010132088-《流体力学》教学大纲(2010).pdf

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1、 流体力学教学大纲 课程代码：010132088 课程英文名称：Hydromechanics 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：机械设计制造及自动化专业 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 流体力学是重要的基础理论课程，也是机械设计制造及自动化等有关专业的一门专业技术基础课有关专业的技术基础课。通过本课程的学习使学生正确理解和掌握有关的流体力学基本概念、基本理论和基本方法，培养学生独立地分析和求解从工程中简化出来的流体力学问题的能力，为后继课程的学习打好基础。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 教学中要着重阐明流体力学中

2、的基本物理现象、基本概念和基本规律，同时也要注重数学方法的讲解，把物理概念和数学方法有机地结合起来；要竭力把理论讲解和工程、科研实际结合起来；在讲解经典内容的同时要注意适当介绍科学技术和学科的新内容、新进展；要求学生完成适量的习题以培养其运用所学知识分析解决问题的能力。（三）实施说明 课程各章节内容在重点、深度和广度方面的说明 1了解流体运动的基本规律及研究流体运动规律的一般方法，掌握流体的主要物理性质。2掌握流体的平衡及特性，掌握流体静压强的计量及测量方法，掌握流体静力平衡方程及静止流体对物面的作用力，能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总压力，了解非惯性坐标系中流体的平衡。3理解流体运动的两

3、种描述方法拉格朗日法和欧拉法，了解流体微团运动的基本形式，理解流体运动的边界条件和物理约束，掌握流函数及其性质，了解几种简单的平面势流。4理解掌握流体运动基本方程，熟悉其微分形式和积分形式的连续方程、欧拉方程、N-S方程、伯努利方程、能量方程、动量方程,了解涡量方程和动量矩方程。5掌握流体的量纲分析和相似原理的基本概念，了解量纲分析方法和流动相似条件，了解动力相似特征数及应用。6掌握边界层流动的基本概念，掌握二维平面边界层流动、二维曲面边界层流动，能运用所学分析滑动轴承、圆柱绕流、圆球绕流等现象。7了解实际流体管内流动情况，熟练进行沿程流动损失、局部流动损失计算，掌握圆管层流与湍流分析方法，掌

4、握长管路、短管路的水力计算的原理与方法，理解有压管路中水击产生的原因。（四）对先修课的要求 本课程的先修课程是高等数学、大学物理、理论力学、材料力学。（五）对习题课、实验环节的要求 各章之后都有相当数量的思考题及习题，在课程进行到一定进度给学生留一定的习题作业以加深课堂的理论教学。（六）课程考核方式 1考核方式：学习过程考核和期末考试相结合的方法记入考核成绩。2考核目标：使学生学完该课能达到正确理解和掌握有关的流体力学基本概念、基本理论和基本方法，培养学生独立地分析和求解从工程中简化出来的流体力学问题的能力。3成绩构成：出勤满分记10 分，作业满分记10 分（平时成绩20%）；期末考试满分记8

5、0分。（期末成绩80%）。总成绩满分100 分。（七）主要参考书目:流体力学，张国强，吴家鸣编，机械工业出版社，2006 年 1 月 二、英文摘要 流体力学是机械制造设计及自动化专业本科学生的一门重要基础理论课，该课主要向学生讲述流体的基本概念，基本理论和基本计算方法。具体内容包括：流体及其属性、流体的平衡、流体的运动、流体运动基本方程、量纲分析和相似原理、边界层流动及实际流体管内流动。三、课程学时分配表 序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 流体及其属性 2 2 2 流体的平衡 4 4 3 流体的运动 6 6 3.1 流体运动描述方法 4 3.2 流体微元运动分析 2 4 流体运动基本

6、方程 6 4.1 微分形式的基本方程 2 4.2 积分形式的基本方程 4 5 量纲分析和相似原理 2 2 6 边界层流动 6 6.1 边界层基本概念 2 6.2 二维平面边界流动 4 7 实际流体管内流动 6 7.1 实际流体管内流动及伯努力方程 4 7.2 压力管路水力计算 2 合计 32 32 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 流体及其属性 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:1）连续介质的概念、层流和湍流的概念；2）流体的粘性、压缩性、膨胀性及表面张力、毛细现象、汽化现象。重 点:连续介质的概念，流体的粘性、压缩性。难 点：流体的粘性、压缩性。第 2 部

7、分 流体的平衡 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:1）液体静力平衡方程，包括微分方程、压差方程、帕斯卡原理；流体压强的特性、计量和测量；2）静止流体对物面的作用力计算，包括作用在平面、曲面上的力计算，以及非惯性坐标系中流体的平衡。重 点：液体静力平衡方程。难 点：静止流体对物面的作用力计算。第 3 部分 流体的运动 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 3.1 部分 流体运动描述方法（讲课4 学时）具体内容:描述流体运动的两种方法-欧拉法和拉格朗日法的基本概念；重 点：描述流体运动的两种方法-欧拉法和拉格朗日法。难 点：描述流体运动的两种方

8、法-欧拉法和拉格朗日法。第 3.2 部分 流体微元运动分析（讲课2 学时）具体内容：1）流体微元运动的速度分解公式、流体运动的边界条件及约束；2）介绍流体运动分类及平面势流。重 点：流体微元运动的速度分解公式 难 点：流体运动的边界条件及约束 第 4 部分 流体运动基本方程 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 4.1 部分 微分形式的基本方程（讲课2 学时）具体内容:微分形式流体运动基本方程 重 点：连续方程、欧拉方程、N-S 方程、伯努利方程、能量方程、动量方程 难 点：连续方程、欧拉方程、N-S 方程、伯努利方程、能量方程、动量方程 第 4.2 部分 积分形式的基本

9、方程（讲课4 学时）具体内容：微分形式流体运动基本方程 重 点：连续方程、欧拉方程、N-S 方程、伯努利方程、能量方程、动量方程 难 点：连续方程、欧拉方程、N-S 方程、伯努利方程、能量方程、动量方程 第 5 部分 量纲分析和相似原理 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:主要讲述流动相似的概念，相似准则，模型实验，量纲分析。重 点：相似准则，量纲分析。难 点：相似准则，量纲分析。第 6 部分 边界层流动 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 6.1 部分 边界层基本概念（讲课2 学时）具体内容:边界层的基本概念；第 6.2 部分 二维平面边

10、界流动（讲课4 学时）具体内容：1）二维平面边界层流动；2）二维曲面边界层流动；3）二维圆柱滑动轴承的润滑；4）圆柱和圆球绕流阻力。重 点：二维平面边界层流动。难 点：滑动轴承的润滑，圆柱和圆球绕流。第 7 部分 实际流体管内流动 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 7.1 部分 实际流体管内流动及伯努力方程（讲课4 学时）具体内容:1)实际流体管内流动情况，2)沿程流动损失、局部流动损失以及损失系数；3)实际流体管内流动的伯努利方程；4)圆管层流与湍流分析方法。重 点：沿程流动损失、局部流动损失计算。难 点：沿程流动损失、局部流动损失计算。第 7.2 部分 压力管路水力计算（讲课2 学时）具体内容：1）长管路、短管路的水力计算的原理与方法 2）有压管路中水击现象。编写人：闫家超 审核人：李艳杰 批准人：丁茹