《工程流体力学》教学大纲

1、工程流体力学教学大纲Engineering Fluid Mechanics课程代码：030201 课程类别：技术基础课 适用专业：机械 学时：50（理论42，实验8） 学分：3 教研室主任：王宪军 大纲执笔人：徐文娟 大纲审批人：周广林一、 课程性质、目的和意义性质：工程流体力学是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的技术基础课程，是必不可少的先修课程。目的和意义：工程流体力学是流体工程实践中有关固体壁面受力、管路计算及摩擦磨损问题的理论基础，本课程的目的就是要通过各个教学环节，使学生掌握工程流体力学的基本知识（基本概念、原理和研究方法）、有关的计算方法和必要的实验技能，具备应用工程

2、流体力学知识对实际问题进行分析和计算的能力，为后续专业课的学习和将来从事专业技术工作打下良好的基础。二、教学基本要求学生学完本课程后应达到下列基本要求：1.正确理解流体力学中的一些基本概念和流动的基本特征；2.掌握研究流体运动的一些基本方法；3.熟练掌握平衡流体的压强分布规律以及流体作用在壁面上的总压力的计算；4.熟练掌握连续性方程、伯努利方程、动量方程，对工程中的一般流体流动问题具有分析和计算的能力；5.正确理解量纲分析和相似原理对实验的指导意义；6.掌握流体在圆管中层流、紊流运动阻力和水头损失的计算与实验研究方法，能够运用基本公式和图表对简单串、并联管路进行分析和计算；7.掌握平行平板间的

3、层流流动、平行圆盘间的缝隙流动；8.了解气体的一元流动；9.掌握一定实验技能与方法，具有测量流动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力。三、教学内容及教学基本要求绪论篇 上海交通大学流体力学多媒体课件 （2学时）基本要求：（1）流体运动与流体力学；（2）流体力学与科学；（3）流体力学与工程技术；（4）流体力学的研究方法。第一章 绪论（2学时）基本要求：（1）理解流体及其连续介质概念、流体的压缩性和黏性、牛顿内摩擦定律；（2）了解作用在流体上的力（质量力和表面力）。 重点：黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念。难点：牛顿内摩擦定律的具体应用。第二章    流体静

4、力学（6学时）基本要求：（1）理解和掌握流体静压强及其特性；（2）了解流体平衡微分方程式，理解其物理意义；（3）掌握流体静压强的分布规律及点压强的计算（利用等压面）；（4）掌握流体静压强的量测和表示方法，掌握相对平衡原理，解决等压面的形状特别是自由液面的形状问题，会计算相对平衡液体中各点的压强；（5）熟练掌握作用于平面壁和曲面壁上流体总压力的计算。重点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于壁面上流体总压力的计算。 难点：复杂情况下点压强的计算（利用等压面），压力体图，作用于壁面上流体总压力作用点的确定。第三章    流体动力学基础（10学时）基本要求

5、：（1）了解描述流体运动的两种方法；（2）理解描述流体流动的一些基本概念，如恒定流与非恒定流、流线与迹线、流管、流束与总流、过水断面、流量及断面平均流速等；（3）掌握连续性方程、伯努利方程、动量方程，并能熟练应用于求解工程实际问题；（4）理解流体微团运动分析*；（5）了解实际流体的运动微分方程式*。重点：流体流动中的几个基本概念，连续性方程、伯努利方程及其应用，动量方程及其应用。难点：连续性方程、伯努利方程以及与动量方程的联立应用。第四章 相似原理和量纲分析（2学时）基本要求：理解相似的概念、相似准则和对实验的指导意义，掌握量纲分析方法及其初步运用，了解模型实验方法及内容。重点：量纲分析法，相

6、似原理，相似准则。难点：量纲分析法。第五章 流动阻力和水头损失（6学时）基本要求：（1）了解雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准；（2）掌握圆管层流基本规律，了解紊流的机理和脉动、时均化以及混合长度理论；(3）了解尼古拉兹实验和莫迪图的使用，掌握阻力系数的确定方法；（4）理解流动阻力的两种形式，掌握管路沿程损失和局部损失的计算。重点：雷诺数及流态判别，圆管层流运动规律，沿程阻力系数的确定，沿程损失和局部损失计算。难点：紊流流速分布和紊流阻力分析。第六章 孔口、管嘴出流和有压管流（6学时）基本要求：(1)理解孔口自由出流、淹没出流的概念，掌握薄壁小孔口和管嘴恒定出流的计算方法

7、；(2)了解管嘴和机械中的气穴现象及管嘴的正常工作条件；(3)熟练掌握短管和长管水力计算及相关工程问题的计算方法；(4)了解水击发生的条件、发展过程和防止水击危害的方法。重点：孔口及管嘴恒定出流、短管、长管水力计算。难点：短管水力计算。第七章 缝隙流动(4学时)基本要求：(1)掌握平行平板、平行圆盘间的缝隙流动；(2)了解倾斜平板间的缝隙流动。重点：平行平板缝隙与平行圆盘缝隙的流动。难点：缝隙流动在工程中的具体计算问题。第八章 气体的一元流动*(4学时)基本要求：(1)理解声速和马赫数概念；(2)了解一元气流基本方程；气流速度与流道截面积的关系；(3)了解等熵和绝热气流的基本方程式与基本概念；

8、(4)了解收缩喷管与拉瓦尔喷管的计算。重点：声速和马赫数的概念、一元气流的基本方程。难点：等熵和绝热气流的基本方程式。四、考核方式采用平时考核+期末考试的考核方式。加强平时综合能力和素质的训练与考核，平时成绩占总成绩的30%；期末采用闭卷考试形式，重点考核学生对知识的运用能力，成绩占总成绩的70%，试卷内容分为基本知识考核和能力考核两部分。基本知识考核题要覆盖所学的内容，题型有判断和选择两类；能力考核题的难度和习题相当，内容包括流体静压强计算，连续性方程、伯努利方程、动量方程的应用，管路的阻力损失分析及计算等。五、教学方法与手段针对本专业特点和具体内容要求，以能充分调动学生学习的积极性为出发点

9、，加强课堂互动，灵活运用启发式、案例式等教学方法；由于本课程采用理论分析与实验验证相结合的研究方法，用图较多，且涉及很多流动现象及工程实践，故采用多媒体和板书相结合的教学手段，以课堂讲授为主，辅以实验或虚拟实验教学。六、各教学环节学时分配章次课堂讲授讲座习题课讨论课实践合计22一22二617三82212四22五639六4228七44八44总计384850七、教学参考书1张也影.流体力学（第二版），高等教育出版社，1999年6月2徐文娟.工程流体力学，哈尔滨工程大学出版社，2002年7月3禹华谦.工程流体力学，西南交通大学出版社，1999年4孔 珑.流体力学（I），高等教育出版社，2003年9月八、执行大纲时应注意的说明1.本课程的先修课程有高等数学、大学物理、理论力学，后续相关课程为液压传动、液压伺服控制系统、矿山机械等。 2.带有*号的内容，对联合培养的学生不作要求。3.实验内容及学时分配序号实验名称学时实验类型开出要求1