《工程流體力學3》教學大綱

一'課程基本信息

工程流體力學

課程名稱

EngineeringFluidMechanics

課程編碼SPE110511010開課院部石油工程學院課程團隊（未設置）

學分4.0課內學時6￡講授56實驗8上機4|實踐0課外學時6B

適用專業工程力學授課語言中文

先修課程高等數學（2-1）,高等數學（2-2）、大學物理（2-1）、理論大學（2-1）.大學物理（2-2）、理論力學（2-2）

工程流體力學是工程力學、足筑環境與能源應用工程等專業的一門重要的專業基礎課。本課程的主要教學內容包括：流體的概念及其

物理性質,靜止流體內的壓強分布規律及靜水總壓力問題、運動流體的研究方法、基本概念、質量守恒定律、能量守恒定律以及動量定

律、層流和卷流流態、流動阻力和水頭損失、壓力管路串并聯的水力計算、孔口管嘴泄流計算、邊界層理論基礎以及氣體動力學基礎等。

本課程的教學目標是通過各個教學環節使學生掌握和理解流體平衡和運動的基本概念、基本理論和一般規律得掌握流體力學的常用計算方

法和基本實眩技笠，提高分析和解決實際向逝的能力，為今后學習專業知識，從事專業工作和科學斫究打下良好基礎。結合流體力學科學

家事跡和工程案例,開展愛國主義教育.幫助學生建立正確的人生觀和價值現。

EngineeringFluidmechanicsisanimportantprofessionalbasiccourseforengineeringmechanics,architectural

environmentandenergyapplicationengineering.Themainteachingcontentsofthiscourseinclude:theconceptoffluid

課程簡介anditsphysicalproperties,:hepressuredistributionlawinstaticfluidandthetotalpressureprobleminstill

（必修）water,theresearchmethodso:movingfluid,basicconcepts,thelawofconscrvatitwiofmass,energyCorservationLaw

andmomentumLa*,laminarflovandturbulentflowpattern,flowresistanceandheadloss,hydrauliccalculationof

seriesandparallelconnectionofpressurepipelines,calculationoforificenozzledischarge,theoreticalbasisof

boundarylayerandbasisofgasdynamics,etc.Theteachinggoalofthiscourseistoenablestudentstcmasterand

understandthebasicconcepts,basictheoriesandgenerallawsoffluidba1anceandmovementthrougheachteaching1ink,

andmasterthecommoncalcula:ionmethodsandbasicexperimentalskillsoffluidmechanics,improvetheabilityto

analyzeandsolvepracticalproblems,andlayagoodfoundationforfuturestudyofprofessionalknowlecge,professional

workandscientificresearch.Combiningthedeedsoffluidmechanicsscientistsandengineeringcases,carryout

putrioticeducationtohelps'.udentsestablishcorrectoutlookon1ifeuncivalues.

負責人大綱執筆人審核人

二'課程目標

畢業要目R指標點

序號代號課程目標OBE

任務自選

目標1：具有良好的流體力學基際知識，掌握流體力學基本原理與方法.并能用于分析和解決工程中

1Ml是1.4

的流體力學問題，.

目標2：能夠基于流體力學試臉的學習，掌握流動模型試驗的基本原理.了解流動模型試驗方案的設

2M2是3.1

計和實現過程.能夠學習并掌握分析試聆數據的基本方法、基本步驟、

目標3：能夠通過計算流體力學模擬軟件的初步學習,掌握使用流動模擬軟件進行流動模擬的基本方

3M3是5.2

法、基本步驟。

三'課程內容

支撐課課內課外

序號童節號標題課程內容/重難點教學方式課外環節

程目標學時學時

1緒論結論流體力學的任務，流體力學的發展簡史，流體力學的講究方法Ml1講授/討論1自學

第1%流體及具/

2第1至本章重點定點：連續介質假設.粘性.牛頓內摩擦定律//

主要物理性質

31.11.1流體的概念流體的概念，連續介質假設Ml1講授/討論1自學

1.2流體的主要物流體的密度、重度、相對密度、壓縮性、膨脹性、粘性及牛頓

41.2Ml2講授，'討論2作業

理性質內摩擦定律

1.3作用在流體上

51.3質量力與表面力Ml1講授/討論1自學

的力

本章里點選點：流體靜壓強的基本特性，流體平衡微分方程，

第2$流體錚力/

6第2章////

學等壓面.靜力學基本方程，平面總壓力和曲面總壓力的計算

2.1流體靜壓強的

72.1流體窗壓強的概念、兩個特性及其證明.Ml1講授，討論1自學

概念及其特性

2.2流體平衡微分流體平衡微分方程，平衡微分方程的積分，等壓面的概念及其

82.2Ml1.5講授/討論1.5自學

方程特性，等壓面微分方程

92.32.3重力作用下的靜力學基本方程及其幾何、物理意義，壓強的不同表示方法，Ml1講授/討論1作業

流體平衡壓強分布圖

102.12.1測壓計測壓管.水銀測壓計、蛆合水銀測壓計，比壓計Ml0.5講授/討論0.5作業

實驗1:靜水壓強撰寫實驗

11實驗1學握價止液體內部某點壓強的量測方法M22實驗2

實驗報告

2.5靜止流體作用靜止流體作用在平面上總壓力的三要素（大小、方向及作用

122.5Ml2講授/討論2作業

在平面上的總壓力點）

2.6靜止流體作用靜止流體作用在曲面上總壓力的三要素（大小、方向及作用

132.6Ml2講授/討論2作業

在曲面上的總壓力點）

2.7幾種質量力作

142.7等加速水平直線運動、等角速旋轉運動Ml1講授/討論1作業

用下的流體平衡

習題1：笫1、2

15習題1點評課后習題總體情況、主要存在問題及錯誤的知識點Ml1講授/討論1自學

至習題點評

第3章流體運動本章重點是點：連續性方程、伯努利方程、動量方程及其工程

16第3章////

學及動力學基礎應用

3.1研究流體運動

173.1歐拉法、拉格朗日法，歐拉法中加速度場Ml1講授/討論1作業

的兩種方法

3.2流體運動的基定常流和非定常流，流線和跡線.流束和總流，有效斷面、流

183.2Ml2講授/討論2自學

本概念量和斷面平均流速

193.33.3連續性方程一元流體運動的連續性方程,空間流體運動的連續性方程MI1講授，討論1作業

3.4理想流體運動理想流體運動微分方程（歐拉方程），理想流體沿流線的伯努利

203.4Ml1講授「討論1自學

微分方程方程

3.5實際流體總流

實際流體總流的伯努利方程,緩變流斷面和動能修正系數，水

213.5的伯努利方程及其Ml4講授，.討論4作業

頭線及水力坡降，伯努利方程的應用

應用

實驗2：流量計實掌握孔板流量計和文丘里流量計的工作原理，測定孔板流量計撰寫實驗

22實瞼2M22實驗2

驗的流量系數報告

233.63.6泵對液流能量泵的揚程，功率和效率Ml1講授/討論1作業

的熠加

3.7定常流的動量

243.7定常流動量方程的推導及應用Ml2講授/討論2作業

方程及其應用

習題2：第3章習

25習題2點評課后習題總體情況、主要存在問題及錯誤的知識點Ml1講授，討論1自學

題點評

本章重點是點：流動狀態，圓管層流運動規律，血管湍流運動

第4堂流動阻力

26笫1章規律，實際流體運動微分方程.因次分析，相似原理.沿程水//I/

與水頭損失

頭損失和局部水頭扳失計算

4.1管路中流動阻

濕周、水力半徑、粗糙度等基本概念，流動阻力產生原因，水

274.1力產生的原因及分Ml1講授，‘討論1自學

頭損失的分類

類

1.2兩種流動狀態

284.2層流、湍流的定義，雷諾數及其物理意義MI1講授，討論1自學

及判別標準

實范3.流動狀態測定沿程木頭損失hr與斷面平均流速、，，繪制流態曲線，計算撰寫實第

29實瞼3M22實驗2

實驗下臨界雷諾數報告

4.3實際流體運動

304.3實際流動運動微分方程式（N-S方程）的推導思路及其應用Ml2講授/討論2作業

微分方程

314.44.4圓管層流分析圓管層流的流速分布、流量、切應力分布及沿程水頭損失MI2講授/討論2作業

1.5因次分析和相因次分析的留利法及"定理，潼動幾何相似、運動相似和動力

324.5Ml1講授，'討論1作業

似原理相似,相似準數

水力光滑、水力粗糙的定義，沿程水頭損失的達西公式，沿程

334.64.6圓管湍流分析MI2講授，討論2作業

水力摩阻系數X的實驗分析

實驗4：沿程陰力常握沿程阻力系數（入）的測定方法,理解人與Re之間的關系撰寫實驗

34實駿4M22實驗2

實驗并繪制'-此關系曲線報告

4.7非圓管沿程水

354.7當量直徑Ml1講授/討論1自學

頭損失

364.84.8局部水頭損失局部阻力系數,局部水頭損失計算Ml2講授，討論2作業

第5$壓力管路本章重點定點：簡單長管的水力計算,串聯和并聯管路的水力

37第5章////

的水力計算計算、孔口與管嘴出流，水擊現象

5.1簡單長管的水

385.1簡單長管水力計算的三類問題Ml1講授/討論1自學

力計算

5.2復雜長管的水

395.2串聯管路、并聯管路和分支管路的水力特性及水力計算Ml1講授/討論1作業

力計算

5.3短管的水力計

405.3綜合阻力系數，流扇計算公式Ml1講授/討論1自學

算

5.4孔口和管嘴泄孔口、管嘴泄流特點，孔口和管嘴自由出流、淹沒出流的流量

415.4Ml2講授，討論2作業

流計算公式

5.5壓力管路中的

425.5水擊的定義及產生原因,水擊波的傳播過程,水擊分類Ml1講授/討論1自學

水擊現象

第6至邊界層理本章重點是點：邊界層概念,邊界層厚度，邊界層微分方程.

43笫6章//f//

論基礎邊界層分商

446.16.1邊界廈概念邊界層概念.邊界層流態，邊界層厚度Ml1講授/討論1作業

6.2邊界層微分方

456.2邊界層連續性微分方程，邊界層運動微分方程MI2講授/討論2作業

程

6.5邊界層分離現

466.5邊界層分禧機理，分離條件,銳緣效應Ml1講授/討論1作業

象

6.6繞流物體的陰

476.6物體繞流的壓差陰力和摩擦阻力.繞流阻力系數Ml1講授，討論1作業

力

習題3：第4、5

48習題3點評課后習遨總體情況、主要存在問題及錯誤的知識點Ml1講授/討論1自學

章習題點評

本章重點選點：氣體動力學基本方程，音速和馬赫數.馬赫

第7章氣體動力

49第7章錐,氣體的滯止狀態、臨界狀態和極限速度狀態.拉瓦爾噴管/////

學基礎

計算，摩擦對氣流運動的影響

507.17.1氣體動力學諸氣體運動的狀態方程，連續性方程，能量方程及動量方程Ml1講授，討論1作業

方程

7.2微弱擾動在可

517.2微弱擾動在氣體中的傳播，音速,馬赫數，馬赫維Ml1講授/討論1作業

壓縮流動中的傳播

7.3氣體運動的三滯止狀態和滯止參數，臨界狀態和臨界參數,極限速度狀態和

527.3Ml1講授，討論1作業

種參考狀態速度系數

7.1變斷面管道內

537.4斷面變化對流動參數的影響,臨界斷面，拉瓦爾噴管MI0.5講授/討論0.5作業

流動分析

7.5有摩擦的絕熱摩擦對氣流流動速度的影響，有摩擦的絕熱穩定流動氣流參數

547.5Ml0.5講授，討論0.5作業

管流與馬赫數的關系

上機：學會應用Giunbil軟件進行流場幾何建模,應用Fluent軟件進

55上機Giimbit+Fluent軟行流場數值模擬，并針對實際工程案例，進行模擬計第和結果M34講授/上機4作業

件學習分析，獲得流場運動規律

四'考核方式

序號考核環笫操作細節總評占比

1.每周布置2-3道題目,平均每次課1道題以上。

2.成績采用百分制,根據作業完成準輛性、是否按時上交、是否獨立完成評分。

1平時作業15%

3.考核學生對工程流體力學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力。題型主要有計

算、推導和證明題。

1.隨機檢查學生上課精神狀杰、回答問題情況。

2平時表現15%

2.開展隨堂測試,實時掌握學生學習情況。

1.本課程4個學時、2次軟件教學與上機實踐，

3模擬作業2.成績采用百分制，根據軟件學習課堂表現及模擬作業完成情況評分。5%

3.考核學生對計算流體力學模擬軟件的學習表現及模擬方法的掌握情況。

1.本課程8個學時實吟,共四次實驗。

4實驗2.成績采用百分制，根據實驗完成情況評分“10%

3.考核學生對流體力學知識的應用能力、實驗操作能力以及分析問題解決問題的能力。

5期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制.卷面成績總分100分。50%

2.主要考核學生對流體力學基本知識的掌握能力.學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力.題型主要有選擇

題、填空、簡答題、證明題.推導題、計算題等“

五'評分細則

序號課程目標考核環節大致占比評分等級

，卜獨立思考、按時完成，作圖規范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確，

B-獨立思考、按時完成,作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案基本正確，

1Ml平時作業30%c-獨立思考、按時完成，作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案部分正

確。

D-作業抄襲.未能按時完成.作圖不規范,解邈思路混亂。

A-參與不同形式的教學活動3次以上；章測試或隨堂測試答案正確。

B-參與不同形式的教學活動2次以上；章測試或隨堂測試答案基本正嘀。

2Ml平時表現30%

C-參與不同形式的教學活動1