工程流體力學(xué)

1、工程流體力學(xué)授課大綱TheSyllabusofFluidDynamics課程編號(hào)：1610303開課系（部）：能源與環(huán)境工程系授課對(duì)象：熱能與動(dòng)力工程專業(yè)先修要求：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理總學(xué)時(shí)數(shù)：72學(xué)分?jǐn)?shù)：4一、課程性質(zhì)、目的和授課要求本課程是熱能動(dòng)力工程專業(yè)、建筑環(huán)境設(shè)備與工程專業(yè)及環(huán)境工程專業(yè)的一門骨干專業(yè)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是經(jīng)過各種授課環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本理論、水力計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程、從事專業(yè)工作和進(jìn)行科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。二、授課內(nèi)容、要點(diǎn)和課時(shí)安排第一章序言2學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：認(rèn)識(shí)流體力學(xué)的內(nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展。要點(diǎn)難點(diǎn)：流體力學(xué)的內(nèi)容和應(yīng)用1.1流體力學(xué)的應(yīng)用1.2

2、流體力學(xué)的內(nèi)容及發(fā)展1.3工程流體力學(xué)的學(xué)習(xí)第二章流體性質(zhì)2學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握流體的各種力學(xué)性質(zhì)。要點(diǎn)難點(diǎn)：流體的慣性、重力特色、粘性、壓縮性。2.1流體的定義2.2密度與可壓縮性2.3理想氣體及狀態(tài)方程2.4粘性2.5表面張力2.6液體的蒸汽壓力第三章流體靜力學(xué)12學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握靜止流體的壓強(qiáng)分布規(guī)律及壓強(qiáng)的計(jì)算。要點(diǎn)難點(diǎn)：流體靜壓強(qiáng)及其特色，分布規(guī)律及靜壓強(qiáng)基本方程，液體的相對(duì)平衡，流體平衡微分方程。3.1作用在流體上的力3.2流體靜壓力及其特色3.3流體平衡微分方程3.4重力場(chǎng)中流體的平衡3.5非慣性坐標(biāo)系中液體平衡3.6液柱式測(cè)壓計(jì)3.7靜止液體作用在平面上的總壓力3.8靜止液體作

3、用在曲面上的總壓力第四章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)12學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程，描述液體運(yùn)動(dòng)的方法，能量方程的水頭線及壓頭線的繪制，動(dòng)量方程轉(zhuǎn)變成靜力平衡方程。認(rèn)識(shí)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特色以及有旋流動(dòng)與無旋流動(dòng)的鑒識(shí)。要點(diǎn)難點(diǎn)：流體運(yùn)動(dòng)的基本看法，流動(dòng)的分類，系統(tǒng)和控制體看法，能量方程的一般形式，連續(xù)性方程，動(dòng)量方程，恒定總流能量方程的物理意義及幾何意義、應(yīng)用等。連續(xù)性微分方程，運(yùn)動(dòng)微分方程，界線條件和初始條件，流體的速度分解，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)解析，有旋流動(dòng)和無旋流動(dòng)，無旋條件。4.1研究流體運(yùn)動(dòng)的方法4.2流動(dòng)的分類4.3流體動(dòng)力學(xué)的基本看法4.4系統(tǒng)與控制體4.5一維流動(dòng)的連

4、續(xù)性方程4.6理想流體一維牢固流動(dòng)伯努里能量方程4.7沿流線主法線方向的壓力和速度變化4.8粘性流體總流的伯努里方程4.9伯努里方程的應(yīng)用4.10動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程第五章量綱解析與相似原理5學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握量綱解析法相似理論基礎(chǔ)，模型律的采納及原型和模型流動(dòng)的換算。要點(diǎn)難點(diǎn)：量綱友善理論，基本量綱和導(dǎo)出量綱，量綱解析法相似理論基礎(chǔ)，模型實(shí)驗(yàn)，相似性原理，掌握模型律的采納及原型和模型流動(dòng)的換算。5.1單位和量綱5.2相似性原理5.3相似準(zhǔn)則數(shù)5.4近似模型試驗(yàn)5.5量綱解析第六章管內(nèi)不可以壓縮流體流動(dòng)16學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握層流和紊流的特色，阻力變化規(guī)律及能量損失的計(jì)算。掌握管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)，水頭

5、線及壓頭線的繪制。掌握簡(jiǎn)單物體表面的流速及壓強(qiáng)的確定，流線的繪制。要點(diǎn)難點(diǎn)：流動(dòng)阻力和水頭損失的形式，流體的形態(tài)，層流和紊流的特色，阻力變化規(guī)律及能量損失的計(jì)算。簡(jiǎn)單管道公式，復(fù)雜管道，管網(wǎng)水力計(jì)算基礎(chǔ)，水頭線及壓頭線的繪制。6.1層流與湍流流動(dòng)6.2等截面管道內(nèi)粘性流動(dòng)沿程水頭損失6.3圓管道內(nèi)切應(yīng)力分布6.4圓管道內(nèi)層流流動(dòng)及粘性摩擦損失6.5層流流動(dòng)入口段長(zhǎng)度6.6湍流旋渦粘度與混雜長(zhǎng)度理論6.7湍流流動(dòng)中的粘性基層6.8湍流流動(dòng)中的速度分布6.9沿程摩擦阻力系數(shù)計(jì)算6.10摩擦系數(shù)曲線圖（莫迪Moody圖）6.11管道內(nèi)流動(dòng)計(jì)算6.12局部阻力損失6.13管路流動(dòng)計(jì)算6.14管路及管網(wǎng)

6、阻力計(jì)算6.15管路中的水錘現(xiàn)象第七章繞流流動(dòng)與界線層7學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：認(rèn)識(shí)界線層看法和懸浮速度。掌握紊流射流的結(jié)構(gòu)及其基本特色，紊流擴(kuò)散的基本方程。要點(diǎn)難點(diǎn)：界線層看法，界線層微分方程，繞流運(yùn)動(dòng)。7.1繞流流動(dòng)阻力7.2界線層7.3不可以壓縮流體界線層內(nèi)摩擦阻力7.4圓滑平板上不可以壓縮流體流動(dòng)的層流界線層7.5圓滑平板上不可以壓縮流體流動(dòng)的湍流界線層7.6圓滑平板上擁有過渡地域的不可以壓縮流體摩擦阻力7.7界線層分別和壓差阻力7.8不可以壓縮流體繞三維物體流動(dòng)時(shí)的阻力7.9不可以壓縮流體繞長(zhǎng)柱體的流動(dòng)阻力7.10升力7.11氣體射流7.12納維爾-斯托克斯方程（N-S方程）及其求解第八章理論

7、流體流動(dòng)7學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：掌握連續(xù)性微分方程、流函數(shù)和勢(shì)函數(shù)。要點(diǎn)難點(diǎn)：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，幾種基本的平面勢(shì)流，勢(shì)流疊加。8.1連續(xù)性微分方程8.2不旋轉(zhuǎn)流動(dòng)8.3速度環(huán)量與旋渦量8.4流函數(shù)8.5基本流動(dòng)的流場(chǎng)與流場(chǎng)疊加8.6速度勢(shì)8.7流網(wǎng)第九章流體測(cè)量5學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：認(rèn)識(shí)各種測(cè)量流體的方法，掌握靜壓測(cè)量、畢托管測(cè)量、文丘里測(cè)量、可壓縮流體的流量測(cè)量。要點(diǎn)難點(diǎn)：靜壓測(cè)量、畢托管測(cè)量流速、文丘里流量計(jì)、可壓縮流體的流量測(cè)量。9.1流體物性測(cè)量9.2靜壓測(cè)量9.3用畢托（pitot）管測(cè)量流速9.4測(cè)量速度的其他方法9.5流量測(cè)量9.6孔口、噴嘴和管嘴出流9

8、.7文丘里（Venturi）流量計(jì)9.8噴嘴流動(dòng)9.9孔板流量計(jì)9.10可壓縮流體的流量測(cè)量9.11測(cè)量流量的其他方法第十章氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)4學(xué)時(shí)授課目標(biāo)：認(rèn)識(shí)一元恒定氣流的基本方程，絕熱管流和等溫管流流量的計(jì)算方法。要點(diǎn)難點(diǎn)：音速，一元恒定氣流的基本方程，變截面噴管中等熵流動(dòng)，等截面管道中實(shí)質(zhì)氣體的恒定流動(dòng)。10.1音速馬赫數(shù)10.2氣體一維絕能定常流動(dòng)和等熵定常流動(dòng)10.7變截面管流10.8在等截面管中有摩擦的絕熱流動(dòng)10.9在等截面管中有摩擦的等溫流動(dòng)三、授課方法本課程授課方式為以理論授課，課堂解說，商議，習(xí)題解析為主，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐授課為輔的形式。四、成績(jī)核查方式本課程核查方式為以期末考試成績(jī)?yōu)橹?，最后考評(píng)成績(jī)綜合考慮平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)，期中考試成績(jī)及實(shí)驗(yàn)完成成績(jī)。五、教材和主要參照書(一)教材趙孝保.工程流體力學(xué).東南大學(xué)初版社,2004(二)主要參照書目李翼祺，馬素貞.流體力學(xué)基礎(chǔ).科學(xué)初版社，1983吳望一.流體力學(xué).北京大學(xué)初版社，1982易家訓(xùn).流體力學(xué)理論的簡(jiǎn)短導(dǎo)論.高等教育初版社，1982周謨?nèi)?流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī).建筑工業(yè)初版社，1994張也影，王秉哲.流體力學(xué)題解.北京理工大學(xué)初版社，1996執(zhí)筆人：張奕判定人：季銀煉內(nèi)容總結(jié)（1）工程流體力學(xué)授課大綱TheSyllab