《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名EngineeringFluidMechanics課程代碼B0804Z22學(xué)分3.5總學(xué)時(shí)56理論學(xué)時(shí)48實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)8課程類(lèi)別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程熱力學(xué)適用專業(yè)能源與動(dòng)力工程開(kāi)課學(xué)院計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位工程流體力學(xué)是研究流體平衡、運(yùn)動(dòng)及能量間內(nèi)在聯(lián)系與相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，是一門(mén)以流體基礎(chǔ)理論為主，結(jié)合一般工程技術(shù)的課程。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)后，能夠獲得流體力學(xué)方面基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能和一定的分析、解決問(wèn)題的能力，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。工程流體力學(xué)也是培養(yǎng)能源動(dòng)力專業(yè)學(xué)生必備的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。熱能與動(dòng)力工程技術(shù)人員只有切實(shí)地了解和掌握流體在各種熱力設(shè)備中的流動(dòng)規(guī)律，才能熟悉和掌握這些設(shè)備的性能和運(yùn)行規(guī)律，也才能在電力生產(chǎn)中充分發(fā)揮這些設(shè)備的效能。（二）課程目標(biāo)目標(biāo)1：使學(xué)生掌握流體靜止及運(yùn)動(dòng)時(shí)的規(guī)律以及流體與固體之間的相互作用，并掌握這些規(guī)律在工程實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；目標(biāo)2：通過(guò)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課使學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐中有關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題有較廣泛而系統(tǒng)的理論知識(shí)、必要的實(shí)驗(yàn)技能和一定的分析和解決問(wèn)題的實(shí)際能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自學(xué)、課堂討論、課后作業(yè)等。課堂教學(xué)，結(jié)合工程案例講解流體靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體在管內(nèi)流動(dòng)、流體與固體之間相互作用等內(nèi)容的主要理論和計(jì)算方法；課堂討論，以小組為單位對(duì)課堂重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論，特別流體靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算、流體管內(nèi)流動(dòng)阻力計(jì)算和黏性流體繞過(guò)物體的流動(dòng)計(jì)算；課后作業(yè)，安排與課堂重點(diǎn)內(nèi)容相關(guān)的課后作業(yè)，幫助學(xué)生課后掌握知識(shí)點(diǎn)；自學(xué)，課后自學(xué)氣體一維和二維運(yùn)動(dòng)知識(shí)，為工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4課程目標(biāo)1HHHM課程目標(biāo)2HHHM注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫(xiě)H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章緒論了解工程流體力學(xué)的研究對(duì)象，任務(wù)和方法，了解本課程在專業(yè)及工程中的應(yīng)用。第二章流體及其物理性質(zhì)理解掌握流體靜壓強(qiáng)、等壓面的概念及其性質(zhì)；流體平衡微分方程及其在相對(duì)平衡中的應(yīng)用；掌握平面和曲面受壓力的計(jì)算方法。第三章流體靜力學(xué)流體平衡的微分方程式；掌握重力場(chǎng)中的平衡流體靜壓強(qiáng)的計(jì)算與測(cè)量，流體對(duì)壁面的作用力的計(jì)算；掌握液體的相對(duì)平衡的計(jì)算方法。第四章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)了解描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，流體運(yùn)動(dòng)中的幾個(gè)基礎(chǔ)概念；掌握連續(xù)方程式，掌握伯努利方程式及其應(yīng)用；掌握動(dòng)量方程式及其應(yīng)用；了解動(dòng)量矩方程式。第五章實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)基礎(chǔ)理解相似原理，定理和量綱分析的應(yīng)用；了解風(fēng)洞、水洞結(jié)構(gòu)；了解壓力、速度、流量測(cè)量的方法。第六章管內(nèi)流動(dòng)和水力計(jì)算液體出流了解雷諾實(shí)驗(yàn)；理解圓管中的層流和湍流現(xiàn)象；理解和掌握管路中的沿程阻力、局部阻力，以及管路計(jì)算方法；掌握薄壁孔口出流和厚壁孔口出流計(jì)算方法；了解孔口及機(jī)械中的氣穴現(xiàn)象；了解變水頭作用下的孔口出流問(wèn)題；了解管中水擊現(xiàn)象。第七章氣體的一維流動(dòng)了解音速和馬赫數(shù)，氣流的特定狀態(tài)和參考速度、速度系數(shù)定義。第八章理想流體有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)掌握理想流體微分形式的連續(xù)方程、流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分解、理想流體運(yùn)動(dòng)方程和定解條件；了解渦線、渦管、渦束、渦通量、速度環(huán)量、速度勢(shì)、流函數(shù)等概念和流網(wǎng)斯托克斯定理、湯姆孫定理、亥姆霍茲定理。第九章黏性流體繞過(guò)物體的流動(dòng)掌握黏性流體微分形式的運(yùn)動(dòng)方程（N-S方程），理解邊界層概念、邊界層微分方程、邊界層動(dòng)量積分方程；掌握平板層流和湍流邊界層近似計(jì)算；了解邊界層分離現(xiàn)象。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)（作業(yè)、自學(xué)、討論等任務(wù)要求）對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第一章緒論2查找課程資料課程目標(biāo)2第二章流體及其物理性質(zhì)2完成2.4、2.7、2.12作業(yè)課程目標(biāo)1第三章流體靜力學(xué)6完成3.4、3.10、3.17、3.20作業(yè)課程目標(biāo)1、2第四章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)121、完成4.2、4.6、4.13、4.14、4.22、4.26、4.31作業(yè)2、課前復(fù)習(xí)高數(shù)偏微分方程3、安排流體靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算專題討論課程目標(biāo)1、2第五章實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)基礎(chǔ)41、完成5.3、5.16作業(yè)2、課前復(fù)習(xí)流體靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)知識(shí)課程目標(biāo)1第六章管內(nèi)流動(dòng)和水力計(jì)算液體出流101、完成6.1、6.2、6.10、6.14、6.26作業(yè)2、安排阻力計(jì)算專題討論課程目標(biāo)1、2第七章氣體的一維流動(dòng)4完成7.1,7.6作業(yè)課程目標(biāo)1、2第八章理想流體有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)6完成8.1、8.3、8.7作業(yè)課程目標(biāo)1第九章黏性流體繞過(guò)物體的流動(dòng)101、完成9.12、9.14、9.17作業(yè)2、安排黏性流體繞過(guò)物體的流動(dòng)計(jì)算專題討論3、課后復(fù)習(xí)黏性流體微分形式的運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程課程目標(biāo)1、2六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類(lèi)別1水流態(tài)演示實(shí)驗(yàn)2了解層流和湍流兩種流態(tài)及其特點(diǎn)。自學(xué)演示選做2雷諾數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)2了解管道流動(dòng)雷諾數(shù)測(cè)定方法，以及實(shí)驗(yàn)操作、調(diào)節(jié)方法。試驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證必做3皮托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)2掌握測(cè)速原理，了解皮托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理方法。試驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證必做4沿程阻力實(shí)驗(yàn)2掌握沿程阻力和沿程阻力系數(shù)的定義，了解沿程阻力系數(shù)的測(cè)量方法。試驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證必做5文丘里管實(shí)驗(yàn)2了解文丘里管的原理和用途，了解差壓測(cè)量系統(tǒng)的組成、調(diào)節(jié)方法和測(cè)量方法。自學(xué)驗(yàn)證選做6局部阻力實(shí)驗(yàn)2掌握局部阻力和沿程阻力系數(shù)的定義，了解局部阻力系數(shù)的測(cè)量方法。自學(xué)驗(yàn)證選做7流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)2掌握用測(cè)壓管測(cè)量流體靜壓力的方法；驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；自學(xué)驗(yàn)證選做8不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)3通過(guò)對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素的分析，掌握流體力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；自學(xué)驗(yàn)證選做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類(lèi)別指必做、選做等。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過(guò)程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)平時(shí)成績(jī)（15%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（15%）30%期末考核閉卷卷面成績(jī)70%考核類(lèi)別考試成績(jī)登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書(shū)（一）推薦教材：（1）《工程流體力學(xué)》，孔瓏編著，中國(guó)電力出版社出版（2）《流體力學(xué)