《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱

課程英文名稱：FluidMechanics

課程編號：133992140

課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課

課程性質(zhì)：必修課

學(xué)分：3

學(xué)時：48（其中：講課學(xué)時：40實(shí)驗(yàn)學(xué)時：8上機(jī)學(xué)時:0）

適用專業(yè)：安全工程

開課部門：環(huán)境與資源學(xué)院礦業(yè)工程系安全工程教研室

一、課程教學(xué)目的和課程性質(zhì)

本課程是安全工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)

生能將流體力學(xué)與流體機(jī)械之理念相互配合，了解流體力學(xué)原理是如何實(shí)際應(yīng)用

在工程上，為從事有關(guān)的專業(yè)工作打好理論基礎(chǔ)。并進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)的設(shè)計能

力。

本課程是安全工程專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)必修課，是以高等數(shù)學(xué)、物理、

物理化學(xué)等為基礎(chǔ)的后繼課程，在高等學(xué)校教學(xué)讓劃中起到從自然學(xué)科到應(yīng)用學(xué)

科的搭橋作用，是一門理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的學(xué)科。

二、本課程與相關(guān)課程的關(guān)系

先修課程包括：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等；先修課程主要為該課程

提供必要的物理和數(shù)學(xué)方面的知識基礎(chǔ)。后續(xù)課程有安全評價、通風(fēng)空調(diào)與凈化

等；該課程可為后續(xù)課程提供流體力學(xué)基礎(chǔ)。

三、課程的主要內(nèi)容及基本要求

（-）理論學(xué)時部分

第1單元緒論（2學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

流體力學(xué)定義、任務(wù)、單位制，流體的主要力學(xué)性質(zhì)，作用于流體的表面力

和質(zhì)量力，流體的力學(xué)模型

［重點(diǎn)］

作用于流體的表面力和質(zhì)量力

［難點(diǎn)］

流體的力學(xué)模型

［基本要求］

1、識記：流體，力學(xué)單位，表面力，質(zhì)量力等概念

2、領(lǐng)會：流體力學(xué)模型的建立條件

3、簡單應(yīng)用：會進(jìn)行正壓、負(fù)壓、真空度和絕對壓強(qiáng)的換算

4、綜合應(yīng)用：能夠應(yīng)用流體的主要力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析計算

第2單元流體靜力學(xué)（8學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

流體靜壓強(qiáng)特性，液體平衡微分方程及其積分，等壓面，重力作用下液體靜

壓強(qiáng)，靜止流體的等壓面、分界面、等密面、等溫面，壓強(qiáng)計算基礎(chǔ)，量度單位,

壓強(qiáng)測定，作用于平面上的液體壓力，作用于曲面上的液體壓力，流體平衡微分

方程，流體的相對平衡

［重點(diǎn)］

流體靜壓強(qiáng)特性，重力作用下液體靜壓強(qiáng)，作用于平面上的液體壓力，流體

平衡微分方程

［難點(diǎn)］

作用于曲面上的液體壓力，流體的相對平衡

［基本要求］

1、識記：流體靜壓強(qiáng)的概念及其兩大特性，等壓面的概念，學(xué)會分

析等壓面

2、領(lǐng)會：流體平衡微分方程，各種液柱式測壓計的結(jié)構(gòu)、測壓原理

及使用范圍

3、簡單應(yīng)用：流體靜力學(xué)基本方程式及其物理意義

4、綜合應(yīng)用：會用解析法進(jìn)行靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力計

算，流體的相對平衡時靜壓強(qiáng)的計算。

第3單元一元流體動力學(xué)基礎(chǔ)（10學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

描述流體運(yùn)動的拉各朗日法和歐拉法，恒定流動和非恒定流動,流線和軌線,

一元流動模型，恒定元流與總流連續(xù)性方程，恒定元流能量方程，斷面壓強(qiáng)分布,

漸變流和急變流，恒定總流能量方程，氣流能量方程，總流動量方程式

［重點(diǎn)］

恒定元流能量方程，恒定總流能量方程，氣流能量方程，總流動量方程式

［難點(diǎn)］

恒定元流能量方程，恒定總流能量方程，氣流能量方程，總流動量方程式

［基本要求］

1、識記：了解描述流體運(yùn)動的拉格朗日方法和歐拉法，理解流體運(yùn)

動的分類和基本概念，流線和軌線，漸變流和急變流

2、領(lǐng)會：測壓管水頭線、總水頭線繪制方法和水力坡度的概念，一

元流動模型和斷面壓強(qiáng)分布

3、簡單應(yīng)用：熟練掌握恒定總流連續(xù)性方程的形式，會利用連續(xù)性微分

方程判斷流動的連續(xù)性

4、綜合應(yīng)用：熟練掌握恒定總流動量方程、能量方程和連續(xù)方程的軼合

運(yùn)用

第4單元流動阻力和能量損失（6學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

流動阻力和能量損失的兩種形式，均勻流動方程式，層流和紊流，雷諾數(shù)和

臨界雷諾數(shù)，圓管層流運(yùn)動，紊流運(yùn)動要素的脈動，瞬時值，時均值，雷諾應(yīng)力,

混合長度假設(shè)，層流底層，尼古拉池實(shí)驗(yàn)，阻力系數(shù)分區(qū)，紊流半經(jīng)驗(yàn)公式，非

圓關(guān)的沿程損失，當(dāng)量直徑，局部水頭損失的一般分析

［重點(diǎn)］

流動阻力和能量損失的兩種形式，尼古拉池實(shí)驗(yàn)，阻力系數(shù)分區(qū)，雷諾數(shù)和

臨界雷諾數(shù)

［難點(diǎn)］

混合長度假設(shè)，局部水頭損失的一般分析

［基本要求］

1、識記：理解雷諾數(shù)的物理意義，掌握液體流動的兩種流態(tài)（層流、

紊流）和判別標(biāo)準(zhǔn)

2、領(lǐng)會：理解流動阻力與能量損失的分類和產(chǎn)生的原因，了解紊流

流速分布與層流分布的區(qū)別和原因

3、簡單應(yīng)用：理解圓管層流的流速分布規(guī)律，掌握層流流速分布和沿程

阻力系數(shù)的推導(dǎo)

4、綜合應(yīng)用：掌握尼古拉茲實(shí)驗(yàn)和沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律，包括尼

古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線的分區(qū)，紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)人與雷諾

數(shù)和相對粗糙度的關(guān)系

第5單元孔口、管嘴和管路流動（4學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

薄壁小孔口自由出流，流速系數(shù)，收縮系數(shù)和流量系數(shù)，流體淹沒出流，圓

柱形外管嘴出流，簡單管流公式，管路的串連和并聯(lián)，管網(wǎng)計算基礎(chǔ)，有壓管路

中的水擊

［重點(diǎn)］

簡單管流公式，管路的串連和并聯(lián)，管網(wǎng)計算基礎(chǔ)

［難點(diǎn)］

管網(wǎng)計算基礎(chǔ)

［基本要求］

1、識記：孔口、管嘴出流的有關(guān)概念及計算，了解水擊現(xiàn)象

2、領(lǐng)會：測壓管水頭線與總水頭線的繪制

3、簡單應(yīng)用：簡單管流公式，管路的串連和并聯(lián)

4、綜合應(yīng)用：管網(wǎng)的水力計算

第6單元?dú)怏w射流（2學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

無限空間淹沒紊流的主要特征，溫差射流和濃差射流

［重點(diǎn)］

氣體射流的形成和特征；等溫射流的計算方法

［難點(diǎn)］

等溫射流的計算方法

［基本要求］

1、識記：理解氣體射流的形成和特征

2、領(lǐng)會：溫差射流和濃差射流

3、簡單應(yīng)用：熟練掌握和分析不同射流的主要特征

4、綜合應(yīng)用：掌握等溫和不等密度射流的計算方法

第7單元繞流運(yùn)動（2學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

邊界層的動量方程及其應(yīng)用，速度場的勢函數(shù)和流函數(shù)，勢流疊加原理及其

應(yīng)用，邊界層（附面層）的概念和特征，附面層分離的原因

［重點(diǎn)］

邊界層的動量方程及其應(yīng)用，邊界層（附面層）的概念和特征，附面層分離

的原因及繞流阻力

［難點(diǎn)］

邊界層的動量方程及其應(yīng)用

［基本要求］

1、識記：了解邊界層（附面層）的概念和特征

2、領(lǐng)會：附面層分離的原因及繞流阻力

3、簡單應(yīng)用：邊界層的動量方程推導(dǎo)

4、綜合應(yīng)用：邊界層的動量方程的應(yīng)用

第8單元一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)（4學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

音速、滯止參數(shù)、馬赫數(shù)，氣體一元恒定流動的連續(xù)性方程，等溫管路中的

流動，絕熱管路中的流動

［重點(diǎn)］

理想氣體一元恒定流動的運(yùn)動方程，氣體一元恒定流動的連續(xù)性方程

［難點(diǎn)］

音速，馬赫數(shù)，滯止參數(shù)等概念；等截面圓管等溫和絕熱流動參量變化的定

性關(guān)系。

［基本要求］

1、識記：音速、滯止參數(shù)、馬赫數(shù)

2、領(lǐng)會：等溫管路中的流動和絕熱管路中的流動

3、簡單應(yīng)用：音速，馬赫數(shù)，滯止參數(shù)的計算

4、綜合應(yīng)用：理想氣體一元恒定流動的運(yùn)動方程

第9單元相似性原理和量綱分析（2學(xué)時）

［知識點(diǎn)］

相似原理，幾何相似、運(yùn)動相似、動力相似，相似準(zhǔn)則數(shù)，量綱分析法，n

定理

［重點(diǎn)］

量綱分析法，TT定理

［難點(diǎn)］

n定理

［基本要求］

1、識記：理解相似原理，掌握幾何相似、運(yùn)動相似、動力相似的概

念

2、領(lǐng)會：相似準(zhǔn)則，理解重力相似準(zhǔn)則和粘性力相似準(zhǔn)則

3、簡單應(yīng)用：量綱分析的意義和量綱和諧原理

4、綜合應(yīng)用：n定理的應(yīng)用

［學(xué)時分配］

知識單元理論學(xué)時

第1單元緒論2

第2單元流體靜力學(xué)8

第3單元一元流體動力學(xué)基礎(chǔ)10

第4單元流動阻力和能量損失6

第5單元孔口、管嘴和管路流動4

第6單元?dú)怏w射流2

第7單元繞流運(yùn)動2

第8單元一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)4

第9單元相似性原理和量綱分析2

合計40

（-）實(shí)驗(yàn)學(xué)時部分

［實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作用及目的］

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展及教學(xué)工作中占有重要位置。從學(xué)科發(fā)展看,

流體力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)方法是促進(jìn)其發(fā)展的重要研究手段。通過實(shí)驗(yàn)教

學(xué)環(huán)節(jié)可增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，驗(yàn)證所學(xué)流體力學(xué)原理，提高理論分析的能力，

鞏固理論知識的學(xué)習(xí)。

［實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生能力標(biāo)準(zhǔn)］

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生具備以下能力：培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的方法;

掌握一定的實(shí)驗(yàn)技能，了解現(xiàn)代量測技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生具備整理實(shí)驗(yàn)成果和編寫實(shí)

驗(yàn)報告的能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)作風(fēng)和融洽合作的共事態(tài)度。

［實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容、學(xué)時分配及實(shí)驗(yàn)類型］

1、必開實(shí)驗(yàn)

實(shí)險類型

每組學(xué)生

序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時（演示、驗(yàn)證、綜組數(shù)

人數(shù)

合、設(shè)計研究）

空氣溫度、濕

空氣參數(shù)測定

1度及氣壓的2添目810

實(shí)驗(yàn)

測定

特A

2流速測定實(shí)驗(yàn)風(fēng)表校正與2河口810

風(fēng)速測定

3風(fēng)壓測定實(shí)驗(yàn)風(fēng)流點(diǎn)靜壓、2

動壓和全壓冷*口4810

測定

4摩阻測定實(shí)驗(yàn)阻力及阻力2亦a810

系數(shù)測定

2、選開實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)類型

每組學(xué)生

序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時（演示、驗(yàn)證、綜組數(shù)

人數(shù)

合、設(shè)計斫究）

3、主要儀器設(shè)備

風(fēng)機(jī)，風(fēng)管，水銀氣壓計，空盒氣壓計，干濕球溫度計，風(fēng)表，U形壓差計,

傾斜微壓計，補(bǔ)償式微壓計，U形壓差計，傾斜微壓計，補(bǔ)償式微壓計等

四、教學(xué)方法與手段

本課程屬于基礎(chǔ)理論課程，教學(xué)方法應(yīng)以課堂講授為主，建議采用

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