《流体力学》课程教学大纲.pdf

《流体力学》教学大纲学时：基本模块讲课学时：48 实验学时：12 专业拓展模块讲课学时：0~28不等学分： 2-5.5 适用专业：农业水利工程、水利水电工程、热能与动力工程、土木工程、农业建筑环境与能源工程、环境工程、农业工程、机械电子工程一、制定本大纲的依据本大纲依据农业水利工程等8个专业的培养目标要求、国家教委本科流体力学课程教学要求和学校专业教学计划的具体要求，制定。二、课程的性质与教育目标流体力学是农业水利工程等专业的一门主要的专业基础课。主要教育目标是使学生掌握水流运动的股规律和有关的基本概念基本理论、分析方法、水力计算和一定的试验技术，为学习专业课程、从事专业工作及进行科学研究打下基础。三、本课程的教学内容、基本要求及学时分配（基本模块）第一章绪论2学时 1.内容 ☆流体力学的定义和任务，流体力学的研究方法。 ☆液体作为连续介质的概念。 ☆ 液体的主要物理特性，内摩擦定律，牛顿流体和非牛顿流体的概念。 ☆ 作用于液体上的两种力：质量力和表面力。 ☆理想液体和实际液体。 2.基本要求本章重点掌握液体的粘滞性、内摩擦定律。正确理解连续介质的概念。明确所研究的对象是牛顿流体。】面了解液体的力学性质和物理特性。 3.习题及作业量：3~4题第二章流体静力学8学时 1.内容 ☆静水压强及其特性。 ☆ 液体的平衡微分方程及其积分、等压面 ☆重力作用下的静水压强基本公式，压强的表示方法，绝对压强，相对压强，真空度。 ☆静水压强基本方程的几何意义和能量意义：位置水头和位能，压强水头和压能。 ☆测压管水头和势能。压强的量测。女几种质量力同时作用下的液体平衡。作用于平面上的静水总压力，压力中心，压力图法。作用于曲面上的静水总压力，压力体

《流体力学》教学大纲学时：基本模块讲课学时：48 实验学时：12 专业拓展模块讲课学时：0～28不等学分： 2～5.5 适用专业：农业水利工程、水利水电工程、热能与动力工程、土木工程、农业建筑环境与能源工程、环境工程、农业工程、机械电子工程一、制定本大纲的依据本大纲依据农业水利工程等8个专业的培养目标要求、国家教委本科流体力学课程教学要求和学校专业教学计划的具体要求，制定。二、课程的性质与教育目标流体力学是农业水利工程等专业的一门主要的专业基础课。主要教育目标是使学生掌握水流运动的一般规律和有关的基本概念、基本理论、分析方法、水力计算和一定的试验技术，为学习专业课程、从事专业工作及进行科学研究打下基础。三、本课程的教学内容、基本要求及学时分配（基本模块）第一章绪论 2学时 1.内容 ☆ 流体力学的定义和任务，流体力学的研究方法。 ☆ 液体作为连续介质的概念。 ☆ 液体的主要物理特性，内摩擦定律，牛顿流体和非牛顿流体的概念。 ☆ 作用于液体上的两种力：质量力和表面力。 ☆ 理想液体和实际液体。 2.基本要求本章重点掌握液体的粘滞性、内摩擦定律。正确理解连续介质的概念。明确所研究的对象是牛顿流体。全面了解液体的力学性质和物理特性。 3.习题及作业量：3～4题第二章流体静力学 8学时 1.内容 ☆ 静水压强及其特性。 ☆ 液体的平衡微分方程及其积分、等压面。 ☆ 重力作用下的静水压强基本公式，压强的表示方法，绝对压强，相对压强，真空度。 ☆ 静水压强基本方程的几何意义和能量意义：位置水头和位能，压强水头和压能。 ☆ 测压管水头和势能。压强的量测。 ☆ 几种质量力同时作用下的液体平衡。作用于平面上的静水总压力，压力中心，压力图法。作用于曲面上的静水总压力，压力体

2.基本要求 ☆掌握静水中各点压强的确定，平面和曲面上静水总压力大小、方向和作用点的计算。理解几种质量力同时作用下的液体平衡问题，加深对平衡微分方程的理解。 3.习题及作业量：9~12题第三章流体动力学基础12学时 1.内容 ☆描述液体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 ☆流场、流线、质点加速度、当地加速度和迁移加速度、恒定流和非恒定流。 ☆不可压缩液体连续性微分方程。 ☆理想液体运动方程（伯诺里方程）。伯诺里方程的几何意义和能量意义、应用条件和举例。 ☆ 总流的能量方程及其应用，有能量输入和能量输出的能量方程总流的动量方程及其应用举例。 ☆基础部分放在下册中讲的有： ☆液体微团运动的基本形式，有势流动和有涡流动，平面流动及N-S方程。 2.基本要求握连续方程、能量方程和动量方程的建立与应用。理解描述液体的两种方法，重点在欧拉法。 ☆正确理解微团运动的基本形式和势流的概念。 3.习题及作业量：10~12题第四章相似理论与量纲分析4学时 1.内容 ☆ 流体流动动力相似的概念。 ☆动力相似准则。 ☆流动相似的条件。 ☆量纲分析 2.基本要求 ☆掌握流体力学的相似原理和量纲分析的基本方法，并会用定理和因次分析建立相似准数方程： ☆掌握常见流动的相似准则。 3.习题及作业量： 3~5题第五章流动形态及水力损失8学时 1.内容 ☆实际流动的两种型态：层流和紊流。流动型态的判别。文水流阻力的两种形式：沿程阻力和局部阻力。 ☆均匀流的阻力水头损失的关。沿程水头损失的一般表达式一大公式圆管、明渠的层流运动。切应与水头损失的关系。过水断面上的流速分布。水头损失与平均流速的关系。沿程阻力系数入与R的关系。 ☆紊流特性：脉动现象。瞬时值、时均值、脉动值。紊动强度。尚油量茶动花位来际健区的州分和判别。 ☆过水断面上紊流速度分布。断面平均流速表达式。 ☆沿程阻力系数入与雷诺数和相对粗糙度的关系式。尼古拉兹试验。当量粗糙度。实际管道沿程阻力系数入的曲线图（莫迪图】水头损失的经验公式：谢才公式，满宁公式，糙率。女局部水头损失。局部水头的一般表示式。局部阻力系数

2.基本要求 ☆ 掌握静水中各点压强的确定，平面和曲面上静水总压力大小、方向和作用点的计算。 ☆ 理解几种质量力同时作用下的液体平衡问题，加深对平衡微分方程的理解。 3.习题及作业量：9～12题第三章流体动力学基础 12学时 1.内容 ☆ 描述液体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法。 ☆ 流场、流线、质点加速度、当地加速度和迁移加速度、恒定流和非恒定流。 ☆ 不可压缩液体连续性微分方程。 ☆ 理想液体运动方程（伯诺里方程）。伯诺里方程的几何意义和能量意义、应用条件和举例。 ☆ 总流的能量方程及其应用，有能量输入和能量输出的能量方程。 ☆ 总流的动量方程及其应用举例。 ☆ 基础部分放在下册中讲的有： ☆ 液体微团运动的基本形式，有势流动和有涡流动，平面流动及N-S方程。 2.基本要求 ☆ 掌握连续方程、能量方程和动量方程的建立与应用。 ☆ 理解描述液体的两种方法，重点在欧拉法。 ☆ 正确理解微团运动的基本形式和势流的概念。 3.习题及作业量：10～12题第四章相似理论与量纲分析 4学时 1.内容 ☆ 流体流动动力相似的概念。 ☆ 动力相似准则。 ☆ 流动相似的条件。 ☆ 量纲分析。 2.基本要求 ☆ 掌握流体力学的相似原理和量纲分析的基本方法，并会用π定理和因次分析建立相似准数方程； ☆ 掌握常见流动的相似准则。 3.习题及作业量：3～5题第五章流动形态及水力损失 8学时 1.内容 ☆ 实际流动的两种型态：层流和紊流。流动型态的判别。 ☆ 水流阻力的两种形式：沿程阻力和局部阻力。 ☆ 均匀流的阻力与水头损失的关系。沿程水头损失的一般表达式——达西公式。 ☆ 圆管、明渠的层流运动。切应力与水头损失的关系。过水断面上的流速分布。水头损失与平均流速的关系。沿程阻力系数λ与Re的关系。 ☆ 紊流特性：脉动现象。瞬时值、时均值、脉动值。紊动强度。 ☆ 边界对流动的影响。边界层、层流边界层、紊流边界层、粘性底层。 ☆ 圆管、明渠的紊流运动。边壁粗糙、水力光滑区、过渡区和水力粗糙区的划分和判别。 ☆ 过水断面上紊流速度分布。断面平均流速表达式。 ☆ 沿程阻力系数λ与雷诺数和相对粗糙度的关系式。尼古拉兹试验。当量粗糙度。实际管道沿程阻力系数λ的曲线图（莫迪图）。 ☆ 沿程水头损失的经验公式：谢才公式，满宁公式，糙率n。 ☆ 局部水头损失。局部水头的一般表示式。局部阻力系数

2.基本要求 ☆掌握沿程阻力系数，紊流特征、边界层概念。理解绕流体的升力。解儒可夫斯基公式。 3.习题及作业量：8~10题第六章孔口、管嘴和有压管道流动6学时 1.内容 ☆粘性流体的两种流动状态 ☆ 流动阻力和损失的类型 ☆ 圆管中的层流和紊流的沿程水力损失；管路中的局部水力损失。 ☆ 管路的水力计算。管路中的水击现象孔口和管嘴的出流 2.基本要求 ☆ 掌握阻力和流态的密切关系：会计算圆管中层流和紊流的沿程水力损失和局部水力损失：掌握长管、短管和复杂管路水力计算的一般方法：了解水击现象发生的过程和特店掌握定水头小孔口自由出流及淹没出流的计算方法了解变水头孔口出流和管嘴出流的一般知识。 3.习题及作业量：5~8题第七章粘性流体动力学基础8学时 1.内容 ☆ 不可压缩粘性流体运动微分方程纳维一斯托克斯方程 ☆ 边界层的基本概念（形成、结构、边界层的厚度）。层流边界层的微分方程：边界层的动量积分关系式。平板层流边界层的近似计算：平板荟流边界层的诉以计管边界层的分离现象 2.基本要 ☆掌握粘性流体流动的基本方程及其在简单边界条件下的解析解。 ☆掌握边界层的基本概念和特点，边界层微分方程和积分方程。 ☆掌握平板边界层各种流态的解法解边界层分离的机理 3.习题及作业量：6一8题四、习题及作业量 1.基本要巩固和加强理解所学的基本概念和基本理论，培养分析问题和解决问题的能力，提高计算技能。 2.习颜与作业量流体力学课外学时为课内学时的1.5倍，除了复习、阅读以外，可用来完成习题作业。讲课课时每周平均3课时 ,母次结合当次课堂讲授内容，布置习题2~4题，大型题布置1~2题。总课外工作量130~140学时。五、实验（总学时12学时) 按照课程要求应做下列实验 ☆流体静力学实验(2学时)

2.基本要求 ☆ 掌握沿程阻力系数，紊流特征、边界层概念。 ☆ 理解绕流体的升力。 ☆ 了解儒可夫斯基公式。 3.习题及作业量：8～10题第六章孔口、管嘴和有压管道流动 6学时 1.内容 ☆ 粘性流体的两种流动状态。 ☆ 流动阻力和损失的类型。 ☆ 圆管中的层流和紊流的沿程水力损失；管路中的局部水力损失。 ☆ 管路的水力计算。 ☆ 管路中的水击现象。 ☆ 孔口和管嘴的出流。 2.基本要求 ☆ 掌握阻力和流态的密切关系； ☆ 会计算圆管中层流和紊流的沿程水力损失和局部水力损失； ☆ 掌握长管、短管和复杂管路水力计算的一般方法； ☆ 了解水击现象发生的过程和特点； ☆ 掌握定水头小孔口自由出流及淹没出流的计算方法； ☆ 了解变水头孔口出流和管嘴出流的一般知识。 3.习题及作业量：5～8题第七章粘性流体动力学基础 8学时 1.内容 ☆ 不可压缩粘性流体运动微分方程——纳维—斯托克斯方程。 ☆ 边界层的基本概念（形成、结构、边界层的厚度）。 ☆ 层流边界层的微分方程；边界层的动量积分关系式。 ☆ 平板层流边界层的近似计算；平板紊流边界层的近似计算。 ☆ 边界层的分离现象。 2.基本要求 ☆ 掌握粘性流体流动的基本方程及其在简单边界条件下的解析解。 ☆ 掌握边界层的基本概念和特点，边界层微分方程和积分方程。 ☆ 掌握平板边界层各种流态的解法。 ☆ 了解边界层分离的机理。 3.习题及作业量：6～8题四、习题及作业量 1.基本要求巩固和加强理解所学的基本概念和基本理论，培养分析问题和解决问题的能力，提高计算技能。 2.习题与作业量流体力学课外学时为课内学时的1.5倍，除了复习、阅读以外，可用来完成习题作业。讲课课时每周平均3课时。每次课后结合当次课堂讲授内容，布置习题2～4题，大型题布置1～2题。总课外工作量130～140学时。五、实验（总学时12学时）按照课程要求应做下列实验： ☆ 流体静力学实验(2学时)