流体力学-教学大纲.docx

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1、流体力学课程教学大纲课程名称流体力学英文名称：Fluid Mechanics学 时32学时（其中理论教学26学时；实验6学时或上机 学时）学 分2课程类别：专业基础课课程性质必修课适用专业：土木工程、道桥一、本课程的性质与任务流体力学是土木工程专业的一门主要技术基础课，它的任务是使 学生掌握流体力学的基本概念，基本理论，基本计算方法与基本实验 技能，通过本课程的学习应使学生掌握分析流体学问题的方法，培养 解决相关工程问题的能力，并为学习有关后续课程，从事工程技术工 作，开拓新技术领域和进行科学研究打下必要的基础。二、教学基本要求学生学完本课程之后，应到达以下要求：1、理解流体的主要物理性质，特

2、别是粘性和牛顿内摩擦定律。2、掌握流体静压强基本方程及较熟练地进行点压强和平面、曲 面上总压力的计算。3、掌握总流的连续方程、能量方程、动量方程及其应用。4、正确理解流体力学的基本概念如：过流断面、流量、断面平 均流速、层流和湍流、渐变流和急变流等。5、理解流动阻力产生的原因，掌握水头损失计算方法。理解边界层的基本定义，掌握绕流阻力的计算。掌握一元空气动力学的基本计算。6、掌握力学相似，粘滞力相似准那么及重力相似准那么，相似条件, 量纲分析法7、掌握孔口、管嘴出流的流动特性以及基本公式。掌握有压恒 定管流的水力计算方法。8、掌握明渠均匀流水力计算基本类型。8、掌握堰流类型及计算，掌握渗流定律及

3、单井水力计算，了解 井群的水力计算原理。三、本课程与其它课程的联系本课程以高等数学、普通物理学、理论力学、材料力学 为先修课，需要全微分、泰勒级数、机械能、受力分析等方面的知识， 为有关的后续课程及工程设计打下必要的基础。四、教学基本内容（一）绪论（2学时）.基本要求流体力学的定义、任务流体的连续介质假设流体的主要物理性质作用在流体上的力.重点、难点重点：流体的主要物理性质，粘滞性和牛顿内摩擦定律要着重讲解。难点：粘滞性。（二）流体静力学（3学时）.基本要求流体静压强及其特性流体平衡微分方程及其积分、等压面重力作用下的静压强基本方程及其物理意义，压强的两种基准和 三种表示方法压强分布图量测压强

4、的仪器静止流体作用在平面和曲面的总压力及压力中心1 .重点、难点重点：流体静压强确实定及平面和曲面上总压力的计算是重点， 要求学生能较熟练的掌握。对Euler平衡微分方程要掌握并理解其在 相对平衡中的应用。测量压强的仪器和方法以及等压面原理、压强三 种表示方法和两种基准等要求掌握实用意义。难点：曲面所受总压力。（三）流体动力学基础（5学时）.基本要求描述流体运动的两种方法，运动要素（流速、压强、加速度）， 一些基本概念（流线、迹线、元流、总流、过流断面、流量、断面平 均流速等）。元流的连续性方程，恒定总流的连续性方程。理想流体 元流及实际液体元流的能量方程及其意义。恒定总流能量方程及其应用条件

5、和应用实例，恒定总流动量方程及其应用。1 .重点、难点重点：本章重点内容是连续性方程式。要正确理解有关液体运动 的一些基本概念及其物理意义，如：流线、元流、总流、过水断面、 流量、断面平均流速。恒定总流的能量方程、动量方程是本章也是本 课程的重点内容，要对它们的建立条件，物理意义，应用范围和应用 方法详细讲解，并通过例题，习题和实验加以巩固、验证，使学生较 牢固掌握流体运动的总流分析法，能较灵活地综合运用连续性方程、 能量方程和动量方程解决一般工程实际问题。难点：能量方程、动量方程。（四）理想不可压缩流体无旋流动（2学时）.基本要求速度势函数和流函数，简单的平面势流及其叠加.重点、难点速度势函

6、数和流函数的求解（五）流动阻力及能量损失（5学时）.基本要求能量损失的两种形式：沿程损失和局部损失粘性不可压流体运动微分方程两种流动形态及其判别标准，湍流的成因及特征，圆管湍流的速 度分布及其划分圆管层流运动：流速分布，层流沿程损失计算公式均匀流的沿程损失湍流沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度关系，尼古拉兹试验， 确定沿程阻力系数的计算公式和图表。湍流的局部阻力和局部水头损失的计算边界层和物体阻力一元空气动力学基础理论.重点、难点重点：层流与湍流的特征及判别，阻力系数的变化规律和能量损 失的计算方法是主要内容，应重点讲授，并通过实验和习题使学生正 确理解与掌握。边界层基本概念只作一般介绍。难点：

7、能量损失。（六）量纲分析和相似原理（2学时）.基本要求量纲及量纲和谐原理瑞利法和兀定理力学相似（几何、运动、动力相似）相似准那么模型试验（雷诺模型、弗劳德模型）.重点、难点重点：通过本章学习使学生正确理解量纲分析法，力学相似概念和主要相似准那么的意义及其用途。难点：相似准那么。（七）孔口、管嘴出流及有压管流（3学时）.基本要求恒定薄壁小孔口自由、淹没出流的计算恒定圆柱型外管嘴自由、淹没出流的计算及其各类型管嘴有压管流的分类，有压短管路计算（泵安装高度，虹吸管，压力 函管，倒虹吸管等）简单长管路的水力计算，串、并联管路。枝状管网及环状管网及其简介.重点、难点重点：本章教学不仅要使学生较熟练掌握孔

8、口、管嘴及有压管流 的计算方法，还应该培养学生正确运用前几章所学流体力学原理分析 工程问题的能力。孔口、管嘴、简单长管、短管、串、并联管、枝状管网的水力计 算方法是本章重点。难点：有压管路的计算。（八）明渠流（2学时）.基本要求明渠均匀流的特征及基本计算公式，允许流速，水力最优断面。 明渠均匀流水力计算的基本类型。无压圆管水力计算。1 .重点、难点重点：通过对明渠均匀流的学习，使学生掌握明渠均匀流发生条件、特征和水力计算类型。难点：均匀流特征。（九）堰流和渗流（2学时）1 .基本要求堰及堰流的分类、薄壁堰、实用堰、宽顶堰、流量系数、侧收缩 系数、淹没系数等概念。渗流现象、达西定律、渗流系数恒定

9、渐变渗流的裘皮依公式普通井、承压井的水力计算井群的水力计算.重点、难点重点：本章重点是堰出流的流动特性及基本公式，达西渗流定律。难点：达西渗流定律。五、教学方法和手段本课程以讲授为主，通过习题讨论和实验教学手段，让学生掌握 有关知识，拟采用启发式、精讲多练、理论与工程实际相结合的教学 方法和多媒体教学课件等计算机辅助教学手段。六、课程设计无。七、实验、实习或上机安排实验课是流力学课程的重要环节，实验的基本要求是：观察流动 现象，验证所学理论，使学生掌握进行科学试验的方法和操作技能，训练学生整理实验资料，编写报告的能力，培养学生严格的科学作风。能量方程演示实验1.0雷诺实验1.0动量方程实验1.

10、0流体静压强的测定1.0圆管沿程阻力系数的测定1.0圆管局部阻力系数的测定1.0八、考核方式.考核方式：笔试闭卷。1 .成绩评定： 各教学环节占总分的比例:实验：10%,平时测验及作业：20%,期末考试：70%o九、教学安排及方式序号内 容学时分配1绪论22流体静力学33流体动力学基础54理想不可压缩流体无旋流动25流动阻力及能量损失56量纲分析和相似原理27孔口、管嘴出流及有压管流38明渠流29堰流和渗流210实验6合计32十、参考资料李玉柱编水力学（第三版），出版地：北京，高等教育出版社, 2012 年闻德君编工程流体力学（水力学）（第3版），高等教育出版社, 2010年7月西南交通大学水力学教研室编水力学，出版地：北京，高等 教育出版社