1、大學本科專業培養方案課程教學大綱編 碼：ME04022 Code: ME04022課程名稱：流體力學 Course Title: Fluid Mechanics課程類別：學類核心 Course category: Core Courses in General Category學 分：2 Credit(s): 2開課單位：機械與運載工程學院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering課程描述：本課程是為機自專業學生開設的專業基礎課。本課程的任務是系統介紹流體的力學性質、流體力學的基本概念、基本

2、理論、基本定律和常用分析方法，以及流體力學的工程應用等，培養學生分析和解決簡單流體力學工程問題的能力，掌握一定的流體實驗技能，為學生學習相關后續專業課程和從事相關的工程技術和科研工作奠定堅實基礎；其主要內容為流體的定義與性質，流體靜力學，流體運動學，流體動力學，相似原理與量綱分析，理想流體運動分析，不可壓縮粘性流體的內部流動及管道流動分析與計算，不可壓縮粘性流體的外部流動，可壓縮流體的流動等。本課程的先修課程：高等數學，理論力學，材料力學。Course description:This is a fundamental course for majors of mechanical engin

3、eering, vehicle engineering. The duties of this course are to systematic introduce the mechanical characteristics of fluid, basic concepts and theories, common analysis method and engineering application of fluid. The study of this course develops the students ability to analyze and solve practical

4、fluid problems, to grasp necessary experiment skills, and to apply the basic fluid knowledge in engineering practice and scientific research, thus laying a solid foundation for their study of follow-up courses and research work. The main contents of this course are the definition and characteristics

5、 of fluid, fluid statics, fluid kinematics, fluid dynamics, similarity theory and dimensional analysis, ideal fluid analysis, internal flow of uncompressible viscous flow, hydraulic pipe analysis etc. Prerequisites: Advanced Mathematics；Theoretical Mechanics；Mechanics of Materials課程內容（一）課程教學目標通過本課程的

6、教學，使學生具備以下能力： 1. 具有分析和解決復雜機械工程問題所需的流體力學知識及其工程應用的能力（畢業要求(1)(2)）。2. 能夠將流體力學的基本理論和基本原理應用復雜機械工程問題的識別、表達與分析（畢業要求(2)(3)）。（二）基本教學內容緒論 & 第一章 流體及其物理性質教學目的： 緒論主要介紹流體力學的研究對象、研究方法，流體力學的發展簡史以及在現代科學中的應用。第一章主要涉及到流體的力學定義和特征、流體的基本物理性質和液體的表面性質；要求學生了解流體力學在工程技術中的地位和作用，培養同學們對流體力學的興趣與愛好，掌握流體與固體的典型區別，深刻理解連續介質模型，了解流體的主

7、要物理性質，掌握不可壓縮流體和可壓縮流體、流體粘性的概念，理想流體與粘性流體的區別，能夠正確應用牛頓內摩擦定律分析解決流固液膜條件下流體的運動與固體間的相互作用問題。相應畢業要求：(1)教學重點：流體的三大特征；流體的連續介質假設；液體的特性及主要物理參數；粘性和牛頓內摩擦定律的有關概念。教學難點：連續介質的模型；流體的粘性的定義、原因及影響因素；牛頓內摩擦定律；表面張力。教學內容：流體的定義和特征；流體的連續介質模型；流體的密度、重度、比體積與相對密度；流體的熱膨脹性和可壓縮性；流體的粘性。學時分配：2學時。第二章、流體靜力學教學目的：了解液柱測壓計的工作原理，掌握作用在平面和曲面上的流體總

8、壓力的特性和計算。 準確分析作用在流體上的力，掌握流體靜壓強及其特性，流體靜壓強的分布規律，壓強的計量基準和計量單位；利用流體平衡微分方程、靜力學基本方程，求解重力作用下任意點的流體靜壓強；了解等壓面、水頭與單位勢能等基本概念、壓強測量的計式及測量方法；掌握流體在非慣性坐標系統中液面等壓面的形狀和內部的壓強分布的規律；能利用基本公式求解作用于平面上和曲面上的靜水總壓力的大小，方向及其作用點。相應畢業要求：(2) (3)教學重點：流體處于平衡狀態的條件和流體靜壓強及其特性、流體平衡微分方程式、流體靜力學基本方程及其應用、液體在非慣性坐標系中的相對平衡、靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力

9、。教學難點：靜止流體平衡微分方程的建立、靜力學基本方程的推導和應用、流體的相對平衡、平面和曲面上的流體總壓力計算。教學內容：作用在流體上的力和流體靜壓強及其特性；流體平衡微分方程式；流體靜力學基本方程式；液柱式測壓計；流體在非慣性坐標系中的相對平衡；靜止流體對壁面的壓力。學時分配：4學時。第三章、流體運動學基礎教學目的：理解流體的流動特性，掌握描述流體運動的方法與相應的描述參數以及粘性流體的流動形態分類和流體流動的分類等基本概念，了解流場的概念及其描述方法、流體運動的基本概念及其區別；能夠根據雷諾數來對流體流動形態進行判定；掌握流體的定常、非定常和不同維度的流動狀態的劃分。相應畢業要求：(2)

10、 (3)教學重點：流動速度流場及其描述、歐拉描述方法與拉格朗日描述方法、流線和跡線的概念；恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流的定義及其區別、根據雷諾數來對粘性流體流態的判別。教學難點：運用歐拉法、拉格朗日法對流體流動速度場進行描述；流線、跡線的定義、兩者的聯系與區別。教學內容：流場及其描述方法；流體流動的基本參數；粘性流體的流動形態；流體的流動狀態。學時分配：4學時。 第四章、流體動力學基礎教學目的：掌握三大守恒定律在流體力學上的應用。要求能夠理解系統與控制體的區別，掌握雷諾輸運定理；掌握連續性方程、理想流體運動微分方程式及其積分（歐拉運動方程式）的推導及物理意義；牢固掌握流體

11、運動的總流分析法，能夠熟練靈活地綜合運用連續方程式，能量方程式（伯努利方程式）和動量方程式進行計算總流問題。相應畢業要求：(2) (3)教學重點：系統與控制體的概念，雷諾輸運定理的推導；流體力學中三大守恒方程式的微觀、積分表達式、物理意義及應用，伯努利方程的推導、成立條件、各項的流體力學意義及其工程應用。教學難點：雷諾輸運定理；準確理解連續方程、動量方程與動量矩方程、能量方程的推導過程；熟練掌握伯努利方程及其應用。教學內容：系統與控制體；輸運公式；流體流動的連續性方程；理想流體的運動微分方程；理想流體微元流束的努伯利方程；努伯利方程的應用；動量方程；動量矩方程；實際流體的運動微分方程。學時分配

12、：6學時。第五章、量綱分析與相似原理教學目的：量綱分析與相似原理是指道實驗設計和分析實驗結果的重要方法，通過量綱分析和相似原理可以合理正確地組織實驗，簡化實驗以及整理實驗成果。理解基本量綱、導出量綱、無量綱量、量綱的和諧原理及其分析方法；掌握定理；掌握流動相似的基本概念；動力相似準則及理解模型設計的基本方法；能應用量綱和諧原理進行量綱分析；理解幾何、運動、動力、初始與邊界條件相似的基本概念；重點掌握重力相似準則、粘性力相似準則；能靈活應用相似原理進行模型設計。相應畢業要求：(2) (3)教學重點：量綱的概念，基本量綱及導出量綱；量綱分析法及定理；流體流動的幾何相似、運動相似及動力相似準則；流動

13、相似原理；基本相似準則數。模化實驗教學難點：流動的相似概念、相似準則數、量綱分析及定理的應用教學內容：量綱分析；相似的概念；相似原理及相似準則數；近似模化實驗。學時分配：4學時 第六章、不可壓縮粘性流體的內部流動教學目的：掌握粘性流體的能量方程；正確理解沿程阻力和局部阻力的物理概念；掌握圓管層流運動規律，熟悉其流速、切應力分布、流量計算以及沿程損失系數的計算；掌握圓管湍流沿程阻力系數、速度分布與沿程損失計算；了解普朗特混合長度理論；熟悉尼古拉茲實驗及莫迪圖；理解局部阻力的理論推導及計算；掌握總能量損失與伯努利方程的聯合求解。教學重點：圓管層流，平板層流的運動規律，圓管湍流，普朗特混合長度理論，

14、莫迪圖，沿程損失、局部損失，管流中能量損失規律。相應畢業要求：(2) (3)教學難點：圓管層流、圓管湍流的特點、計算；沿程損失、局部損失的理論推導計算及與守恒方程的聯合求解。教學內容：管內流動的能量損失；流動阻力；圓管內流層；平板間的層流；管內湍流； 沿程阻力系數和局部阻力系數。 學時分配：6學時。考核方式本課程考核采用閉卷考試的形式期評成績占比：1.平時成績一（考勤、課堂討論）占20% 2.平時成績二（作業、實驗）占30% 3.期末考試成績（閉卷）占50%l 實驗成績由實驗老師評定給分。持續改進方法1、采用先進的教學手段、方法和教學理念。2、各章節布置一定量的習題。3、學生自學較容易理解的章

15、節，分組準備材料并小組課堂派人主講，討論，章節自我總結。4、對重點、難點內容安排小班討論課。5、課后對疑難問題安排答疑。6、教學環節中結合工程應用實例講授。教材及參考書教材： 工程流體力學（楊小龍），中國水利水電出版社 工程流體力學（歸柯庭），科學出版社參考書： 工程流體力學（侯國祥、孫江龍等），機械工業出版社 流體力學（周光坰），高等教育出版社 水力學（清華大學水力學教研組編），高等教育出版社授課手段（教學方法） 本課程的課堂教學以課堂多媒體演示和板書結合的方式進行講授。以課堂教學（含小班討論）為主，結合學生自學、章節自我總結、主題發言與討論、實驗教學等開展多種方式教學。 課堂教學主要講解流體力學的基本概念、基本理論以及基本分析方法，并將自然現象、日常生活中遇到的流體力學問題以及工程中的流體力學問題等融入基本理論的教學，使學生更好地熟悉或掌握流體力學的基本理論，提高學生對流體力學的學習興趣、熟悉流體力學的理論體系、思維方式和研究方法。課堂教學盡量引入互動環節，使學生能更好地融入課堂教學，提高教學效果。 小班討論主要是以與課堂教學重要內容相關的工程問題為基礎，圍繞一個或