流體力學(xué)課程教學(xué)大綱

《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息英文名稱FluidMechanics課程代碼2002課程性質(zhì)專業(yè)必修課程授課對象機(jī)械工程、機(jī)械電子工程學(xué)分2.00學(xué)時(shí)45主講教師修訂日期2023年7月1日指定教材流體力學(xué)，高等2010。二、課程目標(biāo)（一）總體目標(biāo)：本課程是一門重要的基礎(chǔ)理論課程，同時(shí)也是機(jī)械工程等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)技能基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生將能夠正確理解和掌握流體力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地分析和解決從工程實(shí)踐中簡化出來的流體力學(xué)問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程、從事技術(shù)工作、拓展新知識(shí)、進(jìn)行涉及流體的科學(xué)研究以及解決機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：1.掌握流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)分析方法，了解流體與固體之間的相互作用力，熟悉流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述和幾何表示方法。培養(yǎng)學(xué)生對流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)變形的分析能力，熟練運(yùn)用連續(xù)方程求解簡易模型的流體特性。具備在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域建立數(shù)學(xué)模型并求解的能力。1.2掌握雷諾運(yùn)輸公式，根據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒原理，推導(dǎo)連續(xù)方程、能量方程和動(dòng)量方程的微分和積分形式；熟悉理想流體運(yùn)動(dòng)歐拉方程、伯努利方程及其積分和微分形式。通過這些知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)和測控方面的實(shí)際技能，確保他們能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型并解決復(fù)雜的工程問題。課程目標(biāo)2：2.1熟悉流體力學(xué)中的量綱分析方法和動(dòng)力相似分析方法，了解通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式來探索流動(dòng)過程規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用量綱分析和動(dòng)力相似理論解決簡單流動(dòng)問題的能力；并能運(yùn)用流體力學(xué)原理，識(shí)別和提煉機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜工程問題。2．2掌握不可壓縮粘性流體的N-S方程，明確湍流的概念；掌握圓管湍流運(yùn)動(dòng)特性和管道阻力的計(jì)算，以及流體的阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算；借助流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，具備機(jī)械工程中測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的提煉和解決能力。課程目標(biāo)3：掌握流體力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，了解現(xiàn)代流體力學(xué)模擬技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，了解主流計(jì)算流體力學(xué)(CFD)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用；能針對具體的機(jī)械工程專業(yè)中的流體力學(xué)問題，開發(fā)或選用合適的計(jì)算軟件、仿真軟件等進(jìn)行模擬和預(yù)測。（三）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求、課程內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系表1：課程目標(biāo)與課程內(nèi)容、畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系表課程目標(biāo)課程子目標(biāo)對應(yīng)課程內(nèi)容對應(yīng)畢業(yè)要求課程目標(biāo)11.11、流體及其主要物理性質(zhì)2、流體靜力學(xué)3、流體運(yùn)動(dòng)概述1-2針對機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及測控方面的具體對象，能建立數(shù)學(xué)模型并求解；1.24、理想流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)5、流體動(dòng)力學(xué)積分方程課程目標(biāo)22.16、量綱分析與動(dòng)力相似2-1能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理,識(shí)別和判斷機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與測控復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；2.27、粘性流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)8、管道內(nèi)的流動(dòng)9、邊界層理論基礎(chǔ)課程目標(biāo)33.110、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)11、現(xiàn)代計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）的運(yùn)用5-3能夠針對具體的機(jī)械工程專業(yè)問題，開發(fā)或選用合適的現(xiàn)代工具進(jìn)行模擬和預(yù)測，并能夠分析其局限性。三、教學(xué)內(nèi)容（四號(hào)黑體）（具體描述各章節(jié)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等。實(shí)驗(yàn)課程可按實(shí)驗(yàn)?zāi)K描述）第一章流體及其主要物理性質(zhì)1.教學(xué)目標(biāo)（五號(hào)宋體）理解流體的定義以及它與固體的主要區(qū)別，并熟悉連續(xù)介質(zhì)的概念；明白流體密度的計(jì)算方法；掌握流體的粘性及其成因，并對板之間的流體粘性進(jìn)行分析；了解表面張力的形成原因和分布特性；理解流體的熱力學(xué)性質(zhì)；熟知作用于流體微粒的表面力和質(zhì)量力。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章是流體力學(xué)課程的基礎(chǔ)，其理論性較強(qiáng)，涉及大量的數(shù)學(xué)公式。因此，學(xué)生需要在前期掌握較深的數(shù)學(xué)知識(shí)。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于理解流體基礎(chǔ)概念和主要物理性質(zhì)；而教學(xué)難點(diǎn)則在于流體質(zhì)點(diǎn)概念的理解以及連續(xù)介質(zhì)假說的認(rèn)識(shí)。3.教學(xué)內(nèi)容1-1流體及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)1-2密度1-3流體的粘性1-4表面張力1-5流體的熱力學(xué)性質(zhì)1-6作用在流體上的力4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握流體的概念及其主要物理性質(zhì)。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第二章流體靜力學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)掌握流體靜壓力及其特性；了解靜止流體平衡微分方程(歐拉方程);熟悉流體平衡條件；理解重力場中靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布；了解壓強(qiáng)測量方法及幾種典型的壓強(qiáng)測量儀器；掌握相對靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布，理解兩種典型的相對靜止流體平衡計(jì)算方法；了解作用在平面和曲面上的流體靜壓力，掌握計(jì)算平面受力大小和作用中心的方法；了解靜止液體對物體產(chǎn)生的浮力。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章主要探究靜止或相對靜止?fàn)顟B(tài)下流體的特性。教學(xué)重點(diǎn)在于掌握在重力場作用下，靜止和相對靜止流體的壓強(qiáng)分布，以及計(jì)算重力場作用下流體中作用于平板上的總壓力大小和作用點(diǎn)的方法。教學(xué)難點(diǎn)在于推導(dǎo)靜止和相對靜止?fàn)顟B(tài)下流體質(zhì)點(diǎn)平衡方程。3.教學(xué)內(nèi)容2-1流體靜壓強(qiáng)及其特性2-2靜止流體平衡微分方程2-3重力場中流體的平衡2-4液體的相對平衡2-5靜止液體作用在壁面上的總壓力2-6靜止液體作用在潛體和浮體上的浮力4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握歐拉方程的推導(dǎo)方法，并進(jìn)一步掌握靜止和相對靜止?fàn)顟B(tài)下流體壓強(qiáng)的分布特性及幾種典型測壓管的壓強(qiáng)差計(jì)算方法，掌握平板在靜止流體作用下的作用力大小和作用點(diǎn)的求解方法。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第三章流體運(yùn)動(dòng)概述1.教學(xué)目標(biāo)熟悉描述流體運(yùn)動(dòng)的歐拉法和拉格朗日法；了解流體流動(dòng)的類型；掌握跡線和流線的概念并能進(jìn)行計(jì)算；掌握物質(zhì)導(dǎo)數(shù)概念及計(jì)算；熟悉流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析及變形分析；掌握流體連續(xù)方程。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章主要探討流體運(yùn)動(dòng)的描述方法。教學(xué)重點(diǎn)集中在拉格朗日法和歐拉法這兩種描述流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方法，以及它們對應(yīng)的跡線和流線的概念與計(jì)算。同時(shí)，要求學(xué)生理解并掌握連續(xù)方程和流體質(zhì)點(diǎn)變形的概念。而教學(xué)難點(diǎn)則在于如何正確理解這兩種不同的描述方法：拉格朗日法與歐拉法。3.教學(xué)內(nèi)容3-1研究流體運(yùn)動(dòng)的方法3-2流動(dòng)的類型3-3流體運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念3-4物質(zhì)導(dǎo)數(shù)3-5微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)方程3-6連續(xù)方程4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握對流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述方法，掌握連續(xù)方程的概念。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第四章理想流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)1.教學(xué)目標(biāo)掌握理想流體的歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程；掌握伯努利方程，并了解其應(yīng)用條件；了解緩變流概念；了解實(shí)際流束的概念，了解理想流體總流的伯努利方程；掌握伯努利方程的典型應(yīng)用。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章將學(xué)習(xí)描述理想流體運(yùn)動(dòng)的伯努利方程這一重要公式。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于伯努利方程的推導(dǎo)及應(yīng)用；本章的教學(xué)難點(diǎn)在于理想流體歐拉平衡方程的推導(dǎo)。3.教學(xué)內(nèi)容4-1理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程4-2理想流體沿流線伯努利方程4-3緩變流4-4理想流體總流的伯努利方程4-5伯努利方程應(yīng)用4.教學(xué)方法伯努利方程是流體力學(xué)中最重要的方程之一。本章擬采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握伯努利方程的推導(dǎo)、物理意義及應(yīng)用，并會(huì)結(jié)合第二章中靜力學(xué)部分開展典型習(xí)題的計(jì)算。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第五章粘性流體1.教學(xué)目標(biāo)理解在粘性流體中的應(yīng)力分布；掌握表面力和質(zhì)量力耦合作用下的流體微元運(yùn)動(dòng)的微分方程，以及對納維-斯托克斯方程的理解；熟悉層流和湍流的基本概念；能夠進(jìn)行典型的粘性流體受力分析，包括兩平行平板間的埃庫特-泊肅葉流動(dòng)以及圓管內(nèi)的泊肅葉流動(dòng)；了解湍流的基本概念；理解雷諾應(yīng)力和雷諾方程；熟悉管道內(nèi)湍流的速度分布特性。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章在之前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上考慮流體質(zhì)點(diǎn)所受到的粘性力作用。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于N-S方程的推導(dǎo)及典型應(yīng)用，本章的教學(xué)難點(diǎn)在于考慮流體質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量力、表面壓強(qiáng)和切向摩擦力聯(lián)合作用下質(zhì)點(diǎn)平衡方程的理解及推導(dǎo)。3.教學(xué)內(nèi)容5-1粘性流體中的應(yīng)力5-2微分形式的動(dòng)量方程5-3N-S方程5-4層流和湍流5-5N-S方程求解5-6湍流概述5-7雷諾應(yīng)力5-8管內(nèi)湍流速度分布4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生N-S方程的推導(dǎo)及板間和管道兩種典型情況下粘性流體流動(dòng)特性的計(jì)算方法。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第六章流體動(dòng)力學(xué)的積分方程分析1.教學(xué)目標(biāo)掌握物質(zhì)積分的隨體導(dǎo)數(shù)——雷諾運(yùn)輸定理；了解通過輸運(yùn)公式推導(dǎo)連續(xù)方程；了解通過輸運(yùn)公式推導(dǎo)能量方程；掌握動(dòng)量方程及其應(yīng)用；了解動(dòng)量矩方程及應(yīng)用。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章主要將流體運(yùn)動(dòng)和所受外力相結(jié)合，學(xué)習(xí)流體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量定理。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于動(dòng)量方程的物理意義及應(yīng)用，本章的教學(xué)難點(diǎn)在于雷諾輸運(yùn)公式的理解及推導(dǎo)。3.教學(xué)內(nèi)容6-1系統(tǒng)控制體輸運(yùn)公式6-2連續(xù)方程6-3能量方程6-4動(dòng)量方程及應(yīng)用6-5動(dòng)量矩方程4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握動(dòng)量方程及其應(yīng)用，特別是動(dòng)量方程結(jié)合伯努利方程以及連續(xù)方程的應(yīng)用。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第七章量綱分析和動(dòng)力相似1.教學(xué)目標(biāo)掌握量綱分析法，掌握量綱分析法推導(dǎo)；了解流動(dòng)的幾何相似和力學(xué)相似；掌握動(dòng)力相似準(zhǔn)則；掌握雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)；掌握模型實(shí)驗(yàn)條件。2.教學(xué)重難點(diǎn)本章主要學(xué)習(xí)量綱分析方法及實(shí)際研究對象及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的動(dòng)力相似。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于量綱分析方法及相似準(zhǔn)數(shù)；本章的教學(xué)難點(diǎn)在于量綱分析方法及相似準(zhǔn)數(shù)的物理意義。3.教學(xué)內(nèi)容7-1量綱分析法7-2流動(dòng)的力學(xué)相似7-3動(dòng)力相似準(zhǔn)則7-4流動(dòng)相似的條件7-5近似模型實(shí)驗(yàn)4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握量綱分析方法及動(dòng)力相似分析方法。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。第九章管道損失1.教學(xué)目標(biāo)掌握圓管層流和湍流流動(dòng)狀態(tài)；掌握圓管沿程水利損失計(jì)算；掌握局部水利損失計(jì)算。2.教學(xué)重難點(diǎn)流體在實(shí)際流動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生能量的損失，本章重點(diǎn)討論管道的流動(dòng)損失。本章的教學(xué)重點(diǎn)在于沿程阻力損失及局部阻力損失的計(jì)算方法，本章的教學(xué)難點(diǎn)在于沿程阻力損失及局部阻力損失的理解。3.教學(xué)內(nèi)容9-1管中流動(dòng)狀態(tài)9-2沿程阻力損失9-3局部阻力損失4.教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)結(jié)合板書的形式對本章內(nèi)容進(jìn)行講授和演示，并開展課堂討論、課堂練習(xí)，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)的方法使學(xué)生掌握管道沿程阻力損失及局部阻力損失的計(jì)算。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用課后作業(yè)和作業(yè)反饋的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并更新教學(xué)方法。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流體力學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行伯努利方程實(shí)驗(yàn)，熟練掌握伯努利方程在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)用；進(jìn)行雷諾實(shí)驗(yàn)，深入理解并熟練掌握層流和湍流的基本概念；開展沿程阻力系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確測定流體在流動(dòng)過程中的沿程阻力系數(shù)；進(jìn)行局部阻力系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)，精確測量流體局部區(qū)域的阻力系數(shù)；通過利用網(wǎng)絡(luò)資源和課堂演示，全面學(xué)習(xí)現(xiàn)代計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用部分，了解CFD技術(shù)的適用領(lǐng)域、現(xiàn)有技術(shù)和常用軟件等方面的基本情況。2.教學(xué)重難點(diǎn)開展流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)及學(xué)習(xí)計(jì)算流體力學(xué)概述。實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)在于對流體流動(dòng)特性的觀察和計(jì)算，本章的教學(xué)難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)的操作。3.教學(xué)內(nèi)容伯努利方程實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)（層流和湍流）沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)局部阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)計(jì)算流體力學(xué)概述4.教學(xué)方法采用現(xiàn)場演示結(jié)合多媒體教學(xué)的形式流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流體力學(xué)。5.教學(xué)評(píng)價(jià)采用實(shí)驗(yàn)報(bào)告及CFD學(xué)習(xí)報(bào)告的方式對教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。四、學(xué)時(shí)分配表2：各章節(jié)的具體內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配表章節(jié)章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配第一章流體及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)；密度；流體的粘性；表面張力；流體的熱力學(xué)性質(zhì)；作用在流體上的力；量綱與單位2第二章流體靜力學(xué)流體靜壓強(qiáng)及其特性；靜止流體平衡微分方程；流體的平衡條件；重力場中靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布；壓強(qiáng)測量；相對靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布；作用在平面和曲面上的流體靜壓力4第三章流體運(yùn)動(dòng)概述描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；跡線、流線和脈線；物質(zhì)導(dǎo)數(shù)；流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析；連續(xù)方程4第四章理想流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)自然坐標(biāo)系中的歐拉方程；方程；伯努利方程的應(yīng)用；有勢流動(dòng)、速度勢和流函數(shù)4第五章粘性流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)粘性流體中的應(yīng)力；納維-斯托克斯方程；兩平行平板間的埃庫特-泊肅圓管內(nèi)的泊肅湍流概述；雷諾應(yīng)力和雷諾方程4第六章流體動(dòng)力學(xué)積分方程物質(zhì)積分的隨體導(dǎo)數(shù)——雷諾運(yùn)輸定理；連續(xù)方程；能量方程；動(dòng)量方程；動(dòng)量矩方程3第七章量綱分析與動(dòng)力相似量綱分析；動(dòng)力相似；模型實(shí)驗(yàn)3第九章管道內(nèi)的流動(dòng)圓管湍流；圓管的沿程水利損失；局部水利損失計(jì)算邊界層和邊界層厚度；邊界層方程；邊界層分離與繞流阻力3流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流體力學(xué)流體力學(xué)管道實(shí)驗(yàn)、動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)；CFD在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的地位；CFD的運(yùn)用領(lǐng)域；現(xiàn)有的CFD技術(shù)及軟件概況18（實(shí)驗(yàn)）五、教學(xué)進(jìn)度表3：教學(xué)進(jìn)度表周次章節(jié)名稱內(nèi)容提要授課時(shí)數(shù)作業(yè)及要求備注1第一章緒論了解流體定義以及與固體的區(qū)別，熟悉連續(xù)介質(zhì)假設(shè)；了解流體密度的定義；掌握流體的粘性及產(chǎn)生原因，并進(jìn)行板之間流體粘性分析；了解表面張力產(chǎn)生原因及分布特性；了解流體熱力學(xué)特性；掌握作用于流體微元的表面力和質(zhì)量力。2書后習(xí)題1-21-51-71-91-181-192-3第二章流體靜力學(xué)掌握流體靜壓強(qiáng)及其特性；掌握靜止流體平衡微分方程（歐拉方程）；了解流體的平衡條件；掌握重力場中靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布；了解壓強(qiáng)測量方法及幾種典型測量壓強(qiáng)的儀器；掌握相對靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布，掌握兩種典型相對靜止流體平衡計(jì)算方法；了解作用在平面和曲面上的流體靜壓力，掌握平面受力大小和作用中心計(jì)算方法；了解靜止液體作用在物體上的浮力作用。4書后習(xí)題2-42-62-102-152-262-294-5第三章流體運(yùn)動(dòng)概述熟悉描述流體運(yùn)動(dòng)的歐拉法和拉格朗日法；了解流體流動(dòng)的類型；掌握跡線和流線的概念并能進(jìn)行計(jì)算；掌握物質(zhì)導(dǎo)數(shù)概念及計(jì)算；熟悉流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析及變形分析；掌握流體連續(xù)方程。4書后習(xí)題3-43-93-103-136-7第四章理想流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)掌握理想流體的歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程；掌握伯努利方程，并了解其應(yīng)用條件；了解緩變流概念；了解實(shí)際流束的概念，了解理想流體總流的伯努利方程；掌握伯努利方程的典型應(yīng)用。4書后習(xí)題4-34-74-84-94-134-154-164-178-9第五章粘性流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)了解粘性流體中的應(yīng)力；了解表面力、質(zhì)量力耦合作用下流體微元運(yùn)動(dòng)微分方程；熟悉納維-斯托克斯方程；掌握層流和湍流的概念；掌握典型粘性流體受力分析，包括兩平行平板間的埃庫特-泊肅以及圓管內(nèi)的泊肅了解湍流概念；了解雷諾應(yīng)力和雷諾方程；了解管內(nèi)湍流流速分布特性。4書后習(xí)題5-15-25-35-95-135-145-165-185-205-2710-11第六章流體動(dòng)力學(xué)積分方程掌握物質(zhì)積分的隨體導(dǎo)數(shù)——雷諾運(yùn)輸定理；了解通過輸運(yùn)公式推導(dǎo)連續(xù)方程；了解通過輸運(yùn)公式推導(dǎo)能量方程；掌握動(dòng)量方程及其應(yīng)用；了解動(dòng)量矩方程及應(yīng)用。3書后習(xí)題6-16-96-1011-12第七章量綱分析與動(dòng)力相似掌握量綱分析法，掌握量綱分析法推導(dǎo)；了解流動(dòng)的幾何相似和力學(xué)相似；掌握動(dòng)力相似準(zhǔn)則；掌握雷諾數(shù)和傅汝德數(shù)；掌握模型實(shí)驗(yàn)條件。3書后習(xí)題7-17-57-97-137-2213-14第九章管道內(nèi)的流動(dòng)掌握圓管層流和湍流流動(dòng)狀態(tài)；掌握圓管沿程水利損失計(jì)算；掌握局部水利損失計(jì)算。3書后習(xí)題9-19-39-139-1614-17流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流體力學(xué)開展伯努利方程實(shí)驗(yàn)，掌握伯努利方程的應(yīng)用；開展雷諾實(shí)驗(yàn)，了解和掌握層流、湍流的概念；開展沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)，測定流體沿程阻力系數(shù)；開展局部阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)，測量局部阻力系數(shù)；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源和課堂演示開展現(xiàn)代計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)運(yùn)用部分的學(xué)習(xí)，了解CFD的運(yùn)用領(lǐng)域、現(xiàn)有的CFD技術(shù)及軟件等概況。18提交流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、學(xué)習(xí)報(bào)告六、教材及參考書目 教材：張鳴遠(yuǎn)，流體力學(xué)，高等教育出版社，2010。參考書目：[1] 我所理解的流體力學(xué)，王洪偉，國防工業(yè)出版社，2014。[2] 周光坰等，流體力學(xué)，高等教育出版社，2011。[3] 孔瓏，流體力學(xué)，高等教育出版社，2011。七、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用課堂講授和演示、課堂討論、課堂練習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生更加明確教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高課堂的積極性。在目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件基礎(chǔ)上，及時(shí)采用實(shí)驗(yàn)練習(xí)法，強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考解決方案，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容作鋪墊。結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，本課程所采用的教學(xué)方法說明如下：1. 流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的理論性比較強(qiáng)，涉及大量的數(shù)學(xué)公式，需要學(xué)生前期掌握較深數(shù)學(xué)知識(shí)，理想流體和粘性流體的平衡方程較為復(fù)雜。在教學(xué)中采用講授法、討論法和自學(xué)指導(dǎo)法相結(jié)合，將抽象問題具體化。在講授原理的基礎(chǔ)上，以歐拉平衡方程和N-S方程為例，充分利用微元分析方式，推導(dǎo)具體的平衡方程，針對簡單的物理模型，求解模型的解析解。強(qiáng)化學(xué)生對流體力學(xué)基本概念的認(rèn)識(shí)和方程的推導(dǎo)能力，引導(dǎo)學(xué)生利用流體方程求解工程中常見問題，促進(jìn)學(xué)生對該領(lǐng)域的理解和認(rèn)識(shí)。2. 課堂講授盡可能采用多媒體教學(xué)并結(jié)合少量的板書。3. 對于“現(xiàn)代計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）的運(yùn)用”這一部分，可結(jié)合科研，現(xiàn)身說法，并利用網(wǎng)絡(luò)資源或錄像播放的方式進(jìn)行。4. 授課過程中注重教與學(xué)的互動(dòng)，采用課后作業(yè)、作業(yè)反饋、期中考試等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)方法的實(shí)際執(zhí)行過程中，每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)具有明確的目的性。同時(shí)，以上教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)過程中的實(shí)際效果、學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握和應(yīng)用情況不斷改進(jìn)。教學(xué)效果不好、學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)理解程度不高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法，在講授后續(xù)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生前后聯(lián)系，結(jié)合前置難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論，強(qiáng)化知識(shí)掌握。在學(xué)生對知識(shí)掌握情況較好，系統(tǒng)性較好的情況下，適當(dāng)提高教學(xué)內(nèi)容的難度，或增加發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，設(shè)置具體應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生探索解決方案。八、考核方式及評(píng)定方法（一）課程考核與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系表4：課程考核與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系表課程目標(biāo)考核要點(diǎn)考核方式課程目標(biāo)11.1掌握流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)分析方法、流體與固體之間的相互作用力，熟悉流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述和幾何表示方法。培養(yǎng)學(xué)生對流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)變形的分析能力，熟練運(yùn)用連續(xù)方程求解簡易模型的流體特性。具備在機(jī)械設(shè)計(jì)方面建立數(shù)學(xué)模型并求解的能力。1.2掌握雷諾運(yùn)輸公式，根據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒原理，推導(dǎo)連續(xù)方程、能量方程和動(dòng)量方程的微分和積分形式；了解理想流體運(yùn)動(dòng)的方程及其積分和微分形式。通過這些知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)和測控方面的實(shí)際操作能力，確保學(xué)生能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型并解決復(fù)雜的工程問題。熟練掌握流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)分析方法，理解流體與固體間力的作用機(jī)制。熟悉流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述和幾何表示方法，以培養(yǎng)學(xué)生對流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)變形的分析能力。精通應(yīng)用連續(xù)方程求解簡易模型的流體特性。了解雷諾運(yùn)輸公式，并依據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒原理，推導(dǎo)連續(xù)方程、能量方程和動(dòng)量方程的微分和積分形式。掌握理想流體運(yùn)動(dòng)歐拉方程、伯努利方程及其積分和微分形式，以培養(yǎng)學(xué)生利用這些方程解決工程實(shí)際問題的能力。平時(shí)作業(yè)、期中考試、期末考試課程目標(biāo)22.1掌握流體力學(xué)中的量綱分析方法和動(dòng)力相似分析方法，熟悉通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合來尋找流動(dòng)過程規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)量綱分析和動(dòng)力相似理論獲取一些簡單流動(dòng)問題解析解的能力；能運(yùn)用流體力學(xué)原理，識(shí)別并提煉機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜工程問題。2．2掌握不可壓縮粘性流體的N-S方程，明確湍流的概念；掌握圓管湍流運(yùn)動(dòng)特性和管道阻力的計(jì)算，以及流體的阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算；借助流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，具備機(jī)械工程中測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的提煉和解決能力。熟練掌握流體力學(xué)中的量綱分析方法和動(dòng)力相似分析方法，深入了解通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式來探索流動(dòng)過程規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用量綱分析和動(dòng)力相似理論解決簡單流動(dòng)問題的能力。此外，還需熟悉不可壓縮粘性流體的N-S方程，并明確湍流的概念；了解圓管湍流的運(yùn)動(dòng)特性、管道阻力的計(jì)算方法，以及流體阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算。平時(shí)作業(yè)、期中考試、期末考試課程目標(biāo)3掌握流體力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，了解現(xiàn)代流體力學(xué)模擬技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，了解主流計(jì)算流體力學(xué)(CFD)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用；能針對具體的機(jī)械工程專業(yè)中的流體力學(xué)問題，開發(fā)或選用合適的計(jì)算軟件、仿真軟件等進(jìn)行模擬和預(yù)測。掌握流體力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，會(huì)完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理論分析，了解現(xiàn)代流體力學(xué)模擬技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，了解主流計(jì)算流體力學(xué)軟件，在不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。平時(shí)作業(yè)/實(shí)驗(yàn)

（二）評(píng)定方法1．評(píng)定方法平時(shí)成績：20%，期中考試：20%，期末考試60%。2．課程目標(biāo)的考核占比與達(dá)成度分析表5：課程目標(biāo)的考核占比與達(dá)成度分析表考核占比課程目標(biāo)平時(shí)期中期末總評(píng)達(dá)成度課程目標(biāo)120%100%40%課程目標(biāo)1達(dá)成度={平時(shí)+期中+期末}/160課程目標(biāo)220%-60%課程目標(biāo)2達(dá)成度={平時(shí)+期末}/80課程目標(biāo)360%--課程目標(biāo)3達(dá)成度=平時(shí)/60總計(jì)100%100%100%總評(píng)成績占比20%20%60%

（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)附表1：《流體力學(xué)》作業(yè)環(huán)節(jié)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-10080-8970-7960-69＜60優(yōu)良中合格不合格ABCDF課程目標(biāo)11.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.掌握流體力學(xué)中靜力學(xué)、連續(xù)性方程、動(dòng)量方程程度優(yōu)秀。1.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.了解流體力學(xué)中靜力學(xué)、連續(xù)性方程、動(dòng)量方程的程度良好。1.存在晚交作業(yè)的情況；2.了解流體力學(xué)中靜力學(xué)、連續(xù)性方程、動(dòng)量方程的程度較好。1.存在晚交作業(yè)的情況；漏交作業(yè)的次數(shù)占比小于1/3；2.基本了解流體力學(xué)中靜力學(xué)、連續(xù)性方程、動(dòng)量方程。1.漏交作業(yè)的次數(shù)占比超過1/3；2.了解流體力學(xué)中靜力學(xué)、連續(xù)性方程、動(dòng)量方程較差。課程目標(biāo)21.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.掌握流體力學(xué)中量綱分析、粘性流體N-S方程、管道流動(dòng)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法的程度優(yōu)秀。1.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.掌握流體力學(xué)中量綱分析、粘性流體N-S方程、管道流動(dòng)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法的程度良好。1.存在晚交作業(yè)的情況；2.掌握流體力學(xué)中量綱分析、粘性流體N-S方程、管道流動(dòng)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法的程度較好。1.存在晚交作業(yè)的情況；漏交作業(yè)的次數(shù)占比小于1/3；2.基本掌握流體力學(xué)中量綱分析、粘性流體N-S方程、管道流動(dòng)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法。1.漏交作業(yè)的次數(shù)占比超過1/3；2.掌握流體力學(xué)中量綱分析、粘性流體N-S方程、管道流動(dòng)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法的情況較差。課程目標(biāo)31.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.掌握流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算流體力學(xué)軟件基本應(yīng)用程度優(yōu)秀。1.按時(shí)提交所有作業(yè)；2.掌握流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算流體力學(xué)軟件基本應(yīng)用程度良好。1.存在晚交作業(yè)的情況；2.掌握流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理、