工程流体力学教案.doc
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1、西华大学教案(首页)授课教师 杨小林职 称副教授开课单位能源与动力 工程学院课程名称流体力学 A课程代码150407049必修 课程性质 选修公共基 础课学科基 础课专业课实践性环节 其它选修课程学时64课程学 分4学时分配理论学时( 64 )实践学时(0)优选专业给排水科学与工程教学班给排水 15-1,给排水 15-2,给排水 15-3学年学期 2016-2017 学年第 2 学期授课方式 讲授考核方 式考试 考查教材名称工程流体力学 作 者刘起霞出版社及 出版时间华中科技大 学出版社, 2016指定参考书工程流体力学流体力学流体力学工程流体力学(水 力学)作 者严敬刘鹤年罗惕乾闻德荪出版社
2、及 出版时间重庆大学出 版社,2014中国建筑工 业出版社, 2004机械工业出 版社,1999高等教育出 版社,2004教案编写时间 2017 年 3 月注:表中选项请“”西华大学教案章节 名称第一次:第 1 章 绪论 1.1 流体力学的研究任务与研究方法 1.2 流体的连续介质模型 1.3 流体的主要物理性质 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解流体力学的研究任务和研究方法;掌握流体、流体质点及连续介质模型 的基本概念;了解密度 、重度 、流体的压缩性和膨胀性等流体的物理性质, 掌握流体的粘滞性,熟练运用牛顿内摩擦定律,掌握牛顿流体和非牛顿流体、实 际流体和理想流体的概念,了
3、解液体的表面张力与毛细现象。教学 重点 与 难点重点:流体、流体质点及连续介质模型的基本概念;流体的粘滞性,牛顿内摩擦 定律。 难点:连续介质模型的基本概念;牛顿内摩擦定律的应用。讨论 练习 作业牛顿内摩擦定律的应用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1. 流体力学学科内容和研究方法; 2流体的连续介质模型和流体质点的基本概念; 3流体的主要物理性质:密度 、重度 ,流体的压缩性和膨胀性; 4流体的粘滞性及牛顿内摩擦定律表达式形式、意义、应用; 5牛顿流体和非牛顿流体、实际流体的理想流体的区别; 6液体的表面张力及毛细现象;西华大学教案章节 名称第二次:第 2 章 流体静力学 2.1 作用于流
4、体的外力 2.2 静止流体中应力的特性 2.3 流体运动微分方程和流体平衡微分方程 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解作用于流体的两类力;掌握静止流体中应力的特性;了解流体运动和平 衡微分方程的推导及表达式。教学 重点 与 难点重点:质量力和表面力;静止流体中应力的特性。 难点:证明静止流体中应力的特性 2;流体运动和平衡微分方程的推导。讨论 练习 作业教学 手段板书参考 资料具体 内容1.表面力和质量力的概念; 2.静止流体中应力特性及其证明; 3.流体运动和平衡微分方程的推导及表达式。西华大学教案章节 名称第三次:第 2 章 流体静力学 2.4 重力场中流体静压分布及压强表
5、示方法 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握流体静力学基本方程的表达式、物理和几何意义及方程的实际应用,掌 握不同表达形式的压强。教学 重点 与 难点重点:静力学基本方程的物理和几何意义及实际应用。 难点:静力学基本方程的实际应用。讨论 练习 作业静力学基本方程的实际应用。教学 手段板书参考 资料刘鹤年主编. 流体力学(第 2 版).北京:中国建筑工业出版社,2004具体 内容1 静力学基本方程的推导、几何和物理意义; 2 静力学基本方程方程的应用; 3 不同表达形式的压强之间的相互关系。西华大学教案章节 名称第四次:第 2 章 流体静力学 2.5 流体的相对平衡 2.6 流体作
6、用于液下平面的压力 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解流体的相对平衡的概念及压强分布规律。掌握流体作用于平面壁上的压 力大小、方向的计算以及压力中心位置的确定方法,熟练应用解析公式计算平面 壁受压,了解用作图法计算平面壁受压。教学 重点 与 难点重点:平面壁受压解析公式的表达形式、物理意义和推导方法,应用解析公式和 作图法解决平面壁受压问题。 难点:平面壁受压压力中心位置的推导方法与确定。讨论 练习 作业解析法和作图法计算平面壁受压。教学 手段板书参考 资料刘鹤年主编. 流体力学(第 2 版).北京:中国建筑工业出版社,2004具体 内容1.流体的相对平衡的概念; 2.等角速度
7、旋转的圆筒中流体压强的分布规律; 3.推导平面壁受压的基本公式; 4.补充压强分布图及作图法计算平面壁受压。西华大学教案章节 名称第五次:第 2 章 流体静力学 2.7 液体作用于曲面壁上压力 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握曲面壁受压的计算公式的表达形式、物理意义、推导方法,掌握液体作 用于曲面壁上压力的计算。教学 重点 与 难点重点:曲面壁受压的计算公式的表达形式、物理意义、推导方法。 难点:曲面壁受压的计算公式的推导。讨论 练习 作业平面壁受压的计算。教学 手段板书参考 资料刘鹤年主编. 流体力学(第 2 版).北京:中国建筑工业出版社,2004具体 内容1曲面壁受压的
8、计算公式的表达形式、物理意义、推导方法; 2液体作用于曲面壁上压力的计算公式的推导; 3曲面壁受压的计算。西华大学教案章节 名称第六次:第 3 章 流体动力学基础 3.1 研究流体运动的两种方法 3.2 欧拉法的基本概念 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求灵活应用曲面壁受压的计算公式;了解研究流体运动的两种方法的区别,掌 握欧拉法对加速度的表述;了解欧拉法中的基本概念包括:恒定流和非恒定流, 一维、二维、三维流动,流线和迹线,流管、过流断面,流量、断面平均流速, 均匀流和非均匀流,有压流和无压流。教学 重点 与 难点重点:研究流体运动的两种方法,加速度的表述;流线微分方程。 难点:
9、计算加速度;流线和迹线的区别。曲面壁受压的计算公式的具体应用。讨论 练习 作业1.计算加速度;2.流线和迹线的计算;3.曲面壁受压的计算。教学 手段板书参考 资料具体 内容1.研究流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法; 2.计算流体的加速度; 3.流体的基本概念:恒定流和非恒定流,一维、二维、三维流动,流线和迹线, 流管、过流断面,流量、断面平均流速,均匀流和非均匀流,有压流和无压流。西华大学教案章节 名称第七次:第 3 章 流体动力学基础 3.3 连续性方程 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握连续性方程的推导、连续性方程的微分形式以及总流的连续性方程。教学 重点 与 难点重
10、点:总流连续性方程的表达式、意义及应用。 难点:连续性方程的推导。讨论 练习 作业总流连续性方程的应用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1.连续性微分方程的推导; 2.总流的连续性方程的推导、表达形式、应用。西华大学教案章节 名称第八次:第 3 章 流体动力学基础 3.4 元流的伯努利方程 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解理想流体元流的伯努利方程的推导,掌握理想流体元流伯努利方程的表 达式及应用,掌握毕托管测速原理,掌握实际流体元流的伯努利方程。教学 重点 与 难点重点:理想流体和实际流体元流伯努利方程的表达式、意义及应用。 难点:流体元流伯努利方程的推导及应用。讨论 练习
11、 作业元流的伯努利方程的应用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1.毕托管测速原理; 2.理想流体元流伯努利方程:表达式、意义、应用; 3.实际流体元流伯努利方程:表达式、意义、应用。西华大学教案章节 名称第九次:第 3 章 流体动力学基础 3.5 总流的伯努利方程 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握总流的伯努利方程的推导、表达形式、适用条件、意义,掌握水力坡度 的概念,掌握沿程有能量输入或输出、沿程有分流或汇流等其他形式的伯努利能 量方程,熟练应用伯努利方程解决实际问题。教学 重点 与 难点重点:总流伯努利方程的推导、表达形式、适用条件、意义及应用。 难点:沿程有能量输入或输
12、出、有分流或汇流问题的计算。讨论 练习 作业总流伯努利方程的应用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1总流的伯努利方程的推导、表达形式、适用条件、意义; 2水力坡度和测压管坡度的概念; 3总流伯努利方程的应用,如文丘里管; 4沿程有能量输入或输出的伯努利方程; 5沿程有分流或汇流的伯努利方程; 6总流伯努利方程的应用,如水泵抽水问题等。西华大学教案章节 名称第十次:第 3 章 流体动力学基础 3.6 总流的动量方程 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解总流动量方程的推导,掌握方程的表达形式、适用条件和注意事项,熟 练应用动量方程。教学 重点 与 难点重点:总流动量方程的表达形式、
13、适用条件及应用。 难点:总流动量方程的应用。讨论 练习 作业总流动量方程的应用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1总流动量方程:推导、表达形式、适用条件和注意事项; 2总流动量方程的应用,如弯管受力等。西华大学教案章节 名称第十一次:第 3 章 流体动力学基础总流连续性方程伯努利方程和动量方程的综合运用 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握三大方程各自的表达形式、适用条件和注意事项。教学 重点 与 难点重点:三大方程的表达形式、适用条件及应用。 难点:三大方程的综合应用。讨论 练习 作业总流连续性方程伯努利方程和动量方程的综合运用。教学 手段板书参考 资料具体 内容1.三大方程
14、的表达形式、适用条件和注意事项; 2.总流连续性方程伯努利方程和动量方程的综合运用。西华大学教案章节 名称第十二次:第 4 章 管路、孔口和管嘴的水力计算 4.1 流动阻力和水头损失 4.2 粘性流体的两种流态 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求掌握两种形式的流动阻力和相应的水头损失;掌握粘性流体的两种流态及流 态的判别。教学 重点 与 难点重点:两种水头损失的概念及计算;两种流态及判别方法。 难点:两种水头损失的计算。讨论 练习 作业教学 手段板书参考 资料刘鹤年主编. 流体力学(第 2 版).北京:中国建筑工业出版社,2004具体 内容1 流动阻力和水头损失:沿程阻力和局部阻力
15、,沿程水头损失和局部水头损失;2 雷诺实验:原理、结论; 3 流态的判别。西华大学教案章节 名称第十三次:第 4 章 管路、孔口和管嘴的水力计算 4.3 圆管中的层流运动 4.4 湍流流动沿程损失的分析与计算 教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解圆管层流的速度分布、流量和平均流速的计算、管内切应力分布、沿程 阻力系数计算公式;了解水力光滑和水力粗糙的概念,了解尼古拉兹实验原理, 了解尼古拉兹实验曲线对应的流动分区及各区中沿程阻力系数的确定。教学 重点 与 难点重点:水力光滑和水力粗糙的概念,尼古拉兹实验曲线。 难点:圆管层流运动速度分布的推导;尼古拉兹实验曲线。讨论 练习 作业教
16、学 手段板书参考 资料具体 内容1 圆管层流运动:速度分布、流量和平均流速的计算、管内切应力分布、沿程 阻力系数; 2 水力光滑和水力粗糙; 3 尼古拉兹实验原理; 4 尼古拉兹实验曲线及沿程阻力系数的确定。西华大学教案章节 名称第十四次:第 4 章 管路、孔口和管嘴的水力计算 4.5 局部水头损失的分析与计算教学 时数2授课 方式讲授教学 目的 及 要求了解突然扩大局部水头损失公式的推导过程,掌握突然扩大局部水头损失计 算公式的应用,了解几种典型的局部水头损失系数,掌握局部水头损失机理;掌 握虹吸管、水泵吸水管等的水力计算。教学 重点 与 难点重点:突然扩大局部水头损失的计算公式,局部水头损
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