《工程流體力學(xué)1》課程教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)1》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程流體力學(xué)EngineeringFluidMechanics課程編碼SPE410511020開課院部石油工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)流體力學(xué)課程組學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)34講授28實(shí)驗(yàn)6上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)34適用專業(yè)土木工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)（2-2）、大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)物理（2-2）課程簡介（必修）工程流體力學(xué)是土木專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：流體的概念及其物理性質(zhì)、靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布規(guī)律及靜水總壓力問題、運(yùn)動(dòng)流體的研究方法、基本概念、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律以及動(dòng)量定律、層流和紊流流態(tài)、流動(dòng)阻力和水頭損失、壓力管路串并聯(lián)的水力計(jì)算、孔口管嘴泄流計(jì)算、明渠流和堰流等。本課程的教學(xué)目標(biāo)是通過各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生掌握和理解流體平衡和運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本理論和一般規(guī)律，掌握流體力學(xué)的常用計(jì)算方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力，為今后學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、從事專業(yè)工作和科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。結(jié)合流體力學(xué)科學(xué)家事跡和工程案例，開展愛國主義教育，幫助學(xué)生建立正確的人生觀和價(jià)值觀。EngineeringFluidmechanicsisanimportantbasiccourseforcivilengineeringmajors.Themainteachingcontentsofthiscourseinclude:theconceptoffluidanditsphysicalproperties,thepressuredistributionlawinstaticfluidandthetotalpressureprobleminstillwater,theresearchmethodsofmovingfluid,basicconcepts,thelawofconservationofmass,energyConservationLawandmomentumLaw,laminarandturbulentflowpattern,flowresistanceandheadloss,hydrauliccalculationofseriesandparallelconnectionofpressurepipelines,dischargecalculationoforificenozzle,openchannelflowandWeirflow,etc.Theteachinggoalofthiscourseistoenablestudentstomasterandunderstandthebasicconcepts,basictheoriesandgenerallawsoffluidbalanceandmovementthrougheachteachinglink,andmasterthecommoncalculationmethodsandbasicexperimentalskillsoffluidmechanics,improvetheabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblems,andlayagoodfoundationforfuturestudyofprofessionalknowledge,professionalworkandscientificresearch.Combiningthedeedsoffluidmechanicsscientistsandengineeringcases,carryoutpatrioticeducationtohelpstudentsestablishcorrectoutlookonlifeandvalues.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握流體力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，以及流體力學(xué)基本的研究方法是1.22M2目標(biāo)2：了解并認(rèn)識(shí)流體力學(xué)與工程實(shí)際的關(guān)系，培養(yǎng)應(yīng)用流體力學(xué)理論分析和解決實(shí)際工程問題的能力是2.3三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1緒論緒論流體力學(xué)的任務(wù)、研究方法M10.5講授/討論0.5自學(xué)2第1章第1章流體及其主要物理性質(zhì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，粘性，牛頓內(nèi)摩擦定律////31.11.1流體的概念流體的概念，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)M10.5講授/討論0.5自學(xué)41.21.2流體的主要物理性質(zhì)流體的密度、重度、相對(duì)密度、壓縮性、彈性、膨脹性、粘性及牛頓內(nèi)摩擦定律M11講授/討論1作業(yè)/自學(xué)51.31.3作用在流體上的力質(zhì)量力與表面力M11講授/討論1作業(yè)/自學(xué)6第2章第2章流體靜力學(xué)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：流體靜壓強(qiáng)的基本特性，靜力學(xué)基本方程，平面總壓力和曲面總壓力的計(jì)算////72.12.1流體靜壓強(qiáng)的概念及其特點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的概念、兩個(gè)特性及其證明。M11講授/討論1自學(xué)82.22.2重力作用下的流體平衡流體平衡微分方程，靜力學(xué)基本方程及其幾何、物理意義，壓強(qiáng)的不同表示方法，壓強(qiáng)分布圖，測(cè)壓管測(cè)壓計(jì)M11講授/討論1自學(xué)9實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1：靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)掌握靜止液體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)的量測(cè)方法M12實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告102.32.3靜止流體作用在平面上的總壓力靜止流體作用在平面上總壓力的三要素（大小、方向及作用點(diǎn)）M1,M22講授/討論2作業(yè)112.42.4靜止流體作用在曲面上的總壓力靜止流體作用在曲面上總壓力的三要素（大小、方向及作用點(diǎn)）M1,M22講授/討論2作業(yè)12第3章第3章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程及其工程應(yīng)用////133.13.1研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法歐拉法、拉格朗日法，加速度M11講授/討論1作業(yè)143.23.2流體運(yùn)動(dòng)的基本概念定常流和非定常流，流線和跡線，流管、流束和總流，有效斷面、流量和斷面平均流速M(fèi)11講授/討論1作業(yè)153.33.3連續(xù)性方程一元流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程，空間流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程M11講授/討論1自學(xué)163.43.4理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程及伯努利方程理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程（歐拉方程），理想流體沿流線的能量方程（伯努利方程）M12講授/討論2自學(xué)173.53.5伯努利方程及其應(yīng)用實(shí)際流體總流的能量方程（伯努利方程），伯努利方程的應(yīng)用，泵對(duì)液流能量的增加M1,M22講授/討論2作業(yè)18實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)2：流量計(jì)實(shí)驗(yàn)掌握孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì)的工作原理，測(cè)定孔板流量計(jì)的流量系數(shù)M12實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告193.63.6定常流的動(dòng)量方程及其應(yīng)用定常流動(dòng)量方程的導(dǎo)出及應(yīng)用M1,M22講授/討論2作業(yè)20第4章第4章流動(dòng)阻力與水頭損失本章重點(diǎn)難點(diǎn)：流動(dòng)狀態(tài)，圓管層流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，圓管紊流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，沿程水頭損失和局部水頭損失計(jì)算////214.14.1管路中流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因及分類水力半徑，流動(dòng)阻力產(chǎn)生原因，水頭損失的分類M11講授/討論1自學(xué)224.24.2兩種流動(dòng)狀態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn)層流、湍流流態(tài)的定義，雷諾數(shù)及其物理意義M11講授/討論1自學(xué)23實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)3：流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)定沿程水頭損失hf與斷面平均流速v，繪制流態(tài)曲線，計(jì)算下臨界雷諾數(shù)M12實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告244.34.3圓管層流分析圓管層流的流速分布、流量、切應(yīng)力分布及沿程水頭損失M1,M21講授/討論1作業(yè)254.44.4圓管湍流分析湍流水力光滑、水力粗糙的定義，沿程水頭損失的達(dá)西公式，沿程水力摩阻系數(shù)的實(shí)驗(yàn)分析M1,M22講授/討論2作業(yè)264.54.5局部水頭損失局部水頭損失系數(shù)，局部水頭損失計(jì)算M1,M21講授/討論1作業(yè)27第5章第5章壓力管路的水力計(jì)算本章重點(diǎn)難點(diǎn)：孔口與管嘴出流、明渠均勻流的水力計(jì)算，薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的水力計(jì)算////285.15.1孔口和管嘴泄流孔口、管嘴的定義，孔口、管嘴自由出流、淹沒出流的流量計(jì)算公式M1,M21講授/討論1作業(yè)295.25.2明渠均勻流的水力特征及其發(fā)生條件明渠均勻流的水力特征，明渠均勻流的發(fā)生條件M11講授/討論1作業(yè)305.35.3明渠均勻流的水力計(jì)算明渠均勻流的基本公式，水力最優(yōu)斷面，渠道的允許流速，梯形斷面明渠均勻流的水力計(jì)算M11講授/討論1作業(yè)315.45.4堰流的概念及基本公式薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰的水力計(jì)算M11講授/討論1作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)工程流體力學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。題型主要有計(jì)算、推導(dǎo)和證明題。15%2平時(shí)表現(xiàn)1.隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。2.開展隨堂測(cè)試，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。20%3實(shí)驗(yàn)1、本課程6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共三次實(shí)驗(yàn)。2、成績采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3、考核學(xué)生對(duì)流體力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及分析問題解決問題的能力。10%4期末考試1、閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空、簡答題、證明題、推導(dǎo)題、計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案基本正確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案部分正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。2M1平時(shí)表現(xiàn)20%A-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)3次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案正確。B-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)2次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案基本正確。C-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)1次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案部分正確。D-不參與教學(xué)活動(dòng)，章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案不正確。3M1實(shí)驗(yàn)20%A-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得有效結(jié)論。B-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得比較有效的結(jié)論。C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析獲得有效的結(jié)論。D-實(shí)驗(yàn)過程中不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抄襲或未能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4M1期末考試40%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2平時(shí)作業(yè)30%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案基本正確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案部分正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。6M2平時(shí)表現(xiàn)30%A-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)3次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案正確。B-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)2次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案基本正確。C-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)1次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案部分正確。D-不參與教學(xué)活動(dòng)，章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案不正確。7M2期末考試40%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|工程流體力學(xué),,中國石油大學(xué)出版社,2012.09,ISBN:9787563637614.（*主教材）2圖書|流體力學(xué),丁祖榮,高等教育出版社,2003.3圖書|