流体力学教学大纲.doc

流体力学教学大纲、参考书以及教学日历教 学 大 纲一、 课程的性质和目的流体力学是市政工程专业、环境工程专业的一门技术基础课。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力，并为学习后续专业课程、从事专业技术工作和进行科学研究打下良好的基础。二、 课程教学的基本要求1. 掌握流体的主要物理和力学性质，掌握流体各种物理力学模型的概念。2. 掌握流体静止及相对静止时的压强分布规律和压强计算，测压原理。能够对受压平面和曲面进行总压力的计算。3. 了解分析流体运动的两种方法，掌握一元流动的基本概念和基本方程式，能够运用连续方程进行流动的分析和计算。4. 掌握一元流动的基本方程式，能够运用连续方程、能量方程和动量方程进行流动的分析和计算。5. 了解流体运动相似的基本概念和基本相似准则。了解量纲分析的基本原理和意义。6. 掌握流体运动的两种不同型态和阻力的基本规律，一般阻力的确定方法。了解边界层的概念。7. 掌握孔口、管嘴出流和有压管路流动的计算。8. 掌握河渠流动的基本概念，能够进行河渠均匀流动的水力计算和河渠非均匀流水面曲线的分析和计算，水跃的计算。9. 掌握可压缩气体流动的一些基本概念，能够运用气体一元流动基本方程进行计算；了解可压缩气体喷管的流动和管道的流动。10. 通过实验加深理解和巩固所学基本知识，初步掌握流体运动参数的测量方法。进行试验技能的初步训练。三、 课程教学内容与学时分配1. 绪论（3）流体的主要物理、力学性质和流体的物理模型，作用在流体上的力。2. 流体静力学（12）流体静压强及其特性。流体的平衡微分方程，重力作用下流体压强的分布规律和压强的计算，压强分布图。绝对压强、相对压强和真空。压强的测量。液体的相对平衡。作用在平面壁和曲面壁上的液体总压力，压力体。3. 流体运动学（4）研究流体运动的两种方法。一元流运动的概念，总流的运动要素。一元恒定流连续性方程，流体微团运动的分析。4. 流体动力学基础（10）一元恒定总流能量方程和动量方程。能量方程的意义及压力线。有旋流动与无旋流动，流速势与流函数、流网，势流叠加原理。5. 量纲分析和相似原理（4）流体运动的相似概念，相似准则和模型试验，物理方程的量纲齐次性和量纲分析法。6. 流动阻力和水头损失（10）实际流体运动的两种型态及判别。均匀流基本方程式。圆管中的层流运动。紊流运动特征和混合长度理论，圆管中的紊流。圆管中沿程阻力系数的变化规律及确定。边界层理论简介。局部水头损失、紊流扩散。边界层概念和绕流阻力。7. 孔口、管嘴出流和有压管流（10）液体的孔口、管嘴恒定出流和非恒定（变水头）出流。液体的紊动射流。短管、长管的水力计算和管网水力计算基础。有压管路中的水击。调节水池与管网共同工作的水力计算。8. 明渠流动（7）明渠均匀流计算公式、水力最优断面和允许流速，明渠均匀流水力计算的基本问题。无压圆管的水力计算。9. 一元气体动力学基础（10）可压缩气体流动的基本概念，理想气体一元恒定流动的基本方程，喷管的等熵出流，可压缩气体管道流动。10. 实验（8）实验教学是本课程的重要环节，通过实验加深对有关知识的理解，验证课堂讲授的某些理论。使学生初步掌握流体基本参数的测量方法，培养进行科学研究的初步技能。序号实验项目学时数序号实验项目学时数1流体基本参数测量17文丘里流量计试验0.52静水力学实验0.58能量方程试验13空化机理试验0.59动量方程试验14流动演示实验0.510有压管流沿程阻力试验15虹吸原理试验0.511局部水头损失实验0.56雷诺试验0.512孔口管嘴出流实验0.5四、 本课程与其它课程的联系与分工先修课程：高等数学、大学物理、工程力学。后修课程：泵与风机、水文学、环境流体力学。五、 建议教材与教学参考书教材：流体力学 刘鹤年 主编 中国建筑工业出版社参考书：1. 应用流体力学毛根海主编，高等教育出版社2.流体力学丁祖荣编著，高等教育出版社3.流体力学李玉柱 苑明顺编，高等教育出版社4.流体力学张也影主编5.水力学高速水力学国家重点实验室（四川大学）编 吴持恭主编，高等教育出版社6.工程流体力学闻德荪主编，高等教育出版社7.工程流体力学禹华谦、莫乃榕主编8.工程流体力学陈卓如主编9.计算流体力学傅德薰、马延文主编10.“Turbulencs”,湍流by U.Frisch11.“Mathematical Theory of Incompressible Nonviscous Fluids”,不可压缩非粘性流的数学理论 by C.Marchioro&M.Pulvirenti 12.“Fluid Mechanics 3rd ed”流体力学第三版 by J.F.Douglas,J.M.Gasiorek,et al.13.“Solving Problems in Fluid Mechanics Vol.1 3rd ed”,流体力学题解第1卷 第3版 by J.F.Douglas,R.D.Matthews14.“Solving Problems in Fluid Mechanics Vol.2 3rd ed”,流体力学题解第2卷 第3版 by J.F.Douglas,R.D.Matthews15.“Fluid Mechanics”,流体力学by J.H.Spurk教 学 日 历2005 2006 学年 第 二 学期专 业： 给水排水工程 班 级： 043 上课日期： 自 2 月 20 日至 6月 16日 共 17 周 填表日期 2006 .2.14 课程编号及名称： 流体力学 学 分： 5 主讲教师： 王 烨 辅导教师：王 烨 教学时 方数 式周次讲课自学实验习题课看录象期中考试共计教 学 内 容（包括期中测验及作业）教 学 方 式及参 考 书 籍计划完成情况内外内外内外内外内外内外内外166第一章 绪论第一节 流体力学及其任务第二节 作用在流体上的力第三节 流体的主要物理性质第四节 牛顿流体和非牛顿流体第二章 流体静力学第一节 静止流体中应力的特性第二节 流体平衡微分方程水力学高等教育出版社，徐正凡主编244第三节 重力场流体静压强的分布规律第四节 流体的相对平衡水力学高等教育出版社，吴持恭编3426第五节 液体作用在平面上的总压力第六节 液体作用在曲面上的总压力第七节 流体的相对平衡观看流体力学教学录像片工程流体力学习题集，高等教育出版社444第三章 流体运动学第一节 流体运动的描述第二节 欧拉法的基本概念566第三节 连续性方程第四节 流体微团运动分析第四章 流体动力学基础第一节 流体的运动微分方程6224实验一：流动演示；水静力学；毕托管测速。第二节 元流的伯努利方程第三节 总流的伯努利方程7426第四节 总流的动量方程第五节 理想流体的无旋流动 实验二：恒定总流能量方程；8224习题课第五章 量纲分析和相似原理第一节 量纲分析的意义及量纲和谐原理第二节 量纲分析法9机 动小 计3242240注：本表由所属系办公室汇总签章后分送有关系及教务处。教师对计划中规定的测验及作业有变更时须在前一周通知有关系办公室。 本表填写一式四份，一份报教务处，一份送有关系办公室，一份张贴学生教室，一份教师自用。 教研室主任签章 系主任签章 教 学 日 历2005 2006 学年 第 二 学期专 业： 给水排水工程 班 级： 041 上课日期：自 2 月 20日至 6月 16日 共 16 周 填表日期 2006.2.14 课程编号及名称： 流体力学 学 分 5 主讲教师：王 烨 辅导教师：王 烨 教学时 方数 式周次讲课自学实验习题课看录象期中考试共计教 学 内 容（包括期中测验及作业）教 学 方 式及参 考 书 籍计划完成情况内外内外内外内外内外内外内外1044第三节 相似理论基础第四节 模型实验第六章 流动阻力和水头损失第一节 流动阻力和水头损失的分类第二节 粘性流体的两种流态1166第二节 沿程水头损失与切应力关系第三节 圆管中的层流运动第四节 紊流运动第五节 紊流的沿程水头损失第六节 局部水头损失第七节 边界层概念与绕流阻力12224实验三：沿程水头损失和局部水头损失实验第七章 孔口、管嘴出流和有压管流第一节 孔口出流第二节 管嘴出流13426第三节 短管的水力计算第四节 长管的水力计算第五节 第五节 有压管道中的水击实验四：文丘里流量计实验；孔口管嘴出流实验 1444第八章 明渠流动第一节 概述第二节 明渠均匀流第三节 无压圆管均匀流1566第四节 明渠流动状态第五节 水跃和水跌第六节 棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析1644第七节 明渠非均匀渐变流水面曲线的计算第九章 堰流第一节 堰流及其特征第二节 宽顶堰溢流