流体力学课程教学大纲(黑体

1、流体力学课程教学大纲(黑体,小3号)课程名称：流体力学 课程类型: （专业选修课）总 学 时：36 讲课学时：36 实验学时：0学分：2适用对象: 环境工程专业先修课程：化工原理，高等数学一、课程性质、目的和任务 （黑体，小4号字）本课程是环境工程、给水排水工程专业的主要专业基础课程之一，使学生掌握工程流体力学的基本概念，基本原理和基本技能，并具有一定的分析、解决本专业中涉及流体力学问题的能力，为学习后续专业课程打好基础，二、教学基本要求 （黑体，小4号字）1、掌握流体的主要力学性质2、掌握流体在静止和相对平衡时压强的分布规律、计算和测量方法3、熟练掌握一元流体运动的基本方程4、熟练掌握阻力损

2、失的基本概念与计算，各类管路的基本计算方法5、掌握孔口、管嘴出流的计算方法和气体自由射流的基本运动规律，6、掌握理想流体和粘性流体的力学基本概念运动微分方程7、掌握流体力学相似性原理，常用的相似准数和模型律8、了解常用泵与风机的工作原理和构造性能三、教学内容及要求 （黑体，小4号字）（一）课程理论教学第一部分 流体力学第一章： 绪论（2学时）第一节：基本原理1、 质量守恒原理2、能量守恒原理3、动量定理第二节：作用于流体上的力1、 质量力2、表面力第三节：流体的主要物理性质第四节：理论模型本章重点、难点：流体的主要物理性质第二章：流体静力学（4学时）第一节：流体静力学的研究内容第二节：流体静压

3、强及其特性第三节：流体平衡微分方程第四节：流体静压强的分布规律 p=p0+h第五节：压强的计算基准和度量单位第六节：作用于平面的液体压力1、 解析法1、 作用力：p=sinycA=hcA=PcA2、 压力作用点压力中心2、 图解法第七节：作用于曲面上的液体压力第八节：液体的相对平衡（一）等加速直线运动中液体的平衡（二）容器等角速度旋转运动中液体的平衡本章重点、难点：1、流体静压强的分布规律2、作用于平面的液体压力3、液体的相对平衡第三章：流体动力学（6学时）第一节：描述流体运动的两种方法第二节：用欧拉法描述流体运动的基本概念一、流线、迹线 二、流管和流束 三、过流断面 四、元流、总流第三节：流

4、动分类一、定流和非恒定流 二、均匀流和非均匀流第四节：连续性方程Qm1= Qm2 或 1Q1=2Q2第五节：恒定元流能量方程（伯努力方程）第六节：恒定总流能量方程第七节：总水头线和测压管水头线一、总水头线的绘制 二、测压管水头线的绘制 三、总水头线、测压管水头线、水流轴线、基准面线的关系第八节：恒定气流能量方程气体总流单位体积流体能量方程为：第九节：能量方程的应用1、 分析流动过程2、选取过流断面3、选取基准面4、写出方程求解。第十节：恒定流动动量方程动量定理：作用于物体的冲量等于物体的动量的增量，或者说作用于流体的所有外力的矢量和等于流体动量的变化率：Fdt=d（mv）本章重点、难点：1、连

5、续性方程2、恒定总流能量方程3、恒定流动动量方程第四章：流动阻力和能量损失（8学时）第一节：沿程阻力损失和局部阻力损失一、流体在流动过程中存在两种能量损失：沿程能量损失、局部能量损失。二、能量损失的计算公式1、圆管沿程水头损失：2、局部损失： 第二节：层流、紊流与雷诺数1、两种流态2、雷诺实验3、流态分析4、粘性底层第三节：圆管中的层流运动一、均匀流动方程式 其中J水力坡度，即单位长度上水头损失，为hf/l二、沿程阻力系数的计算 =64/Re第四节：紊流特征和紊流阻力 一、紊流运动的特征二、紊流阻力（一） 粘性切应力 （二） 惯性切应力 2=l2(du/dy)2第五节：尼古拉兹实验一、沿程阻力

6、系数的影响因素经实验研究沿程阻力系数与雷诺数、管壁粗糙程度有关。二、沿程阻力系数的测定和阻力分区1、 层流区：Re2000，=f(Re) 2、 临界区： 2000Re 4000，=f(Re)4、 紊流过度区：=f(Re，K/d)5、 紊流粗糙区：=f(K/d)第六节：工业管道阻力系数的计算公式一、当量糙粒高度定义二、光滑取与粗糙区的值比较及公式三、过渡区的值四、莫迪图第七节：非圆管的沿程损失湿周2、水力半径3、当量直径第八节：管道局部损失一、 变管径的局损失 二、弯管的局部损失 三通的局部损失 四、局部阻力之间的相互干扰本章重点、难点：1、层流、紊流与雷诺数2、尼古拉兹实验思考题：1、圆管层流

7、的沿程阻力计算2、圆管紊流的沿程阻力计算第五章：孔口管嘴管路流动（4学时）第一节：孔口自由出流第二节：孔口淹没出流第三节：管嘴出流第四节：简单管路 管路阻抗的计算本章重点、难点：1、孔口的恒定出流2、管嘴出流3、简单管路思考题：1、孔口出流计算2、管嘴出流计算第六章：气体射流（4学时）第一节：无限空间淹没紊流射流的特征1、射流结构2、几何特征3、运动特征、动力特征第二节：圆断面射流的运动分析1、轴心速度2、断面流量3、断面平均流速4、质量平均流速5、起始段核心长度及核心收缩角6、起始段流量7、起始段断面平均流速8、起始段质量平均流速第三节：平面射流当巨型喷口长短边之比大于10时，射流为平面射流

8、。其结构与圆形射流相似，扩散角与圆形射流不同，其余流速、流量等的变化规律与圆形射流相似。第四节：温差或浓差射流 一、在边界层中端面上温度分布、浓度分布与速度分布有以下关系：二、轴心温差、质量平均温差、起始段质量平均温差、射流弯曲第五节：有限空间射流1、 射流结构2、动力特征3、半经验公式4、末端涡流区本章重点、难点：1、无限空间淹没紊流射流的特征2、圆断面射流的运动分析思考题：圆断面射流的运动分析第七章：不可压缩流体动力学基础（2学时）1、 流体微团运动分析2、有旋流动和无旋流动3、不可压缩流体连续性微分方程第八章：相似性原理和因次分析（2学时）第一节：力学相似性原理1、 几何相似2、运动相似

9、3、动力相似第二节：相似准数1、 牛顿相似准则2、欧拉数3、弗诺得数4、雷诺数5、马赫数第三节：模型律1、 模型律及其应用2、自模区概念第四节：因次分析法1、 因次分析概念和原理2、定理2、本章重点、难点：1、相似准数2、因次分析法思考题：1、牛顿相似准则讨论2、因次分析法应用第二部分 泵与风机第一章：叶片式泵与风机的理论基础（4学时）泵与风机的工作原理及性能参数，泵与风机的基本方程欧拉方程，叶型及其对性能的影响，理论流量压头曲线和流量功率曲线，泵与风机的实际性能曲线，相似律与比转数。教学方法和考核方式以课堂讲授为主。四、课程的重点和难点见教学内容五、实践环节 （黑体，小4号字）课题讲授五、各教学环节学时分配 （黑体，小4号字）讲课合计 绪论22流体静力学44流体动力学66流动阻力和能量损失88孔口管嘴管路流动44气体射流44不可压缩流体动力学基础22相似性原理和因次分析22泵与风机的理论基础44合计3636六、考核方式 期末笔试七、推