《流體力學與流體機械 第2版》-王貞濤 教案大綱

7/7《流體力學與流體機械》教學大綱一、課程基本信息課程中文名：流體力學與流體機械課程英文名：FluidMechanics&FluidMachinery課程代碼：2520011課程學分：2.5總學時數(shù)：40課程類別：必修課課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課開課學院：能源與動力工程學院適用專業(yè)：環(huán)境工程、安全工程、環(huán)保設(shè)備工程、食品機械先修課程：工程數(shù)學、工程力學后續(xù)課程：選用教材：《流體力學與流體機械》，王貞濤，機械工業(yè)出版社，2015年10月第1版課程網(wǎng)址：二、課程性質(zhì)與課程目標（一）課程性質(zhì) 《流體力學與流體機械》是環(huán)境、安全、環(huán)保及相關(guān)工程類專業(yè)的一門主要的技術(shù)基礎(chǔ)與專業(yè)基礎(chǔ)課程，它既具有較強的理論體系，同時又密切聯(lián)系工程實際，具有一定的專業(yè)針對性，它是學習專業(yè)課程和專業(yè)發(fā)展不可缺少的技術(shù)理論基礎(chǔ)。（二）課程目標課程目標1：以流體機械專業(yè)技術(shù)為背景，提高學生正確認識、分析和解決實際工程問題的能力，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。課程目標2：通過本課程的學習，使學生掌握流體力學基本概念、基本規(guī)律和原理，學會必要的流體力學分析和計算方法。課程目標3：掌握離心式、軸流式泵與風機的基本理論和泵與風機聯(lián)合運行、選型等基本方法，為學好后繼課程、從事專業(yè)技術(shù)工作和科學研究打下必要的的理論基礎(chǔ)。注：工程類專業(yè)通識課程的課程目標應覆蓋相應的工程教育認證畢業(yè)要求通用標準；（三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求5和畢業(yè)要求8：指標點1-4.能夠?qū)⒘黧w力學、工程熱力學、傳熱學、測試技術(shù)、燃燒理論等專業(yè)知識用于解決工程領(lǐng)域的復雜流動問題，占該指標點達成度的30%；指標點2-2.能夠基于數(shù)學和自然科學相關(guān)原理以及能源動力領(lǐng)域相關(guān)知識，借助圖表、數(shù)學模型及文字等正確地表達工程中的流體力學問題，占該指標點達成度的30%；指標點5-2.能夠針對具體的對象，選擇前沿實驗儀器設(shè)備和先進測試分析技術(shù)或開發(fā)工具，模擬、預測和分析工程中的流體力學問題，并能夠理解其局限性，占該指標點達成度的30%；指標點8-2.具有正確的世界觀、人生觀、價值觀和強烈的社會責任感，占該指標點達成度的10%。課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4指標點1-4√指標點2-2√指標點5-2√指標點8-2√該課程對指標點1-4、2-2和5-2都是強支撐，權(quán)重系數(shù)都為0.3。課程目標1對應畢業(yè)要求指標點8-2。課程目標1主要要求學生了解流體力學研究現(xiàn)狀，注重強化學生工程倫理教育，培養(yǎng)學生嚴謹求真、實事求是的科學質(zhì)疑精神，樹立積極向上、科技強國的核心價值觀，最終達到指標點8-2的要求。課程目標2對應畢業(yè)要求指標點1-4。課程目標2要求學生掌握流動的基本特征與基本方程，理解重點流體力學控制方程組的數(shù)學描述及數(shù)學特性，課程目標2能夠有力支撐指標點1-4。課程目標3對應畢業(yè)要求指標點2-2。課程目標3要求學生掌握流體流動的基本規(guī)律，加深對流體工程問題的深刻認識，這和指標點4-3（能夠基于數(shù)學和自然科學相關(guān)原理以及能源動力領(lǐng)域相關(guān)知識，借助圖表、數(shù)學模型及文字等正確地表達能源動力領(lǐng)域復雜工程問題）的要求緊密貼合。課程目標4對應畢業(yè)要求指標點5-2。課程目標4要求學生能夠解決基于國家大型工程中流體力學問題的能力，與指標點5-2緊密關(guān)聯(lián)。三、課程內(nèi)容與教學要求第一章緒論（一）課程內(nèi)容1.流體力學的研究對象及方法2.流體基本物理性質(zhì)3.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)4.流體受力5.牛頓內(nèi)摩擦定律（二）教學要求了解本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、任務，掌握連續(xù)介質(zhì)模型等基本概念，熟練運用牛頓內(nèi)摩擦定律。（三）重點與難點1.重點連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、牛頓內(nèi)摩擦定律2.難點連續(xù)介質(zhì)假設(shè)第二章流體靜力學（一）課程內(nèi)容1.流體靜壓強及其特性2.流體平衡的微分方程3.流體靜力學基本方程式4.平衡流體對壁面的作用力（二）教學要求理解流體靜力學基本方程，掌握流體作用在平面、曲面上總壓力的計算方法。（三）重點與難點1.重點流體靜壓力的計算2.難點壓力中心的求解第三章流體運動學基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容1.描述流體運動的兩種方法2.定常和非定常流動3.連續(xù)性方程4.流體微團的運動5.速度勢函數(shù)和流函數(shù)（二）教學要求了解描述流體運動的兩種方法，掌握定常流和費定常等基本概念，掌握連續(xù)性方程及其應用。（三）重點與難點1.重點控制體與系統(tǒng)2.難點歐拉方法的理解、流體微團的運動分析第四章流體動力學基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容1.理想流體的運動微分方程2.不可壓縮粘性流體運動微分方程3.伯努利方程4.動量與動量矩方程5.圓管內(nèi)流動水力計算（二）教學要求了解粘性流體中的應力分析及本構(gòu)方程，熟悉歐拉方程、納維－斯托克斯方程及伯努利方程；掌握圓管層流的運動規(guī)律，沿程損失和局部損失的計算。（三）重點與難點1.重點流體微團所受應力分析、流體動力學方程及其應用2.難點動量與動量矩方程第五章泵與風機概述（一）課程內(nèi)容1.泵的用途與分類2.葉片式泵的主要部件和結(jié)構(gòu)形式3.葉片式風機的主要部件和結(jié)構(gòu)形式（二）教學要求掌握泵與風機的定義、基本型式和典型結(jié)構(gòu)。了解泵與風機的分類、發(fā)展歷史和葉片式與容積式的主要特點。（三）重點與難點1.重點泵的機構(gòu)與分類。2.難點泵內(nèi)結(jié)構(gòu)第六章葉片式泵與風機的理論（一）課程內(nèi)容1.泵與風機工作原理2.泵與風機性能參數(shù)3.離心式泵與風機的葉輪理論4.葉型及其對泵與風機性能的影響5.泵與風機的性能曲線6.軸流式泵與風機的機翼葉柵理論（二）教學要求掌握泵與風機基本性能參數(shù)的計算及葉片式泵與風機工作原理、能量基本方程；泵與風機的特性曲線繪制方法；軸流式泵與風機機翼葉柵升力計算方法；泵相似定律的應用。了解泵與風機葉型對性能的影響。（三）重點與難點1.重點離心式泵與風機的原理與特性曲線。2.難點泵內(nèi)部流動與特性曲線繪制。第七章泵與風機的運行、調(diào)節(jié)及選型（一）課程內(nèi)容1.管路性能曲線及工作點2.泵與風機的聯(lián)合工作3.泵與風機的工況調(diào)節(jié)4.泵與風機的選型（二）教學要求掌握泵與風機裝置特性曲線的計算與繪制方法及聯(lián)合運行工況點的確定方法；了解其它常用泵與風機的型式結(jié)構(gòu)及其特點；掌握泵與風機的選型方法。（三）重點與難點1.重點泵與風機的聯(lián)合運行及工況點的確定、泵與風機的選型方法。2.難點泵與風機的選型方法。四、本課程開設(shè)的實驗項目編號實驗項目名稱學時類型要求支撐的課程目標1伯努利方程驗證實驗2驗證性必做課程目標1、22離心泵的性能測定試驗2綜合性必做課程目標1、2注：1.“類型”填驗證性、綜合性、設(shè)計性等；2.“要求”填必做、選做。實驗1：（伯努利方程驗證實驗）并掌握壓力水頭、速度水頭、總水頭以及壓力和流量的測量方法。通過對實驗現(xiàn)象的分析和研討，掌握管道中各種能量的轉(zhuǎn)換特性和關(guān)系，驗證伯努利方程。實驗2：（離心泵的性能測定試驗）1.測定離心泵恒定轉(zhuǎn)速下性能，繪制揚程-流量曲線，軸功率-流量曲線及泵流量-效率曲線。2.了解流量儀表、測功裝置的原理及操作方法，掌握離心泵性能測試原理。五、學時分配、教學方法及支撐課程目標章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標理論授課實驗上機其它小計第一章4講授法課程目標2第二章6講授法課程目標2第三章6講授法課程目標2第四章62講授法、演示法課程目標1、2第五章2講授法課程目標2第六章62講授法、演示法課程目標1、2第七章6講授法課程目標2合計364注：1.課程實踐學時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格；2.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例等教學方法）等。六、課程考核序號考核方式或途徑考核要求評分標準考核權(quán)重考核對應的課程目標1課堂表現(xiàn)主要針對學生的課堂小測驗、課程內(nèi)容掌握情況、出勤率等方面的考核。學生出勤率達到100%，在最終期末考核成績中，占10分，出勤率每減少10%，扣1分，出勤率不到60%的學生，不計分數(shù)。課堂小測驗5次滿分以上，可獲得獎勵分10分，計入總成績。10%目標1、2、3、42平時作業(yè)課后作業(yè)完成10-15個習題，主要考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握程度，占平時成績的30%。此外，每個學生需通過商業(yè)軟件完成一個以工程應用為背景的模擬分析，并作口頭報告，此大作業(yè)占平時成績的70%。根據(jù)平時課后作業(yè)設(shè)置的分值及評分標準給出各單個題目的成績，最后所有題目的總分歸一化到100分，每位學生按照實際得分歸一化后的成績計入總成績30%目標2、3、43期末測試試卷題型包括簡答題和綜合分析應用題等，以卷面成績的60%計入課程總成績。其中考核基礎(chǔ)知識型題目占60%，考核應用實例綜合分析與驗證的能力題目占40%。按照具體的標準答案和評分細則進行評價60%目標1、2、3、4總評成績100%注：1.課程考核應做到過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合。2.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小論文、項目設(shè)計和作品等。3.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項目設(shè)計要求等。4.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。5.考核內(nèi)容須包含課程思政成效考核。七、課程目標達成情況評價在課程結(jié)束后，需對課程每一個課程目標達成情況進行計算與分析。課程目標達成情況通過課程過程性評價和課程終結(jié)性評價來綜合確定。1.過程性評價，通過過程性考核提供評價數(shù)據(jù)，原則上一門課程的過程性考核形式種類不少于2種（不包括考勤），次數(shù)不少于3次，考核形式與考核內(nèi)容須有效支撐課程目標達成，過程性考核須有成績評定，并作為學生成績構(gòu)成部分記入期末總評成績表。2.課程終結(jié)性評價，通過課程終結(jié)性考核提供評價數(shù)據(jù)，課程考核形式與考核內(nèi)容須有效支撐課程目標達成，終結(jié)性考核須有成績評定，并作為學生成績構(gòu)成部分記入期末總評成績表。3.課程過程性考核與終結(jié)性考核數(shù)據(jù)按照大綱要求的權(quán)重支撐課程目標是否達成，課程目標達成目標值由課程組確定，對于某一課程目標，支撐其達成的各類考核的權(quán)重之和為1。課程考核采用的不同考核方式，均須有詳細的評分說明。4.課程結(jié)束后即進行課程目標達成情況評價，評價結(jié)果是學生課程學習效果的重要反映，也是課程質(zhì)量持續(xù)改進的重要依據(jù)。八、參考書目及學習資料1、《流體力學》，張也影，高等教育出版社，2000年8月第2版2、《工程流體力學》，聞建龍，機械工業(yè)出版社，2011年8月第1版3、《泵與風機》，沙毅，中國科學技術(shù)出版社，2004年8月第1版九、大綱說明本課程采用課堂教學與實驗教學相結(jié)合授課方式，課程教學旨在使學生掌握流體力學基本概念、基本規(guī)律和原理，了解泵與風機聯(lián)合運行、選型等基本方法。實驗教學包括伯努利方程驗證實驗以及離心泵的性能測定試驗，習題以教材課后習題為主。