一、课程与任课教师基本信息
|
课程名称：流体力学及流体机械 |
课程类别：必修课■ 选修课□ |
|
总学时/周学时/学分：64 / 4 / 4 |
其中实验（实训、讨论等）学时：8 |
|
授课时间：一（1，2）、三（1，2）/1-16周 |
授课地点：7B313、7B418、 |
|
开课单位：能源与化工系 |
适用专业班级：2014热能本 |
|
任课（/助课）教师姓名：杨小平 |
职称：副教授 |
|
联系电话：22862155 |
Email: |
|
答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式。 |
二、课程简介
《流体力学及流体机械》以流体为研究对象，主要研究流体静止和运动时所遵循的基本规律，以及流体与其它介质之间的相互作用，用以解决工程实际问题。《流体力学及流体机械》分为流体静力学、流体运动学和流体动力学三大部分，包括流体的物理性质、流体平衡规律、静止流体作用在物面上的力、流动的基本概念、流动连续性方程、流动微分方程、能量方程、动量方程、流动实验理论、管流阻力、管线设计计算等基本概念、理论和方法。
三、课程目标
本课程是热能工程专业、流体力学等专业的专业基础课。通过本课程的学习，了解流体的主要物理性质，掌握流体静力学、运动学及动力学的基本理论、基本方程及其工程应用，掌握流动阻力与水头损失力的计算、掌握压力管道的水力计算、了解一元非恒定流动基本概念及基本计算、掌握气体动力学基础知识等内容。初步掌握工程应用的基本方法和实验技能，为学习后继课程，为从事流体、传热、能源工程等专业技术工作奠定基础。
四、与前后课程的联系
本课程以高等数学、大学物理、工程力学、工程热力学为基础，通过本课程的学习培养学生具有初步对工程问题的简化能力，具备一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。
五、教材选用与参考书
1．选用教材：《工程流体力学》，杨树人，汪志明，何光渝，崔海清主编，石油工业出版社，2006年第一版。
2．参考书：《工程流体力学》，袁恩熙主编，石油工业出版社，1986年。
六、课程进度表
表1 理论教学进程表
周
次 |
教学主题 |
要点与重点 |
要求 |
学时 |
|
1 |
流体的主要力学性质、作用在流体上的力 |
工程流体力学的研究对象；流体的特性、连续介质假说；流体的密度和重度；流体的压缩性、膨胀性和粘性；作用在流体上的力 |
正确理解流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；正确理解流体连续介质、理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念。 |
4 |
|
2 |
流体静压力及其性质、流体平衡方程 |
流体静压强及特性；流体平衡微分方程式；流体静力学基本方程式；压力的基准和计量 |
掌握流体静压强的概念及其性质；掌握流体平衡微分方程式及应用 |
4 |
|
3 |
静力学基本公式及其应用、流体作用在平面上的总压力 |
流体相对平衡；静止流体作用在平面上的力；静止流体作用在曲面上的力 |
能够熟练地进行点压强和总压力的计算 |
4 |
|
4 |
描述流动的两种方法、流动的分类 |
研究流体运动的拉格朗日法及欧拉法；流体运动的基本概念 |
了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象描述流体运动的概念 |
4 |
|
5 |
流体运动学的基本概念、连续性方程、流体微团运动分析 |
恒定流动的连续性方程；理想流体运动微分方程式 |
掌握连续性方程式，流体微团运动的基本形式和理想流体运动微分方程式（欧拉运动方程式） |
4 |
|
6 |
理想流体运动微分方程 |
理想流体伯努利方程式 |
牢固掌握流体运动的总流分析法 |
2 |
|
7 |
实际流体总流伯努利方程 |
实际流体伯努利方程式及其意义；伯努利方程式的应用；泵对液体能量的增加；系统与控制体 |
能够比较灵活地综合运用连续方程式，能量方程式（伯努利方程式）计算总流问题 |
4 |
|
8 |
动量方程及其应用 |
动量定理及其应用 |
动量方程式计算总流问题 |
2 |
|
9 |
量纲分析、相似原理 |
因次分析和相似原理中的基本概念，π定理的具体应用 |
掌握因次分析法，掌握力学相似概念和主要相似准则的意义及用途
|
4
|
|
10 |
管路中流动阻力的成因及分类、两种流态及其判别标准 |
实际流体运动微分方程式；管路中流动阻力产生的原因及分类层流与紊流 |
掌握流体运动微分方程式（纳维—司托克斯方程式）及应用；掌握流体运动的两种流动状态及其判别；了解能量损失阻力系数和水头损失的原因 |
2 |
|
11 |
粘性流体运动方程、圆管中的层流流动 |
圆管层流分析；紊流理论浅析 |
掌握圆管中层流的流动规律 |
4 |
|
12 |
局部水头损失 |
管路中的沿程阻力；局部阻力；附面层理论基础 |
明确影响阻力系数的因素，熟练掌握计算阻力系数和水头损失方法；了解边界层概念和边界层分离现象 |
2 |
|
13 |
压力管路、孔口和管嘴出流 |
管路特性曲线；长管的水力计算；沿程均匀泄流；短管的水力计算；孔口和管嘴出流； |
理解长管、短管，串联、并联管路的水力特性的概念；掌握有压定常管流的水力计算，掌握孔口、管嘴的水力计算。 |
4 |
|
14 |
理想不可压缩流体平面流动 |
平面势流基本理论 |
掌握平面流动及其流函数，流函数存在条件、意义及其势函数的关系， |
4 |
|
15 |
势流的叠加 |
势流的叠加原理 |
掌握几种基本的平面势流，势流叠加。 |
4 |
|
16 |
气体动力学基础 |
气体动力学基本概念；微小扰动在空气中的传播；气体一元恒定流动基本方程式（能量方程式、状态方程式、动量方程式）； |
掌握可压缩流体一元恒定流动的基本方程； |
4 |
|
17 |
复习 |
|
|
2 |
表2 实验教学进程表
|
周次 |
实验项目
名称 |
要点与重点 |
掌握程度 |
实验类型* |
实验要求** |
学时 |
|
6 |
实验2： 不可压缩流体恒定流能量方程实验
|
验证流体恒定总流的能量方程；通过对动力学诸多水力现象的实验分析讨论， |
进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；掌握流速、流量、压强等动力学水力要素的实验量测技能。 |
验证性 |
必做 |
2 |
|
8 |
实验3：毕托管测速实验 |
了解普朗特型毕托管的构造和适用范围，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。 |
通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能。 |
验证性 |
必做 |
2 |
|
10 |
实验4：雷诺实验 |
观看层流、紊流的流态及其转换特性，测定临界雷诺数。 |
掌握圆管流态判别准则；学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其适用意义。 |
验证性 |
必做 |
2 |
|
12 |
实验5：沿程水头损失实验 |
将测得的关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。 |
加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律；掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气水压差计及电测仪测量压差的方法； |
验证性 |
必做 |
2 |
* 实验类型：分演示性、验证性、综合性、设计性等四种。设计性实验指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验；综合性实验指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
**实验要求：分必做、选做两种。
七、教学方法
由于本课程的教学内容大部分是比较经典的，所以应把课堂教学（包括习题课）做为主要的教学方式。要依据教学大纲采用讲解、讨论、答疑等方式，提倡课内教学启发引导，课外自学研究，通过解题思路分析和基本方法训练，培养学生分析问题和解决问题的能力。为了进一步改善课堂教学效果，也可根据实际情况采用课堂讨论及习题课等多种多样的教学形式。实验课是本课程的重要教学环节之一。各班应按时完成大纲中规定的各项实验，以增强学生的感性认识。
八、对学生的学习要求
1．学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。
本课程的内容跨度较大，要多练多想，善于进行归纳总结，使所学知识条理化和系统化，达到将书“从厚读到薄”和“从薄读到厚”的境界；做好笔记，老师所讲的内容和例题与教材往往不一致，是老师自己的经验总结，注意将老师所讲内容与教材、参考书的比较，以深刻理解和掌握教学内容。
2．学生完成本课程每周须耗费的时间
为掌握本课程的主要内容，按约1:1的比例配比课外学时（预习、复习和完成老师布置的作业），学生课外每周必须耗费的最少时间为3小时，学生完成本课程每周须耗费的最少时间为8小时。
3．学生的上课、实验、讨论、答疑、提交作业（论文）单元测试、期末考试的等方面的要求
课前预习，坚持上课，认真听讲，做好笔记，积极参与教学互动，主动与老师探讨问题；课后认真复习，独立完成作业。勤于动脑动笔，认真演算习题，培养自己的分析和计算能力；必须参加实验课，亲自动手独立完成规定的实验内容，并提交合格的实验报告。
4．学生参与教学评价要求
依照按学校规定，课程结束前1-2周内，按照学校统一安排，通过网上评教系统，回答调查问卷，实事求是地对本课程及任课教师的教学效果作出客观公正的评价，是学生的应尽的责任和义务，对促进教师改进教学工作具有重要的意义，每个学生都必须参加。
九、成绩评定方法及标准
|
考核内容 |
评价标准及要求 |
权重 |
|
课后作业，上课出勤情况 |
1. 评价标准：按时上课、习题参考解答。
2. 要求：能灵活运用所学知识进行求解，独立、按时完成作业。 |
共20% |
|
实验（共4次，） |
1. 评价标准：实验态度，实验报告的规范性、数据分析的准确性和回答实验思考题的正确性。
2. 要求：准确记录实验数据，按照实验报告要求对实验数据进行合理分析，回答实验思考题。 |
每次2.5%，共10% |
|
期末考核（闭卷） |
1. 评价标准：试卷参考解答。
2. 要求：能灵活运用所学电路求解方法进行求解，独立、按时完成考试。 |
70% |
|
期末考试方式 |
开卷□ 闭卷√ 课程论文□ 实操□ |
十、院（系）教学委员会审查意见
我院（系）教学委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。
院（系）教学委员会主任签名： 日期： 年 月 日
|
