《流体力学》课程教学大纲

1、流体力学课程教学大纲课程英文名称：Fluid Mechanics课程编号： 133992140课程类别：学科基础课课程性质：必修课学 分： 3学 时：48（其中：讲课学时：40 实验学时：8 上机学时:0 ）适用专业： 安全工程开课部门： 环境与资源学院矿业工程系安全工程教研室一、课程教学目的和课程性质本课程是安全工程专业学生的一门专业基础课。通过对本课程的学习，使学生能将流体力学与流体机械之理念相互配合，了解流体力学原理是如何实际应用在工程上，为从事有关的专业工作打好理论基础。并进而培养学生相关的设计能力。本课程是安全工程专业开设的一门技术基础必修课，是以高等数学、物理、物理化学等为基础的后

2、继课程，在高等学校教学计划中起到从自然学科到应用学科的搭桥作用，是一门理论与实践紧密联系的学科。二、本课程与相关课程的关系先修课程包括：高等数学、大学物理、工程力学等；先修课程主要为该课程提供必要的物理和数学方面的知识基础。后续课程有安全评价、通风空调与净化等；该课程可为后续课程提供流体力学基础。三、课程的主要内容及基本要求（一）理论学时部分第1单元 绪论 （ 2 学时）知 识 点流体力学定义、任务、单位制，流体的主要力学性质，作用于流体的表面力和质量力，流体的力学模型重 点作用于流体的表面力和质量力难 点流体的力学模型基本要求1、识 记：流体，力学单位，表面力，质量力等概念 2、领 会：流体

3、力学模型的建立条件 3、简单应用：会进行正压、负压、真空度和绝对压强的换算 4、综合应用：能够应用流体的主要力学性质进行分析计算第2单元 流体静力学 （ 8 学时）知 识 点流体静压强特性，液体平衡微分方程及其积分，等压面，重力作用下液体静压强，静止流体的等压面、分界面、等密面、等温面，压强计算基础，量度单位，压强测定，作用于平面上的液体压力，作用于曲面上的液体压力，流体平衡微分方程，流体的相对平衡重 点流体静压强特性，重力作用下液体静压强，作用于平面上的液体压力，流体平衡微分方程难 点作用于曲面上的液体压力，流体的相对平衡基本要求1、识 记：流体静压强的概念及其两大特性，等压面的概念，学会分

4、析等压面2、领 会：流体平衡微分方程，各种液柱式测压计的结构、测压原理及使用范围3、简单应用：流体静力学基本方程式及其物理意义 4、综合应用：会用解析法进行静止液体作用在平面和曲面上的总压力计算，流体的相对平衡时静压强的计算。第3单元 一元流体动力学基础 （ 10 学时）知 识 点描述流体运动的拉各朗日法和欧拉法，恒定流动和非恒定流动，流线和轨线，一元流动模型，恒定元流与总流连续性方程，恒定元流能量方程，断面压强分布，渐变流和急变流，恒定总流能量方程，气流能量方程，总流动量方程式重 点恒定元流能量方程, 恒定总流能量方程，气流能量方程，总流动量方程式难 点恒定元流能量方程, 恒定总流能量方程，

5、气流能量方程，总流动量方程式基本要求1、识 记：了解描述流体运动的拉格朗日方法和欧拉法，理解流体运动的分类和基本概念，流线和轨线，渐变流和急变流2、领 会：测压管水头线、总水头线绘制方法和水力坡度的概念，一元流动模型和断面压强分布3、简单应用： 熟练掌握恒定总流连续性方程的形式，会利用连续性微分方程判断流动的连续性4、综合应用：熟练掌握恒定总流动量方程、能量方程和连续方程的联合运用第4单元 流动阻力和能量损失 （ 6 学时）知 识 点流动阻力和能量损失的两种形式，均匀流动方程式，层流和紊流，雷诺数和临界雷诺数，圆管层流运动，紊流运动要素的脉动，瞬时值，时均值，雷诺应力，混合长度假设，层流底层，

6、尼古拉池实验，阻力系数分区，紊流半经验公式，非圆关的沿程损失，当量直径，局部水头损失的一般分析重 点流动阻力和能量损失的两种形式，尼古拉池实验，阻力系数分区，雷诺数和临界雷诺数难 点混合长度假设，局部水头损失的一般分析基本要求1、识 记：理解雷诺数的物理意义，掌握液体流动的两种流态（层流、紊流）和判别标准2、领 会：理解流动阻力与能量损失的分类和产生的原因，了解紊流流速分布与层流分布的区别和原因3、简单应用：理解圆管层流的流速分布规律，掌握层流流速分布和沿程阻力系数的推导4、综合应用：掌握尼古拉兹实验和沿程阻力系数的变化规律，包括尼古拉兹实验曲线的分区，紊流各区沿程阻力系数与雷诺数和相对粗糙度

7、的关系第5单元 孔口、管嘴和管路流动 （ 4 学时）知 识 点薄壁小孔口自由出流，流速系数，收缩系数和流量系数，流体淹没出流，圆柱形外管嘴出流，简单管流公式，管路的串连和并联，管网计算基础，有压管路中的水击重 点简单管流公式，管路的串连和并联，管网计算基础难 点管网计算基础基本要求1、识 记：孔口、管嘴出流的有关概念及计算，了解水击现象2、领 会：测压管水头线与总水头线的绘制3、简单应用：简单管流公式，管路的串连和并联4、综合应用：管网的水力计算第6单元 气体射流 （ 2 学时）知 识 点无限空间淹没紊流的主要特征，温差射流和浓差射流重 点气体射流的形成和特征；等温射流的计算方法难 点等温射流

8、的计算方法基本要求1、识 记：理解气体射流的形成和特征2、领 会：温差射流和浓差射流3、简单应用：熟练掌握和分析不同射流的主要特征 4、综合应用：掌握等温和不等密度射流的计算方法第7单元 绕流运动 （ 2 学时）知 识 点边界层的动量方程及其应用，速度场的势函数和流函数，势流叠加原理及其应用，边界层（附面层）的概念和特征，附面层分离的原因重 点边界层的动量方程及其应用，边界层（附面层）的概念和特征，附面层分离的原因及绕流阻力难 点边界层的动量方程及其应用基本要求1、识 记：了解边界层（附面层）的概念和特征2、领 会：附面层分离的原因及绕流阻力3、简单应用：边界层的动量方程推导4、综合应用：边界

9、层的动量方程的应用第8单元 一元气体动力学基础 （ 4 学时）知 识 点音速、滞止参数、马赫数，气体一元恒定流动的连续性方程，等温管路中的流动，绝热管路中的流动重 点理想气体一元恒定流动的运动方程，气体一元恒定流动的连续性方程难 点音速，马赫数，滞止参数等概念；等截面圆管等温和绝热流动参量变化的定性关系。基本要求1、识 记：音速、滞止参数、马赫数2、领 会：等温管路中的流动和绝热管路中的流动3、简单应用：音速，马赫数，滞止参数的计算4、综合应用：理想气体一元恒定流动的运动方程第9单元 相似性原理和量纲分析 （ 2 学时）知 识 点相似原理，几何相似、运动相似、动力相似，相似准则数，量纲分析法，

10、定理重 点量纲分析法，定理难 点定理基本要求1、识 记：理解相似原理，掌握几何相似、运动相似、动力相似的概念2、领 会：相似准则，理解重力相似准则和粘性力相似准则3、简单应用：量纲分析的意义和量纲和谐原理4、综合应用：定理的应用学时分配 知识单元理论学时第1单元 绪论2第2单元 流体静力学8第3单元 一元流体动力学基础10第4单元 流动阻力和能量损失6第5单元 孔口、管嘴和管路流动4第6单元 气体射流2第7单元 绕流运动2第8单元 一元气体动力学基础4第9单元 相似性原理和量纲分析2合计40（二）实验学时部分实验教学环节作用及目的实验教学在流体力学学科发展及教学工作中占有重要位置。从学科发展看

11、，流体力学是一门技术科学，实验方法是促进其发展的重要研究手段。通过实验教学环节可增强学生的感性认识，验证所学流体力学原理，提高理论分析的能力，巩固理论知识的学习。 实验教学环节培养学生能力标准 通过实验教学环节培养学生具备以下能力：培养学生使用基本仪器的方法；掌握一定的实验技能，了解现代量测技术；培养学生具备整理实验成果和编写实验报告的能力；培养严谨踏实的科学作风和融洽合作的共事态度。实验项目、内容、学时分配及实验类型1、必开实验序号实验项目实验内容学时实验类型(演示、验证、综合、设计研究)组数每组学生人数1空气参数测定实验空气温度、湿度及气压的测定2综合8102流速测定实验风表校正与风速测定

12、2综合8103风压测定实验风流点静压、动压和全压测定2综合8104摩阻测定实验阻力及阻力系数测定2综合8102、选开实验序号实验项目实验内容学时实验类型(演示、验证、综合、设计研究)组数每组学生人数3、主要仪器设备风机，风管，水银气压计，空盒气压计，干湿球温度计，风表，U形压差计，倾斜微压计，补偿式微压计，U形压差计，倾斜微压计，补偿式微压计等四、教学方法与手段本课程属于基础理论课程，教学方法应以课堂讲授为主，建议采用PowerPoint 演示文稿做成多媒体课件，使教学过程更生动高效；对于部分难点问题，可以适当安排课堂讨论和课下思考题；课下适当安排作业。五、考核要求、方式与成绩评定考核要求：需覆盖各章节全部教学内容 考核形式：考试成绩评定：采用结构评分制，主要由课堂听课效果（出席听课和课堂讨论）、作业完成情况、期末书面笔试成绩占组成。分数比例为：课堂听课效果*10%+作业