《流体力学A》教学大纲.docx

流体力学A教育大纲一、课程基本信息开课单位机械与职业工程学院课程代码EM04013课程名称流体力学a英文名称Fluid Mechanics课的性质核心路线单位3总学时48先修课高等数学、理论力学和数学方程开课学期第五名习惯专业机器、车辆和热能二、课程说明中文：本课程是为机械、车辆、热能工程专业学生开设的专业基础课，是专业的核心课。 本课程的任务是系统介绍流体的力学性质、流体力学的基本概念、基本理论、基本规律和常用分析方法、流体力学的工程应用等，培养学生分析和解决简单流体力学问题的能力，掌握一定的流体实验技能，学生学习相关的后续专业课程， 为相关工程技术和科研工作奠定基础，其主要内容包括流体的定义和性质、流体静力学、流体运动学、流体动力学、相似原理和维度分析、理想的流体运动分析、非压缩粘性流体的内部流动、非压缩粘性流体的外部流动、可压缩流体的流动、管道流动分析和计算等。本课程的第一个选修课程：高等数学、理论力学、材料力学。英文： thisisafundamentalcourseformajorsofmechanicalengineering vehicle engineering.thedutitionsofthiscortearetosystematicintroductete sticsoffluid， basic concepts and theories commonalinsmetationandengingapplicationoffluid.thestudyofthiscoursedevelopersthestudentstavailability racticalfl uid问题，tograpsnecessaryexperimentskills， 以及topapplicationthebasicfluidknowledgeineeringpractice和scientific research thusliditingasodifforstyoffollow-upcoursesandrer ontionofthiscorserarethedifinitiona er istics of fluid，fluid statics，fluid kinematics，fluid dynamics，similaritytheoryanddimensionalian ideal fluid analysis internalfrofuncompressiblviscousflow，erternalfrofuncompressiblesviscousflow，compressible flow，hydraulic pipe andprerequites :高级材质； 国际机械公司(Theoretical Mechanics )； Mechanics of Materials三、课程内容(一)课程目标；工程流体力学是一门重要的专业基础课，主要研究流体处于平衡或运动状态的力学规律及这些规律在工程实际中的应用。 主要教授流体力学的基本概念、流体静力学、流体运动学和动力学、维度分析和类似原理、粘性流体的内部流动及其水头损失、粘性流体的外部流动、理想流体的无旋转流动、气体一维流动。 通过本课程的学习，有能力运用让学生把握流体力学的基本理论和基本原理的类似理论和维分析，理解粘性流体的回旋运动的流体力学的基本知识和基本理论，分析和解决工程中的流体力学问题。(2)基本教育内容绪论第一章流体及其物理性质教育的目的和要求：绪论主要介绍了流体力学的研究对象、研究方法、流体力学的发展历程及其在现代科学中的应用。 第一章主要涉及流体力学的定义和特点，使学生了解流体力学在工程技术中的地位和作用，培养学生对流体力学的兴趣和兴趣，把握流体与固体的典型差异，深入了解连续介质模型，了解流体的主要物理性质， 掌握非压缩流体和可压缩流体、流体粘性的概念，了解理想流体和粘性流体的区别，了解流体的表面张力和毛细现象，正确应用牛顿内摩擦定律分析，可以在流固液膜条件下解决流体运动与固体之间的相互作用问题。教育重点：流体的三个特征流体的连续介质的假定液体的特性和主要物理参数粘性和牛顿内摩擦规律的概念液体的表面张力和毛细现象。教育难点：连续介质模型流体粘性的定义、原因及影响因素牛顿摩擦定律表面张力。教育内容：流体的定义和特征流体的连续介质模型流体的密度、重度、比体积和相对密度流体的热膨胀性和压缩性流体的粘性表面张力和毛细现象。学时分配： 6学时。第二章，流体静力学教育的目的和要求：了解液柱测力传感器的工作原理，掌握作用于平面和曲面的流体总压力特性和计算。正确分析作用于流体的力，分析流体静压及其特性、流体静压的分布规律、掌握压力计量标准和计量单位的流体平衡微分方程、利用静力学基本方程求重力作用下任意点的流体静压的等压面、水头和单位势等基本概念， 了解压力测量的计算公式和测量方法利用掌握流体非惯性坐标系中液面等压力面的形状和内部压力分布规律的基本公式，可求出作用于平面上和曲面上的静水总压力的大小、方向及其作用点。教育重点：流体处于平衡状态的条件和流体静压及其特性、流体平衡微分方程、流体静力学基本方程及其应用、液体在非惯性坐标系中的相对平衡、静止液体作用于平面和曲面的总压力。教育难点：静止流体平衡微分方程的建立，静力学基本方程的推导和应用，流体的相对平衡，平面和曲面上的流体总压力计算。教育内容：作用于流体的力和流体静压及其特性流体平衡微分方程式流体静力学的基本方程式液柱测力传感器非惯性坐标系中流体的相对平衡静止流体对壁面的压力。学时分配： 6学时。第三章，流体运动学基础教育的目的和要求：了解流体的流动特性，掌握了描述流体运动的方法和相应的描述参数以及粘性流体的流动形态分类和流体流动分类等基本概念，掌握了流场概念及其描述方法，了解了流体运动的基本概念及其差异，掌握了能够根据雷诺数判定流体流动形态的流体稳态、非稳态和不同维度的流动状态分类。教育重点：流速流场及其描述、Euler描述方法和拉格朗日描述方法、流线和轨迹线的概念定常流和非定常流、均匀流和非均匀流、渐变流和急变流的定义及其不同，利用雷诺数判别粘性流体的流动状态。教育难点：用欧拉法、拉格朗日法描述流体流动速度场的流线、轨迹线的定义、两者的联系和不同。教育内容：流场及其记述方法流体流动的基本参数粘性流体的流动形态流体的流动状态。学时分配： 4学时。第四章，流体力学基础教育的目的和要求：掌握三大守恒定律在流体力学中的应用。 了解系统与控制体的区别，牢固掌握要求掌握雷诺运动定理的连续性方程式、理想流体运动微分方程式及其积分(欧拉运动方程式)的推导和物理意义的流体运动总流分析法，能够很好地综合利用连续方程式、能量方程式(伯努利方程式)和动量方程式计算总流问题。教育重点：系统和控制体概念、雷诺运移定理推导流体力学中三大保存方程的微观、积分公式、物理意义和应用、伯努利方程推导、成立条件、各项流体力学意义及其工程应用。教育难点：熟习准确理解雷诺运动定理连续方程、动量方程和动量方程、能量方程推导过程的伯努利方程及其应用。教育内容：系统和控制体输送式流体的流动连续性方程理想流体的运动微分方程理想流体微小区流束的努博方程的应用动量方程动量方程实际流体的运动微分方程。学时分配： 8学时。第五章，测量绳的分析和相似原理教育的目的和要求：维度分析和相似原理是分析实验设计和实验结果的重要方法，可以通过维度分析和相似原理合理准确地组织实验，简化实验，整理实验结果。 掌握基本维度、导出维度、无量纲量、维度的调和原理及其分析方法的定理掌握流程相似的基本概念的动力类似基准和理解模型设计的基本方法应用测量纲的调和原理进行测量纲的分析的几何、运动、动力、 可以利用重点把握初期和边界条件相似的基本概念的重力相似标准、粘性力相似标准的相似原理进行模型设计。教育重点：测量纲的概念、基本测量纲和导出测量纲维分析法以及定理流体流动的几何类似、运动类似、动力类似的基准流程相似的原理基本类似基准数。 模型化实验教育难点：流动相似概念、相似准则数、维数分析与定理的应用教育内容：维分析相似概念相似原理和相似基准数近似建模实验。学时分配： 4学时第六章，非压缩流体的理想流动教育的目的和要求：掌握理想流体运动有旋转运动的基本概念掌握理想流体在二维和三维流体流动中能够正确判断旋转和旋转问题的速度势函数、流函数及两者的关系掌握几种基本平面势流和势流的叠加方法.教育重点：流中有无旋转概念的涡，涡管概念流函数的定义和特性，势函数的定义和特性势函数的重叠解。教育难点：势函数与流函数概念与流场求解，平面势流叠加原理。教育内容：理想流体的旋转运动速度势、流函数、流网基本平面势的流动基本平面势流的叠加。学时分配： 4学时。第七章，非压缩粘性流体的内部流动教育的目的和要求：掌握粘性流体能量方程，掌握正确理解沿道阻力和局部阻力物理概念的圆管层流运动规律，推导出熟悉其流速、剪应力分布、流量计算及沿道损耗系数的圆管湍流沿道阻力系数， 掌握速度分布和沿路损耗的计算掌握普朗克混合长度理论掌握尼古拉斯实验和掌握熟悉示范图的局部阻力的理论推导和计算掌握总能量损耗和伯努利方程的联合解。教育重点：圆管层流、平板层流运动规律、圆管湍流、普朗克混合长度理论、示范图、沿线损失、局部损失、管流中能量损失规律。教育难点：根据圆管层流、圆管湍流的特征、计算过程损耗、局部损耗的理论推导出计算与保存方程的联合解。教育内容：在管内流动能量损失流动阻力圆管内流层平板间的层流管内紊流； 沿路阻力系数和局部阻力系数。学时分配： 6学时。第八章，非压缩粘性流体的外部流动教育的目的和要求：掌握边界层的定义和基本特征在理解边界层的基本概念的基础上，重点掌握分析研究粘性流体回旋运动的边界层动量积分方程，掌握平板周围流动边界层的近似计算和曲面流动边界层的分离现象，了解回旋阻力和升力。教育重点：边界层动量积分方程平板流动(层流、湍流、混合)边界层近似计算边界层的分离形状阻力、摩擦阻力及总阻力.教育难点：边界层，流过平板的边界层近似解，边界层分离，形状阻力。教育内容：边界层绕动量积分方程平板的流动边界层绕近似计算曲面的流动和边界层的分离旋流阻力和升力.学时分配： 4学时。第九章，可压缩流体的流动教育的目的和要求：掌握可压缩流体的一元一定流动的基本方程式，正确理解压力波的传播、声速、马赫数的概念，掌握完全气体一元等熵一定流动、停滞状态、临界状态及极限速度，了解可压缩流体在可变截面管中的流动。教育重点：声速、马赫数的概念、微弱干扰波的传播、气体单元等熵流动的特性、滞留参数、临界参数激波。教育难点：气体一元等熵流动的特性、流动的基本方程及其特征参数教育内容：气体动力学的基本方程声速和马赫数微弱干扰波的空间流场的传播气体一维地以一定的熵流动的气流参数和通路面积的关系膨胀波的形成及其特征正冲击波的形成和其前后的气流参数的关系斜波的形成和其前后的气流参数的关系。学时分配： 4学时。第十章，管道水力计算教育的目的和要求：掌握水力计算概要和管道分类重点掌握管道的串联、并联分析计算，了解管道和水击现象，了解管道性能分析曲线。教育重点：管道性能分析管道串并联分析与计算水击现象的形成与计算。教育难点：管道串的并行分析与计算。教育内容：水力计算概要和简单管道管道的串联和并联管网管道性能分析水击现象。学时分配： 2学时四、审查方式工程流体力学审查和成绩评定方式的最终成绩是工作日的工作成绩和出勤、工作日的考试成绩、期中考试、实验成绩和期末成绩