流體力學(xué)考核大綱（FluidMechanics）課程基本信息課程編號(hào)：04021203課程學(xué)時(shí)：40課程學(xué)分：2.5一、課程的性質(zhì)和地位該課程是農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，是現(xiàn)代力學(xué)的重要分支，是這些專業(yè)的主干課程。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、研究理論和研究方法，從而為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)，并能應(yīng)用流體力學(xué)理論知識(shí)去解決實(shí)際生活和工程中的一些問題。二、理論教學(xué)部分的考核目標(biāo)本課程要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)，掌握流體的主要物理性質(zhì)；熟練掌握流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律和總壓力的計(jì)算方法；熟練掌握不可壓縮定常流動(dòng)條件下理想流體與粘性流體的基本概念、流動(dòng)規(guī)律和基本方程；了解量綱分析和相似原理，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選擇模型律；掌握測(cè)量流體速度和流量的方法，能夠掌握孔口、管嘴、簡(jiǎn)單管路和復(fù)雜管路的水力計(jì)算。第一章緒論（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：了解流體的主要物理性質(zhì)：密度、比體積、壓縮性和膨脹性、液體的表面張力2.一般掌握：流體區(qū)別于固體的顯著特性，連續(xù)介質(zhì)，流體質(zhì)點(diǎn)3.熟練掌握：質(zhì)量力、表面力、流體粘性隨溫度的變化規(guī)律、牛頓粘性內(nèi)摩擦定律應(yīng)用（二）考核內(nèi)容流體質(zhì)點(diǎn)概念；連續(xù)介質(zhì)概念；流體的壓縮性和膨脹性的變化特點(diǎn)；流體的粘性；牛頓內(nèi)摩擦定理（三）考核要求1.識(shí)記：流體質(zhì)點(diǎn)；連續(xù)介質(zhì)；壓縮系數(shù)；體脹系數(shù)2.領(lǐng)會(huì)：流體的易流動(dòng)性；氣體和液體的粘性隨溫度變化規(guī)律3.應(yīng)用：壓縮系數(shù)和體脹系數(shù)4.綜合：利用牛頓粘性內(nèi)摩擦定理解決活塞、圓盤等在做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所需力矩或者功率的問題第二章流體靜力學(xué)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：歐拉平衡微分方程的推導(dǎo)；等壓面方程的推導(dǎo)；壓強(qiáng)的測(cè)量方法2.一般掌握：歐拉平衡微分方程的物理意義；流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)基本特性3.熟練掌握：流體靜力學(xué)基本方程；壓強(qiáng)的計(jì)算和表示方法，靜壓強(qiáng)分布圖；靜壓力的計(jì)算（二）考核內(nèi)容歐拉平衡微分方程的物理意義；等壓面的特性；流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用；壓強(qiáng)的計(jì)算和表示方法，靜壓強(qiáng)分布圖；靜壓力的計(jì)算（三）考核要求1.識(shí)記：流體靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式；體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)基本特性2.領(lǐng)會(huì)：流體靜力學(xué)基本方程的物理意義和幾何意義；實(shí)壓力體和虛壓力體3.應(yīng)用：幾種測(cè)量壓強(qiáng)的工具（微壓計(jì)、U型管則壓計(jì)、雙杯式測(cè)壓計(jì)測(cè)壓計(jì)算）4.分析：利用靜力學(xué)基本方程分析測(cè)壓管高度變化；分析虛實(shí)壓力體5.綜合：根據(jù)壓強(qiáng)的分布規(guī)律求解靜止液體作用在平板和曲面上的總壓力第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法：拉格朗日法和歐拉法；了解質(zhì)點(diǎn)加速度的表達(dá)式；輸運(yùn)公式的推導(dǎo)2.一般掌握：跡線、流線的概念；掌握關(guān)于流體運(yùn)動(dòng)的基本概念：定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)；流管和流束；過流斷面；濕周和水力半徑；流量；平均流速；輸運(yùn)公式的物理意義3.熟練掌握：流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性微分方程；總流的能量方程；慣性坐標(biāo)系中的動(dòng)量方程；理想流體的伯努利方程（二）考核內(nèi)容一維不可壓縮流體定常流動(dòng)的連續(xù)性方程；慣性坐標(biāo)系中的動(dòng)量方程；粘性總流的能量方程；以及關(guān)于流體流動(dòng)的一些基本概念（三）考核要求1.識(shí)記：跡線、流線的概念；掌握關(guān)于流體運(yùn)動(dòng)的基本概念：定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)；流管和流束；過流斷面；濕周和水力半徑；流量；平均流速；輸運(yùn)公式的物理意義2.領(lǐng)會(huì)：粘性總流的能量方程的物理意義和幾何意義；流體主法線方向速度和壓強(qiáng)的變化規(guī)律；伯努利方程、動(dòng)量方程和連續(xù)方程的各自應(yīng)用條件3.應(yīng)用：能利用伯努利方程解釋一些日常生活中的現(xiàn)象，比如為什么火車站要求火車進(jìn)站時(shí)乘客要站在白線之外？為什么飛機(jī)可以飛起來？4.綜合：能利用連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和粘性總流的伯努利方程解決一些工程中需要求運(yùn)動(dòng)流體和固體壁面之間的作用力、流量測(cè)定和流速測(cè)定等問題5.評(píng)價(jià)：根據(jù)水輪機(jī)的葉片角度評(píng)價(jià)出合理的安裝角度第四章相似原理和量綱分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：相似原理有關(guān)理論2.一般掌握：相似準(zhǔn)則數(shù)的物理意義及應(yīng)用；自模化模型律及其應(yīng)用3.熟練掌握：誘導(dǎo)量綱的表達(dá)（二）考核內(nèi)容流體的力學(xué)相似、量綱和單位的區(qū)別、基本量綱和誘導(dǎo)量綱的概念、相似準(zhǔn)則、量綱和諧原理、量綱分析方法（三）考核要求1.識(shí)記：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、量綱、單位、基本量綱2.領(lǐng)會(huì)：量綱和諧原理3.應(yīng)用：?jiǎn)雾?xiàng)力相似準(zhǔn)則4.綜合：相似準(zhǔn)則、瑞利法和π定理法第五章管流損失和水力計(jì)算（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：管道進(jìn)口段中粘性流體的流動(dòng)；非圓形管道沿程損失的計(jì)算；虹吸管、堰流的水力計(jì)算；復(fù)雜管網(wǎng)的水力計(jì)算；紊流附加切應(yīng)力及混合長(zhǎng)度的概念2.一般掌握：雷諾實(shí)驗(yàn)過程，層流與紊流流態(tài)的特點(diǎn)；粘性流體管內(nèi)流動(dòng)的能量損失產(chǎn)生的種類和原因；圓管中粘性流體層流流動(dòng)的切應(yīng)力和速度分布規(guī)律；圓管中粘性流體紊流流動(dòng)的切應(yīng)力分布和速度分布規(guī)律；紊流的特點(diǎn)3.熟練掌握：判別流體流態(tài)的判據(jù)；沿程損失的實(shí)驗(yàn)研究中每個(gè)區(qū)的特點(diǎn)；工業(yè)管道的流動(dòng)阻力特定和水頭損失的計(jì)算；串并聯(lián)管道水力計(jì)算的特點(diǎn)（二）考核內(nèi)容管流中的能量損失類型及形成原因；兩種流動(dòng)狀態(tài)的判別準(zhǔn)則；圓管中粘性流體的層流流動(dòng)的流速、流量分布規(guī)律；粘性流體的紊流流動(dòng)流速分布規(guī)律；時(shí)均流速的概念；水力粗糙與水力光滑概念及本質(zhì)認(rèn)識(shí)；尼古拉斯實(shí)驗(yàn)中的五個(gè)區(qū)域流動(dòng)特點(diǎn)；管道流動(dòng)的并串聯(lián)水力計(jì)算（三）考核要求1.識(shí)記：雷諾數(shù)；臨界雷諾數(shù)；沿程損失和局部損失的計(jì)算公式；圓管中粘性流體層流流動(dòng)的切應(yīng)力和速度分布規(guī)律；圓管中粘性流體紊流流動(dòng)的切應(yīng)力分布和速度分布規(guī)律2.領(lǐng)會(huì)：領(lǐng)會(huì)尼古拉茲不同分區(qū)中沿程阻力系數(shù)和雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的關(guān)系3.應(yīng)用：簡(jiǎn)單管路水力計(jì)算4.分析：會(huì)分析水力光滑管和水力粗糙管變化的原因5.綜合：串聯(lián)和并聯(lián)管路的水力計(jì)算第六章液體出流（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：薄壁孔口非定常出流2.一般掌握：表征孔口出流性能的出流系數(shù)，包括收縮系數(shù)、流速系數(shù)和流量系數(shù)；淹沒出流3.熟練掌握：薄壁小孔口定常出流；薄壁大孔口定常出流；外伸管嘴定常出流（二）考核內(nèi)容大孔口和小孔口的劃分；厚壁孔口和薄壁孔口的劃分；薄壁小孔口定常出流出流流速和出流流量的計(jì)算；外伸管嘴定常出流出流流速和出流流量的計(jì)算（三）考核要求1.識(shí)記：大孔口和小孔口的概念；厚壁孔口和薄壁孔口的概念；完全收縮和不完全收縮2.領(lǐng)會(huì)：淹沒出流出流流量和孔口位置為什么無關(guān)3.應(yīng)用：孔板流量計(jì)測(cè)量流量的原理4.分析：可以運(yùn)用伯努利方程分析出為什么相同條件下管嘴出流比孔口出流流量大5.綜合：利用出流流速計(jì)算式和出流流量計(jì)算式解決實(shí)際工程中液體經(jīng)孔口和管嘴出流問題6.評(píng)價(jià)：對(duì)于工業(yè)上不同情況的管嘴和孔口，可以根據(jù)使用目的和要求評(píng)價(jià)出是否適合三、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)部分的考核要求1．要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模煜?shí)驗(yàn)過程，并可以協(xié)作完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的思考題四、考核方式流體力學(xué)課程的考核分成兩部分，過程性考核和期末考試考核。其中過程性考核會(huì)對(duì)學(xué)生課堂內(nèi)外、線上線下的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析等分別賦予不同的權(quán)重。期末試卷內(nèi)容分為基本知識(shí)考核和能力考核兩部分。基本知識(shí)考核題要覆蓋所學(xué)的內(nèi)容，題型有判斷、填空、選擇和問答四類；能力考核題的難度和習(xí)題相當(dāng)，內(nèi)容包括流體靜壓強(qiáng)計(jì)算，壓力體的繪制，連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程的應(yīng)用，管路的阻力損失分析及計(jì)算等。五、成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)的評(píng)價(jià)方法。平時(shí)成績(jī)的評(píng)價(jià)主要從在線觀看視頻學(xué)時(shí)數(shù)、慕課堂測(cè)試成績(jī)、線上參與討論情況、作業(yè)完成情況和實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行多方位多角度的評(píng)價(jià)，每個(gè)考核點(diǎn)有不同的權(quán)重。2.最終成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法。最終成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（40%）+期末考試（60%）。期末采用閉