流體力學(xué)課程教學(xué)大綱

《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：流體力學(xué)FluidMechanics課程編號：020060150課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時：總學(xué)時32，其中：理論28、實(shí)驗(yàn)4課程學(xué)分：2應(yīng)開課學(xué)期：第四學(xué)期先修課程：工程力學(xué)、工程熱力學(xué)任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為能源動力類相關(guān)專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程性質(zhì)為必修。本課程主要講授流體平衡、運(yùn)動與能量間內(nèi)在聯(lián)系與相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科，是一門以流體基礎(chǔ)理論為主，結(jié)合一般工程技術(shù)的課程，是能源動力類相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)技術(shù)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)后，學(xué)生能夠獲得流體力學(xué)方面基本概念、基本理論和基本計算方法的系統(tǒng)知識，實(shí)驗(yàn)技能和一定的分析問題、解決問題的能力。是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：使學(xué)生掌握流體靜止及運(yùn)動時的規(guī)律以及流體與固體間的相互作用，并掌握這些規(guī)律在工程實(shí)際中的應(yīng)用。課程目標(biāo)1：正確理解流體力學(xué)的基本概念，掌握連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的應(yīng)用，掌握流體運(yùn)動的分析方法，掌握一定的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和方法。課程目標(biāo)2：針對新能源科學(xué)與工程中的深部地?zé)崮荛_發(fā)、風(fēng)力發(fā)電等工程實(shí)際中的流體力學(xué)問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．正確理解流體力學(xué)的基本概念，掌握連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的應(yīng)用，掌握流體運(yùn)動的分析方法，掌握一定的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和方法。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。2．針對新能源科學(xué)與工程中的深部地?zé)崮荛_發(fā)、風(fēng)力發(fā)電等工程實(shí)際中的流體力學(xué)問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點(diǎn)學(xué)時數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識點(diǎn)1.1：流動及流體力學(xué)；知識點(diǎn)1.2：作用在流體上的力；知識點(diǎn)1.3：流體的主要物理性質(zhì)。2課程目標(biāo)12.流體靜力學(xué)知識點(diǎn)2.1：靜止流體的應(yīng)力特性；知識點(diǎn)2.2：流體平衡微分方程；知識點(diǎn)2.3：重力場中流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律；知識點(diǎn)2.4：液體作用在平面上的總壓力。6課程目標(biāo)23.流體運(yùn)動學(xué)知識點(diǎn)3.1：流體運(yùn)動的描述；知識點(diǎn)3.2：歐拉法的基本概念；知識點(diǎn)3.3：連續(xù)性方程4課程目標(biāo)24.流體動力學(xué)基礎(chǔ)知識點(diǎn)4.1：流體運(yùn)動微分方程；知識點(diǎn)4.2：元流的伯努利方程；知識點(diǎn)4.3：恒定總流的伯努利方程；知識點(diǎn)4.4：無黏性流動的無旋流動。62課程目標(biāo)15.流動阻力和水頭損失知識點(diǎn)5.1：黏性流體的兩種流態(tài)；知識點(diǎn)5.2：沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系；知識點(diǎn)5.3：圓管中的層流運(yùn)動；知識點(diǎn)5.4：紊流運(yùn)動；知識點(diǎn)5.5：紊流的沿程水頭損失；知識點(diǎn)5.6：局部水頭損失；知識點(diǎn)5.7：邊界層概念與繞流阻力。102課程目標(biāo)2合計284（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1不可壓縮流體恒定流能量方程（伯努利方程）實(shí)驗(yàn)理解實(shí)際流體恒定總流的伯努利方程與能量損失間的關(guān)系；掌握有壓管流中動水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性；掌握流速、流量、壓強(qiáng)等水力要素的實(shí)驗(yàn)量測技能。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)22雷諾實(shí)驗(yàn)掌握層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征；掌握下臨界雷諾數(shù)的測定方法；掌握圓管流態(tài)的判別準(zhǔn)則。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)2基本要求1．嚴(yán)格按輔導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所講的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；2．每次實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；3．學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后須撰寫實(shí)驗(yàn)報告。注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預(yù)修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《工程力學(xué)》和《工程熱力學(xué)》，這些課為本課程的學(xué)習(xí)提供了必須的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)知識。本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)地?zé)崮芎头浅Ｒ?guī)天然氣開發(fā)等相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）[1]劉鶴年.流體力學(xué)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2016.[2]聞建龍.工程流體力學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2018.（二）其他教學(xué)資源[1]李玉柱,賀五洲.工程流體力學(xué)（上冊）[M].清華大學(xué)出版社,2006.[2]禹華謙,莫乃榕.工程流體力學(xué)[M].高等教育出版社,2017.[3]中國大學(xué)MOOC:流體力學(xué)/course/sjtu-1206313839?tid=1468708516[4]中國大學(xué)MOOC:流體力學(xué)/spoc/course/WHU-1464597185?tid=1468741454六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件、自學(xué)與討論等相結(jié)合的啟發(fā)式、互動式、討論式和研究式相結(jié)合的教學(xué)方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動參與，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂，使學(xué)生和教師一道成為課堂的主人。多媒體課件主要用于課程要點(diǎn)、難點(diǎn)的講解，圖形圖像資料和模擬演示等。自學(xué)與討論通過網(wǎng)絡(luò)課堂、資料閱讀、習(xí)題練習(xí)、課堂討論等形式來完成非重點(diǎn)難點(diǎn)和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來調(diào)動主動學(xué)習(xí)的積極性。課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)基本理論、基本方法的教授與實(shí)踐能力培養(yǎng)并舉，且注重素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。重點(diǎn)：巖石和巖體的區(qū)別和聯(lián)系、巖石的物理性質(zhì)、巖石的強(qiáng)度、巖石的變形、巖石動力學(xué)、巖體結(jié)構(gòu)面分析、巖體結(jié)構(gòu)面的變形特性、巖體結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特性、初始應(yīng)力及其分布規(guī)律、初始應(yīng)力測試方法、高地應(yīng)力地區(qū)主要巖石力學(xué)問題。流體的黏性、牛頓內(nèi)摩擦定律、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、壓強(qiáng)的特征及分布規(guī)律、流體靜壓微分方程、壓強(qiáng)的測量、流體作用在平面和曲面上的力、拉格朗日法和歐拉法、連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程、層流和紊流、雷諾試驗(yàn)和雷諾數(shù)、沿程阻力和局部阻力、圓管層流的運(yùn)動規(guī)律、紊流的特性及時均化概念、邊界層的概念。難點(diǎn)：流體的黏性、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)、動量方程、紊流的特性及時均化概念、紊流時流場分布特征、邊界層后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：相似理論與量綱分析原理、量綱分析法在流體力學(xué)和傳熱學(xué)中的重要作用、平板邊界層的相關(guān)理論、工程湍流及其在傳熱學(xué)等其他學(xué)科中的應(yīng)用七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（課堂出勤率）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報告）和終結(jié)性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計，占總成績的10%。課程回答問題與課堂討論采用鼓勵方式進(jìn)行，積極主動回答問題且回答正確的一次加4分、積極主動回答問題但回答錯誤的一次加2分、不積極主動回答問題的0分，占總成績的10%。未按時完成實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報告或?qū)嶒?yàn)報告有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次實(shí)驗(yàn)成績按零分計，占總成績的10%。終結(jié)性評價：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．正確理解流體力學(xué)的基本概念，掌握連續(xù)性方程、能量方程和動量方程的應(yīng)用，掌握流體運(yùn)動的分析方法，掌握一定的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和方法。1.流動及流體力學(xué)2.作用在流體上的力；3.流體的主要物理性質(zhì)考核知識點(diǎn)：流體流動的概念、流體力學(xué)、黏度、牛頓內(nèi)摩擦定律、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、流體的壓縮性?？己艘螅赫莆樟黧w流動的概念、黏性及牛頓內(nèi)摩擦定律；掌握連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的基本內(nèi)容和流體壓縮性的基本概念。2．針對新能源科學(xué)與工程中的深部地?zé)崮荛_發(fā)、風(fēng)力發(fā)電等工程實(shí)際中的流體力學(xué)問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力。1.流體靜力學(xué)2.流體運(yùn)動學(xué)3.流體動力學(xué)基礎(chǔ)4.流動阻力和水頭損失考核知識點(diǎn)：流體靜壓強(qiáng)的特征及分布規(guī)律、流體靜壓平衡微分方程、壓強(qiáng)的測量、流體作用在平面和曲面上的力、拉格朗日法和歐拉法、連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程、層流和紊流、雷諾試驗(yàn)和雷諾數(shù)、沿程阻力和