《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名EngineeringFluidMechanics課程代碼A0803ZB1學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科選修課課程性質(zhì)選修先修課程高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)適用專業(yè)理工科專業(yè)開(kāi)課學(xué)院機(jī)電學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《工程流體力學(xué)》是工科院校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)科選修課，是研究工程背景下流體平衡、運(yùn)動(dòng)以及與固體之間相互作用的一門學(xué)科，學(xué)習(xí)本課程的目的是為了掌握流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及其研究方法，學(xué)會(huì)分析、解決工程實(shí)際中有關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題，并為學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等有關(guān)后續(xù)課程服務(wù)。（二）課程目標(biāo)1.理解流體靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本概念，熟悉流體靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基本方法，能夠解決實(shí)際機(jī)械工程領(lǐng)域的相關(guān)流體力學(xué)問(wèn)題；(1-2)2.掌握流體靜力學(xué)基本方程，流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程、理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、伯努利方程及其應(yīng)用等；(1-2)3.掌握流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的相似原理和量綱分析理論，會(huì)利用相似原理設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)，會(huì)利用量綱分析方法得到物理現(xiàn)象中的無(wú)量綱參數(shù)，簡(jiǎn)化反應(yīng)物理現(xiàn)象的函數(shù)關(guān)系；(2-3)4.掌握管道流動(dòng)中層流和湍流的判斷方法，掌握流體在管道尤其是圓管中流動(dòng)時(shí)沿程阻力的計(jì)算方法，熟悉管道流動(dòng)中局部阻力的計(jì)算方法。(2-3)二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自主學(xué)習(xí)，針對(duì)常見(jiàn)的工程流體力學(xué)問(wèn)題，學(xué)習(xí)靜止流體中的靜壓力分析方法，運(yùn)動(dòng)流體在流動(dòng)過(guò)程中壓力、速度等的變化規(guī)律，以及流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中必須掌握的基礎(chǔ)理論知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識(shí)和力學(xué)專業(yè)知識(shí)分析解決機(jī)械工程領(lǐng)域中的流體力學(xué)問(wèn)題的能力。1.課堂教學(xué)主要講述工程流體力學(xué)的基本概念，利用物理學(xué)基本定理和微積分方法推導(dǎo)工程中常用的伯努利方程。課程從簡(jiǎn)單的流體靜力學(xué)講到較為復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)，流體動(dòng)力學(xué)中又從較為簡(jiǎn)單的無(wú)粘流體流動(dòng)講到粘性流體的運(yùn)動(dòng)方程，由淺入深，思路清晰，讓學(xué)生更加容易理解和接受。針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)，課程還準(zhǔn)備了較多的源自工程實(shí)際的例題和習(xí)題，讓學(xué)生對(duì)課程的應(yīng)用場(chǎng)景有更加深入的了解，從而將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)習(xí)該課程的興趣。在課堂教學(xué)中，充分引入互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果。2.針對(duì)某些較為容易或先期講解較為充分的知識(shí)點(diǎn)，列出部分內(nèi)容作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和創(chuàng)新能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)課程歸屬專業(yè)畢業(yè)要求的支撐程度畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2課程目標(biāo)1HL課程目標(biāo)2MH課程目標(biāo)3MM課程目標(biāo)4MM注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；2.畢業(yè)要求須根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行描述。四、課程主要內(nèi)容與基本要求知識(shí)點(diǎn)主要內(nèi)容基本要求1.工程流體力學(xué)緒論(4學(xué)時(shí))①流體力學(xué)的研究對(duì)象、發(fā)展概況和研究方法L1②流體質(zhì)點(diǎn)與連續(xù)介質(zhì)的概念L1③流體的主要其物理性質(zhì)L12.流體靜力學(xué)基本方程(2學(xué)時(shí))①靜止流體上的作用力L1②流體的平衡微分方程及其積分L2③流體靜力學(xué)基本方程L33.流體靜壓力計(jì)算(2學(xué)時(shí))①流體靜壓強(qiáng)的測(cè)量L2②靜止流體對(duì)平面壁的作用力L3③靜止流體對(duì)曲面壁的作用力L24.流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程(2學(xué)時(shí))①研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法L1②研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的一些基本概念L1③流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程L25.流體運(yùn)動(dòng)微分方程和伯努利方程(4學(xué)時(shí))①無(wú)粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程L2②無(wú)粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程的伯努利積分L3③粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程及伯努利方程L2④粘性流體總流的伯努利方程L36.流速和流量測(cè)量(1學(xué)時(shí))①測(cè)量流速和流量的儀器L27.流體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量方程(1學(xué)時(shí))①定常流動(dòng)總流的動(dòng)量方程及其應(yīng)用考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題L28.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)基礎(chǔ)(4學(xué)時(shí))①相似原理L2②量綱分析及其應(yīng)用L29.圓管流動(dòng)(4學(xué)時(shí))①流體運(yùn)動(dòng)與流動(dòng)阻力的兩種形式L1②流體運(yùn)動(dòng)的兩種狀態(tài)——層流與紊流L1③圓管中的層流L3④圓管中的紊流L210.管路中的沿程阻力系數(shù)(2學(xué)時(shí))①圓管流動(dòng)沿程阻力系數(shù)的確定L3②非圓形截面管道的沿程阻力計(jì)算L211.管路中的局部損失(2學(xué)時(shí))①邊界層理論基礎(chǔ)L1②管路中的局部損失L212.氣體的一元流動(dòng)(2學(xué)時(shí))①聲速和馬赫數(shù)L2②一元?dú)饬鞯牧鲃?dòng)特性L2③等熵氣流與正激波L113.流體機(jī)械：泵和風(fēng)機(jī)(2學(xué)時(shí))①離心式泵L1②離心式通風(fēng)機(jī)L1③軸流式風(fēng)機(jī)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)作業(yè)自學(xué)要求討論第一章1.1流體力學(xué)的研究對(duì)象、發(fā)展概況和研究方法2/流體力學(xué)的研究對(duì)象和三種研究方法比較三種研究方法11.2流體質(zhì)點(diǎn)與連續(xù)介質(zhì)的概念1.3流體的主要其物理性質(zhì)21.1,1.4,1.7流體質(zhì)點(diǎn)、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、牛頓內(nèi)摩擦定律粘度變化的原因1第二章2.1靜止流體上的作用力2.2流體的平衡微分方程及其積分2.3流體靜力學(xué)基本方程2/質(zhì)量力、表面力、平衡微分方程、流體靜力學(xué)基本方程的意義等壓面的性質(zhì)22.4流體靜壓強(qiáng)的測(cè)量2.5靜止流體對(duì)平面壁的作用力2.6靜止流體對(duì)曲面壁的作用力22.2,2.6,2.15,2.23靜壓測(cè)量?jī)x器、(復(fù)習(xí))合力矩定理實(shí)壓力體和虛壓力體2第三章3.1研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法3.2研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的一些基本概念3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程2/拉格朗日法、歐拉法、流體動(dòng)力學(xué)基本概念、定常/非定常流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)、連續(xù)性方程推導(dǎo)1,23.4無(wú)粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程3.5無(wú)粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程的伯努利積分23.3,3.8,3.9無(wú)粘流體運(yùn)動(dòng)方程、伯努利方程伯努利方程成立的前提23.6粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程及伯努利方程3.7粘性流體總流的伯努利方程2粘性粘流體運(yùn)動(dòng)方程、伯努利方程動(dòng)量、動(dòng)能校正系數(shù)23.8測(cè)量流速和流量的儀器3.9定常流動(dòng)總流的動(dòng)量方程及其應(yīng)用23.17,3.20,3.22畢托管、文丘里流量計(jì)、定常總流動(dòng)量方程出現(xiàn)分支流動(dòng)的動(dòng)量方程1,2第九章9.1相似原理29.2,9.8力學(xué)相似、基本比例尺、相似準(zhǔn)則、近似模型法流動(dòng)力學(xué)相似的條件1,39.2量綱分析及其應(yīng)用29.13量綱一致性原理、π定理π定理的證明3第四章4.1流體運(yùn)動(dòng)與流動(dòng)阻力的兩種形式4.2流體運(yùn)動(dòng)的兩種狀態(tài)——層流與紊流2/沿程損失、局部損失、層流、紊流雷諾實(shí)驗(yàn)、雷諾數(shù)的含義1,44.3圓管中的層流4.4圓管中的紊流2/圓管層流速度分布、沿程損失、混合長(zhǎng)度理論、雷諾應(yīng)力運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)和時(shí)均化44.5圓管流動(dòng)沿程阻力系數(shù)的確定4.6非圓形截面管道的沿程阻力計(jì)算2/尼古拉茲實(shí)驗(yàn)、莫迪圖、非圓截面管道的水力半徑、當(dāng)量直徑如何使用莫迪圖44.7邊界層理論基礎(chǔ)4.8管路中的局部損失24.1,4.3,4.7,4.9邊界層的概念、邊界層分離現(xiàn)象及原因、常見(jiàn)的局部損失的計(jì)算平板邊界層厚度的影響因素1第八章8.1聲速和馬赫數(shù)8.2一元?dú)饬鞯牧鲃?dòng)特性8.3等熵氣流與正激波28.2,8.4聲速的推導(dǎo)、馬赫數(shù)、一元?dú)怏w流動(dòng)的特點(diǎn)聲速的影響因素1第十章10.1離心式泵10.2離心式通風(fēng)機(jī)10.3軸流式風(fēng)機(jī)210.1離心式泵/軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理、泵的揚(yáng)程、泵中的能量損失泵和風(fēng)機(jī)的選擇1六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求無(wú)注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例平時(shí)作業(yè)考核課堂教學(xué)各知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)程度、聽(tīng)課效果和掌握熟練度。中國(guó)計(jì)量大學(xué)學(xué)生課程平時(shí)成績(jī)考核細(xì)則20%課堂表現(xiàn)以點(diǎn)驗(yàn)到課率，課堂互動(dòng)回答問(wèn)題等形式，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度。參考課堂表現(xiàn)總分排序，按0-10均勻分布給分10%期末考試閉卷試卷參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)70%考核類別考試成績(jī)登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書推薦教材：《工程流體力學(xué)》，孔瓏，中國(guó)電力出版社出版《流體力學(xué)》