《工程流體力學(xué)》-魯義 教案大綱

《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱執(zhí)筆人：魯義審核人：課程編碼：2100083032總學(xué)時數(shù)：48課時（其中課堂教學(xué)48課時，實踐教學(xué)0課時）學(xué)分：3學(xué)分一、本大綱適用專業(yè)安全工程二、課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)目標(biāo)1.課程目標(biāo)（1）掌握工程流體力學(xué)的基本概念、基本知識和基本理論，能利用流體力學(xué)基本定律解釋自然現(xiàn)象，能進(jìn)行流體靜力學(xué)、動力學(xué)、計算流體力學(xué)等復(fù)雜工程問題的計算分析；（2）掌握各種熱力和其它設(shè)備中的流體平衡和流動的基本規(guī)律，深入了解流體繞過物體或流過某種通道時的速度分布、壓強(qiáng)分布、能量損失及流體同固體間的相互作用，為以后從事相應(yīng)的科學(xué)研究、工程應(yīng)用和實際操作提高分析問題和解決問題的能力，提供堅實的理論基礎(chǔ)。2.與其它課程的關(guān)系專業(yè)課程，是工作研究的先學(xué)課程。3．開設(shè)學(xué)期按培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)期開設(shè)。三、教學(xué)方式及學(xué)時分配序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時1第一章緒論面授講課42第二章流體的基本概念面授講課63第三章流體靜力學(xué)面授講課64第四章流體運動學(xué)面授講課65第五章流體動力學(xué)面授講課66第六章計算流體力學(xué)面授講課87第七章量綱分析與相似理論面授講課68第八章安全工程領(lǐng)域的流體力學(xué)問題面授講課6四、教學(xué)內(nèi)容、重點第一章緒論1.教學(xué)目標(biāo)掌握工程流體力學(xué)的發(fā)展簡史、研究內(nèi)容與研究方法。2.教學(xué)內(nèi)容1、流體力學(xué)的發(fā)展簡史2、研究內(nèi)容和基本理論3、研究方法4、工程應(yīng)用3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點體的定義和特征、連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、作用在流體上的力、流體的主要物理性質(zhì)、液體的表面性質(zhì)。5.本章難點流體的連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、流體的粘性和液體的表面張力等都是以前未曾接觸過的新概念。第二章流體的基本概念1.教學(xué)目標(biāo)掌握流體力學(xué)的基本概念。2.教學(xué)內(nèi)容1、流體的定義和特征2、流體連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)3、作用在流體上的力4、流體的特性及主要物性參數(shù)(粘性、密度等)5、液體的表面性質(zhì)3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點體的定義和特征、連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、作用在流體上的力、流體的主要物理性質(zhì)、液體的表面性質(zhì)。5.本章難點流體的連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、流體的粘性和液體的表面張力等都是以前未曾接觸過的新概念。第三章流體靜力學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)掌握流體的靜壓強(qiáng)及特性、流體平衡微分方程式和流體靜力學(xué)基本方程式的主要推導(dǎo)過程。了解工程上常用的壓強(qiáng)的計示及測量方法。了解靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力和靜止液體作用在物體上的浮力。2.教學(xué)內(nèi)容1、流體的靜壓強(qiáng)及特性2、流體平衡微分方程式3、流體靜力學(xué)基本方程式4、絕對壓強(qiáng)、計示壓強(qiáng)、液柱式測壓計5、液體的相對平衡6、靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力7、靜止液體作用在物體上的浮力3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點掌握流體處于平衡狀態(tài)的條件和壓強(qiáng)的分布規(guī)律、平衡微分方程式、靜力學(xué)基本方程式。5.本章難點流體處于平衡狀態(tài)的條件和壓強(qiáng)的分布規(guī)律、平衡微分方程式、靜力學(xué)基本方程式。第四章流體運動學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)掌握流體運動的基本概念和基本方程以及研究流體流動的方法。2.教學(xué)內(nèi)容1、研究流體流動的方法2、流動的分類3、跡線與流線4、流管、流束、流量5、系統(tǒng)與控制體3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點流體流動的分類以及基本概念。5.本章難點本章概念較多，需要花功夫記憶。第五章流體動力學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)廣泛地深入地理解連續(xù)方程、動量方程與動量矩方程、能量方程。熟練掌握伯努利方程及其應(yīng)用。2.教學(xué)內(nèi)容1、連續(xù)方程、動量方程與動量矩方程、能量方程2、伯努利方程及其應(yīng)用3、沿流線主法線方向壓強(qiáng)和速度的變化4、粘性流體總流的伯努利方程3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點連續(xù)方程、動量方程與動量矩方程、能量方程、伯努利方程及其應(yīng)用。5.本章難點準(zhǔn)確理解連續(xù)方程、動量方程與動量矩方程、能量方程的推導(dǎo)過程。熟練掌握伯努利方程及其應(yīng)用。第六章計算流體力學(xué)1.教學(xué)目標(biāo)掌握計算流體力學(xué)的基本相關(guān)知識，能夠運用軟件進(jìn)行簡單流體力學(xué)問題的求解。2.教學(xué)內(nèi)容1、流動模型2、有限差分法3、有限元法4、有限體積法3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點計算流體力學(xué)的集中計算模型，能夠簡單運用幾種模型進(jìn)行問題求解。5.本章難點有限差分法、有限元法、有限體積法的運用。第七章量綱分析與相似理論1.教學(xué)目標(biāo)掌握流體流動的力學(xué)相似性、動力相似準(zhǔn)則、流動相似條件。熟練應(yīng)用量綱分析法。2.教學(xué)內(nèi)容1、流動的力學(xué)相似2、動力相似準(zhǔn)則3、流動相似條件4、近似的模型試驗5、量綱分析法3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點流體流動的力學(xué)相似性、動力相似準(zhǔn)則、流動相似條件。熟練應(yīng)用量綱分析法。幾個重要的準(zhǔn)則數(shù)(雷諾數(shù)、歐拉數(shù)、馬赫數(shù)、柯西數(shù)、韋伯?dāng)?shù)等)的物理意義及其表達(dá)式。5.本章難點相似原理和量綱分析法是以前未曾接觸過的,但它們是最基本的試驗研究的理論處理方法,必須熟練掌握。第八章安全工程領(lǐng)域的流體力學(xué)問題1.教學(xué)目標(biāo)掌握各種不同場所的安全問題中流體力學(xué)相關(guān)的知識。2.教學(xué)內(nèi)容1、消防安全2、工業(yè)燃?xì)獍踩?、化工與石油安全4、礦山安全5、水利安全6、航空安全3.教學(xué)方法課堂講授。4.本章重點消防安全中火災(zāi)的分類、礦山安全中工作面需風(fēng)量的計算、水利安全中水流量等參數(shù)的計算。5.本章難點礦山安全中工作面需風(fēng)量的計算應(yīng)