《流体力学》教学大纲

《流体力学》教学大纲

一、课程基本信息

二、课程概述

中文：

本课程是工程力学专业的学类核心课程，以高等数学、理论力学、材料力学为前导课程，着重培养学生分析解决实际工程中流体力学问题的能力。

本课程主要包括流体的平衡、流体力学的基本方程、不可压缩无粘流动、涡旋运动、平面势流等，强调应用这些基本概念及定律分析与流体力学相关的工程问题，学生需了解流体力学的发展现状和趋势，理解流体力学中的基本概念、基本理论及基本定律，掌握流体力学的实验、分析与数值计算的基本技能与基本方法，并能灵活运用这些基本概念及定律分析与流体力学相关的工程问题。通过学习本课程，让学生学会流体力学基本理论，获得解决流体工程问题的基本技能，锻炼和提升对复杂的流体工程问题进行简化，从而建立数学模型并进行求解的能力。

英文：

This is a bas ic course for majors of engineering mechanics, aiming at students’ physical concepts and basic principles commonly used to analyze engineering problems related to fluid mechanics, thus laying a solid foundation for their research and design in aerospace, mechanical, civil, chemical, environmental and ocean. The

applications of the dimensional and order analysis method in engineering are emphasized in this course. The study of this course develops the students’ ability to simplify the complex problems, prese nt and solve the mathematic model of related engineering problems. The main contents of this course are the basic equations of fluid mechanics, incompressible in-viscid flow, the motion of vortex, dimensional analysis, incompressible viscid flow. Prerequisites: Advanced Mathematics, Mathematics Physics Equation, Field Theory，Theoretical Mechanics，Mechanics of Materials.

三、课程内容

（一）课程教学目标

设置本课程是为了让工程力学专业的学生对工程力学专业知识体系的重要组成板块之一的流体力学进行较为系统的学习，并深度掌握与理解，具备应用流体力学的基本知识和基本理论分析解决生产实际工程问题的能力。本课程对学生达到毕业要求有如下贡献：

1.知晓流体力学的发展现状和趋势，应用流体力学及其软件在机械、土木、航空航天和材料

等工程领域解决与流体相关的技术问题；

2.具备对复杂的流体工程问题进行简化、建立数学模型并进行求解的能力；

3.具有针对复杂工程问题中的流体系统进行流体力学计算和技术设计的能力；

4.具有针对复杂流体工程问题开展实验研究的能力；

5.了解和初步掌握流体力学现代计算技术，进行流体力学问题的仿真计算。

（二）基本教学内容

绪论

教学目的与要求：掌握流体力学的研究方法、流体力学中常用的数学基础知识。

教学重点：流体的三大研究方法：实验方法、分析方法、数值计算；数学基础知识。

教学难点：三大研究方法之间的关系、数学基础知识。

教学内容：三大研究方法的主要特点、流体力学的研究对象、特点及学习方法、流体力学常用的数学知识。学时分配：2课时。

第一章、流体的物理性质和物理运动物理量的描述

教学目的与要求：掌握流体的定义和物理特性，用于流体力学研究的基本简化假设；描述流体的两者方法；流体的运动分解。

教学重点：流体的三大特征；流体的连续介质假设；描述流体运动的欧拉方法和拉格朗日方法。

教学难点：连续介质假设；牛顿內摩擦定律；表面张力。

教学内容：流体的定义与主要特征、流体的主要物理性质、流体的连续介质模型、流体运动分析及其描述流体的方法、迹线与流线、质量力与表面力、应力张量。

学时分配：6课时。

第二章、流体的平衡

教学目的与要求：掌握流体力学的基本概念，流体静压强的分布规律，压强的计量基准和计量单位，了解液柱测压计的工作原理，掌握作用在平面和曲面上的流体总压力的特性和计算、流体在惯性坐标系中平衡。教学重点：流体静压强及其特性、流体静力学基本方程及其应用、液体在非惯性坐标系中的相对平衡、静止液体作用在平面和曲面上的总压力、欧拉平衡方程。

教学难点：流体的相对平衡、平面和曲面上的流体总压力计算、流体中物体所受压强合力的计算。

教学内容：作用在流体上的力、流体平衡微分方程、流体的静力学基本方程、流体静压强特性及其分布规律、液体在非惯性坐标系中的相对平衡、静止液体作用在壁面上的总压力。

学时分配：6课时。

第三章、流体运动的基本方程组

教学目的与要求：掌握流体系统与控制体的概念、流体力学基本方程组。

教学重点：应用六面体建立微分形式的流体力学基本方程组。

教学难点：雷诺输运定理、微分形式和积分形式的流体力学方程组。

教学内容：系统与控制体、雷诺输运方程、连续性方程、运动方程、能量方程、初始条件与边界条件、流体力学的理论模型、基本方程组的工程应用。