《流體力學(xué)和熱工學(xué)》微機電 教學(xué)大綱

《流體力學(xué)和熱工學(xué)》教學(xué)大綱課程名稱：流體力學(xué)與熱工學(xué)課程類別（必修/選修）：必修課程英文名稱：FluidMechanicsandThermalEngineering總學(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：24/2/1.5其中實驗/實踐學(xué)時：0先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)后續(xù)課程支撐：液壓與氣動授課時間：第2周和4-14周；周二3-4節(jié)授課地點：松山湖校區(qū)6E-305授課對象：2021材料控制1班,2021材料控制2班,2021微機電1班開課學(xué)院：機械工程學(xué)院任課教師姓名/職稱：答疑時間、地點與方式：1.每次上課的課前、課間和課后，采用一對一的問答方式；2.分散隨機答疑：通過微信/電話/電子郵件/微信、QQ等進(jìn)行答疑；3.預(yù)約當(dāng)面答疑：地點：東莞理工學(xué)院松山湖校區(qū)綜合實驗樓12N206辦公室。時間：預(yù)約，課余時間。預(yù)約方式：郵件預(yù)約、電話預(yù)約。課程考核方式：開卷（）閉卷（√）課程論文（）其它（）使用教材：《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》，郁嵐主編;衛(wèi)運鋼,杜雅琴副主編.—2版.—北京：中國電力出版社，2014.2教學(xué)參考資料：1.《流體力學(xué)/張兆順》，崔桂香編著.—3版.—北京：清華大學(xué)出版社，2015.72.《工程熱力學(xué)》，沈維道/童鈞耕主編.—5版.—北京：高等教育出版社，2016.33.劉家信等編《理論力學(xué)》，機械工業(yè)出版社課程簡介：《流體力學(xué)與熱工學(xué)》是材料成型及控制工程、微機電系統(tǒng)工程等近機類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程包括流體力學(xué)、工程熱力學(xué)兩部分內(nèi)容。通過流體力學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解流體靜止與運動的相關(guān)概念、基本規(guī)律和基本原理，能夠運用恒定流能量方程計算流速、流量和壓強，掌握能量損失及管路的基本計算方法；通過工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解內(nèi)能、焓、熵的概念并掌握其計算方法，掌握熱力學(xué)第一、第二定律的原理和運用，理解能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律和利用效率，理解基本的熱力過程，掌握簡單的熱力學(xué)系統(tǒng)的理論分析與計算方法。該門課程重視通過多媒體教學(xué)把抽象的概念或重要的工程應(yīng)用予以可視化。流體力學(xué)部分主要涵蓋連續(xù)性方程、伯努利方程、邊界層理論及邊界層分離、形狀阻力、流態(tài)及其判別、拉瓦爾噴管等知識點；熱工學(xué)部分主要涵蓋內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機、沖壓發(fā)動機等動力機械的熱工原理。該課程將為相關(guān)專業(yè)學(xué)生以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識、從事專業(yè)工作以及進(jìn)行科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。課程教學(xué)目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求目標(biāo)1：通過流體力學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體靜止與運動的基本規(guī)律與基本原理，初步了解理想流體、黏性流體動力學(xué)以及層流、湍流的基本現(xiàn)象和基本原理；通過工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱力學(xué)第一、第二定律的原理和運用，了解基本的熱力學(xué)循環(huán)以及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律。1.2能針對工程系統(tǒng)或過程建立數(shù)學(xué)模型并求解。C1工程知識：掌握扎實的數(shù)學(xué)知識、物理、化學(xué)等自然科學(xué)知識，力學(xué)、電工電子學(xué)、計算機學(xué)等工程基礎(chǔ)知識以及機械制圖、機械設(shè)計、材料科學(xué)、材料成型（微機械與微細(xì)加工技術(shù)、微機電系統(tǒng)設(shè)計）等專業(yè)知識，并將其用于解決成型（微機電）設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程中的復(fù)雜材料成型（微機電系統(tǒng)）工程問題。目標(biāo)2：通過流體力學(xué)的學(xué)習(xí)，掌握靜壓和動壓計算原理、伯努利原理、牛頓粘性原理、邊界層理論、流場測量手段等基礎(chǔ)理論，建構(gòu)常見的工程系統(tǒng)與流體力學(xué)相關(guān)的理論分析與計算方法；通過工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)，掌握內(nèi)能、焓、熵、能量轉(zhuǎn)化的合理利用等基礎(chǔ)理論，建構(gòu)常見的工程系統(tǒng)與熱力學(xué)相關(guān)的理論分析與計算方法。2.2能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法，正確表達(dá)復(fù)雜材料成型（微機電系統(tǒng)）工程問題。C2問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析成型設(shè)備、微機電設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程中的復(fù)雜材料成型（微機電系統(tǒng)）工程問題，以獲得有效結(jié)論。目標(biāo)3：熟練掌握流體力學(xué)的相關(guān)理論和實驗，能切中工程中的流體力學(xué)問題的關(guān)鍵、將解決在相關(guān)的工程問題；熟練掌握工程熱力學(xué)的相關(guān)理論，能切中工程中的熱力學(xué)問題的關(guān)鍵，并解決相關(guān)的工程問題。2.4能運用相關(guān)科學(xué)基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析材料成型（微機電）設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程的影響因素，獲得有效結(jié)論。C2問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析成型設(shè)備、微機電設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程中的復(fù)雜材料成型（微機電系統(tǒng)）工程問題，以獲得有效結(jié)論。理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式線下/混合式教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)2流體的基本物理性質(zhì)朱建軍1教學(xué)重點：1.流體的定義及連續(xù)介質(zhì)模型；2.流體的基本性質(zhì)，流體的可壓縮性和黏性，牛頓黏性定律教學(xué)難點：流體的黏性定義和剪切課程思政融入點：介紹流體力學(xué)發(fā)展史及該領(lǐng)域國內(nèi)外重要人物，如普朗特，馮卡門，陸士嘉等，培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)研究精神。線下課堂講授課程思政作業(yè)：挑選一位我國流體力學(xué)領(lǐng)域重要人物，述其流體力學(xué)方面的貢獻(xiàn)，以培養(yǎng)科技報國精神。（考核方式：300字書面報告）目標(biāo)11教學(xué)重點：1.牛頓粘性定律。

教學(xué)難點：1.有粘區(qū)、無粘區(qū)。線下課堂講授6-10目標(biāo)24流體靜力學(xué)朱建軍2教學(xué)重點：1.靜壓強特性；2.絕對壓強、相對壓強和真空度；3.等壓面；4.靜力學(xué)基本方程及物理意義教學(xué)難點：1.測壓管壓強計算；2.作用在平面的總壓力的大小和作用點計算。線下課堂講授7-5、7-9、7-11、7-12目標(biāo)15流體靜力學(xué)朱建軍1教學(xué)重點：1.靜力學(xué)基本方程。2.流體的平衡微分方程。

教學(xué)難點：1.流體的平衡微分方程。線下課堂講授目標(biāo)25流體動力學(xué)基礎(chǔ)朱建軍1教學(xué)重點：1.描述流體運動的基本概念。2.恒定流連續(xù)性方程。3.理想流體的運動微分方程。4.理想流體微元束的柏努利方程。教學(xué)難點：1.恒定流連續(xù)性方程的物理意義。2.理想流體的運動微分方程。線下課堂講授8-14目標(biāo)16-7流體動力學(xué)基礎(chǔ)朱建軍4流體運動的描述方法；流體運動的基本概念；一維流動的連續(xù)性方程；理想流體伯努利方程教學(xué)重點：1.歐拉法和拉格朗日方法；2.定常流/非定常流，流線/跡線，流量；3.流體微元連續(xù)性方程；4.理想流體伯努利方程的推導(dǎo)及物理/幾何意義；5.伯努利方程的應(yīng)用教學(xué)難點：1.拉格朗日描述和歐拉描述；2.流線；3.伯努利方程的推導(dǎo)及應(yīng)用（皮托管、文丘里管）。課程思政融入點：利用伯努利方程來解釋生活中的現(xiàn)象，如體育中足球中的弧線球，乒乓球中的上旋/下旋球，棒球里面投手投球等。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及解決實際問題的能力。線下課堂講授8-14、8-16思政作業(yè)：尋找生活中伯努利方程的應(yīng)用，并詳述。（考核方式：300字書面報告）目標(biāo)28黏性流體管內(nèi)流動的能量損失朱建軍2教學(xué)重點：1.層流和湍流的性質(zhì)，流態(tài)的判別；2.雷諾數(shù)；3.流體能量損失的種類和原因；4.管流中的流體狀態(tài)，切應(yīng)力分布；5.圓管流動中湍流特性；6.沿程阻力系數(shù)計算，尼古拉茲實驗內(nèi)容（5個區(qū)域）教學(xué)難點：1.湍流概念；2.沿程損失的計算；3.尼古拉茲實驗線下課堂講授例題9-6目標(biāo)29粘性流體管內(nèi)流動（管路計算）朱建軍1教學(xué)重點：1.局部損失的分析計算。2.管路的水力計算。

教學(xué)難點：1.沿程損失的計算。2.局部損失的計算。線下課堂講授9-5目標(biāo)39-10邊界層概述朱建軍2教學(xué)重點：1.邊界層的基本概念和物理意義；2.曲面邊界分離機理；3.卡門渦街及應(yīng)用；4.阻力和升力的概念及計算教學(xué)難點：1.繞流阻力的性質(zhì)及計算線下課堂講授目標(biāo)110邊界層概述朱建軍1教學(xué)重點：1.可壓縮流動的特點。2.馬赫錐。3.拉瓦爾噴管介紹。

教學(xué)難點：1.馬赫錐。2.拉瓦爾噴管。課程思政融入點：介紹航空飛行特技如：眼鏡蛇、落葉飄等，飛機能做出這些高難度動作是由于引擎動力極大足以違反空氣動力學(xué)，可藉此代表飛機的動力及操控性能是位于世界領(lǐng)先前列者。線下課堂講授習(xí)題10-310-8目標(biāo)311氣體的熱力性質(zhì)朱建軍2教學(xué)重點：1.開口系/閉口系/絕熱系/孤立系概念；2.狀態(tài)參數(shù)；3.理想氣體狀態(tài)方程運用；4.定容熱容和定壓熱容教學(xué)難點：1.焓與熵的概念；2.理想氣體狀態(tài)方程運用。線下課堂講授1-2目標(biāo)112熱力學(xué)第一定律朱建軍2教學(xué)重點：1.可逆過程和準(zhǔn)平衡過程；2.功和熱的定義和計算；3.閉口系與開口系熱力學(xué)第一定律表達(dá)；4.基本熱力過程教學(xué)難點：1.可逆過程概念。2.熱力學(xué)第一定律開口系表達(dá)。3.基本熱力性質(zhì)的特點線下課堂講授2-6、2-7、2-8目標(biāo)113熱力學(xué)第一定律朱建軍2教學(xué)重點：1.理想氣體及其狀態(tài)方程。2.理想氣體混合物。

教學(xué)難點：2.理想氣體比熱容的計算。線下課堂講授1-5目標(biāo)214熱力學(xué)第二定律朱建軍1教學(xué)重點：1.熱力循環(huán)。2.熱力學(xué)第二定律。教學(xué)難點：1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述。線下課堂講授目標(biāo)11教學(xué)重點：1.卡諾循環(huán)教學(xué)難點：1.熱力循環(huán)狀態(tài)圖。2.卡諾循環(huán)熱效率及逆卡諾循環(huán)性能系數(shù)的計算。線下課堂講授例題2-4目標(biāo)2合計24課程考核課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點評價依據(jù)及成績比例（%）作業(yè)線上課件/測試考試目標(biāo)一1-212330目標(biāo)二2-28225目標(biāo)三2-44115總計24670100備注：附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)A(100)B(85)C(70)D(0)目標(biāo)1基本概念掌握程度（權(quán)重0.5）概念清楚，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。目標(biāo)3解決問題的方