流體力學(xué)A 教學(xué)大綱

流體力學(xué)A

一、課程說明

課程編號(hào)：120711X10

課程名稱：流體力學(xué)A/FluidMechanicsA

課程類別：公共基礎(chǔ)課

學(xué)時(shí)/學(xué)分：56/3.5（其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6）

先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)（或工程力學(xué)）

適用專業(yè)：工程力學(xué)、消防工程等專業(yè)

教材：流體力學(xué)（第二版），龍?zhí)煊?、蔡增基主編，中國建筑?也出版社，

2013

教學(xué)參考書：1.應(yīng)用流體力學(xué)，毛根海主編，高等教育出版社，2006（第1

版）

2.流體力學(xué)，王英、主編，中南大學(xué)出版社，2015（第1版）

3.FluidMechanics（FifthEdition）（影印版）,FrankM.White,清華大學(xué)出版

社,2005

二、課程設(shè)置的目的意義

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，是一門研究流體靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律，及其

在工程技術(shù)中應(yīng)用的課程。它既有力學(xué)學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，又有鮮明的工程、

專業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)。課程設(shè)置的目的是通過這門課程的各種教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握流

體在靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其基礎(chǔ)理論、進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算的基本方法

和流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，為學(xué)好專業(yè)課程和以后從事專業(yè)工作中解決有

關(guān)流體力學(xué)問題及進(jìn)一步鉆研打下必要的基礎(chǔ)。

三、課程的基本要求

知識(shí)：掌握流體的主要物理性質(zhì)，流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律，連續(xù)性方程、能

量方程、動(dòng)量方程及其應(yīng)用，損失計(jì)算方法，孔口和管嘴出流、水擊現(xiàn)象危害及

解決措施，有旋流動(dòng)，簡單勢流動(dòng)，相似準(zhǔn)則及量綱分析法等知識(shí)。學(xué)會(huì)根據(jù)流

體的運(yùn)動(dòng)特性建立相應(yīng)的三大基本方程，并聯(lián)立求解，同時(shí)結(jié)合損失計(jì)算方法,

形成劃定研究對象■對研究流體列與相關(guān)方程■確定相關(guān)參數(shù)的基本計(jì)算框架；學(xué)

會(huì)由簡單勢流疊加成復(fù)雜勢運(yùn)動(dòng)：學(xué)會(huì)利用相似原理和量綱分析法建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

并擬合出相關(guān)公式。

能力：針對不同流體特性，具備建立相應(yīng)流體研究模型的能力；掌握流體靜

壓強(qiáng)分布規(guī)律，針對實(shí)際案例繪制出受壓圖形，提高分析受力的能力；通過三大

方程的學(xué)習(xí)，將其推廣應(yīng)用于解決實(shí)際工程案例問題；在對典型工程問題的討論

中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，提高分析、研究和解決問題的能力；根據(jù)流動(dòng)現(xiàn)象判別多種簡

單勢流疊加的能力；在試驗(yàn)中提高動(dòng)手能力，建立試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒏鶕?jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果探究

分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。

素質(zhì)：構(gòu)建分析流體運(yùn)動(dòng)特性、建立流體運(yùn)動(dòng)方程、解決工程實(shí)際問題的知

識(shí)結(jié)構(gòu)體系，提升理解流體力學(xué)研究理論的基本素質(zhì)，并通過課程教學(xué)過程中的

分析討論和實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)分析溝通交流素質(zhì)、熟練的實(shí)際動(dòng)手操作素質(zhì)。

四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)設(shè)計(jì)

總學(xué)時(shí)分配

教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含

學(xué)講課

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法、教學(xué)手

時(shí)（含研

踐段）

討）

作

在流

用

流體力學(xué)的研究體

力

上

流

對象、任務(wù)及研的分析流體用典型歷史事件和

，

主

體

物

的

究方法；流體力要受力，牛頓數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)狀發(fā)展

第1章

質(zhì)

流

理

學(xué)的發(fā)展歷史；22性內(nèi)摩擦定講解流體力學(xué)的重

緒論，

連

介

體

的

作用在流體上的續(xù)律,流秣分要性和研究內(nèi)容及

型

質(zhì)

力；流體的連續(xù)模類今后的發(fā)展趨勢

介質(zhì)模型

教學(xué)思路：通過受

中分析理算推導(dǎo)獲

靜壓強(qiáng)的特性；靜壓強(qiáng)特

重力作用

流體靜壓強(qiáng)分布性，等壓面，比方式突出,面與

下流體壓

規(guī)律；壓強(qiáng)的度靜壓強(qiáng)分布

第2章強(qiáng)的分布1面上靜壓力的不

量標(biāo)準(zhǔn)、量度單規(guī)律，壓強(qiáng)

流體規(guī)律，作用

位，測壓儀器；量度標(biāo)準(zhǔn)和

靜力66在平面、曲

作用于平面和流度量單位，

學(xué)面上的靜

體平衡微分方作用在平面

水總壓力

程，流體的相對和曲面上的

的計(jì)算

平衡靜水壓力

描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法的

教學(xué)思路：遹過理

兩種方法；恒定區(qū)別，均勻

論推導(dǎo)三大方程；

流和非恒定流、流過流斷面流連續(xù)性

第3章用典型案例說明其

流線和跡線、一上的壓強(qiáng)分方程，恒定

流體實(shí)際應(yīng)用

元流動(dòng)模型概布規(guī)律，連總流的能

動(dòng)力教學(xué)模式：課前復(fù)

念;連續(xù)性方程、1010續(xù)性方程、量方程、由

學(xué)習(xí)及提問；課堂公

能量方程、動(dòng)量能量方程、量方程及

基礎(chǔ)式推導(dǎo)；能量方程

方程及其應(yīng)用；動(dòng)量方程的其應(yīng)用

專題討論：布置課

水頭線圖變化規(guī)應(yīng)用條件、

外作業(yè)并講解

律工程應(yīng)用

流動(dòng)阻力和水頭粘性流體的

損失的分類；流兩種流態(tài)的

使用臨界教學(xué)思路：通過對

態(tài)及其判別方判別，達(dá)西

雷諾數(shù)判比兩種損失的不同

法；圓管層流運(yùn)公式，沿程

第4章別流態(tài)，圓特征得出不同的計(jì)

動(dòng)；紊流運(yùn)動(dòng)的阻力系數(shù)的

流動(dòng)管中沿程算公式；用實(shí)驗(yàn)結(jié)

特征和附加阻變化規(guī)律及

阻力阻力系數(shù)果講解其規(guī)律

力，尼古拉滋實(shí)其影響因素

和水66的變化規(guī)教學(xué)模式：課前復(fù)

驗(yàn)；紊流阻力系的分析，水

頭損律，局部損習(xí)及提問；課堂實(shí)

數(shù)的計(jì)算；沿程力半徑、當(dāng)

失失的通用驗(yàn)講解；沿程損失

阻力系數(shù)的變化量直徑概

公式的應(yīng)專題討論：布置課

規(guī)律，局部損失念，突擴(kuò)的

用外作業(yè)并講解

的計(jì)算；邊界層局部損失為

理論與繞流阻力推導(dǎo),局部

總學(xué)時(shí)分配

教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含

學(xué)

講課實(shí)

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法、教學(xué)手

時(shí)

（含研踐

段）

討）

損失的計(jì)算

教學(xué)思路：通過對

孔

少

口恒定孔口出

孔口出流比孔口與管嘴出流

曲

出

第章流流、管嘴出

5與管嘴出體現(xiàn)其不同流量規(guī)

孔口、.?會(huì)流的流量，

.短

，流的對比，律；用典型案例介

管

管嘴念串、并聯(lián)管

，串、并聯(lián)管紹水擊現(xiàn)象

映

和

出流并路水力計(jì)

44路水力計(jì)教學(xué)模式：課前復(fù)

桁

及有算算，管網(wǎng)水

；算，水擊現(xiàn)習(xí)及提問；課堂講

卻

其

壓管危力計(jì)算，水

象及其防授；水擊現(xiàn)象問題

施

決

流措擊現(xiàn)象及其

止措施搶答并討論；布置

防止措施

課外作業(yè)并講解

流體微團(tuán)運(yùn)

動(dòng)分析，渦

流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)教學(xué)思路：理論分

量概念，渦

分析;有旋流動(dòng)，析流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)；

第章量方程，渦

6流體連續(xù)性微分列舉實(shí)際有旋流

量保持性定

方程；應(yīng)力和變流體微團(tuán)動(dòng)；推導(dǎo)本構(gòu)方程

理，速度環(huán)

形速度的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)分析，教學(xué)模式：課前復(fù)

44量，不可壓

方程；運(yùn)動(dòng)渦運(yùn)動(dòng)及習(xí)及提問；課堂理

N-S縮流體連續(xù)

微分方程及其積其性質(zhì)論推導(dǎo)；有旋流動(dòng)

性微分方

分；素流運(yùn)動(dòng)的問題搶答并討論：

礎(chǔ)程，粘性流

基本方程及封閉布置課外作業(yè)并講

體運(yùn)動(dòng)微分

條件解

方程及其積

分

教學(xué)思路：通過有

無旋流動(dòng)判

旋與無旋對比其不

別,流函數(shù)、無旋流動(dòng)

同特點(diǎn)：建立流函

勢函數(shù)的性判別，流函

無旋流動(dòng)，兒種數(shù)與勢函數(shù)模型，

質(zhì)及其存在數(shù)、勢函數(shù)

第章簡單的平面無旋獲得其不同性質(zhì)和

7條件，調(diào)和的性質(zhì)及

繞流流動(dòng)；勢流疊加；存在條件

55函數(shù)概念，其存在條

運(yùn)動(dòng)繞流運(yùn)動(dòng)和附面教學(xué)模式：課前復(fù)

幾種簡單的件，幾種簡

層基本概念習(xí)及提問；課堂講

平面無旋流單的平面

授；勢流直加問題

動(dòng)，勢流疊無旋流動(dòng)

搶答并討論；布置

加表達(dá)式

課外作業(yè)并講解

教學(xué)思路：通過模

型與原型的理論方

何

動(dòng)

動(dòng)

運(yùn)

幾

、

、力學(xué)相似的程對比確定相似準(zhǔn)

概

本

的

似

力

基

第8章相概念，相似相似原理則；依據(jù)量綱和諧

準(zhǔn)

似

念

種

各

相

相似；準(zhǔn)數(shù)的物理及相似準(zhǔn)定理列舉多種量綱

的

計(jì)

則

型

模

.設(shè)

原理，意義及立數(shù)的應(yīng)用，分析方法，并應(yīng)用

量

綱

基

法

本

方.55

與因，用，模型律，量綱分析于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)

概

和

諧

量

念

.綱

此分，量綱分析法法的原理教學(xué)模式：課前復(fù)

原

分

析

理

量

綱

析和的原理和應(yīng)和應(yīng)用習(xí)及提問；課堂講

法

用授；量綱問題搶答

并討論；布置課外

作業(yè)并講解

其他實(shí)驗(yàn)66

五、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求

流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)課在課程上完前五章之后設(shè)置，每個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生都必須進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)課以學(xué)生自己動(dòng)手為主，教師輔助指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)基本要求

觀察流動(dòng)現(xiàn)象演示儀、靜總結(jié)流動(dòng)特點(diǎn)、了解靜壓傳遞原

壓傳遞揚(yáng)水實(shí)驗(yàn)儀、水擊理、熟悉水擊發(fā)生原理及其危害

演示實(shí)驗(yàn)1

揚(yáng)水實(shí)驗(yàn)儀、虹吸原理演和解決措施、了解虹吸管內(nèi)壓力

示實(shí)驗(yàn)儀等變化等

由壓強(qiáng)值獲得壓強(qiáng)分布規(guī)律,或

量測實(shí)驗(yàn)1:測定流體靜壓強(qiáng)各值，或

由不同壓強(qiáng)分布圖獲得靜壓力

流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)