《流体机械前沿技术》课程教学大纲（本科）

流体机械前沿技术

(AdvancedTechnologyofFluidMachinery)

课程代码：（02410095）

学分：2.0

学时：32（其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0）

先修课程：流体力学、流体机械原理、流体机械强度计算、机械振动噪声基础

适用专业：能源与动力T.程（流体机械及其自动控制）

教材：（暂无）

一、课程性质与课程目标

（-）课程性质

《流体机械前沿技术》是能源与动力工程（流体机械及其自动控制）专业的一门专业选修课程。

通过本课程的学习使学生较全面地掌握流体机械的先进设计方法，了解涉及流体与结构的先进数值

模拟方法与测试技术以及振动噪声的相关技术问题，为从事相关设计、研究、制造、使用和管理等

工作奠定必要的理论基础，积累一定的实践经验。

（二）课程目标

课程目标1：掌握多工况设计方法与优化方法，掌握可靠性设计相关理论，能够应用相关理论

与方法提高流体机械的效率并进行简单的可靠性计算与设计：能够将数学、自然科学、工程基础和

专业知识运用于解决流体机械领域的复杂工程问题；

课程目标2：掌握流体机械数值计算方法及计算过程，掌握流体机械测试技术与方法，能够基

于科学原理并采用科学方法对复杂流体机械工程问题进行研究，包括设计仿真、实验、分析与解释

数据、并通过信息综合得到合理有效的结论；

课程目标:3：掌握水激振动与流激噪声数值计算方法与实验方法，能够基于科学原理并采用科

学方法对复杂流体机械工程问题进行研究，包括设计仿真、实验、分析与解释数据、并通过信息综

合得到合理有效的结论。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（无）

二、课程内容与教学要求

第一章绪论

（一）课程内容

（1）流体机械设备的流体动力学原理与分类

（2）流体机械在工业界的应用

（3）流体机械技术发展方向

（二）教学要求

（1）了解流体机械设备的流体动力学原理与分类；

（2）了解目前流体机械发展方向。

（三）重点与难点

1.重点

流体机械设备的流体动力学原理与分类

2.难点

无

第二章现代流体机械水力设计理论及方法

（一）课程内容

（1）设计理论概述

（2）流体机械设计中的多工况设计

（3）流体机械设计中的优化设计方法

（4）泵、水轮机、离心压缩机设计实例

（二）教学要求

（1）理解一元、二元、三元设计方法；

（2）理解多工况设计的基本思想及程序编制构思；

（2）理解优化的基本思想及程序编制构思.

（三）重点与难点

1.重点

（1）多工况设计的基本思想及程序框架；

（2）优化的基本思想及程序框架。

2.难点

（1）如何对泵多个工况点的水力性能进行水力设计;

（2）如何对泵水力性能进行优化设计。

第三章现代流体机械可靠性设计理论及方法

（一）课程内容

（1）可靠性概述

（2）随机时间的概率规则、随机变量的分布和数字特征、产品可靠性的数量指标

（3）可靠性的设计理论与分析方法

（4）可靠度的计算方程及其计算方法

（5）应力、强度的分布类型及其分布参数的确定

（6）可靠性安全系数的计算

（7）流体机械零件的可靠性设计

（二）教学要求

（1）理解可靠性设计理论与分析方法；

（2）了解可靠度的计算过程与计算方法；

（3）了解随机时间、随机变量的规则特征，掌握应力、强度特征的确定方法；

（4）了解产品可靠性的数量指标，掌握可靠性安全系数的计算。

（三）重点与难点

1.重点

（1）应力、强度的分布特征及分布参数的确定：

（2）可靠性安全系数的确定。

2.难点

（1）强度的分布特征及分布参数；

（2）可靠性安全系数确定。

第四章现代流体机械数值计算技术

（一）课程内容

（1）三维湍流、结构及耨合方法相关理论

（2）流体机械内流场的数值计算

（3）流体机械结构的数值计算

（4）流体机械流固耦合的数值计算

（二）教学要求

（1）掌握流场数值计算方法与结构强度计算方法;

（2）了解流固耦合的原理，熟悉流固耦合计算过程。

（三）重点与难点

1.重点

（1）流场的数值计算原理与方法；

（2）结构的数值计算原理与方法；

（3）流固耦合的数值计算原理与方法。

2.难点

（1）有无耦合情况下流场与结构响应的异同；

（2）流固耦合法的应用。

第五章现代流体机械测试技术

（一）课程内容

（1）PIV测试技术

（2）压力脉动测试技术

（3）高速摄影测试技术

（4）故障诊断监测技术

（二）教学要求

（1）掌握流体机械测试技术的应用范围；

（2）了解流体机械测试技术的基本原理及方法。

（三）重点与难点

1.重点

（1）PIV测试方法以及测试过程中相机与激光器的布置等;

（2）压力脉动传感器的布置以及后处理方法；

（3）如何通过高速摄影获取汽蚀情况。

2.难点

（1）PIV测试方法及光路等的布置；

（2）压力脉动信号的后处理。

第六章流体机械水力激振专题

（一）课程内容

<1）流体机械水力激振特征及机理

（2）流体机械水力激振数值计算

（3）流体机械水力激振测量

（4）流体机械水力激振控制方法

（二）教学要求

（1）了解流体机械水力激振理论及数值计算方法；

（2）了解流体机械水力激振以及结构模态的试验平台。

（3）了解降低振动的控制方法。

（三）重点与难点

1.重点

（1）水力激振的数值计算方法与实验方案与步骤；

（2）振动的控制方法。

2.难点

水力激振结果后处理。

第七章流体机械流激噪声专题

（一）课程内容

（1）流体机械流激噪声机理与传播

（2）流体机械流激噪声数值计算

（3）流体机械流激噪声测量

（4）流体机械流激噪声控制方法

（二）教学要求

（1）了解流体机械流激噪声理论及数值计算方法；

（2）了解流体机械流激噪声试验平台。

（3）了解降低流激噪声的控制方法。

（三）重点与难点

1.重点

（1）流激噪声的数值计算方法、实验方案与步骤：

（2）流激噪声的控制方法。

2.难点

流激噪声信号的后处理。

三、本课程开设的实验项目（无）

四、学时分配及教学方法

章

教学形式及学时分配

（按序填写）

主要教学方法支撑的课程目标

课堂实上课程小

教学验机实践计

第一章22讲授法

第二章33讲授法、研究型教学法1

第三章33讲授法、研究型教学法1

第四章66讲授法、研究型教学法2

第五章66讲授法、研究型教学法2

第六章66讲授法、研究型教学法3

第七章66讲授法、研究型教学法3

合计3232

五、课程考核

考核形式考核要求考核权重备注

1.撰写课程综述报告，题目自选，

不少于3000字；

大作业2.参考文献不少于20篇，注意参80%

考文献的代表性和权威性

平时作业提交1篇外文文献的原文及译文20%

六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）

[1]流体机械设计理论与方法，齐学义主编，中国水利水电出版社，2008,第一版.

12]叶片泵CFD数值计算实例详解，茶亮主编，机械工业出版社，2015年，第一版

[3]噪声与振动控制，张恩惠主编，冶金工业出版社