēng)機(jī)在熱力發(fā)電廠中的應(yīng)用及泵與風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及新技術(shù)動(dòng)態(tài)；（2）掌握葉片式泵與風(fēng)機(jī)主要工作部件的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理；（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）葉片式泵與風(fēng)機(jī)主要工作部件的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理。第八章葉片式泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)(一)課程內(nèi)容(1)離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理；(2)泵與風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)；(3)離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論；(4)葉型及其對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能的影響；(5)軸流式泵與風(fēng)機(jī)的

14、葉輪理論；(二)教學(xué)要求(1)掌握離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)流體在葉輪內(nèi)的速度三角形繪制方法，并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算；(2)掌握離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)能量方程式的意義；(3) 了解離心式泵與風(fēng)機(jī)不同葉型及其影響規(guī)律；(4)理解泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)各項(xiàng)損失產(chǎn)生的原因，并尋求減少損失的措施；(5)掌握離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線特點(diǎn)及其繪制方法；(三)重點(diǎn)與難點(diǎn)(若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明).重點(diǎn)離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理，流體在葉輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及速度三角形，離心式泵與風(fēng)機(jī)能量方程 式，離心式泵與風(fēng)機(jī)葉型分析，泵與風(fēng)機(jī)的功率和效率的計(jì)算，離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲 線特點(diǎn)。.難點(diǎn)流體在葉輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及速度三角

15、形，離心式與軸流式泵與風(fēng)機(jī)能量方程式及其分析，泵與風(fēng) 機(jī)的性能曲線的繪制方法。第九章泵與風(fēng)機(jī)的相似理論(一)課程內(nèi)容(1)泵與風(fēng)機(jī)的相似條件及定律；(2)比轉(zhuǎn)數(shù)及其應(yīng)用；(3)泵與風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線及通用性能曲線。(二)教學(xué)要求(1)掌握相似定律及其特例；(2)掌握比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算方法及比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用；(3) 了解無因次性能曲線及通用性能曲線。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)泵與風(fēng)機(jī)相似定律及其特例，比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算方法及比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用。.難點(diǎn)泵與風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線及通用性能曲線。第十章泵的汽蝕（一）課程內(nèi)容（1）汽蝕現(xiàn)象及其對(duì)泵工作的影響；（2）泵吸上真空高度；（3）泵

16、汽蝕余量；（4）汽蝕相似定律及相似比轉(zhuǎn)數(shù)；（5）提高泵抗汽蝕性能的措施。（二）教學(xué)要求（1） 了解汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和過程，及其對(duì)泵工作的影響；（2）掌握有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的概念及兩者對(duì)泵汽蝕性能的影響；（3）理解吸上真空高度的概念，掌握允許安裝高度與允許吸上真空高度的計(jì)算方法；（4）掌握進(jìn)行汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算；（5）掌握提高泵抗汽蝕性能的措施。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）.重點(diǎn)泵有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的概念，允許安裝高度與允許吸上真空高度的計(jì)算方法，提 高泵抗汽蝕性能的措施；.難點(diǎn)泵有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的概念，允許安裝高度與允許吸上真空高度與汽蝕余

17、量之間 的關(guān)系，汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)。三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如課程不含實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)可不填）編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐的課程目標(biāo)1自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示實(shí)驗(yàn)等16臺(tái)套演示實(shí)驗(yàn)2演示性必做課程目標(biāo)12平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性選做課程目標(biāo)13伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1、24動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1、25雷諾實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1、26管道沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性選做課程目標(biāo)1、27泵的性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1、28葉片式泵的汽蝕實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1、2注：1. “類型”填驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等；“要求”填必做、選做。實(shí)驗(yàn)1：自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示

18、實(shí)驗(yàn)等16臺(tái)套演示實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)為演示實(shí)驗(yàn)，主要現(xiàn)場(chǎng)演示自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示實(shí)驗(yàn)、平面總壓力實(shí)驗(yàn)、流體流動(dòng) 演示系列實(shí)驗(yàn)、空化實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)、風(fēng)洞演示實(shí)驗(yàn)、畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、孔口與管嘴流動(dòng)特性 演示實(shí)驗(yàn)、虹吸現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)、流線流譜顯示實(shí)驗(yàn)等，講解基本結(jié)構(gòu)、原理及使用方法，通過本實(shí) 驗(yàn)使學(xué)生對(duì)流體流動(dòng)特征有直觀的理解，加深課程基本概念的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)2：平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)1）測(cè)定矩形平面上的靜水總壓力；2）驗(yàn)證平面上靜水總壓力的計(jì)算公式。實(shí)驗(yàn)3：伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1）驗(yàn)證流體恒定總流的能量方程；2）通過實(shí)驗(yàn)分析，掌握有壓管流中的能量轉(zhuǎn)換特性；3）學(xué)會(huì)壓強(qiáng)、流速、流量等的測(cè)量，掌握繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線的方法。實(shí)驗(yàn)4：動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1）驗(yàn)證不可壓縮流體恒定總流的動(dòng)量方程，進(jìn)一步理解動(dòng)量方程的物理意義；2）通過對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等的分析，進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒特性；了解活塞式動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理及構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思