《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、课程性质与任务1.课程性质:本课程是安全工程专业的主要专业基础课程之一。
该课程的主要任务是使学生掌握流体运动的一般规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的数值计算及实验技能,注意培养学生较好地分析和解决本专业中涉及流体力学问题的能力,为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打下坚实的基础2.课程任务:本课程的目的是为安全工程专业学生提供学习专业课之前的重要的基础理论课程。
通过本课程的学习,要求学生能够掌握流体力学的一些基本原理,并要求能够学会理论联系实际分析和解决工程中各种流体力学方面的有关问题。
二、课程教学内容及要求注重基本理论、基本概念、基本方法的理解和掌握,只有这样才能对专业范围内的流体力学现象做出合乎实际的定性判断,进行足够精确的定量估计,正确地解决专业范围内的流体力学的设计和计算问题。
第一章绪论 (2学时)·流体力学的研究对象、任务和方法,流体力学的发展概况·作用在运动流体上的力,流体的主要力学性质,流体力学模型。
基本要求:掌握质量力、表面力、粘滞力的物理含义,研究流体力学的主要方法,流体力学模型。
重点:粘滞力的物理含义、牛顿内摩擦定律、流体的力学模型。
难点:惯性力是质量力,牛顿内摩擦定律的应用计算。
第二章流体静力学(4学时)·流体的静压强及其特性、流体静压强的分布规律、压强的计算基准和量度单位·流体平衡微分方程、液体的相对平衡·作用于平面的液体压力、作用于曲面的液体压力基本要求:流体静压强的概念、特性、分布规律;两种计算基准、量度单位;液柱测压计;作用在平面上的流体压力;作用在曲面上的流体压力;流体的平衡微分方程和相对平衡。
重点:等压面的概念,流体静压强的计算,作用在平面上的流体压力的计算。
难点:绝对压强和相对压强,作用在平面上的流体压力的计算,流体的平衡微分方程和相对平衡。
第三章流体运动学(2学时)·描述流体运动的两种方法,恒定流动和非恒定流动、流线和迹线、一元流动模型·连续性方程基本要求:描述流体运动的两种方法,基本概念,流动分类;连续性方程,重点:流线和迹线、一元流动模型难点:流线和迹线的区别,第四章流体动力学基础(6学时)流体运动微分方程、元流伯努利方程、总流能量方程及其应用·总水头线和测压管水头线总流动量方程基本要求:连续性方程,能量方程及其应用,动量方程,总水头线和测压管水头线,气流的能量方程,总压线和全压线。
17流体力学
流体力学教学大纲课程编号:140135课程名称:流体力学英文名称:Fluid Mechanics学分:2.5学时:42适用年级专业(学科类):土木工程一、课程概述(一)课程性质流体力学是一门土木工程专业的主要技术基础课。
通过本课程的学习,使学生掌握水流宏观运动的基本规律、基本理论与分析方法,理解不同水流的特点,学会常见土木工程中的水力计算方法,并具备初步的试验量测技能,为学习后续课程和从事专业技术工作打下基础。
(二)教学目标与要求1、具有较为完整的理论基础,包括:掌握流体力学的基本概念;熟练掌握分析流体运动的总流分析方法,熟悉量纲分析与实验相结合的方法,了解求解简单平面势流的方法;掌握流体运动能量转化和水头损失规律,对绕流流阻力有一定了解;具有对一般流动问题的分析和计算能力,包括:水力荷载的计算;管道、渠道和堪过流能力的计算,井的渗流计算;.水头损失的分析和计算。
2、掌握测量水位、压强、流速、流量的常规方法。
具有观察水流现象,分析实验数据和编写报告的能力。
(三)重点和难点该课程中牛顿内摩擦定律,流体静压强及作用在平面和曲面上的总压力的计算,描述流体运动的的欧拉法,连续性方程、伯努利方程和动量方程的建立及其工程应用,流体力学的相似准则、无量纲数和量纲齐次性原理,两种水头损失计算、沿程阻力系数和紊流的特征,短管和长管的水力计算,明渠均匀流的水力计算、明渠非均匀流水面曲线的定性分析及定量计算,小桥(涵)孔径的水力计算,达西渗流定律、集水廊道和单井产水量计算等是本课程的重点和难点。
(四)与其他课程的关系前修课程:高等数学,普通物理,理论力学和材料力学(基础部分)。
流体力学课程在专业教学中将为水文学、土力学、工程地质、土木工程施工、建筑设备等多门专业基础课程和专业课程阐释所涉及的流体力学原理,帮助学生进一步认识土木工程与大气和水环境的关系。
(五)教材及教学参考书1、刘鹤年,流体力学(第二版),中国建筑工业出版社,2004年7月。
流体力学教学大纲
《流体力学》教学大纲课程编号:081073A课程类型:□通识教育必修课□通识教育选修课□专业必修课□专业选修课□√学科基础课总学时:48讲课学时:40实验(上机)学时:8学分:3适用对象:环境工程先修课程:高等数学、大学物理、理论力学一、教学目标(黑体,小四号字)流体力学是环境工程专业的一门主要技术基础课,其任务是使学生掌握流体运动的一般规律和有关的概念,基本理论、分析方法、计算方法和一定的实验技能;培养学生分析问题和解决问题的能力。
为学习专业课,从事专业工作和进行科学研究打基础。
目标1:掌握流体力学的基本概念、基本理论、基本方法,并具有一定的流体力学实验技能(具有测量水位、压强、流量的操作技能和编写报告能力)。
目标2:掌握掌握流体力学的分析方法、计算方法,能在解决复杂工程问题时熟练运用,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养。
目标3:为该课程在《水污染控制工程》、《大气污染控制I(防尘)》、《大气污染控制II(防毒)》、《排水管道系统》等课程中的应用奠定良好的基础。
二、教学内容及其与毕业要求的对应关系本课程的重点内容包括平面上静水总压力的计算、曲面上静水总压力的计算、连续性方程、伯努利方程、动量方程的联合应用与计算,这些内容将细讲、精讲。
对这部分内容,除了理论讲授课外,专门拿出一定时间作为习题课,带领学生精讲精练。
粗讲的内容包括:液体的相对静止、潜体和浮体的平衡及稳定、流体微团运动分析、理想流体无旋流动、相似理论等。
为实现上述教学目标,教学过程将采用多媒体教学手段,课堂讲授为主、实验课、自习、练习为辅的教学方式。
习题课讲解流体力学的解题思路、方法、步骤、注意的问题;分析习题中的错误、问题,在授课老师的引导下进行课堂讨论,并解决有关疑难问题。
实践教学环节主要是流体力学实验技能的训练,要求学生具有测量水位、压强、流量的操作技能和编写报告能力。
为巩固和加深学生对所学的基本概念、理论的理解,培养学生用流体力学的理论分析和解决问题的能力、培养计算技能,课后将布置作业30道左右题目,由学生独立完成,并针对性的进行作业题目讲解。
流体力学课程教学大纲(中文版)
流体力学课程教学大纲(中文版)教学目的与重点:通过课堂讲授,使学生理解《流体力学》的基本概念、理论和基本方程,掌握采用流体力学原理分析实际流动问题的方法。
重点在于培养学生从实际流动问题建立抽象物理和数学模型,并进一步求解的能力。
课程类型:专业基础课教学方式:讲授为主学时:64学时考核方式及成绩评定标准:平时作业20%;期中考试40%;期末考试40%先修要求、适用院系及专业:要求先修《微积分》、《数理方程》、《场论》、《复变函数》适用力学、航空、机械、热能、汽车、核能、工物和环境等专业课程内容简介:流体力学》一门应用面广泛的专业基础课,在航空、航天、能源、动力、机械、化工等领域尤为重要,它同时也是众多后续课程,如空气动力学、粘性流体力学、传热学、计算流体力学等的基础。
本课程为研究生专业基础课,主要介绍《流体力学》的基本概念和观点、理论和方程,分析流体力学问题的常用方法和相关工程应用知识。
培养学生对实际流体力学问题的分析、抽象建模和求解能力,为今后专业课程学习和从事相关的工程技术和科学研究打下坚实基础。
课程讲述主要内容包括:流体及其物理性质、流体运动学、流体动力学基础、理想流体动力学、可压缩流体动力学和粘性流体动力学等。
课程主要教学内容:第一章绪论(2学时)1. 流体力学的研究对象和内容2. 流体力学的发展历史3. 流体力学的研究方法4. 本课程主要内容5. 预备知识第二章流体的物理性质(3学时)1.流体的连续介质模型2.流体的基本性质3.作用在流体上的体积力和表面力4.流体的界面现象和性质第三章流体运动学(9学时)1.描述流体运动的两种方法2.流场的几何描述3.流体微团运动分析4.流场的旋度5.给定流场的散度和旋度求速度场6.第四章流体动力学(10学时)1.流体动力学积分型基本方程2.积分型守恒方程的应用3.流体动力学微分型基本方程4.流体静力学第五章理想流体动力学(12学时)1. 理想流体运动的基本方程和初边值条件2. 理想流体在势力场中运动的主要性质3. 兰姆型方程和理想流体运动的几个积分4. 理想不可压缩无旋流动问题的数学提法和主要性质5. 理想不可压缩无旋流动速度势方程的基本解及叠加法7.不可压缩流体二维流动的流函数及其性质7. 理想不可压缩流体平面无旋流动问题的复变函数方法第六章气体动力学基础(12学时)1.基本方程和基本概念2.完全气体等熵流动的主要性质3.激波理论4.超声速气体绕凸角流动5.完全气体在变截面绝热管内的准一维定常流动第七章粘性流体动力学基础(12学时)1.粘性流体的流动简介2.牛顿流体运动的基本方程及其解法3.粘性流体动力学的相似律4.不可压缩牛顿流体的圆管Poiseuille流动解析解5.平行平板间的库埃特流动、同心圆桶间流动Taylor-Couette流动6.极慢流动7.边界层理论8.湍流概述双语教学课程大纲(英文)1.Introduction & Basic Conceptsa)The concept of a fluid, the fluid as a continuumb)Properties of velocity fields: velocity & thermodynamic, flowanalysis techniquesc)History & scope of fluid mechanics2.Hydrostaticsa)Pressure & its gradientb)Equilibrium of fluid, hydrostatic forces on plane & curvedsurfacesc)Buoyancy & stabilityd)Application to manometry, pressure distribution & measurement3.Basic Integral Relationsa)Basic laws of fluid mechanics, Reynolds transport theoremb)Conservation of mass, linear momentum equation, angularmomentum theorem & energy equationc)The Bernouilli equation & frictionless flow4.Differential Relationsa)Acceleration of a fluidb)Differential equations of mass conservation, linear momentum,angular momentum & energyc)Boundary conditions for basic equationsd)Stream functions & potential functions, frictionless irrotationalflow5.Dimensional Analysis & Similitudea)Principle of dimensional homogeneity, the pi-theoremb)Nondimensionalization of basic equations, modeling and pitfalls6.Viscous Flow in Ductsa)Reynolds number regimes, laminar and turbulent flowb)Head loss, laminar fully developed pipe flowsc)Turbulence modeling, turbulent pipe flowsd)3-types of pipe flow problems, flow in non-circular ducts, minorlosses in pipe system7.Boundary Layer Flowsa)Reynolds number & geometry effects, the concept of boundarylayerb)Momentum integral estimates & boundary layer equationc)The flat plate boundary layerd)Boundary layer with pressure gradient, exp. external flows8.Inviscid Incompressible Flowa)Elementary plane flow solutionsb)Superposition of plane flow solutionsc)Plane flow past closed body shape, the Kutta-Joukowski lifttheoremd)Basic idea of computational fluid dynamicspressible Flowa)Introduction of compressible flow, speed of soundb)Adiabatic & isentropic steady flowc)Isentropic flow with area changes, chockingd)The normal shock wavee)Laval nozzlef)Two-dimensional supersonic flow, Prandtl-Meyer expansionwave。
流体力学教学大纲
中央广播电视大学“开放教育试点”土木工程专业(专升本)流体力学课程教学大纲中央广播电视大学2001年12月《流体力学》教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质与任务流体力学是中央广播电视大学“开放教育试点”工学科土建类土木工程专业的一门公共必修课程。
该课程的主要任务是使学生掌握流体(水流)运动的一般规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的试验技能,注意培养学生发现和解决问题的能力,为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打下基础。
二、课程的教学基本要求学生学完本课程后应达到下列基本要求:1.具有一定的理论基础。
正确理解流体力学的基本概念。
掌握连续性方程、能量方程、动量方程的应用。
掌握水流运动的分析方法。
认识量纲分析与实验的关系。
2.对工程中的一般流体问题具有分析和计算的能力。
3.掌握一定的实验技能与方法,具有测量运动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力。
三、课程教学要求的层次有关定义、定理、性质、特征等概念的内容按“知道、了解、理解”三个层次要求;有关计算、解法、公式、法则等方法的内容按“会、掌握、熟练掌握”三个层次要求;实验按“观察、学会、能、测定、掌握、应用”六个层次要求。
第二部分学时、教学安排、教材与教学环节一、学时分配与学分1.学时分配本课程共72学时2.学分本课程共4学分。
二、教学安排流体力学课程安排在第三学期,一个学期完成全部教学任务。
三、文字教材根据远距离教育要求,本课程的文字教材以文字主教材和文字辅助教材两部分组成,并采用合一式编排。
文字教材是学生学习课程的主要用书,主教材部分的内容是课程的基本内容,是教学的主要依据。
辅教材部分的内容是对主教材相应内容进行归纳、总结,通过例题与习题,帮助学生理解和掌握课程的内容。
文字教材是学生获得知识和提高能力的重要媒体之一,教材的内容要具有科学性,概念叙述要准确无误,方法的阐述要详细,论证要清楚,要体现远程开放教育的特点,要适合成人、以业余学习为主的特点,要便于自学。
《流体力学》课程教学大纲
《流体力学》教学大纲课程编码:632015课程名称:流体力学英文名称:Fluid Mechanics开课学期:4学时/学分:32/2 (其中实验学时:课内4学时,课外2学时)课程类型:必修课开课专业:建设工程学院勘查工程专业、建筑工程专业、卓越工程师班选用教材:于萍主编.《工程流体力学》,科学出版社2011年3月第二版。
主要参考书:1、张也影主编.《流体力学》,高等教育出版社1998年第二版。
2、孔珑主编.《工程流体力学》,北京大学出版社1982年版。
3、归柯庭等编.工程流体力学科学出版社2()05年版。
4、李诗久:《工程流体力学》,机械工业出版社1989年版。
5.、A. J. Ward-Smith : ^Internal Fluid Flow》,1980 版一、课程性质、目的与任务工程流体力学是动力、能源、航空、环境、暖通、机械、力学、勘探等专业的重要专业基础课。
通过系统学习流体的力学性质、流体力学的基本概念和观点、基础理论和常用分析方法、有关的工程应用知识等;在实验能力、运算能力和抽象思维能力方面受到进一步严格的训练,培养学生具有对简单流体力学问题的分析和求解能力;掌握一定的实验技能,学会应用基本规律来处理和解决实际问题。
为今后学习专业课程,从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实基础。
流体力学学科既是基础学科,又是用途广泛的应用学科,在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能,结合各种实践教学环节,进行机械工程技术人员所需的基本训练,为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事机械设计工作打下基础。
二、教学基本要求通过本课程的学习,学生应到达以下基本要求:1、掌握流体力学的基本概念、基本规律、基本的计算方法。
2、能推导一些基本公式和方程,明确方程的物理意义。
3、能独立完成基本的实验操作,通过实验,学会熟练运用基本公式。
4、具有分析实验数据和编写实验报告的能力。
5、通过研究型实验工程,使学生初步具有一定的创新能力。
流体力学教学大纲
《流体力学》教学大纲课程名称:流体力学英文名称: Fluid Mechanics一、本课程的地位、作用与任务《流体力学》是机械工程专业的一门技术基础课程,是研究流体静止和运动的力学规律,以及在工程中的应用。
课程着重阐明流体力学的基本物理现象、基本概念、基本原理和规律,及这些规律在工程实际问题中的应用,同时培养学生分析、解决问题的能力。
通过本课程的学习,为学生今后从事机械工程领域的科研工作奠定基础。
二、课程内容与基本要求(一)绪论1.学习内容:流体的主要力学性质,作用在流体上的力,流体的力学模型。
2.学习重点和难点:重点是流体的主要力学性质中的粘性;难点是应用牛顿内摩擦定律求解粘性切应力。
3.学习目的和要求:通过本章的学习,必须了解流体力学研究的内容,流体的压缩性和热胀性的计算公式,粘性及粘性力,流体的表面张力。
掌握用牛顿内摩擦定律求解在不同条件下粘性切应力的方法。
(二)流体静力学1.学习内容:流体静压强及其特性、分布规律,压强的计算基准和量度单位,作用于平面、曲面的液体压力,流体平衡微分方程,流体的相对平衡。
2.学习重点和难点:重点是流体压强的分布公式,作用于平面、曲面液体压力的计算公式及方法,以及流体处于相对平衡时流体压强的分布规律;难点是流体作用于平面时压力作用点的位置计算,作用于曲面时压力体的计算,处于相对静止时流体压强分布规律的计算。
3.学习目的和要求:通过本章的学习,掌握静止流体的压强计算,掌握计算静止流体在平面上的压力大小、方向及作用点的方法,掌握计算静止流体在曲面上作用力的水平分量、竖直分量、合压力的作用方向。
了解利用流体的平衡微分方程,对处于相对平衡状态下流体的压力分布公式进行推导。
(三)流体运动学基础1.学习内容:描述流体运动的两种方法,流体动力学的基本概念、连续性方程。
2.学习重点与难点:重点是流体质点加速度的计算公式,流线和迹线的异同,定常流和非定常流、均匀流、渐变流、急变流的定义;难点是连续性方程的公式推导及应用。
流体力学课程教学大纲
流体⼒学课程教学⼤纲《流体⼒学》课程教学⼤纲⼀、课程基本信息1、课程代码:03300102、课程名称(中/英⽂):流体⼒学/Fluid Dynamics3、学时/学分:48/64、先修课程:⾼等数学 (上、下)、理论⼒学,1110011/1110012/06100405、⾯向对象:热能与动⼒⼯程专业和机械设计制造及其⾃动化专业的本科⽣6、开课院(系):航海学院机械⼯程与⾃动控制系7、教材、教学参考书:教材:《流体⼒学》、景思睿张鸣远编著、西安交通⼤学出版社、2001年7⽉;教学参考书:《⼯程流体⼒学》、归柯庭等编著、科学出版社、2003年7⽉;《流体⼒学》、吴望⼀主著、北京⼤学出版社、1983年3⽉。
⼆、课程性质和任务《流体⼒学》为⾮流体⼒学专业的机械制造、动⼒⼯程、能源、环境与化学⼯程等类专业的重要技术基础课。
通过本课程讲述将使学⽣掌握基础的流体⼒学知识,并对后续专业课程的学习及相关专业⼯作的开展奠定初步的流体⼒学理论基础。
三、教学内容和基本要求《流体⼒学》课程在内容设置上既着眼于本科⽣未来⼯作和⾼技术发展的需要,也兼顾到本科⽣急需掌握的基础理论和基础专业知识。
主要讲述内容包括:流体及其物理性质,流体静⼒学、流体运动⼒学基础、流体动⼒学基础、相似原理与量纲分析、理想不可压缩流体的定常流动、通道内的粘性流动、粘性不可压流体绕物体流动等。
本课程讲述总计需48学时,具体教学内容和基本要求如下: 第⼀章流体及其主要物理性质(4)主要内容:1、流体与连续介质模型;2、流体的黏性;3、流体的可压缩性;4、作⽤在流体上的⼒。
基本要求:掌握流体的基本物理性质;理解连续介质模型的含义。
第⼆章流体静⼒学(6)主要内容:1、流体静压强及其特性;2、静⽌流体平衡微分⽅程式;3、重⼒场中静⽌流体内的压强分布及压强测量;4、作⽤在平⾯上的流体静压⼒;5、作⽤在曲⾯上的流体静压⼒及浮⼒。
基本要求:掌握流体静压强的基本特性;掌握流体静⼒学的基本原理;了解压强常⽤的测量⽅法;掌握平⾯及曲⾯上流体静压⼒的计算。
《流体力学》课程教学大纲
《流体力学》课程教学大纲《流体力学》课程教学大纲《流体力学》是能源与动力工程专业的一门主要技术基础课,是该专业工程技术人员必须掌握的知识。
它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科,以流体基础理论为主,结合一般工程技术的课程。
通过本课程的理论学习,使学生具备如下知识和能力:1.学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,具备基本的抽象思维基本能力,培养学生整体思维、融会贯通、学会学习的能力。
2.掌握基本概念、基本的计算方法;流体静止和相对平衡时压强的分布规律及计算方法;粘性流体运动的基本概念、基本方程、阻力损失的计算以及流体与固体之间的相互作用;熟悉边界层的基本概念和流体绕物体流动阻力及产生的原因;熟悉流体平面流动的流函数、速度势函数与叠加原理;完全气体一维流动的基本方程和基本方程的应用。
3.培养能够运用流动的分析方法解决工程实际的设计计算及分析问题的能力。
二、课程教学的内容及学时分配1、课程理论教学内容及要求《流体力学》课程主要以讲授、讨论、分析计算为主,以课堂测验、作业为辅。
课堂教学将利用MOOC平台和先打通讯工具辅助教学,调动学习积极性,提高教学效率。
本课程目标、知识单元与学时分配见表1。
表1 课程目标、知识单元与学时分配2、课程实验教学内容及要求本课程实验注重基础知识、基本技能的培养,以加强学生基本实验操作训练,增强感性认识,以期达到用所学理论知识解决实际问题的能力,为学生适应社会各方面工程实际需要打下良好的基础,使学生初步具备分析、整理实验数据的能力。
通过实验,使学生具备如下知识和能力:1)、学会设备操作、报告撰写基础知识,培养学生在实验中提出问题、分析问题、解决问题的能力和对实验数据的综合处理、归纳分析、得出实验结论的能力。
2)、通过该实验课的基本训练,使学生学会正确使用各种常规的仪表,训练学生的实际动手能力。
本课程实验学时共6学时,设3个实验,如表2所示。
三、课程教学方法课程教学以课堂讲授为主,结合实验、作业、微课,MOOC课与相应的资源,配合多媒体课件等共同完成课堂授课内容。
流体力学课程教学大纲
《流体力学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标(一)总体目标:本课程是一门重要的基础理论课程,同时也是机械工程等相关专业的专业技能基础课。
通过学习本课程,学生将能够正确理解和掌握流体力学的基本概念、基本理论和基本方法。
这将有助于培养学生独立地分析和解决从工程实践中简化出来的流体力学问题的能力,为进一步学习专业课程、从事技术工作、拓展新知识、进行涉及流体的科学研究以及解决机械领域复杂工程问题奠定坚实的基础。
(二)课程目标:课程目标1:1.掌握流体在静止状态下的力学分析方法,了解流体与固体之间的相互作用力,熟悉流体运动的数学描述和几何表示方法。
培养学生对流体微团运动变形的分析能力,熟练运用连续方程求解简易模型的流体特性。
具备在机械设计领域建立数学模型并求解的能力。
1.2 掌握雷诺运输公式,根据质量、动量和能量守恒原理,推导连续方程、能量方程和动量方程的微分和积分形式;熟悉理想流体运动欧拉方程、伯努利方程及其积分和微分形式。
通过这些知识,培养学生在机械设计和测控方面的实际技能,确保他们能够运用流体力学知识建立数学模型并解决复杂的工程问题。
课程目标2:2.1 熟悉流体力学中的量纲分析方法和动力相似分析方法,了解通过实验和理论相结合的方式来探索流动过程规律。
培养学生运用量纲分析和动力相似理论解决简单流动问题的能力;并能运用流体力学原理,识别和提炼机械产品设计方面的复杂工程问题。
2.2掌握不可压缩粘性流体的N-S方程,明确湍流的概念;掌握圆管湍流运动特性和管道阻力的计算,以及流体的阻力和阻力系数的计算;借助流体力学实验,具备机械工程中测控领域复杂工程问题的提炼和解决能力。
课程目标3:掌握流体力学相关实验,了解现代流体力学模拟技术的最新动态,了解主流计算流体力学(CFD)工业领域的应用;能针对具体的机械工程专业中的流体力学问题,开发或选用合适的计算软件、仿真软件等进行模拟和预测。
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1:课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容(四号黑体)(具体描述各章节教学目标、教学内容等。
《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。
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《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. Theapplications 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。
学时分配:9课时。
第四章、流体的积分关系式及其应用教学目的与要求:掌握积分形式的流体力学的基本方程:连续性方程、伯努利方程、拉格朗日积分、能量方程、动量方程和角动量方程的推导及其工程应用。
教学重点:兰姆----葛罗米柯方程简化为伯努利与拉格朗日积分;积分形式流体力学方程组的应用。
教学难点:无粘性流体运动方程的简化、拉格朗日与伯努利积分及其应用、动量定理的应用、动量矩定理的应用。
教学内容:无粘性流体运动方程的简化、流体流动的连续性方程、拉格朗日与伯努利方程及其应用、动量定理、角动量定理积分形式的守恒方程、定常欧拉运动微分方程的积分求解。
学时分配:9课时。
第五章、流体的涡旋运动教学目的与要求:掌握流体涡旋运动的基本概念和运动性质、涡旋所感生的流体运动公式,产生涡旋的原因和与描述涡旋运动相关定理与理论。
教学重点:涡旋运动的基本概念和涡量输运方程、涡旋运动的性质、涡对、卡门涡街、兰金组合涡的分析。
教学难点:涡旋运动的产生、扩散及衰减涡旋运动的速度场、以开尔文和亥姆霍兹表示的涡线、涡面和涡管的保持性。
教学内容:涡旋运动的基本概念和运动性质、涡旋运动的基本概念和涡量输运方程、涡旋运动的性质、涡线、涡面和涡管的保持性、涡对、卡门涡街、兰金组合涡的分析。
学时分配:10课时。
第六章、无粘性不可压缩粘性流体的无旋流动教学目的与要求:掌握速度势函数及基本方程组、平面运动的流函数、平面运动的复势、掌握二种求复势函数的方法:奇点法叠加法、镜像法教学重点:平面运动的流函数、平面运动的复势、求复势函数的方法。
教学难点:速度势函数及基本方程组、求复势函数的方法、平面运动的求解流函数的拉普卡斯方程、柱体的绕流的受力及其达朗伯佯谬。
教学内容:速度势函数及基本方程组、平面运动的流函数、平面运动的复势、掌握二种求复势函数的方法:奇点法叠加法、镜像法、平面运动的求解流函数的拉普卡斯方程、柱体的绕流的受力及其达朗伯佯谬、粘性流体绕流物体的阻力。
学时分配:10课时。
第七章、量纲分析与相似原理教学目的与要求:理解相似概念、相似准则及模型试验,了解量纲分析法。
教学重点:相似准则、相似准数、模型试验。
教学难点:流动的相似概念、五个相似准数、量纲分析及定理的应用。
教学内容:量纲分析、相似原理、模型实验。
学时分配:4课时。
四、考核方式《流体力学》考核及成绩评定方式最终成绩由平时作业成绩与出勤、平时测验成绩、期中考试、实验成绩和期末成绩等组合而成。
各部分所占比例如下:平时作业成绩与出勤:15%。
主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。
平时测验成绩、期中考试:20%。
期末考试成绩:50%。
题型:1、填空题;2、计算题等。
实验成绩:15%。
由实验老师评定给分。
五、持续改进方法教学内容的持续改进:及时将流体力学的新进展、工程实际问题中流体力学的新应用和本人承担课题中的与流体力学相关的内容融入课堂教学中。
教学方法的持续改进:本课程教学拟采用课堂教学(含小班讨论)为主,结合学生自学、章节自我总结、主题发言与讨论、实验教学等开展多种方式教学,老师应与学生经常沟通,总结与分析这些教学方式的教学效果,及时调整和加强适合学生的教学方式。
六、教材及参考书教材:流体力学(周光坰),高等教育出版社参考书:流体力学(吴望一),北京大学出版社水力学(清华大学水力学教研组编),高等教育出版社工程流体力学(侯国祥、孙江龙等),机械工业出版社工程流体力学(孙文策),大连理工大学出版社工程流体力学(杨小龙、孙石等),中国水利水电出版社七、授课手段(教学方法)以课堂教学(含小班讨论)为主,结合学生自学、章节自我总结、主题发言与讨论、实验教学等开展多种方式教学。
课堂教学主要讲解流体力学的基本概念、基本理论以及基本分析方法,并将自然现象、日常生活中遇到的流体力学问题以及工程中的流体力学问题等融入基本理论的教学,使学生更好地熟悉或掌握流体力学的基本理论,提高学生对流体力学的学习兴趣、熟悉流体力学的理论体系、思维方式和研究方法。
课堂教学尽量引入互动环节,使学生能更好地融入课堂教学,提高教学效果。
小班讨论主要是以与课堂教学重要内容相关的工程问题为基础,围绕一个或若干个主题进行研讨,通过学生分组搜集资料、准备材料并做ppt,主题发言、自由讨论,老师补充等形式,提高学生自主获取知识、团队协同工作和语言沟通交流的能力。
对比较容易理解的章节让学生自学,分组准备材料,小组派人主讲自学体会并提出疑问,组员补充,以培养学生自主学习的意识、自主学习的能力、抓住要点的能力和口头表达与面试的能力。
章节自我总结能培养学生的综合文字能力、对所学知识进行归纳与提炼的能力、书面写作表达能力等。
实验教学提高学生将所学知识用于实际的能力和动手的能力。