工程流体力学课程教学(自学)基本要求文档

《工程流体力学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教学目标
1. 理解流体力学基本概念，流体的主要物理性质和分类。

2. 掌握静止流体平衡条件及内部的压力分布；掌握理想不可压缩流体无旋流动，伯努利方程，动量方程，培养学生对知识的综合运用能力。

3. 掌握相似原理和量纲分析法，培养学生实验研究能力。

三、理论教学内容与要求
四、实验教学内容与要求
五、考核方式
采用期末考试、平时考核和实验相结合的考核方式。

总成绩为100分，其中期末考试成绩占总成绩的70%，平时成绩（包括作业、出勤、课堂小测验等）占总成绩的20%，实验成绩占总成绩的10%。

《工程流体力学》课程教学大纲英文名称：Engineering Fluid Mechanics课程编号：学时数：72其中实验学时数：12课程性质：必修课先修课程：高等数学，理论力学等适用专业：建筑环境与能源应用工程专业一、课程的性质、目的和任务本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备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，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。

学生通过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分析、解决问题的能力。

是后续专业课程学习的基础。

课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。

2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。

本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论，以及水力计算的基本方法。

使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基础。

二、课程教学内容及基本要求第1章绪论1.1 作用于流体上的力1.2 流体的主要力学性质1.3 牛顿内摩擦定律1.4 流体的力学模型基本要求：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，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念。

第2章流体静力学2.1 流体静压强及其特性2.2 流体静压强的分布规律2.3 流体静压平衡微分方程及其积分形式2.4 重力作用下流体静压分布规律2.5 压强的测量、计算与应用2.6 作用于平面的流体静压力2.7 作用于曲面的流体静压力2.8 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡基本要求：理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用；掌握平面和曲面受压力的计算方法。

工程流体力学课程教学大纲课程编码：SD02010210课程名称：工程流体力学课程英文名称：ENGINEERING FLUID MECHANICS总学时：84 讲课学时：74 实验学时：10 上机学时：0 课外辅导学时：0一、课程教学目的本课程的教学目的：面向动力类及相近专业的本科生，讲授流体力学的基本概念和基本理论，以及流体平衡和运动的基本规律。

使学生了解流体的基本概念和基本属性，基本掌握流体静力学、运动学、动力学的基础知识和基本理论，基本掌握运用流体力学知识解决工程实际的分析和运算能力。

本课程的基本要求是：讲述流体的基本概念和属性，尤其是流体与刚体和固体在力学行为方面的区别。

以此为基础和出发点，介绍流体静平衡所遵循规律及点压和面压的计算方法，并以介绍流体运动的一系列基本概念为前提，推求流体力学的三大基本方程。

然后介绍管路系统的水力计算和流体出流计算以及水击现象的基本概念。

本课程以讲述流体力学基本概念、基础知识和基本原理为主，着重培养学生解决工程问题的能力。

并通过一定数量习题和实验，使学生具有足够的感性认识和实际动手的能力。

二、教学内容及基本要求主要教学内容：流体静力学、流体运动学、理想流体动力学、粘性流体动力学、流动阻力与损失、管路水力计算、量纲分析方法、漩涡理论基础、理想流体有势流动、边界层理论。

课程的重点：讲述流体力学三大基本方程及流动阻力计算、流体运动学基本理论、流体的绕流问题等。

课程的难点：流体运动学、流体动力学、粘性流体的阻力与损失、边界层理论。

第1章绪论（6学时）第1节教学内容（1学时）：流体力学研究的内容和方法，流体力学的发展简史，目前研究的一些成果。

教学要求：重点讲述流体力学的研究方法和发展历史。

第2节教学内容（5学时）：连续性介质模型、作用在流体上的力、流体的物理性质等。

教学要求：重点讲述流体的粘性。

第2章流体静力学（8学时）第1节教学内容（2学时）：流体静压强及其特性，流体平衡微分方程式，力函数等压面。

《工程流体力学》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Engineering Hydrodynamics2、课程类别：专业基础课程3、课程学时：总学时88，实验学时124、学分：5.55、先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《工程力学》6、适用专业：油气储运工程7、大纲执笔：油气储运教研室郑云萍8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定（修订）时间：2006.11二、课程的目的与任务工程流体力学是油气储运工程专业的一门主要专业基础课程。

它的主要任务是通过各个教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，提高学生分析和解决实际问题的能力，为以后学习专业知识，从事专业技术工作和科研打下必要的流体力学基础。

三、课程的基本要求通过本课程的学习，了解流体的物理性质，掌握流体的平衡规律、流体的运动规律、流体与其接触的固体壁面间的受力特点、压力管路中的水力计算、气体动力学基础知识及非牛顿流体运动规律等内容。

四、教学内容要求及学时分配1. 流体及其主要物理性质（4学时）1）具体内容工程流体力学的研究对象流体的特性、连续介质的假说流体的密度和重度流体的压缩性、膨胀性和粘性作用在流体上的力2）重点：流体的物性及作用在流体上的力3）难点：粘性4）基本要求正确理解流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律正确理解流体连续介质、理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念2.流体静力学（10学时）1）具体内容流体静压强及特性流体平衡微分方程式流体静力学基本方程式压力的基准和计量流体相对平衡静止流体作用在平面上的力静止流体作用在曲面上的力2）重点：流体静压强的特性，流体静力学基本方程式的应用，静止流体作用在平面、曲面上的力3）难点：静止流体作用在平面、曲面上的力4）基本要求掌握流体静压强的概念及其性质掌握流体平衡微分方程式及应用，能够熟练地进行点压强和总压力的计算3. 流体运动学与动力学基础（14学时）1）具体内容研究流体运动的拉格朗日法及欧拉法流体运动的基本概念恒定流动的连续性方程理想流体运动微分方程式理想流体伯努利方程式实际流体伯努利方程式及其意义伯努利方程式的应用泵对液体能量的增加系统与控制体动量定理及其应用2）重点：流体运动的基本概念，伯努利方程式的应用，泵对流体能量的增加，动量定理的应用3）难点：实际流体伯努利方程式的推导，输运公式的推导，能量方程、动量方程的灵活应用4）基本要求了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象描述流体运动的概念掌握连续性方程式，流体微团运动的基本形式和理想流体运动微分方程式（欧拉运动方程式）牢固掌握流体运动的总流分析法，能够比较灵活地综合运用连续方程式，能量方程式（伯努利方程式）和动量方程式计算总流问题4. 流体阻力和水头损失（14学时）1）具体内容实际流体运动微分方程式管路中流动阻力产生的原因及分类因次分析和相似原理层流与紊流圆管层流分析紊流理论浅析管路中的沿程阻力局部阻力附面层理论基础2）重点：因次分析和相似原理中的基本概念，π定理的具体应用，圆管层流的运动规律，沿程及局部阻力的计算3）难点：实际流体运动微分方程式（纳维—司托克斯方程式）的推导4）基本要求掌握流体运动微分方程式（纳维—司托克斯方程式）及应用掌握因次分析法，掌握力学相似概念和主要相似准则的意义及用途掌握流体运动的两种流动状态及其判别掌握圆管中层流的流动规律了解能量损失阻力系数和水头损失的原因，明确影响阻力系数的因素，熟练掌握计算阻力系数和水头损失方法了解边界层概念和边界层分离现象5. 压力路的水力计算（12学时）1）具体内容管路特性曲线长管的水力计算沿程均匀泄流短管的水力计算孔口和管嘴出流2）重点：长管、短管的水力计算3）难点：复杂长管、短管的水力计算4）基本要求理解长管、短管，串联、并联管路的水力特性的概念掌握有压定常管流的水力计算，掌握孔口、管嘴的水力计算6. 一元非恒定流动（4学时）1）具体内容一元非恒定流动基本方程式（连续性方程式、运动方程式）水击现象及水击压力的计算理想流体的水击波动方程式变水头泄流与排空2）重点：水击压力的计算，变水头泄流与排空3）难点：理想流体的水击波动方程式推导4）基本要求了解管路中水击现象，能够进行水击压力计算了解变水头泄流与排空的水力计算7. 理想流体二元不可压缩流动（4学时）1）具体内容流体微团运动的分析、势流和涡流平面势流势流的迭加原理绕流的升力和阻力2）重点：概念及理论推导3）难点：理论推导4）基本要求了解本章所涉及到的概念、能确定流体的速度势及流函数8. 一元气体动力学基础（8学时）1）具体内容气体动力学基本概念微小扰动在空气中的传播气体一元恒定流动基本方程式（能量方程式、状态方程式、动量方程式）理想气体一元等熵流动的特性绝热气流压缩性的影响气流速度与断面形状间的关系气体从管嘴的等熵出流实际气体在管道中的定常流动2）重点：气体一元等熵流动的特性3）难点：气体一元等熵流动的特性4）基本要求掌握可压缩流体一元恒定流动的基本方程正确理解压力波的传播、声速和马赫数的概念掌握完全气体一元等熵恒定流动、滞止状态、临界状态及极限速度了解可压缩流体在变截面管中的流动。

《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。

《工程流体力学》课程教学大纲英文名称： Engin eeri ng Fluid Mecha nics 课程编号: 学时数：72其中实验学时数：12 课程性质：、课程的性质、目的和任务本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备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，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。

学生通 过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分 析、解决问题的能力。

是后续专业课程学习的基础。

课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与 固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习 打下坚实的理论基础。

2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学 问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能 力。

本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论, 以及水力计算的基本方法。

使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中 问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基 础。

、课程教学内容及基本要求 第1章绪论作用于流体上的力 流体的主要力学性质 牛顿内摩擦定律 流体的力学模型 基本要求:了解本课程在专业及工程中的应用;必修课 先修课程: 高等数学，理论力学等 适用专业: 建筑环境与能源应用工程专业1.1 1.2 1.3 1.4掌握流体主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续 介质、不可压缩流体及理想流体的概念。

第 2 章 流体静力学流体静压强及其特性 流体静压强的分布规律 流体静压平衡微分方程及其积分形式 重力作用下流体静压分布规律 压强的测量、计算与应用 作用于平面的流体静压力 作用于曲面的流体静压力 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡 基本要求：理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡 中的应用；掌握平面和曲面受压力的计算方法。

《工程流体力学》课程教学大纲课程名称：工程流体力学课程类别：专业发展课适用专业（方向）：过程装备与控制工程总学时数：40学分：2.5编制部门：机电工程系编制日期：2015年1月一、课程的性质与任务本课程是“过程装备与控制工程”专业本科学生必修的专业课，是学生学习专业课和从事本专业生产和科研工作必备的基础理论。

该课程的教学目的是使学生掌握流体的力学性质，流体运动学基本概念，不可压缩流体的一维层流流动，流体流动微分方程，化工机械中的典型流动分析等知识。

从而为分析研究过程装备中的流体流动规律及其相关传递过程，以及设计开发新型高效的过程装备奠定必备的基础。

二、课程教学基本要求要求学生全面掌握流体的力学性质及其运动学基本概念、静止条件下的流体受力和静力学方程、静止流场特征、流体运动的控制方程及其运用、典型一维流动特征、三维流体运动的基本方程、流体运动学基本原理、流体力学的实验方法和数值模拟方法以及综合应用。

要求学生能独立完成所布置的习题，理论与实际相结合，具有解决工程实际问题的能力。

三、课程教学内容、要求与学时分配1．绪论（1）流体力学发展史简述（2）流体力学的研究内容、研究方法和应用（3）流体的定义和特征连续介质模型（4）作用在流体上的力（5）流体的主要物理性质2．流体静力学（1）流体静压强及其特性（2）流体平衡微分方程式（3）重力场中流体的平衡（4）流体的相对平衡（5）静止流体作用在固体壁面上的总压力（6）静止流体作用在潜体和浮体的总浮力3．流体运动学和动力学基础（1）研究流体运动的方法（2）定常、非定常流动一、二、三维流动（3）迹线流线（4）流管流束流量当量直径（5）系统控制体输运公式（6）连续方程（7）动量方程动量矩方程（8）能量方程（9）伯努利方程及其应用（10）流线主法线方向速度和压强的变化（11）粘性流体总流的伯努利方程4．相似原理和量纲分析（1）流动的力学相似（2）动力相似准则（3）流动相似条件（4）近似的模型实验（5）量纲分析法5．管流损失和水力计算（1）粘性流体管内流动的能量损失（2）粘性流体的两种流动状态（3）管道进口段中粘性流体的流动（4）圆管中粘性流体的层流流动（5）粘性流体的紊流流动（6）沿程损失的实验研究（7）非圆形管道沿程损失的计算（8）局部损失（9）管道流动的水力计算（10）几种常用的技术装置（11）液体出流6．气体的一维定常流动（1）微弱压强波的一维传播声速马赫数（2）气流的特定状态和参考速度速度系数（3）正激波（4）变截面管流（5）等截面摩擦管流（6）等截面换热管流7．理想流体多维流动基础（1）微分形式的连续方程（2）流体微团运动分析（3）理想流体运动微分方程（4）起始条件边界条件（5）理想流体运动微分方程的积分（6）涡线涡管涡束涡通量（7）速度环量斯托克斯定理（8）汤姆孙定理亥姆霍兹定理（9）二维涡流（10）速度势流函数流网（11）简单的平面势流（12）简单平面势流的叠加（13）均匀等速流绕过圆柱体的平面流动（14）均匀等速流绕过圆柱体有环流的平面流动8．粘性流体多维流动基础（1）粘性流体的运动微分方程(纳维-斯托克斯方程) （2）不可压缩粘性流体的层流流动（3）边界层概念和特征（4）层流边界层的微分方程（5）边界层的动量积分关系式（6）边界层的位移厚度和动量损失厚度（7）平板边界层流动的近似计算（8）边界层流动的分离（9）物体的阻力自由沉降速度实验项目、类型、教学内容与学时分配四、有关说明1.本课程与其它课程衔接关系先修课程：《高等数学》，《大学物理》，《工程力学》后续课程：《过程流体机械》2.课程教学方法与手段教学环节主要是课堂教学和实验教学3.课程考核方式与成绩评定考核方式为考查，平时成绩占15%，实验成绩占15%，期末成绩占70%。