《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE1《流體力學(xué)及流體機(jī)械》課程教學(xué)大綱一、課程與任課教師基本信息課程名稱(chēng)：流體力學(xué)及流體機(jī)械課程類(lèi)別：必修課■選修課□總學(xué)時(shí)/周學(xué)時(shí)/學(xué)分：64其中實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)、討論等）學(xué)時(shí)：8授課時(shí)間：三（5，6）、五（1，2）/1-16周授課地點(diǎn)：7B412答疑時(shí)間、地點(diǎn)與方式：1.每次上課的課前、課間和課后，采用一對(duì)一的問(wèn)答方式；2.每次發(fā)放作業(yè)時(shí)，采用集中講解方式。二、課程簡(jiǎn)介《流體力學(xué)及流體機(jī)械》以流體為研究對(duì)象，主要研究流體靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的基本規(guī)律，以及流體與其它介質(zhì)之間的相互作用，用以解決工程實(shí)際問(wèn)題。《流體力學(xué)及流體機(jī)械》分為流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三大部分，包括流體的物理性質(zhì)、流體平衡規(guī)律、靜止流體作用在物面上的力、流動(dòng)的基本概念、流動(dòng)連續(xù)性方程、流動(dòng)微分方程、能量方程、動(dòng)量方程、流動(dòng)實(shí)驗(yàn)理論、管流阻力、管線設(shè)計(jì)計(jì)算等基本概念、理論和方法。三、課程目標(biāo)本課程是熱能工程專(zhuān)業(yè)、流體力學(xué)等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，了解流體的主要物理性質(zhì)，掌握流體靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本方程及其工程應(yīng)用，掌握流動(dòng)阻力與水頭損失力的計(jì)算、掌握壓力管道的水力計(jì)算、了解一元非恒定流動(dòng)基本概念及基本計(jì)算、掌握氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)等內(nèi)容。初步掌握工程應(yīng)用的基本方法和實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)習(xí)后繼課程，為從事流體、傳熱、能源工程等專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。四、與前后課程的聯(lián)系本課程以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程熱力學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生具有初步對(duì)工程問(wèn)題的簡(jiǎn)化能力，具備一定的分析與計(jì)算能力，是學(xué)習(xí)有關(guān)后繼課程和從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作的基礎(chǔ)。五、教材選用與參考書(shū)1．選用教材：《工程流體力學(xué)》，楊樹(shù)人，汪志明，何光渝，崔海清主編，石油工業(yè)出版社，2006年第一版。2．參考書(shū)：《工程流體力學(xué)》，袁恩熙主編，石油工業(yè)出版社，1986年。六、課程進(jìn)度表表1理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題要點(diǎn)與重點(diǎn)要求學(xué)時(shí)1流體的主要力學(xué)性質(zhì)、作用在流體上的力工程流體力學(xué)的研究對(duì)象；流體的特性、連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)；流體的密度和重度；流體的壓縮性、膨脹性和粘性；作用在流體上的力正確理解流體的主要物理性質(zhì)，特別是粘性和牛頓內(nèi)摩擦定律；正確理解流體連續(xù)介質(zhì)、理想流體和實(shí)際流體、不可壓縮流體和可壓縮流體的概念。42流體靜壓力及其性質(zhì)、流體平衡方程流體靜壓強(qiáng)及特性；流體平衡微分方程式；流體靜力學(xué)基本方程式；壓力的基準(zhǔn)和計(jì)量掌握流體靜壓強(qiáng)的概念及其性質(zhì)；掌握流體平衡微分方程式及應(yīng)用43靜力學(xué)基本公式及其應(yīng)用、流體作用在平面上的總壓力流體相對(duì)平衡；靜止流體作用在平面上的力；靜止流體作用在曲面上的力能夠熟練地進(jìn)行點(diǎn)壓強(qiáng)和總壓力的計(jì)算44描述流動(dòng)的兩種方法、流動(dòng)的分類(lèi)研究流體運(yùn)動(dòng)的拉格朗日法及歐拉法；流體運(yùn)動(dòng)的基本概念了解描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，建立以流場(chǎng)為對(duì)象描述流體運(yùn)動(dòng)的概念45流體運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念、連續(xù)性方程、流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析恒定流動(dòng)的連續(xù)性方程；理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程式掌握連續(xù)性方程式，流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的基本形式和理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程式（歐拉運(yùn)動(dòng)方程式）46理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程理想流體伯努利方程式牢固掌握流體運(yùn)動(dòng)的總流分析法27實(shí)際流體總流伯努利方程實(shí)際流體伯努利方程式及其意義；伯努利方程式的應(yīng)用；泵對(duì)液體能量的增加；系統(tǒng)與控制體能夠比較靈活地綜合運(yùn)用連續(xù)方程式，能量方程式（伯努利方程式）計(jì)算總流問(wèn)題48動(dòng)量方程及其應(yīng)用動(dòng)量定理及其應(yīng)用動(dòng)量方程式計(jì)算總流問(wèn)題29量綱分析、相似原理因次分析和相似原理中的基本概念，π定理的具體應(yīng)用掌握因次分析法，掌握力學(xué)相似概念和主要相似準(zhǔn)則的意義及用途410管路中流動(dòng)阻力的成因及分類(lèi)、兩種流態(tài)及其判別標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程式；管路中流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因及分類(lèi)層流與紊流掌握流體運(yùn)動(dòng)微分方程式（納維—司托克斯方程式）及應(yīng)用；掌握流體運(yùn)動(dòng)的兩種流動(dòng)狀態(tài)及其判別；了解能量損失阻力系數(shù)和水頭損失的原因211粘性流體運(yùn)動(dòng)方程、圓管中的層流流動(dòng)圓管層流分析；紊流理論淺析掌握?qǐng)A管中層流的流動(dòng)規(guī)律412局部水頭損失管路中的沿程阻力；局部阻力；附面層理論基礎(chǔ)明確影響阻力系數(shù)的因素，熟練掌握計(jì)算阻力系數(shù)和水頭損失方法；了解邊界層概念和邊界層分離現(xiàn)象213壓力管路、孔口和管嘴出流管路特性曲線；長(zhǎng)管的水力計(jì)算；沿程均勻泄流；短管的水力計(jì)算；孔口和管嘴出流；理解長(zhǎng)管、短管，串聯(lián)、并聯(lián)管路的水力特性的概念；掌握有壓定常管流的水力計(jì)算，掌握孔口、管嘴的水力計(jì)算。414理想不可壓縮流體平面流動(dòng)平面勢(shì)流基本理論掌握平面流動(dòng)及其流函數(shù)，流函數(shù)存在條件、意義及其勢(shì)函數(shù)的關(guān)系，415勢(shì)流的疊加勢(shì)流的疊加原理掌握幾種基本的平面勢(shì)流，勢(shì)流疊加。416氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)氣體動(dòng)力學(xué)基本概念；微小擾動(dòng)在空氣中的傳播；氣體一元恒定流動(dòng)基本方程式（能量方程式、狀態(tài)方程式、動(dòng)量方程式）；掌握可壓縮流體一元恒定流動(dòng)的基本方程；417復(fù)習(xí)2表2實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程表周次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)要點(diǎn)與重點(diǎn)掌握程度實(shí)驗(yàn)類(lèi)型*實(shí)驗(yàn)要求**學(xué)時(shí)6實(shí)驗(yàn)2：

不可壓縮流體恒定流能量方程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證流體恒定總流的能量方程；通過(guò)對(duì)動(dòng)力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析討論，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性；掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)力學(xué)水力要素的實(shí)驗(yàn)量測(cè)技能。驗(yàn)證性必做28實(shí)驗(yàn)3：畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)了解普朗特型畢托管的構(gòu)造和適用范圍，進(jìn)一步明確傳統(tǒng)流體力學(xué)量測(cè)儀器的現(xiàn)實(shí)作用。通過(guò)對(duì)管嘴淹沒(méi)出流點(diǎn)流速及點(diǎn)流速系數(shù)的測(cè)量，掌握用畢托管測(cè)量點(diǎn)流速的技能。驗(yàn)證性必做210實(shí)驗(yàn)4：雷諾實(shí)驗(yàn)觀看層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特性，測(cè)定臨界雷諾數(shù)。掌握?qǐng)A管流態(tài)判別準(zhǔn)則；學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其適用意義。驗(yàn)證性必做212實(shí)驗(yàn)5：沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)將測(cè)得的關(guān)系值與莫迪圖對(duì)比，分析其合理性，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)成果分析能力。加深了解圓管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規(guī)律；掌握管道沿程阻力系數(shù)的量測(cè)技術(shù)和應(yīng)用氣水壓差計(jì)及電測(cè)儀測(cè)量壓差的方法；驗(yàn)證性必做2*實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：分演示性、驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等四種。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。**實(shí)驗(yàn)要求：分必做、選做兩種。七、教學(xué)方法由于本課程的教學(xué)內(nèi)容大部分是比較經(jīng)典的，所以應(yīng)把課堂教學(xué)（包括習(xí)題課）做為主要的教學(xué)方式。要依據(jù)教學(xué)大綱采用講解、討論、答疑等方式，提倡課內(nèi)教學(xué)啟發(fā)引導(dǎo)，課外自學(xué)研究，通過(guò)解題思路分析和基本方法訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為了進(jìn)一步改善課堂教學(xué)效果，也可根據(jù)實(shí)際情況采用課堂討論及習(xí)題課等多種多樣的教學(xué)形式。實(shí)驗(yàn)課是本課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。各班應(yīng)按時(shí)完成大綱中規(guī)定的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。八、對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求1．學(xué)習(xí)本課程的方法、策略及教育資源的利用。本課程的內(nèi)容跨度較大，要多練多想，善于進(jìn)行歸納總結(jié)，使所學(xué)知識(shí)條理化和系統(tǒng)化，達(dá)到將書(shū)“從厚讀到薄”和“從薄讀到厚”的境界；做好筆記，老師所講的內(nèi)容和例題與教材往往不一致，是老師自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，注意將老師所講內(nèi)容與教材、參考書(shū)的比較，以深刻理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。2．學(xué)生完成本課程每周須耗費(fèi)的時(shí)間為掌握本課程的主要內(nèi)容，按約1:1的比例配比課外學(xué)時(shí)（預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和完成老師布置的作業(yè)），學(xué)生課外每周必須耗費(fèi)的最少時(shí)間為3小時(shí)，學(xué)生完成本課程每周須耗費(fèi)的最少時(shí)間為8小時(shí)。3．學(xué)生的上課、實(shí)驗(yàn)、討論、答疑、提交作業(yè)（論文）單元測(cè)試、期末考試的等方面的要求課前預(yù)習(xí)，堅(jiān)持上課，認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記，積極參與教學(xué)互動(dòng)，主動(dòng)與老師探討問(wèn)題；課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，獨(dú)立完成作業(yè)。勤于動(dòng)腦動(dòng)筆，認(rèn)真演算習(xí)題，培養(yǎng)自己的分析和計(jì)算能力；必須參加實(shí)驗(yàn)課，親自動(dòng)手獨(dú)立完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并提交合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4．學(xué)生參與教學(xué)評(píng)價(jià)要求依照按學(xué)校規(guī)定，課程結(jié)束前1-2周內(nèi)，按照學(xué)校統(tǒng)一安排，通過(guò)網(wǎng)上評(píng)教系統(tǒng)，回答調(diào)查問(wèn)卷，實(shí)事求是地對(duì)本課程及任課教師的教學(xué)效果作出客觀公正的評(píng)價(jià)，是學(xué)生的應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)，對(duì)促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)工作具有重要的意義，每個(gè)學(xué)生都必須參加。九、成績(jī)?cè)u(píng)定方法及標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及要求權(quán)重課后作業(yè)，上課出勤情況1.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：按時(shí)上課、習(xí)題參考解答。2.要求：能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行求解，獨(dú)立、按時(shí)完成作業(yè)。共20%實(shí)驗(yàn)（共4次，）1.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性、數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和回答實(shí)驗(yàn)思考題的正確性。2.要求：準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，回答實(shí)驗(yàn)思考題。每次2.5%，共10%期末考核（