流体力学_龙天渝_建环专业课程教案
流体力学_龙天渝_一元气体动力学原理
第九章 一元气体动力学基础一、学习指导 1. 基本参数 （1） 状态方程气体的压强p ，密度ρ以及温度（绝对）T 满足状态方程p RT ρ=式中，R 为气体常数，对于空气，287/()R J kg K =⋅。
（2） 绝热指数k/p v k c c =式中，c p 和c v 分别是等压比热和等容比热，他们与气体参数地关系为1p k c R k =-，11p c R k =-（3） 焓和熵焓h 的定义是ph e ρ=+式中，e 是气体内能，v e c T =。
h 可一表示为 p h c T =熵的表达式为ln()kps cv c ρ=+常数（4） 音速cc =（5） 马赫数马赫数M 的定义是uM c =式中，u 是气流速度；c 是音速。
2. 一元恒定流动的运动方程 （1） 气体一元定容流动ρ=常数22pv g γ+=常数 （2） 气体一元等温流动T =常数，pRT cρ==2ln 2v c p +=常量2ln 2v RT p +=常量（3） 气体一元绝热流动k p cρ= 212k p v k ρ⋅+-=常量3. 滞止参数气流在某断面的流速，设想以无摩擦绝热过程降低至零时，断面各参数所达到的值，称为气流在该断面的滞止参数。
用p 0、ρ0、T 0、i 0、c 0表示滞止压强、滞止密度、滞止温度、滞止焓值、滞止音速。
0/T T ，0/p p ，0/ρρ，0/c c 与马赫数M 的函数关系：20112T k M T -=+11200112k kk k p T k M p T ---⎛⎫⎛⎫==+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭1111200112k k T k M T ρρ---⎛⎫⎛⎫==+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭1122200112c T k M c T -⎛⎫⎛⎫==+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭4. 气体一元恒定流动的连续性方程2(1)dA dv M A v =-（1） M<1为亚音速流动，v<c ，因此dv 与dA 正负号相反，速度随断面面积增大而减慢；随断面面积减小而加快。
建环《流体力学》课程教案
《流体力学》课程教案（建筑环境与设备工程专业）第一章绪论1．本章的教学目标及基本要求本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。
通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配本章教学内容分2单元，每单元2学时单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1, 4单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，123．本章教学内容的重点和难点本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。
本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
4. 本章教学内容的深化和拓宽；介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题；本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。
教学方式以课堂教学为主。
6．本章的主要参考书目；●屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京：中国建筑工业出版社，1999●刘鹤年编·水力学·北京：中国建筑工业出版社，1999●李玉柱苑明顺编·流体力学·北京：高等教育出版社，1998●汪兴华·工程流体力学习题集·北京：机械工业出版社，1983●周光炯等编·流体力学·第2版·北京：高等教育出版社，2000●潘文全·工程流体力学·北京：清华大学出版社，1988●Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed. New York: JohnWiley & Sons,1982●Clayton T.Crowe, Donald F. Elger and John A. Roberson. Engineering Fluid Mechanics.7th ed. New York: John Wiley & Sons,2001●山东工学院东北电力学院·工程流体力学·北京：电力工业出版社，1980●陈卓如主编·工程流体力学·北京：高等教育出版社，19927．本章的思考题和习题等。
流体力学-教案 )
讨论
练习
作业
安排作业3题，巩固学生学习的知识
参考资料
同前
教研室主任的审批意见
教学内
容要点
1、水头损失及其分类
2、水流的流动型态、紊流的运动特征
3、沿程水头损失计算
4、局部水头损失计算
教学
后记
周次
第7~8周
授课时间
6学时
章节
名称
第6章实际（粘性）流体的动力学基础
§6-1粘性流体运动的两种形态
§9-3明渠流的两种流态与佛汝德数
§9-4明渠恒定非均质渐变流的微分方程
§9-5明渠恒定非均质渐变流水平面曲线的计算
§9-6堰流
授课方式
理论课（√）
教学时数
6学时
教学目的
和要求
通过本章内容的学习，让学生熟悉明渠流的流态及明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√）
教学
重点
选择以下方法：
教师讲授（√）
教学
重点
难点
重点：恒定均匀流的沿程损失。
难点：恒定均匀流的沿程损失。
讨论
练习
作业
课堂练习（√）巩固学生学习的知识
参考资料
同前
教研室主任的审批意见
教学内
容要点
1、水头损失及其分类；
2、水流的流动型态、紊流的运动特征；
3、沿程水头损失计算；
4、局部水头损失计算。
教学
后记
周次
第8~9周
§8-4管网计算基础
授课方式
理论课（√）
教学时数
4学时
教学目的
和要求
使学生了解有压管流的特点；理解自由出流、淹没出流的概念；使学生掌握孔口和管嘴出流的水力计算。
《流体力学》实验教案(全)
《流体力学》实验教案（一）一、实验目的1. 理解流体力学的基本概念和原理。
2. 掌握流体力学实验的基本方法和技能。
3. 培养观察、分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理1. 流体的定义和分类。
2. 流体静力学原理：帕斯卡定律、压力与深度关系。
3. 流体动力学原理：牛顿第二定律、流速与压力关系。
三、实验器材与步骤1. 实验器材：流体容器、压力计、流量计、计时器、尺子等。
2. 实验步骤：a. 准备工作：将流体容器放在水平位置，连接压力计、流量计等器材。
b. 测量静态压力：记录不同位置的压力值。
c. 测量动态压力：改变流体速度，记录不同位置的压力值。
d. 数据处理：根据实验数据，分析流体静力学和流体动力学原理。
四、实验注意事项1. 确保实验器材的准确性和可靠性。
2. 操作过程中要注意安全，避免液体喷溅。
3. 实验数据要准确记录，便于后期分析。
五、实验报告要求1. 描述实验目的、原理和步骤。
2. 列出实验数据，包括静态压力和动态压力值。
3. 分析实验结果，验证流体静力学和流体动力学原理。
《流体力学》实验教案（二）六、实验目的1. 掌握流体流动的两种形态：层流和湍流。
2. 探究流体流动形态与雷诺数的关系。
3. 培养观察、分析和解决问题的能力。
七、实验原理1. 层流与湍流的定义及特点。
2. 雷诺数的计算公式及意义。
3. 流体流动形态与雷诺数的关系。
八、实验器材与步骤1. 实验器材：流体容器、尺子、摄影器材、计算器等。
2. 实验步骤：a. 准备工作：将流体容器放在水平位置，连接相关器材。
b. 观察并记录层流和湍流的特征。
c. 测量流体速度，计算雷诺数。
d. 改变流体速度，重复步骤b和c。
e. 数据处理：分析流体流动形态与雷诺数的关系。
九、实验注意事项1. 确保实验器材的准确性和可靠性。
2. 操作过程中要注意安全，避免液体喷溅。
3. 实验数据要准确记录，便于后期分析。
十、实验报告要求1. 描述实验目的、原理和步骤。
建筑环境与设备工程专业基础核心课程《流体力学》的教学改革与实践
的温度分布和速度分布图。
每堂课后还可 以留下 一些思 考题让 学生独 立思考 ， 学 使 生在解决 问题 的过程 中进一步理解理论 知识 ， 过这种方式 ， 通 培养学 生应用所学知识分析问题和解决问题 的能力 。 （ ） 三 现代教学方法与传 统教学方法相结合 随着现代教育技术 的发展 ， 以将流体 力学 中那些很 难 可 用语 言来描述 的物理 图像 用多媒 体展 示 出来 ， 并且 通过 多媒 体 可以在规定 的课时 内将大量信 息传 授给学 生 ， 由于其 图文 并茂， 且可 以加入动画和声 音 ， 以多方面地刺激学生 的感官 可
、
课 程 体 系和 课 程 内容 改革
因此 ， 在绪论课 上可以先 给学生介绍流体力 学的发展简史 、 研
究 内容 、 研究方法等 ， 使学生对该门课 程有个全面 的了解。在 介绍流体力学 的发展历史的时候 ， 以以图片的形式介绍 “ 可 铜
目前我 国流体力学教 材理论 体系 大致是这 样 的： 先讲 静
问题 、 析问题和解决 问题 的讲课方法 ， 分 我们 以管嘴出流这一
节为例 ， 管嘴出流流量计算 公式 的推 导是基 于前面所 学 的能 量方程 ， 这部分 内容学 生可 以 自学 完成 。我们 可 以设 置这样 的问题 ： １ 管 嘴出流和孔 口出流的区别是什 么？（ ） （） ２ 管嘴 正 常工作应该满足哪两个 条件 。学 生通过 看书 自学 ， 可 以解 是 决这两个 问题的 。解决完 这两个 问题 ， 教师讲 解 的重 点可 以 放在流速系数和流量 系数 的物理 意义 、 流量公 式应用 的注 意
采用多媒体很难取得好 的教 学效果 ， 还需 要采用 板书 等传统
的教学方法进行讲授。因为黑板推导理论公式教 师可 以根据 学生的具体情况调整教学进度 ， 设置教学问题 ， 还可 以给学生 留有一定 的记笔记和思考的时间。所 以该 门课 授课的时候采 图 ２ 房间 内的速度分 布图
流体力学实验指导书( 建环专业)
目录实验一静水压强实验•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1实验二伯努利方程式的验证•••••••••••••••••••••••••••••••••••••3实验三雷诺实验••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6实验四管道沿程阻力实验••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9实验五管道局部阻力系数的测定••••••••••••••••••••••••••••••••12实验一静水压强实验（一）实验目的1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解；2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。
p=p0+γh式中：P——被测点的静水压强；P0——水箱中水面的表面压强；γ——液体重度；h——被测点在表面以下的竖直深度。
可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。
（四）实验步骤1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。
观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。
2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。
3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、4、5），并记入表中。
4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。
5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。
6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。
（五）对表中数据进行分析单位：mm实验二 伯努利方程式的验证（一）实验目的：1、观察流体（水）在管内作恒定流动时，位置水头（Z ）、压强水头（rp ）和速度水头（V 2/2g ）三者沿程变化的规律，加深对能量方程的理解。
流体力学_龙天渝_绪论
第一章绪论一、学习导引1.主要概念质量力，表面力，粘性，粘滞力，压缩系数，热障系数。
注：（1）绝大多数流动问题中质量力仅是重力。
其单位质量力F在直角坐标系内习惯选取为：F =（0，0，－g）（2）粘性时流动介质自身的物理属性，而粘滞力是流体在产生剪切流动时该属性的表现。
2.主要公式牛顿剪切公式：或二、难点分析1.用欧拉观点描述流体流动，在对控制体内流体进行表面力受力分析时，应包括所有各个可能的表面的受力。
这些表面可能是自由面或与周围流体或面壁的接触面。
2.牛顿剪切公式反映的应力与变形率的关系仅仅在牛顿流体作所谓的纯剪切运动时才成立，对于一般的流动则是广义牛顿公式。
三、习题详解例1-1. 一底面积为40cm×45cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。
已知速度v=1/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘滞系数。
解：设木块所受的摩擦力为T。
∵木块均匀下滑,∴T - Gsinα=0T=Gsinα=5×9.8×5/13=18.8N又有牛顿剪切公式得：μ=Tδ/(Av)=18.8×0.001/(0.40×0.45×1)=0.105Pa·S例1-2. 一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，椎体与固定壁间的距离δ=1mm，全部为润滑油（μ=0.1Pa·S）充满。
当旋角速度ω=16s-1, 椎体底部半径R=0.3m，高H=0.5m时，求作用于圆锥的阻力矩。
解：设圆锥体表面微元圆台表面积为ds，所受切应力为dT，阻力矩为dM。
ds=2πr(H2+R2)1/2dh由牛顿剪切公式：dT=μ×ds×du/dy=μ×ds×ωr/δdM=dT×rr=Rh/H圆锥体所受阻力矩M：M==0.5(πμω/δ) (H2+R2)1/2 R3=0.5π×0.1×16/0.001×(0.52+0.32)1/2×0.33=39.6N·m。
流体力学教案可编辑全文
因而粘度下降。
气体粘度：随温度的上升而增大。
1 3
v l
➢ 原因：相邻流层之间分子动量的交换对气体粘性起主要作用。
当温度升高时，气体的热运动加强，动量交换加剧，各层之间
的制动作用加大，因而粘度增大。
5、混合气体的粘度
混合气体的粘度，可以近似用下式来计算：
M m n i M i
m
i 1
i
式中: Mm——混合气体的分子量； μm——混合气体的粘度；
2、毛细现象 ▪毛细现象：液体沿管壁上升或下降的现象 毛细管
➢ 液体与固体壁面接触时，液体
内聚力小于液体与壁面间的附
着力时，液体的表面张力将使
液体沿垂直管壁上升。浸润
➢ 反之，当液体内聚力大于液体
与壁面间的附着力时，液体的
❖ 航天：稀薄气体动力学（滑流、过渡流、自由 分子流）；等离子体
❖ 潜艇、船舶：液体压缩性小、粘性大
❖ 汽车：F1 — 最完美的贴地飞行器
60年代，意识到空气动力学在赛车设计上的重要性；1968年首次出 现了绕流翼板，开始利用绕流来控制F1，此后逐渐相信“谁掌握了空 气，谁就掌握了F1”.
F1各车队在空气动力学研发上的花费占整个预算的15%，仅次于引 擎。
➢液体不具有明显的压缩性与膨胀性 -------- 可以 不考虑
➢气体的压缩性与膨胀性不同于液体，具有明显的压 缩性与膨胀性，这是由于气体的密度随着温度和压 强的改变将发生显著的变化。
对于理想气体，其密度与温度和压强之间的关系用 热力学中的状态方程式表示，即
P RT
三、流体的粘性
❖ 流体除易变形性外，还有抗拒 快速变形的性质，称为粘性。
Mi、αi、μi——混合气体中各组分的分子量、
流体力学_龙天渝_流体动力学基础
第三章流体动力学基础一、复习思考题二、习题1、选择题2、计算题一、复习思考题1．比较拉格朗日法和欧拉法，两种方法及其数学表达式有何不同？2．什么是流线？流线有哪些重要性质，流线和迹线有无重合的情况？3．总流连续性方程的物理意义是什么？4．何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布是否均匀有无关系？5．何谓渐变流，渐变哪些有哪些重要性质？引入渐变流概念，对研究流体运动有什么实际意义？6．动能校正系数及动量校正系数的物理意义是什么？7．说明总流伯努力利方程各项的物理意义和几何意义。
8．应用总流伯努力利方程解题时，在所取过流断面上，不同点单位重量液体具有的机械能是否相等？9．结合公式的推导，说明总流伯努力利方程的适用条件。
10．结合公式推导，说明总流动量方程适用条件。
二、习题1、选择题3-1 恒定流是：（a）流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点的运动要素不随时间变化；（c）各过流断面的流速分布不同；（d）各过流断面的压强相同。
3-2 非恒定流是：（a）əu/ət=0；（b）əu/ət≠0；（c）əu/əS=0；（d）əu/əS≠0。
3-3 一元运动是：（a）均匀流；（b）速度分布按直线变化；（c）运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；（d）限于直线运动。
3-4 均匀流是：（a）当地加速度为零；（b）迁移加速度为零；（c）向心加速度为零；（d）合加速度为零。
3-5 变直径管的直径d1=320mm，d2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2为：（a）3 m/s；（b）4 m/s；（c）6m/s；（d）9 m/s。
3-6 一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的运动物理量有以下关系：（a）p1=p2；（b）p3= p4；（c）z1+（p1/ρg）= z2+（p2/ρg）；（d）z3+（p3/ρg）= z4+（p4/ρg）。
3-7 伯努利方程中z+（p/ρg）+（αv2/2g）表示：（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。
流体力学龙天渝热动专业教案
流体力学龙天渝热动专业教案一、教案基本信息1.1 课程名称：流体力学1.2 授课教师：龙天渝1.3 课程类型：专业课程1.4 授课对象：热动专业本科生1.5 课时安排：每节课45分钟，共15周二、教学目标2.1 知识与技能目标（1）理解流体力学的基本概念、原理和定律；（2）掌握流体力学的基本计算方法和实验技能；（3）能够运用流体力学知识分析和解决实际问题。
2.2 过程与方法目标（1）通过案例分析，培养学生的创新思维和问题解决能力；（2）通过实验教学，提高学生的动手能力和实验技能；（3）通过小组讨论，培养学生的团队合作和沟通能力。
2.3 情感态度与价值观目标（1）培养学生对流体力学的兴趣和热情；（2）培养学生科学严谨的态度和勤奋学习的习惯；（3）培养学生关注实际问题，运用所学知识为社会服务的意识。
三、教学内容3.1 流体力学基本概念（1）流体的定义和分类；（2）流体的物理性质；（3）流体静力学基本原理。
3.2 流体流动的基本方程（1）连续方程；（2）动量方程；（3）能量方程。
3.3 流动类型及其判据（1）层流与湍流的定义及判据；（2）势流与粘性流的区别；（3）可压缩流与不可压缩流的转换。
四、教学方法与手段4.1 教学方法（1）讲授法：讲解基本概念、原理和定律；（2）案例分析法：分析实际问题，培养问题解决能力；（3）实验教学法：培养学生的动手能力和实验技能；（4）小组讨论法：培养学生的团队合作和沟通能力。
4.2 教学手段（1）多媒体课件：生动展示流体力学现象；（2）实验设备：直观演示流体流动；（3）在线资源：提供拓展学习资料和案例。
五、教学评价5.1 平时成绩评价（1）课堂表现：参与讨论、提问等；（2）作业评价：完成情况和正确性；（3）实验报告：实验操作和结果分析。
5.2 期末考试评价（1）闭卷考试：考察基础知识掌握程度；（2）开卷考试：考察实际问题分析和解决能力。
六、教学资源6.1 教材：《流体力学教程》（龙天渝等编著）6.2 辅助教材：《流体力学基础》、《流体动力学》等6.3 实验设备：流体力学实验台、流速计、压力计等6.4 网络资源：学术期刊、流体力学相关网站、在线课程等七、教学进程安排7.1 第1-2周：流体力学基本概念、物理性质及流体静力学7.2 第3-4周：流体流动的基本方程及其求解方法7.3 第5-6周：层流与湍流的判据及流动类型7.4 第7-8周：势流与粘性流的分析与计算7.5 第9-10周：可压缩流与不可压缩流的转换及其应用7.6 第11-12周：流体流动的数值模拟方法简介7.7 第13-14周：流体力学在热动工程中的应用案例分析八、教学反思与改进8.2 根据学生反馈，调整教学方法和手段，提高教学效果；8.3 关注流体力学领域的最新研究成果，更新教学内容；8.4 加强实验教学，提高学生的实践能力；8.5 鼓励学生参与学术活动，提升学术素养。
《流体力学》教学大纲
《流体⼒学》教学⼤纲《流体⼒学》教学⼤纲⼀、基本信息⼆、教学⽬标及任务“流体⼒学”作为环境⼯程专业的专业基础课，是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
学⽣通过该课程的学习，掌握流体的基本性质，流体静⽌与运动的规律及流体与边界的相互作⽤、明渠流、管流、堰流等知识，具备流体计算（⽔⼒计算）的基本技能，为解决环境⼯程专业中的相关流体⼒学问题奠定基础。
本课程⽀撑环境⼯程专业毕业要求、、、、和。
三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论第⼀节流体⼒学的任务和发展简史第⼆节连续介质假定与流体的主要物理性质. 连续介质假设.流体的主要物理性质习题要点：⽜顿内摩擦定律的理解与应⽤第三节作⽤在流体上的⼒习题要点：质量⼒与表⾯⼒的概念第四节流体⼒学的研究⽅法本章重点、难点：黏性、⽜顿内摩擦定律、质量⼒、表⾯⼒、连续介质概念。
本章教学要求：了解流体⼒学的发展简史，了解本课程在专业及⼯程中的应⽤；掌握流体主要物理性质，特别是黏性和⽜顿内摩擦定律；理解作⽤在流体上的⼒；掌握连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念；了解研究流体运动规律的⼀般⽅法。
第⼀章流体静⼒学第⼀节流体静压强特性第⼆节流体平衡微分⽅程. 流体平衡微分⽅程. 流体平衡微分⽅程的积分. 等压⾯习题要点：流体平衡微分⽅程的推导第三节流体静⼒学基本⽅程. 流体静⼒学基本⽅程. 压强的表⽰⽅法3.测压计习题要点：流体静⼒学基本⽅程的应⽤，压强表⽰与计算第四节液体的相对平衡. 液体的相对平衡. 液体的相对平衡在⽣产中的应⽤习题要点：等压⾯⽅程，压强分布规律第五节作⽤在平⾯上的液体总压⼒. 图解法. 解析法习题要点：平⾯静⽔总压⼒的计算第六节作⽤在曲⾯上的液体总压⼒习题要点：曲⾯静⽔总压⼒的计算本章重点、难点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压⼒体图，作⽤于平⾯壁和曲⾯壁上的液体总压⼒，流体平衡微分⽅程的建⽴与应⽤。
本章教学要求：理解流体静压强的概念；掌握静⽔压强的特性，压强的表⽰⽅法及计量单位；掌握流体微分⽅程及其物理意义；掌握液柱式测压仪的基本原理；熟练掌握平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算⽅法；掌握作⽤于平⾯壁和曲⾯壁上的液体总压⼒的计算。
流体力学_龙天渝_明渠流动.
第六章明渠流动一、学习引导1、明渠流的特点1）、明渠流：具有自由液面的流动，也称无压流。
如：天然河道、人工渠道，未充满或刚充满的无压圆管流。
明渠流特点：①表面各点均受大气压强作用，相对压强p为零。
②依靠重力产生运动，也称重力流，节省能量，工程中广泛使用。
③表面不受约束，易受降雨，各种建筑物修建的影响。
明渠的均匀流：作均匀流动的明渠流。
明渠各过流断面A的形状，大小沿程不变，平均流速v与点流速分布u沿程不变的明渠流动。
2）、明渠流的分类：①按时间分：明渠恒定流：作恒定流动的明渠流明渠非恒定流：作非恒定流动的明渠流。
②按流线分：明渠均匀流：作均匀流动明渠非均匀流：作非均匀流动③按渠道断面形状、尺寸是否沿程变化分：棱柱体渠道：渠道断面形状、尺寸沿程不变的长直渠道，即A=f(h)非棱柱体渠道：渠道断面形状、尺寸沿程变化的渠道，即A=f(s,h)④按渠道断面形状分：规则断面渠道：断面上各水力要素（A,x,R,c）均为水深的连续函数。
断面形式有：不规则断面渠道：断面上各水力要素（A,x,R,c）不为水深的连续函数。
⑤按渠道底坡分：顺坡渠道：i>0渠底高程沿程降低平坡渠道：i =0渠底高程沿程不变逆坡渠道：i<0渠底高程沿程升高。
底坡：渠道纵剖面图上，渠底线与水平线交角θ的正弦。
2．明渠均匀流的特性及产生条件1）明渠均匀流的特性明渠均匀流是指断面形状、大小、平均流速、流速分布沿程不变的流动。
明渠均匀流的特性为：i = J = J z即：明渠均匀流中，底坡，水力坡度，水面坡度相等。
2）发生的条件：①恒定的流动，Q不变；②长直的棱柱体渠道；③渠道粗糙系数n沿程不变；④顺坡i>0渠道；⑤距渠道进口一定距离以后。
总结：明渠均匀流只能发生在：恒定的，n、i沿程不变的长直顺坡棱柱体渠道，起始段以后的区域。
3、明渠均匀流的计算公式1）谢才公式：2）曼宁公式：曼宁公式：此公式为经验公式，左右量纲不一致，但大量实验测定，其计算结果比较符合实际工程，因而得到广泛应用。
计算流体力学教案
计算流体力学教案第一章：计算流体力学简介1.1 课程目标了解计算流体力学的基本概念理解计算流体力学的发展历程掌握计算流体力学的应用领域1.2 教学内容计算流体力学的定义和发展历程计算流体力学的应用领域计算流体力学的方法和步骤1.3 教学方法讲授基本概念和理论知识展示相关实例和应用领域引导学生进行实际操作和思考1.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具网络资源和案例研究1.5 教学评估课堂讨论和问题解答练习题和作业项目研究和报告2.1 课程目标掌握流体力学的基本原理和定律理解流体的性质和行为分析流体的流动和压力分布2.2 教学内容流体的定义和分类流体力学的基本原理和定律流体的性质和行为流体的流动和压力分布2.3 教学方法讲授基本原理和定律进行数值分析和实例解析引导学生进行实验观察和数据分析2.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器2.5 教学评估课堂提问和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析3.1 课程目标掌握数值方法的基本原理和技巧理解数值方法的适用范围和限制分析数值方法的准确性和稳定性3.2 教学内容数值方法的定义和分类数值方法的原理和技巧数值方法的适用范围和限制数值方法的准确性和稳定性3.3 教学方法讲授数值方法的基本原理和技巧进行数值分析和实例解析引导学生进行实验观察和数据分析3.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器3.5 教学评估课堂提问和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第四章：计算流体力学软件介绍4.1 课程目标掌握计算流体力学软件的基本操作和功能理解计算流体力学软件的适用范围和限制分析计算流体力学软件的准确性和稳定性4.2 教学内容计算流体力学软件的定义和分类计算流体力学软件的基本操作和功能计算流体力学软件的适用范围和限制计算流体力学软件的准确性和稳定性4.3 教学方法讲授计算流体力学软件的基本操作和功能进行数值分析和实例解析引导学生进行实验观察和数据分析4.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器4.5 教学评估课堂提问和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第五章：计算流体力学应用实例分析5.1 课程目标掌握计算流体力学在实际工程中的应用理解计算流体力学在不同领域的应用案例分析计算流体力学的优势和局限性5.2 教学内容计算流体力学在工程中的应用领域计算流体力学应用案例分析计算流体力学的优势和局限性5.3 教学方法讲授计算流体力学在工程中的应用领域分析计算流体力学应用案例引导学生进行讨论和思考5.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实际工程案例和数据5.5 教学评估课堂讨论和问题解答练习题和作业项目研究和报告第六章：有限元方法在计算流体力学中的应用理解有限元方法的基本原理和步骤掌握有限元方法在计算流体力学中的应用分析有限元方法的优缺点6.2 教学内容有限元方法的定义和发展历程有限元方法的基本原理和步骤有限元方法在计算流体力学中的应用有限元方法的优缺点6.3 教学方法讲授有限元方法的基本原理和步骤通过实例分析有限元方法在计算流体力学中的应用引导学生进行实验操作和数据分析6.4 教学资源教材和参考书目有限元软件和工具实验设备和仪器6.5 教学评估课堂提问和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第七章：边界层理论和湍流模型理解边界层理论的基本概念掌握湍流模型的发展和应用分析不同湍流模型的特点和适用条件7.2 教学内容边界层理论的基本概念和方程湍流模型的定义和发展常用湍流模型的特点和适用条件边界层理论和湍流模型的关系7.3 教学方法讲授边界层理论的基本概念和方程分析不同湍流模型的特点和适用条件通过实例讲解湍流模型的应用7.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器7.5 教学评估课堂讨论和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第八章：多相流和反应流计算理解多相流和反应流的基本概念掌握多相流和反应流的计算方法分析多相流和反应流计算的挑战和限制8.2 教学内容多相流和反应流的定义和分类多相流和反应流的计算方法多相流和反应流计算的挑战和限制多相流和反应流计算的应用领域8.3 教学方法讲授多相流和反应流的基本概念和分类分析多相流和反应流的计算方法通过实例讲解多相流和反应流计算的应用8.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器8.5 教学评估课堂讨论和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第九章：计算流体力学的优化和并行计算理解计算流体力学优化的基本概念掌握计算流体力学并行计算的方法和技术分析计算流体力学优化和并行计算的优势和限制9.2 教学内容计算流体力学优化的定义和方法计算流体力学并行计算的基本概念和技术计算流体力学优化和并行计算的应用领域计算流体力学优化和并行计算的优势和限制9.3 教学方法讲授计算流体力学优化的基本概念和方法分析计算流体力学并行计算的方法和技术通过实例讲解计算流体力学优化和并行计算的应用9.4 教学资源教材和参考书目相关软件和工具实验设备和仪器9.5 教学评估课堂讨论和问题解答练习题和作业实验报告和数据分析第十章：计算流体力学的未来发展方向了解计算流体力学当前的研究热点掌握计算流体力学的发展趋势分析计算流体力学在未来的应用前景10.2 教学内容计算流体力学当前的研究热点计算流体力学的发展趋势计算流体力学在未来的应用前景10.3 教学方法讲授计算流体力学当前的研究热点和发展趋势引导学生进行思考和讨论分析计算流体力学在未来的应用前景10.4 教学资源教材和参考书目相关研究报告和论文网络资源和案例研究10.5 教学评估重点和难点解析1. 计算流体力学简介难点解析：流体力学的基本原理和定律的理解，流体的性质和行为的分析，流体的流动和压力分布的计算。
流体力学辅导教案
流体力学辅导教案课程名称：流体力学学时：36（适用于土木、环境工程）教材：水力学，中国水利水电出版社，迟耀瑜，1999年12月版参考书：1.水力学，人民教育出版社，清华大学水力学教研组编，1981年7月版2.水力学，高等教育出版社，成都科技大学水力学教研室编，1983年6月第二版水力学是一门技术基础课，也是水利工程、土木工程、环境工程、交通工程、建筑工程等专业的必修课程。
学习水力学课程必须具备物理学、理论力学和材料力学等基础知识。
通过本课程的学习，要求能掌握液体平衡和液体运动的基本概念、基本理论和分析方法，能正确区分不同水流的运动状态和特点，掌握水流运动的基本规律，能解决实际工程中有关管流和明渠流的常见水力学问题，为今后学习专业课程、从事专业技术工作打下良好的基础。
第一章绪论《绪论》部分授课学时为2个学时。
基本要求：①正确理解液体的五种主要物理性质，重点掌握粘滞性的有关概念。
②弄清连续介质和理想流体的概念，了解作用于流体上的力的分类及其各种力的含义。
基本概念：⑴连续介质⑵液体密度⑶液体容重⑷液体的粘滞性、运动粘度、动力粘度⑸液体的压缩性、体积压缩系数、弹性系数⑹液体的膨胀性、体积膨胀系数⑺表面张力、毛细现象⑻理想液体（非粘性液体）⑼实际液体（粘性液体）⑽表面力、压应力（压强）⑾质量力（体积力）、单位质量力重点掌握：⒈连续介质的概念⒉液体的粘滞性⒊液体的压缩性、液体的膨胀性概念⒋表面力、质量力（体积力）、单位质量力的概念基本内容：水力学是研究液体的力学性质的一门科学。
水力学的任务是研究液体的平衡和机械运动的规律及其实际应用。
水力学是力学的一个分支，水力学符合力学三大定律，即质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
从学科的角度来看，水力学是介乎基础科学和工程技术之间的一门技术科学。
一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立理论基础，同时又紧密联系工程实践，发展学科内容。
水静力学、水动力学水力学所研究的基本规律，有两大主要组成部分。
流体力学C 教学大纲
流体力学C一、课程说明课程编号：120713X10课程名称：流体力学C/Fluid Mechanics C课程类别：公共基础课学时/学分：32/2（其中：实验学时4）先修课程：理论力学、材料力学（或工程力学）适用专业：城市地下空间、安全、采矿、地质工程、无机非金属材料等专业教材：流体力学，王英、主编，中南大学出版社，2015（第1版）教学参考书：1. 应用流体力学，毛根海主编，高等教育出版社，2006（第1版）2. 流体力学（第二版），龙天渝、蔡增基主编，中国建筑工业出版社，20133. Fluid Mechanics (Fifth Edition)（影印版），Frank M. White，清华大学出版社，2005二、课程设置的目的意义流体力学是力学的一个分支，是一门研究流体静止和运动的力学规律，及其在工程技术中应用的课程。
它既有力学学科的系统性和完整性，又有鲜明的工程、专业应用特点。
课程设置的目的是通过这门课程的各种教学环节，使学生掌握流体在静止和运动状态下的力学规律及其基础理论、进行流体力学计算的基本方法和流体力学实验的基本操作技能，为学好专业课程和以后从事专业工作中解决有关流体力学问题及进一步钻研打下必要的基础。
三、课程的基本要求知识：掌握流体的主要物理性质，流体静压强的分布规律，连续性方程、能量方程、动量方程及其应用，损失计算方法，孔口和管嘴出流、管路的流量计算等知识。
学会根据流体的运动特性建立相应的三大基本方程，并联立求解，同时结合损失计算方法，形成划定研究对象-对研究流体列写相关方程-确定相关参数的基本计算框架。
能力：针对不同流体特性，具备建立相应流体研究模型的能力；掌握流体静压强分布规律，针对实际案例绘制出受压图形，提高分析受力的能力；通过三大方程的学习，将其推广应用于解决实际工程案例问题；在对典型工程问题的讨论中培养创新意识，提高分析、研究和解决问题的能力；在试验中提高动手能力，根据实验结果探究分析实验现象的能力。
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《流体力学》课程教案（建筑环境与设备工程专业）第一章绪论1．本章的教学目标及基本要求本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。
通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配本章教学内容分2单元，每单元2学时单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1,4单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，12 3．本章教学内容的重点和难点本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。
本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
4. 本章教学内容的深化和拓宽：介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题；本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。
教学方式以课堂教学为主。
6．本章的主要参考书目：●周光炯等编·流体力学·第2版·北京：高等教育出版社，2000●屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京：中国建筑工业出版社，1999●刘鹤年编·水力学·北京：中国建筑工业出版社，1999●李玉柱苑明顺编·流体力学·北京：高等教育出版社，1998●陈卓如主编·工程流体力学·北京：高等教育出版社，1992●潘文全·工程流体力学·北京：清华大学出版社，1988●汪兴华·工程流体力学习题集·北京：机械工业出版社，1983●山东工学院东北电力学院·工程流体力学·北京：电力工业出版社，1980●Clayton T.Crowe, Donald F. Elger and John A. Roberson.Engineering Fluid Mechanics. 7th ed. New York: John Wiley& Sons,2001●Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6thed. New York: John Wiley & Sons,19827．本章的思考题和习题：习题1-1,4,7,8,12单元11．教学内容：流体力学在本专业中的作用, 流体的定义，惯性、压缩性与膨胀性✧了解流体力学在学科中的地位和作用；✧明确流体的定义；✧了解流体的特点及流体的连续介质模型；✧了解流体惯性的度量方法；✧了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级；✧明确不可压缩流体的概念。
2．本单元的教学方式；教学方式为课堂讲解为主，并辅助以固体和流体的差异进行对比讲解。
3．本单元师生活动设计：以提问为主，可邀请同学自愿回答或者点名回答。
4．本单元的作业布置：习题1-1, 1-4单元 21．本单元教学内容：，流体的连续介质模型及压缩性与膨胀性，不可压缩流体的概念✧流体粘性的表现形式：包括外部体现——黏附在固体表面上；内部体现——流动方式沿运动的法线方向有衰减地传递，机械能损失；✧流体粘性的定量研究：牛顿内摩擦实验及内摩擦定律；✧流体粘性的度量：黏度的定义及影响流体黏度的因素；✧牛顿内摩擦定律的应用；✧作用在流体上的力2．本单元的教学方式：教学方式以讲解及推导为主。
3．本单元师生活动设计：以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。
4．本单元的讲课提纲、板书设计：✧流体粘性的表现形式：外部体现——黏附在固体表面上；内部体现——流动方式沿运动的法线方向有衰减地传递，机械能损失流体微团运动的基本形式；✧流体粘性的定量研究：牛顿内摩擦实验；牛顿内摩擦定律✧流体粘性的度量：黏度的定义;温度变化对流体黏度的影响;压强变化对流体黏度的影响。
✧牛顿内摩擦定律的应用牛顿内摩擦定律的应用范围应用牛顿内摩擦定律举例✧两类作用力——非接触的质量力与通过表面作用的接触力5．本单元的作业布置：习题1-7，1-9，1-12第二章流体静力学1．本章的教学目标及基本要求：本章为流体静力学，要求通过本章学习，学会分析流体静止状态时的力平衡关系，掌握静止流体中的压力分布规律及流体与固体表面之间的相互作用力。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配；本章内容分4个单元，每单元2学时：单元1：流体静压力的特点，静止流体中的力平衡关系，重力场中的压力分布规律单元2：测压原理及其应用，流体静压力的表达方式及其物理意义单元3：相对静止流体中的压力分布及其应用单元4：静止流体作用在固体表面上的总作用力3．本章教学内容的重点和难点：本章教学的重点是：明确流体静止的概念，掌握建立力平衡关系的基本方法，掌握流体测压原理及其应用，学会分析静止流体与固体表面之间的相互作用力。
本章的难点有三：（1）流体的运动与静止的概念许多学生不能清晰理解；（2）流体压力的表达有多种方式，各种方式之间的关系容易混淆；（3）学生已经有静止液体中的压力分布、浮力原理等流体静力学的知识，如何将之引入理论的框架是主要的教学难点。
4. 本章教学内容的深化和拓宽：通过建立流体平衡微分方程，在特定的条件下导出适用与该条件的压力分布规律，并积分推导出流体与固体表面间的相互作用力，这样的理论分析方法是本章教学要坚持和突出的主线，依据这条主线，可引导学生建立起理论分析方法与实际应用相互结合的思维理念。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题：本章初次涉及到严密的数学推导，注意时刻提醒学生在推导过程中各个物理量以及各项的物理意义，注意引导学生回顾过去已有的关于流体力学的若干零散的知识并将之纳入流体力学的系统理论框架之中，以引导学生产生对科学理论探索的兴趣。
6．本章的主要参考书目：●周光炯等编·流体力学·第2版·北京：高等教育出版社，2000●屠大燕主编·流体力学与流体机械·北京：中国建筑工业出版社，1999●刘鹤年编·水力学·北京：中国建筑工业出版社，1999●李玉柱苑明顺编·流体力学·北京：高等教育出版社，1998●陈卓如主编·工程流体力学·北京：高等教育出版社，1992●潘文全·工程流体力学·北京：清华大学出版社，1988●汪兴华·工程流体力学习题集·北京：机械工业出版社，1983●山东工学院东北电力学院·工程流体力学·北京：电力工业出版社，1980●Clayton T.Crowe, Donald F. Elger and John A. Roberson.Engineering Fluid Mechanics. 7th ed. New York: John Wiley &Sons,2001●Vennard J K and R L Street. Elementary Fluid Mechanics. 6th ed.New York: John Wiley & Sons,19827．本章的思考题和习题：习题2-1,5,8,10,12,13,16,17,19,20,22,25单元 11．本单元教学内容：✧测压原理及其应用✧流体流体静止的概念✧流体静压力的特点✧静止流体中的力平衡关系✧重力场中的压力分布规律2．本单元的教学方式：课堂讲解。
在理清基本概念的基础上重点进行微元体的力平衡关系推导并在简单重力场中积分，以得出流体静压力分布的简单结论。
3．本单元师生活动设计：以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。
4．本单元的讲课提纲、板书设计：✧流体静止的概念和力学特征；✧流体静压力的概念及特点——辅以图说明中学的流体静压力特点实验；✧作微元受力分析图，标注各力的表述关系，给出对应的数学推导表达式✧作大气作用下的静止液体图，给出对应的定解条件，作积分，导出对应的液体中压力分布表达式5．本单元的作业布置：习题2-1单元 21．本单元教学内容：✧测压原理及其应用✧流体静压力的表达方式及其物理意义2．本单元的教学方式：以课堂讲解为主，辅以实验室演示实验。
3．本单元师生活动设计：以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。
4．本单元的讲课提纲、板书设计：✧给出重力场条件下的积分全过程；✧用问答方式给出关于等压面的三条件，辅以例子说明；✧给出测压原理的数学表达式，再以文字表述加强；✧用复式测压计为例说明测压原理的应用，强调测压路径的概念；✧给出压力计量及表达的方式，说明绝对压力与相对压力的联系及应用习惯；✧给出压力各种单位之间的换算关系5．本单元的作业布置：习题2-5,8,10,12单元 31．本单元教学内容：✧相对静止流体中的压力分布及其应用2．本单元的教学方式：课堂讨论。
3．本单元师生活动设计：以提问为主进行师生互动。
4．本单元的讲课提纲、板书设计：流体相对静止的概念及其力学特征；✧给出水平匀速旋转容器中流体运动的物理模型✧问答方式给出对应的质量力表达✧问答方式给出对应条件下的力平衡关系及其积分✧问答方式讨论对应条件下的等压面方程及自由液面形状✧问答方式讨论旋转液体对平面壁的作用力✧归纳求解相对静止流体中压力分布规律及其与固体壁面作用力的一般方法5．本单元的作业布置：习题2-13,16,17单元 41．本单元教学内容：✧静止流体作用在平面壁上的总压力✧静止流体作用在曲面壁上的总压力✧静止流体作用在物体表面上的总压力2．本单元的教学方式：以课堂讲解为主，辅以课堂讨论。
3．本单元师生活动设计：以提问为主进行师生互动，可邀请同学自愿回答或者点名回答。
4．本单元的讲课提纲、板书设计：✧给出静止液面下平面受力作用的一般性表述图示✧积分得到关于静止流体作用在平面壁上总压力的表达式，辅以文字说明✧给出静止液面下曲面受力作用的一般性表述图示✧积分得到关于静止流体作用在曲面壁上总压力的表达式✧强调力的分解求和方法✧分别讨论水平方向及垂直方向上总压力表达式的区别✧问答方式引入压力体的作法及步骤✧举例讨论压力体方法在求解静止流体对物体作用力的作用及其与阿基米德原理的联系及区别5．本单元的作业布置：习题2-19,20,22,25第三章一元流体动力学基础1．本章的教学目标及基本要求：本章为一元流体动力学，涉及到流体运动的基本概念及工程中常用的连续性方程、伯努利方程和动量方程。