《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、流體力學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程基本情況.課程代碼：1051129004課程名稱（中/英文）：流體力學(xué)/ Fluid Mecanics課程類別：學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)分：L5總學(xué)時(shí)：24理論學(xué)時(shí)：20實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4適用專業(yè)：土木工程適用對(duì)象：本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)開(kāi)課學(xué)院：土木工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介.課程任務(wù)與目的本課程詳細(xì)講述流體靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律及其在工程上的應(yīng)用，使學(xué)生掌握流體力學(xué) 的基本概念、原理和研究方法、有關(guān)的計(jì)算和必要的技能，對(duì)工程中有關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題能 夠應(yīng)用流體力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析并具備一定的解決實(shí)際問(wèn)題的能力，適應(yīng)從事本專業(yè)各領(lǐng)域的 工程技術(shù)和施工管理工作的

2、要求，將學(xué)生培養(yǎng)成基礎(chǔ)扎實(shí)、工作踏實(shí)、作風(fēng)樸實(shí)、具有開(kāi)拓 創(chuàng)新精神的建設(shè)者。課程教學(xué)過(guò)程中，注重提高學(xué)生思想道德修養(yǎng)，培育學(xué)生的核心價(jià)值觀。通過(guò)工程案例 分析和杰出人物介紹，以實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)為，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷。.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力掌握本專業(yè)流體力學(xué)的基本方法和基本知識(shí)，具備采用流體力學(xué)知識(shí)解決本專業(yè)有關(guān)設(shè) 計(jì)和施工問(wèn)題的能力。三、課程教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生到達(dá)以下目標(biāo)：目標(biāo)1.熟悉流體靜止和運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本原理；熟悉流體靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)求解 方法以及流動(dòng)阻力的計(jì)算；掌握不可壓縮流體三大方程（即連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方 程）及其工程應(yīng)用。（支撐畢業(yè)要求1.2、2.1）目標(biāo)2.具有

3、綜合運(yùn)用所學(xué)流體力學(xué)知識(shí)解決本專業(yè)一般工程問(wèn)題的能力；具有進(jìn)行工 程設(shè)計(jì)和技術(shù)改造的初步能力。（支撐畢業(yè)要求1.2、2.1）目標(biāo)3.培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?，以及求真?wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度及創(chuàng)新意識(shí)和。（支撐畢業(yè)要求8.2)o四、教學(xué)課時(shí)安排學(xué)時(shí)分配主題教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程 教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論流體的力學(xué)性質(zhì)；作用在流體上 的力；流體力學(xué)模型。22目標(biāo)12.流體靜力 學(xué)流體靜壓強(qiáng)及其特性；平衡微分 方程；流體靜力學(xué)基本方程；靜 水壓強(qiáng)的計(jì)算和測(cè)量；作用在平 面和曲面上的靜水總壓。44目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)33.流體運(yùn)動(dòng) 學(xué)描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；歐拉 法的幾個(gè)概念；恒定總流連續(xù)性 方程。2

4、2目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)34.流體動(dòng)力 學(xué)基礎(chǔ)恒定元流能量方程；漸變流過(guò)流 斷面的壓強(qiáng)分布規(guī)律；恒定總流 能量方程；恒定總流動(dòng)量方程。422目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)35.流動(dòng)阻力 和能量損失雷諾實(shí)驗(yàn)一一兩種流動(dòng)狀態(tài)；均 勻流基本方程；圓管層流；紊流 特征；沿程阻力系數(shù)X的變化規(guī) 律；局部水頭損失。422目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)36.孔口、管嘴 出流和有壓 管流孔口、管嘴出流；短管和長(zhǎng)管的 水力計(jì)算；串、并聯(lián)有壓管路及 計(jì)算。44目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)37.明渠流動(dòng)明渠均勻流及水力計(jì)算；水力斷 面，無(wú)壓圓管均勻流的水力計(jì) 算；緩流與急流；水跌和水躍。22目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)38 .滲流土壤的水力特性；滲流達(dá)西定

5、 律；裘布衣公式；單井滲流計(jì)算。22目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)3合計(jì)24204實(shí)驗(yàn)工程及學(xué)時(shí)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)工程名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)備注1能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做52沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)2綜合性必做5五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題1緒論L教學(xué)內(nèi)容流體的力學(xué)性質(zhì)（慣性、粘滯性、壓縮性和熱脹性及外表張力特性），作用在流體上的 力（質(zhì)量力和外表力），流體力學(xué)模型。.教學(xué)作用在流體上的力，流體的力學(xué)性質(zhì)，牛頓內(nèi)摩擦定律，連續(xù)介質(zhì)和理想流體的概念。.教學(xué)難點(diǎn)質(zhì)量力與外表力的理解，連續(xù)介質(zhì)。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)采用多媒體案例式教學(xué)，以實(shí)際工程現(xiàn)象為例，講解流體的基本概念及在工程建設(shè)中的 重要作用，使學(xué)生流

6、體力學(xué)的的基本概念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情和主觀能動(dòng)性。主題2流體靜力學(xué)L教學(xué)內(nèi)容流體靜壓強(qiáng)及其特性，平衡微分方程，流體靜力學(xué)基本方程，靜水壓強(qiáng)的計(jì)算和測(cè)量, 作用在平面和曲面上的靜水總壓。.教學(xué)靜止流體的壓強(qiáng)計(jì)算，作用在平面和曲面上的靜水總壓。.教學(xué)難點(diǎn)作用在平面和曲面上的靜水總壓。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)本節(jié)是課程的重要知識(shí)點(diǎn)。采用案例式和啟發(fā)式教學(xué)，以實(shí)際工程中平面閘門和圓弧閘 門的應(yīng)用為案例，推導(dǎo)流體靜力學(xué)基本方程，啟發(fā)學(xué)生分析閘門的受力，應(yīng)用靜力學(xué)平衡原 理，進(jìn)而求解平面閘門和圓弧閘門所受合力、作用點(diǎn)及作用方向，作為閘門設(shè)計(jì)的依據(jù)。教 學(xué)過(guò)程中，注重理論和實(shí)際工程的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真負(fù)責(zé)

7、的作風(fēng)，形成老實(shí)守信的價(jià) 值理念。課后要求學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)，完成課后作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題3流體運(yùn)動(dòng)學(xué).教學(xué)內(nèi)容描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，歐拉法的幾個(gè)概念，恒定總流連續(xù)性方程。.教學(xué)恒定總流連續(xù)性方程。.教學(xué)難點(diǎn)連續(xù)性方程。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)本節(jié)是課程的重要知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容是流體力學(xué)三大方程之一的連續(xù)性方程。采用案例式教 學(xué)，從質(zhì)量守恒定律出發(fā)，推導(dǎo)出流體的連續(xù)性方程，再結(jié)合工程實(shí)際渠道和管道流動(dòng)，分 析計(jì)算流量和流速，深入淺出，到達(dá)解決工程問(wèn)題的目的，使學(xué)生直觀掌握有關(guān)知識(shí)點(diǎn)。課后布置有關(guān)作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題4流體動(dòng)力學(xué)L教學(xué)內(nèi)容恒定元流伯努利能量方程，漸變流過(guò)流斷面的壓強(qiáng)分布規(guī)律，

8、恒定總流能量方程，恒定 總流動(dòng)量方程。.教學(xué)恒定元流伯努利能量方程，漸變流過(guò)流斷面的壓強(qiáng)分布規(guī)律，恒定總流能量方程，恒定 總流動(dòng)量方程。.教學(xué)難點(diǎn)能量方程、動(dòng)量方程的應(yīng)用。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)本節(jié)是課程的重要知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容是流體力學(xué)三大方程之能量方程和動(dòng)量方程。采用案例 式和啟發(fā)式教學(xué)，先提出工程實(shí)際應(yīng)用需要解決的問(wèn)題，然后從牛頓定理出發(fā)，推導(dǎo)出粘性 流體的納維一斯托克斯方程，導(dǎo)出實(shí)際流體的能量方程。從動(dòng)量定理出發(fā)推導(dǎo)出總流的動(dòng)量 方程。結(jié)合求解實(shí)際管道在轉(zhuǎn)彎處受到的流體作用力，闡述能量方程和動(dòng)量方程在工程中的 應(yīng)用。課后布置有關(guān)作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題5流動(dòng)阻力與能量損失.教學(xué)內(nèi)容流動(dòng)阻力與

9、水頭損失的分類，雷諾實(shí)驗(yàn)一一兩種流動(dòng)狀態(tài)，均勻流基本方程，圓管層流, 紊流特征，沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律及影響因素，局部水頭損失。.教學(xué)紊流流動(dòng)的特點(diǎn)，管路中水頭損失的計(jì)算。.教學(xué)難點(diǎn)沿程阻力系數(shù)人的變化規(guī)律及影響因素。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)采用案例式和啟發(fā)式教學(xué)，本章解決能量方程中能量損失的計(jì)算問(wèn)題。通過(guò)播放雷諾實(shí) 驗(yàn)，形象展示流體層流和紊流兩種流動(dòng)狀態(tài)，講授沿程損失系數(shù)的影響因素及計(jì)算方法；通 過(guò)分析局部外邊界變化引起的局部流場(chǎng)變化，講授局部損失系數(shù)的計(jì)算。課后布置有關(guān)作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題6孔口、管嘴出流及有壓管流L教學(xué)內(nèi)容孔口、管嘴出流，短管和長(zhǎng)管的水力計(jì)算，串、并聯(lián)有壓管路及計(jì)算。

10、.教學(xué)孔口和管嘴出流的流量計(jì)算，管嘴出流的水流特征，短管與長(zhǎng)管的水力計(jì)算。.教學(xué)難點(diǎn)短管的水力計(jì)算。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容為3種流體力學(xué)工程應(yīng)用。采用案例式教學(xué)，以求解實(shí)際蓄水池放水問(wèn)題，來(lái) 講解孔口、孔嘴出流的計(jì)算及工程應(yīng)用；通過(guò)提水泵站工程問(wèn)題的求解，講授短管的水力計(jì) 算方法；通過(guò)城市自來(lái)水供水管道問(wèn)題，說(shuō)明串、并聯(lián)管路的解題思路。課后布置有關(guān)作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題7明渠流動(dòng)L教學(xué)內(nèi)容渠道及底坡的分類，明渠均勻流及其水力計(jì)算，水力斷面及允許流速，無(wú)壓圓管均勻流 的水力計(jì)算，明渠流的運(yùn)動(dòng)型態(tài)及其判別準(zhǔn)那么，水跌和水躍。.教學(xué)渠道及底坡的分類，明渠均勻流及其計(jì)算，無(wú)壓圓管均勻流的水力

11、計(jì)算。.教學(xué)難點(diǎn)無(wú)壓圓管均勻流的水力計(jì)算。教學(xué)方案設(shè)計(jì)采用案例式教學(xué)，通過(guò)陸渾灌區(qū)東一干渠不同n值、底坡和斷面輸水流量的計(jì)算，講述 明渠均勻流的解題方法和影響因素；以場(chǎng)地污水管道輸水量計(jì)算，講解用圖表法計(jì)算管道輸 水流量。課后布置有關(guān)作業(yè)，并通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。主題8滲流.教學(xué)內(nèi)容土壤的水力特性，滲流達(dá)西定律滲入系數(shù)，裘布衣公式，單井滲流計(jì)算。.教學(xué)滲流達(dá)西定律滲入系數(shù)，單井滲流計(jì)算。.教學(xué)難點(diǎn)單井滲流計(jì)算。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)采用案例式教學(xué)，先講解滲流達(dá)西定律，通過(guò)講授單井的出水量計(jì)算，進(jìn)一步解釋求皮衣公式的工程應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生分組討論，使學(xué)生掌握滲流的有關(guān)知識(shí)。課后通過(guò)等進(jìn)行難點(diǎn)答疑。六、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定樣表考核平時(shí)成績(jī)期末 考核出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測(cè)驗(yàn)辯論工程小文早實(shí)驗(yàn)VVV成績(jī) 比例%10102060.平時(shí)成績(jī)按照、良好、中等、及格、不及格五級(jí)制綜合評(píng)定。.期末考核采用試卷類形式，按照百分制進(jìn)行評(píng)定。.總評(píng)成績(jī)按照平時(shí)成績(jī)和期末考核的百分比綜合評(píng)定。七、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：（1）李玉柱，苑