《工程流體力學B》課程教學大綱

課程編碼：412403

課程名稱：工程流體力學B

英文名稱：FluidMechanics

開課學期：5

學時/學分：38/2（其中實驗學時8學時）

課程類型：必修課

開課專業：機械工程、車輛工程、工業設計

選用教材：于萍主編：《工程流體力學》，科學出版社2011年3月第二版。

主要參考書：

1、張也影，《流體力學》，高等教育出版社1998年第二版。

2、孔瓏，《工程流體力學》，北京大學出版社1982年版。

3、清華大學工程力學系，《流體力學基礎》，水利電力出版社1992年版。

4、李詩久，《工程流體力學》，機械工業出版社1989年版。

5.、A.J.Ward-Smith,UnlemalFluidFlow》，1980版

6.、王致清，《工程流體力學》，哈爾濱工業大學出版社1983年版。

一、課程性質、目的與任務

流體力學研究流體的運動規律和力的相互作用規律，研究流體運動過程中動量、

能量和質量的傳輸規律。而“流體力學”與“工程流體力學”之間，從嚴格含義上講，前者

偏理論、重分析，后者偏應用、重工程。工程流體力學是機械、材料、熱能與動力、船舶與

海洋、航空、航天、建筑、采暖、通風、環境、水利、交通工程、安全工程、冶金、化工、

生物工程等工程類專業的專業基礎課程，工程流體力學的任務是使用實驗和理論分析的方法

研究流體處于平衡狀態時的規律和流體在做機械運動時的規律，并將這些規律用于工程實際。

為學生學習后續課程及從事專業工作奠定初步的流體力學理論基礎。使學生在流體平面與運

動規律方面具備必要的基本知識；了解流體本身的靜止狀態和運動狀態，以及流體和固體界

壁間有相對運動時的相互作用和流動的規律；在實驗能刀、運算能力和抽象思維能力方面受

到進一步嚴格的訓練，學會如何運用這些原理、方法去分析和解決與流體運動相關的實際問

二、教學基本要求

通過本課程的學習，學生應達到以下基本要求：

1、對流體相關概念有初步了解，掌握牛頓內摩擦定律、連續介質假設。

2、對靜壓強和真空度有清晰的概念，掌握靜壓分布規律。

3、掌握連續方程、能量方程、動量方程，能運用這些方程對與本專業有關的一般流體力學

問題進行分析和計算。

4、能選擇相應的能量損失系數，進行管路計算。

5、能進行流體有關參量測試，具有分析實驗數據和編寫實驗報告的能力。

6、通過學習，掌握流體真實流動的特性，制約流動的物理規律，這些規律采用的數學形式。

三、各章節內容及學時分配

第一章緒論及流體的主要物理性質（2學時）

教學目的與要求

流體的平衡和運動規律與自身的物理性質緊密相關,本章主要對流體的物理性質進行闡

述，使學生對流體力學的基本概念、流體的主要物理特性有基本了解。

教學內容

第一節緒論、連續介質的概念、流體的密度、流體的粘性

一、粘性產生的原因

二、牛頓內摩擦定律

第二節相關概念

一、理想流體

二、流體的膨脹性與壓縮性

三、不可壓縮流體

考核要求

了解：流體的物理性質對流體的力學現象的影響。

理解：理想流體、不可壓縮流體、連續介質的概念。

掌握：牛頓內摩擦定律及應用

第二章流體靜力學（6學時）

教學目的與要求

通過本部分的學習，要求學生掌握流體靜力學的有關基本知識、基本理論，學會分析流

體的受力情況，掌握曲面受力的解題方法

教學內容

第一節平衡流體上的作用力

一、質量力

二、表面力

三、流體靜壓強

第二節流體平衡微分方程

一、流體平衡微分方程的導出

二、等壓面

第三節重力場中的平衡流體

一、不可■壓縮平衡流體的靜壓強基本公式

二、靜壓強的計算與測量

第四節平衡流體對于壁面的作用力

一、作用在平面上的總壓力

二、作用在曲面上的總壓力

考核要求

了解：流體靜力學的基本知識，物體受力類型、流體平衡微分方程、靜壓強的計算、平而歸

曲面受力及計算

理解：相對壓強的概念及應用，曲面壓力體的畫法

掌握：靜壓強的計算及相對壓強的應用，平面與曲面壓力體的計算，掌握流體平衡微分方程

的推導及應用條件。

第三章流體動力學基礎（12學時）

教學目的與要求

本章是全課的重點，學生通過本章的學習，了解流體流動的一些基本規律，對流體動力

學有初步的理解，掌握工程流體力學中最重要的三大基本方程連續方程、伯努利方程和動量

方程及其應用。

教學內容

第一節研究流體流動的方法

一、拉格朗日法

二、歐拉法

第二節基本概念

一、定常流動與非定常流動

二、一維流動、二維流動與三維流動

一、均勻流與非均勻流

二、緩變流與急變流

三、流線與跡線

四、流管、流束、過流斷面

五、流量、平均流速

第三節連續方程

一、概念

二、應用

第四節伯努利方程及應用

一、伯努利方程的幾何意義及物理意義

二、伯努利方程在工程實際中的應用

第五節粘性流體總流伯努利方程

第六節動量方程

一、概念

二、應用

考核要求

了解：拉格朗日、歐拉法、流線、緩變流等重要概念，

理解：假設條件的應用，公式幾何意義的概念，三個基本方程在流體力學中的重要作用。

掌握：連續性方程、伯努利方程、動量方程的導出條件、假設條件及應用條件，掌握三個

方程在工程實際中的應用，能運用方程解決簡單的工程實際問題。

第四章流體在圓管中的流動（8學時）

教學目的與要求

本章主要討論不可壓縮流體在圓管中的流動及運動規律，其中流動過程中的能量損失是

本章的重點，要求學生掌握損失的計算方法，了解常見的流動狀態。

教學內容

第一節雷諾實驗

一、層流和湍流

二、流動狀態的判定

三、沿程損失和速度的關系

第二節圓管中的層流流助

一、速度分布和流量

二、平均流速和最大流速

三、層流的動能和動量修正系數

四、層流的沿程損失

五、管路進口起始段

第三節圓管中的湍流流助

一、時均流動與脈動

二、湍流的速度分布

第四節管路流動的沿程阻力

一、產生原因

二、計算方法

第五節管路流動的局部阻力

一、產生原因

二、管路突然擴大的局部阻力

三、常用的局部阻力系數

四、局部阻力的相互干擾

第六節管路計算

一、簡單管路

二、串聯管路

三、并聯管路

考核要求

了解：能量損失是本章的重點，同時也是對■伯努利方程的補充和完善。學生應了解流動有層

流和湍流兩種不同的形態，了解相應的特性和計算方法。

理解：湍流流動中時均速發的概念。

掌握：雷諾實驗、實驗的原理、意義及解決的工程實際問題。層流及湍流的特性及相關的損

失計算方法。對不同的局部裝置，相對的局部損失系數的確定，管路突然擴大的損失計算方

法，串、并聯管路的特性及計算公式。

第五章孔口出流及相似原理（4學時）

教學目的與要求

流體流經各種不同形式的孔口出流是?個應用廣泛的問題。本章要求學生掌握工程中常

用的孔口出流特征，分析影響孔口出流性能的主要因素，確定孔口出流的基本參數和主要系

數，掌握簡單的計算方法，同時對工程中常用的相似原理有所了解。

教學內容

第一節孔口出流概述

一、薄壁孔口和厚壁孔口

二、自由出流和淹沒出流

三、完善收縮和不完善收縮

第二節薄壁孑1.1I出流

一、出流的速度和流量計算

二、孔口出流系數

第三節厚壁孔口出流

一、出流的速度和流量計算

二、孔口出流系數

三、不同孔口出流系數

第四節機械中的氣穴現象

第五節相似原理