《流体力学与流体机械》课程简介与教学大纲.docx

流体力学与流体机械课程简介课程编号：14014002, 14014003课程名称：流体力学与流体机械(Mechanics and Mechanism of Fluids) 学分：6.0 学时：96 (课内实验：0上机：0课外实验：12 )适用专业：能源与动力工程专业 建议修读学期：第四、五学期开课单位：能源与环境学院能源与动力工程系 课程负责人：李文科、任能先修课程：高等数学、工程数学、大学物理学、工程热力学、工程力学等。考核方式与成绩评定标准：闭卷笔试，平时成绩约占30%,考试成绩约占70%。教材与主要参考书目:1、工程流体力学，李文科编著，中国科学技术大学出版社，2007年2月;2、工程流体力学，孔珑主编，高等教育出版社，2007年2月;3、工程流体力学，赵汉中主编,3、工程流体力学，赵汉中主编,华中科技大学出版社，2011年7月;4、工程流体力学，赵孝保主编,4、工程流体力学，赵孝保主编,东南大学出版社，2012年6月;5、工程流体力学,5、工程流体力学,丁祖荣编著，机械工业出版社，2013年7月;6、泵与风机第四版，何川，郭立君主编，中国电力出版社，2008年6月。7、泵与风机第四版，杨诗成，王喜魁主编，中国电力出版社，2012年6月;内容概述：本课程介绍了流体及其物理性质，流体静力学、流体运动学和流体动力学的基础理论和计算方法；论 述了理想流体的有旋运动和无旋运动；介绍了粘性流体在管内的流动规律，流动阻力产生的原因和计算方 法，管路及管路计算；讲述粘性流体的运动规律，附面层的特征、绕流物体的阻力计算问题；介绍了相似 原理和因次分析方法以及模型实验的研究方法；分析了可压缩流体的一维等场流动、摩擦管的绝热流动、 摩擦管的等温流动的规律和计算；论述了紊流射流流场的结构特征和参量的变化规律；喷射器和烟囱的结 构、工作原理和设计计算；泵与风机的叶轮理论、泵与风机的设备性能以及泵与风机的运行与调节等。英文：This course introduces the fluid and its physical properties, the basic theory and computational methods of fluid statics, fluid kinematics and fluid dynamics. It also discusses the rotational motion and irrational motion of ideal fluid. Moreover, the flow law of viscous fluid in the tube is expounded, the reason and calculation approaches of fluid resistance and the pipeline calculation. It explains flow law of viscous fluid, boundary layer features, and drag calculation of the flow around the bodies. It describes similarity principle and methods of model experiment, discusses one-dimensional isentropic flow of compressible fluid, adiabatic flow with friction, isothermal flow with friction, elaborates flow features of turbulence jets, change rules of physical quantities, ejector, working principle and design of chimney, performance, impeller knowledge and operation of pumps and fans.流体力学与流体机械教学大纲课程编号：14014002, 14014003课程名称：流体力学与流体机械/ Fluid Mechanics & Machinery学分：6学时：96 （课内实验： 上机：课外实践：）建议修读学期：3,4开课单位：能源与环境学院能源与动力工程系课程负责人：李文科、任能先修课程：高等数学、大学物理、工程力学一、课程性质、目的与任务流体力学与流体机械是能源与动力工程专业的一门重要专业基础课，通过该门课程的学习，使学 生系统熟练地掌握流体力学与流体机械的基本概念、基本理论和基本的计算方法，以及基本的实验技能， 为学好传热学、燃料及燃烧学和以后的专业课程，并为在将来的实际工作中解决有关流体力学与流体机械 方面的具体问题打下坚实的理论基础，其教学目标如下：1 .使学生熟练地掌握流体力学基本概念、基本理论和研究方法，系统地运用所学知识和原理分析能源与 动力工程领域与流体相关的问题。2 .牢固掌握流体静力学方程、流体动力学、流体微团运动、实际流体流动、相似原理及叶轮理论等相关 知识、原理及研究方法，及熟练掌握基本流体机械工作原理，能够应用这些知识解决实际工作中有关 流体力学与流体机械方面的具体问题。3 .培养和训练学生应用数学分析方法尤其是微积分方法对流体流动状态及规律进行分析。4 .培养学生对于流体力学的兴趣，并能够通过网络教学资源、视频及参考书目掌握课堂之外的更多流体 力学知识。本课程的毕业要求指标点和教学目标的对应关系、教学方法及评价依据如下表：表一、毕业要求指标点和教学目标的对应关系、达成途径及评价依据No.毕业要求指标点教学目标达成途径评价依据1-1能够将数学、物理等自然科学理 论与工程技术相结合，更好的服 务工程技术教学目标1 课堂教学 随堂考核：课堂提问、 课堂讨论、测验 作业练习 记分册 试题分析 平时成绩1-4掌握本专业所需的基础知识和 基本理论知识教学目标2 课堂教学 随堂考核：课堂提问、 课堂讨论、测验 作业练习 记分册 试题分析 平时成绩No.毕业要求指标点教学目标达成途径评价依据经典案例分析2-1掌握数学、自然科学和工程科学 的基本原理教学目标3 课堂教学 随堂考核：课堂提问、课堂讨论 作业练习 记分册 试题分析 平时成绩6-1能够基于工程相关背景知识对 复杂工程问题进行合理分析教学目标2 经典案例分析 课堂教学 课堂讨论 记分册 试题分析 平时成绩12-2具有不断学习和适应开展的能 力教学目标4 课堂交流学习方法 网络资源平台建设 推荐经典教材和参考书目课题报告二、教学内容、基本要求及学时分配(按章节列出内容要求学时等，实验上机工程要列在课程内容一栏)课程内容教学 要求重点 ()难点(A)学时 安排备注第一章流体及其物理性质A4第一节流体的定义和特征A1第二节流体作为连续介质的假设B0.5第三节流体的密度和重度A0.2第四节流体的压缩性和膨胀性A0.5第五节流体的粘性及牛顿内摩擦定律A1.3第六节液体的外表性质B0.5第二章流体静力学A8第一节作用在流体上的力A0.5第二节流体的静压力及其特性A0.5第三节流体平衡微分方程和等压面A1第四节流体静力学基本方程A1第五节绝对压力、相对压力和真空度A0.5第六节大气浮力作用下气体的静力学基本方程A0.5第七节液柱式测压计原理B0.5第八节液体的相对平衡A1.5第九节静止液体作用在平面上的总压力及压力中心A1第十节静止液体作用在曲面上的总压力A1第三章流体动力学基础A10课程内容教学 要求重点()难点(A)学时 安排备注第一节流体流动的起因A0.3第二节流场的特征及分类A0.7第三节迹线与流线A1第四节 流管、流束、流量和平均流速A0.5第五节流体的连续性方程A1.5第六节理想流体的运动微分方程A2第七节理想流体沿流线的伯努利方程及其应用A1.5第八节沿流线非稳定流动的伯努利方程C0.5第九节沿流线主法线方向速度和压力的变化B1第十节动量方程和动量矩方程A1第四章流体的有旋流动和无旋流动A6第一节流体微团运动的分析A1.5第二节涡线、涡管、涡束和旋涡强度A0.5第三节平面流与流函数A1第四节势流与速度势函数A1第五节几种基本的平面有势流动A1第六节有势流动的叠加A1第五章粘性流体的流动阻力与管路计算A10第一节流体的流动状态A0.5第二节粘性流体总流的伯努利方程A1第三节流动阻力的类型A0.5第四节圆管内流体的层流流动A1.5第五节圆管内流体的紊流流动A1.5第六节沿程阻力的计算A1第七节局部阻力的计算A1第八节孔口及管嘴流出计算A1第九节管路计算A2第六章粘性流体绕物体的流动A10第一节粘性流体的运动微分方程A1.5第二节附面层的基本特征A0.5第三节层流附面层的微分方程式B0.7课程内容教学 要求重点()难点(A)学时 安排备注第四节 附面层的动量积分方程式A1第五节附面层的位移厚度和动量损失厚度B0.3第六节 平板层流附面层的计算A1.5第七节 平板紊流附面层的近似计算A0.5第八节平板混合附面层的近似计算B1第九节曲面附面层的别离现象A1第十节粘性流体绕圆柱体的流动A1第十一节粘性流体绕球体的流动A1第七章相似原理与因次分析A8第一节概 述B0.5第二节相似的概念A1.5第三节有因次量和无因次量A0.5第四节描述现象的微分方程及单值条件A1.5第五节相似三定理A1.5第六节相似准数的导出A0.5第七节 瑞利因次分析法及伯金汉兀定理A1第八节相似准数的转换B0.5第九节模型实验研究方法A0.5第八章可压缩流体的流动A12第一节 热力学的基本参量和定律A0.5第二节弱扰动波传播的物理过程B0.8第三节 弱扰动波在运动流场中的传播特征B0.7第四节 可压缩理想流体一维稳定流动的基本方程A1第五节亚音速流动与超音速流动的差异A1第六节 完全气体的一维等焙流动A1第七节可压缩流体经收缩形喷管的流动特征B1第八节喷管的计算B0简介第九节激 波C1第十节膨胀波C0.7第十一节激涉及膨胀波的反射和相交C0自学第十二节可压缩流体经拉瓦尔喷管的流动特征B0.3课程内容教学 要求重点()难点(A)学时 安排备注第十三节 等截面有摩擦绝热管道中流体的流动A2第十四节等截面无摩擦非绝热管道中流体的流动B0自学第十五节等截面有摩擦非绝热管道中流体的等温流动A2第九章紊流射流A6第一节自由射流A2第二节温差射流和浓差射流A2第三节旋转射流A2第四节半限制射流B0.7第五节环状射流与同心射流B0.7第六节超音速射流B0.6第十章喷射器与烟囱B4第一节喷射器B2第二节烟囱A2第十一章泵与风机概述B1.5简介第一节 泵与风机的分类C0.5第二节泵与风机的工作原理B0.5第三节泵与风机的主要性能参数C0.5第十二章泵与风机的基本结构C1.5简介第一节离心式泵的基本构造C0.5第二节离心式风机的基本构造C0.5第三节轴流泵与轴流风机的基本构造C0.5第十三章离心泵与风机的基本理论与性能A9第一节流体在叶轮中的运动分解B2第二节离心泵与风机的基本方程式A1.5第三节叶轮叶片形式及其对理论性能的影响B1第四节泵与风机的损失与效率A1第五节离心式泵与风机的性能曲线B1第六节泵与风机的相似律A1.5第七节泵与风机的比转数B1第十四章 泵与风机的运行调节与使用A4第一节管路特性曲线与工作点A1(教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解)课程内容教学 要求重点()难点(A)学时 安排备注第二节泵的气蚀与安装高度A0.5第三节泵与风机运行工况的调节A1第四节泵与风机的联合运行A1第五节 泵与风机的选型A0.5三、建议实验(上机)工程及学时分配流体力学与流体机械的实验工程全部在“热工实验1”实验课中集中开出。四、教学方法与教学手段参见表一。五、考核方式与成绩评定标准课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的30%,平时成绩考核采用考勤、作业、课堂提问相结合的方式；期终成绩考核采用闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的70%。六、教材与主要参考书目1、工程流体力学，李文科、任能编著，中国科学技术大学出版社，2017年2月;2、工程流体力学，孔珑主编，高等教育出版社，2007年2月；3、工程流体力学，赵汉中主编，华中科技大学出版社，2011年7月；4、工程流体力学，赵孝保主编，东南大学出版社，2012年6月;5、工程流体力学，丁祖荣编著，机械工业出版社，2013年7月;6、泵与风机第四版，何川，郭立君主编，中国电力出版社，2008年6月。7、泵与风机第四版，杨诗成，王喜魁主编，中国电力出版社，2012年6月。七、大纲编写的依据与说明本教学大纲是根据高等教育出版社工科本科基础课程教学基本要求，结合工程流体力学课程指导委员会的有关教学要求，以及工程专业认证的毕业指标点要求，在安徽工业大学2013年原有的 流体力学与流体机械教学大纲的基础上修订而成。