《流体力学基础》课程教学大纲.docx

流体力学基础课程教学大纲课程英文名称：Elementary Fluid Mechanics课程编号：133991630课程类别：专业课课程性质：选修课学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0上机学时:0 ）适用专业：采矿工程开课部门：环境与资源学院矿业工程系一、课程教学目的和课程性质流体力学基础是高等院校采矿工程专业的专业选修课程，是为培养和检 验学生流体力学的基本理论知识和应用能力而设置的一门重要的专业基础课程。 该课程内容包括流体静力学和流体动力学两局部，新概念多，内容繁复，涉及后 续专业课程，是广大学生顺利完成采矿工程本科学业和今后继续深造的重要基 础。本课程是以高等数学'大学物理等为基础的后继课程，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。后续课程有矿井通风与平安、采矿毕业 设计等。该课程可为后续课程提供流体力学基础，培养学生具有对一般流动问题 的分析和计算能力，能够运用流体力学知识解决工程设计问题。三、课程的主要内容及基本要求（-）理论学时局部 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，作用于流体的外表力 和质量力，流体的力学模型重 点作用于流体的外表力和质量力难 点流体的力学模型基本要求1、识 记：流体，力学单位，外表力，质量力等概念2、领 会：流体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（6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 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（8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，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，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入的变化规律，包括尼 古拉兹实验曲线的分区，紊流各区沿程阻力系数人与雷诺 数和相对粗糙度的关系第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，了解水击现象2、领 会：孔口与管嘴出流流量计算，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7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，相似准那么数，量纲分析法，n 定理重 点量纲分析法，n定理难 点n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：相似准那么，理解重力相似准那么和粘性力相似准那么3、简单应用：量纲分析的意义和量纲和谐原理4、综合应用：n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6第3单元 一元流体动力学基础8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 一元气体动力学基础4第7单兀 相似性原理和要冈分析2合计32、教学方法与手段1、坚持理论联系实际的教学方法，理论教学要结合学生实例观察分析、课 堂讨论等教学形式，努力降低学生接受知识的难度，不断提高学生发现、分析和 解决问题的能力。2、坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重点和 难点，积极应用多媒体教学技术，尽可能把抽象的理论转化为具体的图像，使复 杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学，引导学生积极思考问题、分析问题，拓展学生的 思维。4、注重课后练习，大力培养学生动脑' 动手' 独立解决问题的能力。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%+ 作业完成情况*10%+期末书面笔试成绩*80%六、选用教材、讲义和主要参考书1 .选用教材流体力学泵与风机，蔡增基编著，中国建筑工业出版社，2013年6月。2 .主要参考书工程流体力学，杜广生编著，中国电力出版社，2007年1月流体力学（第2版），刘鹤年，中国建筑工业出版社，2004年7月流体力学泵与风机（第3版），周谟仁，中国建筑工业出版社，1994年1 月流体力学与流体机械，屠大燕，中国建筑工业出版社,1994年6月流体力学与流体机械，柯葵，同济大学出版社，2009年9月应用流体力学，毛根海，高等教育出版社，2006年11月七、大纲说明授课内容按照大纲要求，完成每章教学内容须给学生指定作业，并组织学生 在课堂上交流。八、审核意见课程负责人签字: 教研室主任签字: 执行日期：专业负责人签字:分管院长签字：