《流体力学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：流体力学 Hydro Mechanics 课程代码：09311282 课程类别：专业基础平台课程/必修课 适用专业：土木工程专业 课程学时：36学时 课程学分：1.5学分 修读学期：第3学期 先修课程：高等数学、理论力学、材料力学 课内实验：16学时 二、课程目标 (一)具体目标 流体力学是土木工程类本科生的重要基础课，是一门认识流动特征、掌握流体动 力分析和计算的主干课程，也是土木工程类本科阶段唯一一门与流动相关的课程。主 要教学内容涵盖流体特征、流体运动学、流体动力学。分别介绍理想流体和粘性流体 运动的分析方法。培养学生运用流体力学基本知识分析工程应用领域流动问题的能 力。 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 课程目标1：掌握流体力学基本知识及应用。【支撑毕业要求12】 课程目标2：掌握将实际流动问题抽象为力学模型的方法，初步具有应用流体力 学理论和试验手段分析解决工程问题的能力，掌握基础流动特征和复杂流动问题建模 的基础理论。【支撑毕业要求2.1】 课程目标3：使学生具有一定的理论分析能力和实验技能。【支撑半业要求4.1】 (二)课程目标与半业要求的对应关系
——1—— 《流体力学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：流体力学 Hydro Mechanics 课程代码：09311282 课程类别：专业基础平台课程/必修课 适用专业：土木工程专业 课程学时：36 学时 课程学分：1.5 学分 修读学期：第3学期 先修课程：高等数学、理论力学、材料力学 课内实验：16学时 二、课程目标 （一）具体目标 流体力学是土木工程类本科生的重要基础课，是一门认识流动特征、掌握流体动 力分析和计算的主干课程，也是土木工程类本科阶段唯一一门与流动相关的课程。主 要教学内容涵盖流体特征、流体运动学、流体动力学。分别介绍理想流体和粘性流体 运动的分析方法。培养学生运用流体力学基本知识分析工程应用领域流动问题的能 力。 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 课程目标1：掌握流体力学基本知识及应用。【支撑毕业要求1.2】 课程目标 2：掌握将实际流动问题抽象为力学模型的方法，初步具有应用流体力 学理论和试验手段分析解决工程问题的能力，掌握基础流动特征和复杂流动问题建模 的基础理论。【支撑毕业要求 2.1】 课程目标 3：使学生具有一定的理论分析能力和实验技能。【支撑毕业要求 4.1】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系
表1课程目标与毕业要求的对应关系 支排的率业要求 支排的单业要求标，点 】工往知识：能够将数学、自秋科 12掌握理论力学、材料力学、结构力学、土 力学、土木工程材科、泥凝土结构是本原理 课耀目标1 学、工程基础和专业如识用于朝决 复工程问题。 钢结构本原理、础工程等解决复杂土木工 柱问题所需的基础知议和应用能力。 2问题分析：能够应用数学、自然科 学和工程科学的基本原理。识别、 21能够应用数学、自然科学和工柱科学的基 课短日标2 表达。其霸讨支被研空分折兰杂可 本原理，识别与归纳复杂土木工柱问题， 程问题，以获得有效结论。 4.研究：能够于科学原理并用 科学方法对复杂工程问题进行研 4.1能够基于科学原理并采用科学方法对复 课维日标3 完，包括设计实险、分析与解释数 杂土木工程问题进行分析并设计实险方案。 糯、并通过信息综合得到合理有效 的姓论。 三、课程内容 (一)课程内容与课程目标的关系 表2课程内容与课程目标的关系 课维内容 教学方法 支撑的课组目标 学时安排 论 讲法 课程目标1 第一章流体静力学 讲找法 谋柱日标1、2 第二章流体运动学 讲拔浩 谋往目标1、2 6 第三章流体动力学基础 讲授法 课程日标2、3 6 第四章钢分析和相似原理 讲按法、专题研讨 课程日标2、3 第五章流动阻力和水头损失 讲授法 谋柱日标2、3 6 第六章孔口、管嘴和有压管流 讲法 程目标2、3 4 第七幸明梁流动 讲法、专题研讨 谋程日标2、3 第入章落流 讲拎法、专题研计 谋柱目标2、3 第九章渗流 讲授法、专题研讨 谋程目标2、3 2 实验一静压强实验 小姐实验 课程日标3 2 实验二流态实验及雷诺数测定实险 小姐实验 课柱目标3 2 实险三能量转换实险 小实验 深程目标3 2 实验四阻力系数测定实验 小组实验 课程目标3 合计 36学时 -2
——2—— 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 1.工程知识:能够将数学、自然科 学、工程基础和专业知识用于解决 复杂工程问题。 1.2 掌握理论力学、材料力学、结构力学、土 力学、土木工程材料、混凝土结构基本原理、 钢结构基本原理、基础工程等解决复杂土木工 程问题所需的基础知识和应用能力。 课程目标 2 2.问题分析:能够应用数学、自然科 学和工程科学的基本原理，识别、 表达、并通过文献研究分析复杂工 程问题，以获得有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和工程科学的基 本原理，识别与归纳复杂土木工程问题。 课程目标 3 4.研究:能够基于科学原理并采用 科学方法对复杂工程问题进行研 究，包括设计实验、分析与解释数 据、并通过信息综合得到合理有效 的结论。 4.1 能够基于科学原理并采用科学方法对复 杂土木工程问题进行分析并设计实验方案。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 绪论 讲授法 课程目标 1 2 第一章 流体静力学 讲授法 课程目标 1、2 4 第二章 流体运动学 讲授法 课程目标 1、2 6 第三章 流体动力学基础 讲授法 课程目标 2、3 6 第四章 量纲分析和相似原理 讲授法、专题研讨 课程目标 2、3 2 第五章 流动阻力和水头损失 讲授法 课程目标 2、3 6 第六章 孔口、管嘴和有压管流 讲授法 课程目标 2、3 4 第七章 明渠流动 讲授法、专题研讨 课程目标 2、3 2 第八章 堰流 讲授法、专题研讨 课程目标 2、3 2 第九章 渗流 讲授法、专题研讨 课程目标 2、3 2 实验一 静压强实验 小组实验 课程目标 3 2 实验二 流态实验及雷诺数测定实验 小组实验 课程目标 3 2 实验三 能量转换实验 小组实验 课程目标 3 2 实验四 阻力系数测定实验 小组实验 课程目标 3 2 合计 36 学时
(二)具体内容 绪论 【学习目标】 1了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用 2掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律，理解作用在流体上的 3.掌握连续性介质假设、不可压缩流体及理想流体的概念，了解研究流体运动规 律的一般方法 【学习内容】 1流体力学的发展及其任务 2.作用在流体上的力 3流体的主要物理性质 【学习重点】 1.流动的连续介质假设 2表面力和质量力 3流体的黏性、可压缩性和热膨胀性，牛顿内摩擦定律 【学习难点】 1.连续介质假设 2.牛顿内摩擦定律 第二章流体静力学 【学习目标】 1理解流体静压强的概念，掌握静压强分布规律及特性，压强的表示方法及计量 单位 2.掌握流体平衡微分方程及其物理意义 3熟悉工程中常用液柱式测压仪工作原理 4.掌握平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算方法 5.掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力计算方法 【学习内容】 1静止流体中的应力特性
——3—— （二）具体内容 绪论 【学习目标】 1.了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用 2.掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律，理解作用在流体上的 力 3.掌握连续性介质假设、不可压缩流体及理想流体的概念，了解研究流体运动规 律的一般方法 【学习内容】 1.流体力学的发展及其任务 2.作用在流体上的力 3.流体的主要物理性质 【学习重点】 1.流动的连续介质假设 2.表面力和质量力 3.流体的黏性、可压缩性和热膨胀性，牛顿内摩擦定律 【学习难点】 1.连续介质假设 2.牛顿内摩擦定律 第二章 流体静力学 【学习目标】 1.理解流体静压强的概念，掌握静压强分布规律及特性，压强的表示方法及计量 单位 2.掌握流体平衡微分方程及其物理意义 3.熟悉工程中常用液柱式测压仪工作原理 4.掌握平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算方法 5.掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力计算方法 【学习内容】 1. 静止流体中的应力特性
2.流体平衡微分方程 3.重力场中流体静压强的分布规律 4.液体作用在平面上的总压力 5.液体作用在曲面上的总压力 【学习重点】 1.静压强及其特性 2.流体平衡微分方程的建立与应用 3.静压强分布规律，点压强的计算，静压强分布图，压力体图 4.液体作用在平面和曲面上的总压力计算方法 【学习难点】 1.流体平衡微分方程 2.液体作用在曲面上的总压力计算 第二章流体运动学 【学习目标】 1熟悉流体运动规律及描迷流体运动的两种方法 2.掌握流体质点速度、加速度的变化规律 3.掌握欧拉法的基本概念和连续性方程的推导 【学习内容】 1.描述流体运动的两种方法 2.欧拉法的基本概念 3.恒定流连续性方程 4.流体微团运动分析 【学习重点】 1.欧拉法的基本概念 2.连续性方程 【学习难点】 1.流体微团运动分析 第三章流体动力学基础 【学习目标】 4
——4—— 2. 流体平衡微分方程 3. 重力场中流体静压强的分布规律 4. 液体作用在平面上的总压力 5. 液体作用在曲面上的总压力 【学习重点】 1. 静压强及其特性 2. 流体平衡微分方程的建立与应用 3. 静压强分布规律，点压强的计算，静压强分布图，压力体图 4. 液体作用在平面和曲面上的总压力计算方法 【学习难点】 1. 流体平衡微分方程 2. 液体作用在曲面上的总压力计算 第二章 流体运动学 【学习目标】 1.熟悉流体运动规律及描述流体运动的两种方法 2.掌握流体质点速度、加速度的变化规律 3.掌握欧拉法的基本概念和连续性方程的推导 【学习内容】 1. 描述流体运动的两种方法 2. 欧拉法的基本概念 3. 恒定流连续性方程 4. 流体微团运动分析 【学习重点】 1. 欧拉法的基本概念 2. 连续性方程 【学习难点】 1. 流体微团运动分析 第三章 流体动力学基础 【学习目标】
1.掌握理想流体力学基本微分方程和伯务利方程 2.掌握恒定总流的伯努利方程和动量方程，并能熟练应用连续性方程、总流能量 方程和动量方程计算总流问题 3.了解黏性流体运动微分方程 4.掌握速度势函数和流函数求解平面流动的方法，了解流网原理及其工程应用 【学习内容】 1.无黏性流体的运动微分方程 2.元流的伯努利方程 3.恒定总流的伯努利方程 4.恒定总流的动量方程 5.黏性流体运动微分方程 6.平面无旋流动 【学习重点】 1.无黏性流体的运动微徽分方程及伯努利方程 2.恒定总流的伯努利方程及动量方程 3.流网法解平面势流 【学习难点】 1.理解连续性方程、动量方程和能量方程的推导过程 2.伯努利方程及及其工程应用 第四章量纲分析和相似原理 【学习目标】 1.掌握量纲和谐原理及初步运用 2.掌握两种量纲分析方法瑞利法和π定理 3.了解相似理论基础及模型实验 【学习内容】 1.量纲分析的意义和量纲和谐原理 2.量纲分析方法 3.相似理论基础 4.棋型实验
——5—— 1. 掌握理想流体力学基本微分方程和伯努利方程 2. 掌握恒定总流的伯努利方程和动量方程，并能熟练应用连续性方程、总流能量 方程和动量方程计算总流问题 3. 了解黏性流体运动微分方程 4. 掌握速度势函数和流函数求解平面流动的方法，了解流网原理及其工程应用 【学习内容】 1. 无黏性流体的运动微分方程 2. 元流的伯努利方程 3. 恒定总流的伯努利方程 4. 恒定总流的动量方程 5. 黏性流体运动微分方程 6. 平面无旋流动 【学习重点】 1. 无黏性流体的运动微分方程及伯努利方程 2. 恒定总流的伯努利方程及动量方程 3. 流网法解平面势流 【学习难点】 1. 理解连续性方程、动量方程和能量方程的推导过程 2. 伯努利方程及及其工程应用 第四章 量纲分析和相似原理 【学习目标】 1. 掌握量纲和谐原理及初步运用 2. 掌握两种量纲分析方法-瑞利法和π定理 3. 了解相似理论基础及模型实验 【学习内容】 1. 量纲分析的意义和量纲和谐原理 2. 量纲分析方法 3. 相似理论基础 4. 模型实验