《流体力学》课程教案 (建筑环境与设备工程专业) 第一章绪论 1.本章的教学目标及基本要求 本章为绪论,涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力 学模型。通过本章的教学,要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和 作用,掌握流体与固体的典型区别,连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义,了解 流体的主要物理性质:掌握流体的受力分析方法,能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液 膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。 2.本章各节教学内容(列出节名)及学时分配 本章教学内容分2单元,每单元2学时 单元1:流体力学在本学科中的地位和作用,流体的定义与特点,作用在流体上的力 流体的惯性,流体的粘性:习题1-1,4 单元2:流体的粘性,压缩性与膨胀性不可压缩流体和理想流体的概念,流体的连续介 质模型:习题1-7,8,12 3.本章教学内容的重点和难点 本章的重点是:本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念,重点 放在流体与固体的本质区别,描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。 本章的难点是:熟练、正确进行受力分析:正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件 下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。 4.本章教学内容的深化和拓宽 介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义,说明粘性的外部特性与内部特性的区别 5.本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题 本章涉及到较多的物理基本概念,注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和 把握物理概念,在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识,帮助学生逐步建 立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。教学方式以课堂教学为主 6.本章的主要参考书目 屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京:中国建筑工业出版社,199 刘鹤年编·水力学·北京:中国建筑工业出版社,1999 李玉柱苑明顺编·流体力学·北京:高等教育出版社,1998 汪兴华·工程流体力学习题集·北京:机械工业出版社,1983 周光炯等编·流体力学·第2版·北京:高等教育出版社,2000 潘文全·工程流体力学·北京:清华大学出版社,1988 Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed. New York: John Wiley Sons, 1982 Clayton TCrowe, Donald F Elger and John A Roberson. Engineering Fluid Mechanics 7th ed. New York: John Wiley Sons, 2001 山东工学院东北电力学院·工程流体力学·北京:电力工业出版社,1980
1 《流体力学》课程教案 （建筑环境与设备工程专业） 第一章 绪论 1．本章的教学目标及基本要求 本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力 学模型。通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和 作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解 流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液 膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。 2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配 本章教学内容分 2 单元，每单元 2 学时 单元 1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力; 流体的惯性, 流体的粘性； 习题 1-1, 4 单元 2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介 质模型；习题 1-7，8，12 3．本章教学内容的重点和难点 本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点 放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。 本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件 下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。 4. 本章教学内容的深化和拓宽； 介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。 5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题； 本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和 把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建 立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。教学方式以课堂教学为主。 6．本章的主要参考书目； ⚫ 屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京：中国建筑工业出版社，1999 ⚫ 刘鹤年编·水力学·北京：中国建筑工业出版社，1999 ⚫ 李玉柱 苑明顺编·流体力学·北京：高等教育出版社，1998 ⚫ 汪兴华·工程流体力学习题集·北京：机械工业出版社，1983 ⚫ 周光炯等编·流体力学·第 2 版·北京：高等教育出版社，2000 ⚫ 潘文全·工程流体力学·北京：清华大学出版社，1988 ⚫ Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed. New York: John Wiley & Sons,1982 ⚫ Clayton T.Crowe, Donald F. Elger and John A. Roberson. Engineering Fluid Mechanics. 7th ed. New York: John Wiley & Sons,2001 ⚫ 山东工学院 东北电力学院·工程流体力学·北京：电力工业出版社，1980
●陈卓如主编·工程流体力学·北京:高等教育出版社,1992 7.本章的思考题和习题等 习题1-1,4,7,8,12 单元1 1.教学内容:流体力学在本专业中的作用,流体的定义,惯性、压缩性与膨胀性 ◇了解流体力学在学科中的地位和作用; ◆明确流体的定义; ◇了解流体的特点及流体的连续介质模型 ◆了解流体惯性的度量方法; ◇了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级 ◆明确不可压缩流体的概念 2.本单元的教学方式 教学方式为课堂讲解为主,并辅助以固体和流体的差异进行对比讲解 3.本单元师生活动设计 以提问为主,可邀请同学自愿回答或者点名回答 4.本单元的作业布置 习题1-1,1-4 单元2 1.本单元教学内容:,流体的连续介质模型及压缩性与膨胀性,不可压缩流体的概念 ◇流体粘性的表现形式:包括外部体现一一黏附在固体表面上;内部体现一一流动方式沿 运动的法线方向有衰减地传递,机械能损失 ◇流体粘性的定量硏究:牛顿内摩擦实验及内摩擦定律; ◆流体粘性的度量:黏度的定义及影响流体黏度的因素 ◇牛顿内摩擦定律的应用 作用在流体上的力 2.本单元的教学方式 教学方式为讲解及推导为主 3.本单元师生活动设计: 以提问为主进行师生互动,可邀请同学自愿回答或者点名回答 4.本单元的讲课提纲、板书设计 a.流体粘性的表现形式: 外部体现一一黏附在固体表面上 内部体现——流动方式沿运动的法线方向有衰减地传递,机械能损失流体微团运动的基本 形式 b.流体粘性的定量研究: 牛顿内摩擦实验 牛顿内摩擦定律 流体粘性的度量: 黏度的定义 温度变化对流体黏度的影响; 压强变化对流体黏度的影响 d.牛顿内摩擦定律的应用
2 ⚫ 陈卓如主编·工程流体力学·北京：高等教育出版社，1992 7．本章的思考题和习题等。 习题 1-1,4,7,8,12 单元 1 1．教学内容：流体力学在本专业中的作用, 流体的定义，惯性、压缩性与膨胀性 了解流体力学在学科中的地位和作用； 明确流体的定义； 了解流体的特点及流体的连续介质模型； 了解流体惯性的度量方法； 了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级； 明确不可压缩流体的概念。 2．本单元的教学方式； 教学方式为课堂讲解为主，并辅助以固体和流体的差异进行对比讲解。 3．本单元师生活动设计； 以提问为主，可邀请同学自愿回答或者点名回答。 4．本单元的作业布置 习题 1-1, 1-4 单元 2 1．本单元教学内容：，流体的连续介质模型及压缩性与膨胀性，不可压缩流体的概念 流体粘性的表现形式：包括外部体现——黏附在固体表面上；内部体现——流动方式沿 运动的法线方向有衰减地传递，机械能损失； 流体粘性的定量研究：牛顿内摩擦实验及内摩擦定律； 流体粘性的度量：黏度的定义及影响流体黏度的因素； 牛顿内摩擦定律的应用； 作用在流体上的力 2．本单元的教学方式： 教学方式为讲解及推导为主。 3．本单元师生活动设计： 以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。 4．本单元的讲课提纲、板书设计： a. 流体粘性的表现形式： 外部体现——黏附在固体表面上； 内部体现——流动方式沿运动的法线方向有衰减地传递，机械能损失流体微团运动的基本 形式； b. 流体粘性的定量研究： 牛顿内摩擦实验； 牛顿内摩擦定律 c. 流体粘性的度量： 黏度的定义 温度变化对流体黏度的影响； 压强变化对流体黏度的影响 d. 牛顿内摩擦定律的应用
牛顿内摩擦定律的应用范围 应用牛顿内摩擦定律举例 两类作用力一一非接触的质量力与通过表面作用的接触力 5.本单元的作业布置 习题1-7,1-9,1-12
3 牛顿内摩擦定律的应用范围 应用牛顿内摩擦定律举例 e. 两类作用力——非接触的质量力与通过表面作用的接触力 5．本单元的作业布置： 习题 1-7，1-9，1-12
第二章流体静力学 1.本章的教学目标及基本要求 本章为流体静力学,要求通过本章学习,学会分析流体静止状态时的力平衡关系,掌握 静止流体中的压力分布规律及流体与固体表面之间的相互作用力 2.本章各节教学内容(列出节名)及学时分配; 本章内容分4个单元,每单元2学时 单元1:流体静压力的特点,静止流体中的力平衡关系,重力场中的压力分布规律 单元2:测压原理及其应用,流体静压力的表达方式及其物理意义 单元3:相对静止流体中的压力分布及其应用 单元4:静止流体作用在固体表面上的总作用力 3.本章教学内容的重点和难点; 本章教学的重点是:明确流体静止的概念,掌握建立力平衡关系的基本方法,掌握流体 测压原理及其应用,学会分析静止流体与固体表面之间的相互作用力 本章的难点有三 、流体的运动与静止的概念许多学生不能清晰理解 二、流体压力的表达有多种方式,各种方式之间的关系容易混淆: 、学生已经有静止液体中的压力分布、浮力原理等流体静力学的知识,如何将之引入 理论的框架是主要的教学难点。 4.本章教学内容的深化和拓宽 通过建立流体平衡微分方程,在特定的条件下导出适用与该条件的压力分布规律,并积 分推导出流体与固体表面间的相互作用力,这样的理论分析方法是本章教学要坚持和突出的 主线,依据这条主线,可引导学生建立起理论分析方法与实际应用相互结合的思维理念 5.本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题; 本章初次涉及到严密的数学推导,注意时刻提醒学生在推导过程中各个物理量以及各项的 物理意义,注意引导学生回顾过去已有的关于流体力学的若干零散的知识并将之纳入流体力 学的系统理论框架之中,以引导学生产生对科学理论探索的兴趣。 6.本章的主要参考书目 ●屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京:中国建筑工业出版社,1999 刘鹤年编·水力学·北京:中国建筑工业出版社,1999 李玉柱苑明顺编·流体力学·北京:高等教育出版社,1998 汪兴华·工程流体力学习题集·北京:机械工业出版社,1983 周光炯等编·流体力学·第2版·北京:高等教育出版社,2000 潘文全·工程流体力学·北京:清华大学出版社,1988 e Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed. New York: John Wiley Sons, 1982
4 第二章 流体静力学 1．本章的教学目标及基本要求； 本章为流体静力学，要求通过本章学习，学会分析流体静止状态时的力平衡关系，掌握 静止流体中的压力分布规律及流体与固体表面之间的相互作用力。 2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配； 本章内容分 4 个单元，每单元 2 学时： 单元 1：流体静压力的特点，静止流体中的力平衡关系，重力场中的压力分布规律 单元 2：测压原理及其应用，流体静压力的表达方式及其物理意义 单元 3：相对静止流体中的压力分布及其应用 单元 4：静止流体作用在固体表面上的总作用力 3．本章教学内容的重点和难点； 本章教学的重点是：明确流体静止的概念，掌握建立力平衡关系的基本方法，掌握流体 测压原理及其应用，学会分析静止流体与固体表面之间的相互作用力。 本章的难点有三： 一、流体的运动与静止的概念许多学生不能清晰理解； 二、流体压力的表达有多种方式，各种方式之间的关系容易混淆； 三、学生已经有静止液体中的压力分布、浮力原理等流体静力学的知识，如何将之引入 理论的框架是主要的教学难点。 4. 本章教学内容的深化和拓宽； 通过建立流体平衡微分方程，在特定的条件下导出适用与该条件的压力分布规律，并积 分推导出流体与固体表面间的相互作用力，这样的理论分析方法是本章教学要坚持和突出的 主线，依据这条主线，可引导学生建立起理论分析方法与实际应用相互结合的思维理念。。 5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题； 本章初次涉及到严密的数学推导，注意时刻提醒学生在推导过程中各个物理量以及各项的 物理意义，注意引导学生回顾过去已有的关于流体力学的若干零散的知识并将之纳入流体力 学的系统理论框架之中，以引导学生产生对科学理论探索的兴趣。 6．本章的主要参考书目； ⚫ 屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京：中国建筑工业出版社，1999 ⚫ 刘鹤年编·水力学·北京：中国建筑工业出版社，1999 ⚫ 李玉柱 苑明顺编·流体力学·北京：高等教育出版社，1998 ⚫ 汪兴华·工程流体力学习题集·北京：机械工业出版社，1983 ⚫ 周光炯等编·流体力学·第 2 版·北京：高等教育出版社，2000 ⚫ 潘文全·工程流体力学·北京：清华大学出版社，1988 ⚫ Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed. New York: John Wiley & Sons,1982
Clayton T Crowe, Donald F Elger and John A Roberson. Engineering Fluid Mechanics 7th ed. New York: John Wiley Sons, 2001 山东工学院东北电力学院·工程流体力学·北京:电力工业出版社,1980 陈卓如主编·工程流体力学·北京:高等教育出版社,19927.本章的思考题和习题等。 习题2-1,5,8,10,12,13,16,17,19,20,22,25 单元1: 1.本单元教学内容: ◆测压原理及其应用 流体流体静止的概念 ◇流体静压力的特点 ◆静止流体中的力平衡关系 ◆重力场中的压力分布规律 2.本单元的教学方式: 课堂讲解 在理清基本概念的基础上重点进行微元体的力平衡关系推导并在简单重力场中积分,以得 出流体静压力分布的简单结论 3.本单元师生活动设计 以提问为主进行师生互动,可邀请同学自愿回答或者点名回答 4.本单元的讲课提纲、板书设计: 流体静止的概念和力学特征 流体静压力的概念及特点—一辅以图说明中学的流体静压力特点实验 作微元受力分析图,标注各力的表述关系,给出对应的数学推导表达式 作大气作用下的静止液体图,给出对应的定解条件,作积分,导出对应的液体中压 力分布表达式 5.本单元的作业布置: 习题2-1 单元2: 1.本单元教学内容: ◆测压原理及其应用 ◆流体静压力的表达方式及其物理意义 2.本单元的教学方式: 以课堂讲解为主,辅以实验室演示实验 3.本单元师生活动设计: 以提问为主进行师生互动,可邀请同学自愿回答或者点名回答 4.本单元的讲课提纲、板书设计: a)给出重力场条件下的积分全过程: b)用问答方式给出关于等压面的三条件,辅以例子说明 c)给出测压原理的数学表达式,再以文字表述加强 d)用复式测压计为例说明测压原理的应用,强调测压路径的概念: e)给出压力计量及表达的方式,说明绝对压力与相对压力的联系及应用习惯
5 ⚫ Clayton T.Crowe, Donald F. Elger and John A. Roberson. Engineering Fluid Mechanics. 7th ed. New York: John Wiley & Sons,2001 ⚫ 山东工学院 东北电力学院·工程流体力学·北京：电力工业出版社，1980 陈卓如主编·工程流体力学·北京：高等教育出版社，19927．本章的思考题和习题等。 习题 2-1,5,8,10,12,13,16,17,19,20,22,25 单元 1： 1．本单元教学内容： 测压原理及其应用 流体流体静止的概念 流体静压力的特点； 静止流体中的力平衡关系； 重力场中的压力分布规律 2．本单元的教学方式： 课堂讲解。 在理清基本概念的基础上重点进行微元体的力平衡关系推导并在简单重力场中积分，以得 出流体静压力分布的简单结论。 3．本单元师生活动设计： 以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。 4．本单元的讲课提纲、板书设计： 流体静止的概念和力学特征； 流体静压力的概念及特点——辅以图说明中学的流体静压力特点实验； 作微元受力分析图，标注各力的表述关系，给出对应的数学推导表达式 作大气作用下的静止液体图，给出对应的定解条件，作积分，导出对应的液体中压 力分布表达式 5．本单元的作业布置： 习题 2-1 单元 2： 1．本单元教学内容： 测压原理及其应用 流体静压力的表达方式及其物理意义 2．本单元的教学方式： 以课堂讲解为主，辅以实验室演示实验。 3．本单元师生活动设计： 以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。 4．本单元的讲课提纲、板书设计： a) 给出重力场条件下的积分全过程； b) 用问答方式给出关于等压面的三条件，辅以例子说明； c) 给出测压原理的数学表达式，再以文字表述加强； d) 用复式测压计为例说明测压原理的应用，强调测压路径的概念； e) 给出压力计量及表达的方式，说明绝对压力与相对压力的联系及应用习惯；