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流体动力学及叶栅理论课程小结《流体动力学及叶栅理论》下篇课程主要包括流体动力学和叶栅理论两部分。
其中流体动力学的主要内容是：流体力学性质及概念、流体运动的基本方程、平面有势流动、势流叠加、旋涡理论等。
叶栅理论主要内容是：机翼及翼型特性、茹科夫斯基翼型、薄翼绕流及有限机翼理论、叶栅及叶栅特性方程、平面叶栅绕流求解方法等。
一、流体动力学流体力学是研究流体平衡和运动的规律以及它与固体间的相互作用的科学。
流体力学性质及概念：包括流体的流动性和粘滞性（相互运动时的内摩擦力产生的）、迹线（流体为团运动的轨迹线）、流线（指某时刻t时，连接流场中各点流体微团运动方向的光滑曲线）、微团分析（流体微团具有平移、旋转及变形的特征）等。
流体运动的基本方程：包括连续性方程、动量方程与动量矩方程、纳维-斯托克斯方程、欧拉方程（粘度为零的方程）、能量方程等。
平面有势流动：包括均匀流（流动过程中运动要素不随坐标位置（流程）而变化）、平面源、汇（与平面源的流向相反）、点涡（环流）、偶极子等基本概念，速度势函数和流函数，简单平面势流、偶极流、有环量绕流和无环量绕流（两者相差一个点窝）等。
势流叠加：包括源流和均匀流叠加、等强度源和汇流与直线流叠加、偶极流、圆柱绕流、汇流和环流的叠加、以及其他由两种或两种或以上的基本势流叠加等。
旋涡理论：包括涡线、涡管、涡束、涡通量（旋涡强度）等基本概念，开尔文-汤姆逊定理、斯托克斯定理（当封闭周线内有涡束时，则沿封闭轴线的速度环量等于该封闭周线内所有涡束的涡通量之和），亥姆兹定理（包括第一定律、第二定律和第三定律），二元旋涡内外压力分布等。
二、叶栅理论1、机翼及翼型机翼的外形以椭圆形状最为有利，但由于制造上的困难难，实际多采用与椭圆相近的形状。
翼型指的是顺着来流方向切下来的剖面。
翼型通常都具有流线型外形，头部圆滑，尾巴尖瘦，背（上弧）稍拱曲，腹（下弧）的形状则有凹的、凸的、半凹半凸的及平的。
机翼几何参数：机翼翼展b、机翼面积A、平均翼弦lm(A/b)、展翼比 （b/lm）、翼弦l、翼型厚度d（最大的叫翼型最大厚度dmax）、翼型弯度f、前、后缘圆角半径。
流体动力学及叶栅理论（下篇）一、课程内容小结1.机翼及翼型特性机翼的几何特性：翼型几何参数（翼弦、翼型厚度、翼型弯度、前、后缘圆角半径和后缘角），机翼几何参数（机翼翼展、机翼面积、平均翼弦、展弦比）。
机翼的气动力特性：机翼与绕流流体相互作用的力学特性，叫做机翼的气动力特性。
机翼绕流：正问题和反问题。
机翼分类：无限翼展机翼和有限翼展机翼。
翼型绕流的实验结果：介绍翼型气动方性能，随冲角及翼型几何形状变化的实验结果。
冲角对翼型气动力性能的影响翼型的升力和助力：升、阻力系数曲线，升、阻力极曲线。
压力沿翼型表面的分布：工程上不仅很重视翼型上的总作用力，而且对压力沿翼型表面如何分布也很关心，特别是在水利机械中，压力沿叶片的分布情况，关系到叶轮汽蚀性能的好坏。
翼型几何形状对动力性能的影响：弯度的影响，厚度的影响，前缘抬高度的影响，表面粗糙度的影响，雷诺数的影响。
常见翼型：NACA四位数字翼型，NACA五位数字翼族，以及其他翼型。
2.茹可夫斯基翼型对于翼型绕流的理论分析，分别介绍翼型绕流的保角变换与点奇点分布两种解法。
茹可夫斯基变换变换图解。
变换图形：圆心在原点的圆，圆心在坐标轴上的圆，圆心在第二象限的圆。
圆柱绕流。
圆柱绕流的来流速度。
圆柱绕流的来流环量。
绕流翼型流动的复势绕翼型流动的速度场。
翼型气动力特性。
翼型上的作用力：在理想流体的条件下，翼型将不受阻力，翼型上只作用者升力。
升力的大小，可以类似于圆柱绕流那样求出，结果也和圆柱绕流时一样。
升力系数。
3.薄翼绕流及有限翼展机翼理论当流体绕流翼型时，由于翼型的存在产生对来流的扰动，改变了来流的性态。
它一方面使流动顺翼型表面偏折，并形成一条流线；另一方面使流速值在翼型两侧产生跃变，出现了速度差和压力差，并进而产生了升力。
由于翼型对来流的扰动的作用，可以用沿翼型适当分布的涡、源（奇点）来代替，把这种计算绕翼型流场的方法，称为奇点分布法。
薄翼绕流。
薄翼绕流的特点：翼型厚度很薄，翼型中弧线微弯，在小冲角之下被绕流。
《流体力学与叶栅理论》课程思政优秀案例一、课程介绍《流体力学与叶栅理论》课程40学时，2.5学分，秋季学期开课，面向我校能源与动力工程专业大三学生，是能源与动力工程专业基础课与核心课程。
课程主要涵盖3个单元的内容：理想流体动力学、粘性流体动力学基础和机翼理论与叶栅理论基础，其中理想流体动力学和粘性流体动力学基础是基础理论部分，机翼理论与叶栅理论基础是前两个部分在机翼和叶栅中的应用。
从课程知识结构可以看出本课程是一门面向工程实际应用的课程，在课程学习过程中需要与工程实际紧密结合，是一门从理论学习到实际应用全覆盖的课程。
二、课程思政育人目标课程以知识掌握、创新能力培养和价值观树立为育人目标。
（1）在知识掌握层面，不仅使学生掌握流体力学知识，还应掌握课程所涉及的数学、物理和流动测量等方面的综合知识。
（2）在创新能力培养方面，利用流体力学课程面向工程实际应用的特点，训练学生综合运用所学知识识别、表达、并通过文献研究等分析问题和解决问题的能力，在此过程中激发学生的创新意识，培养学生的创新能力。
（3）在价值观树立方面，利用流体力学课程前沿属性和在卡脖子领域中的应用，激发学生爱国和服务建设祖国的热情，形成社会主义核心价值观，并坚定成为社会主义建设者和接班人的理想信念。
三、经典课程思政案例设计和展示在育人大纲制定方面，秉承以学生为中心和以学为核心的教育理念，将立德树人教育和创新能力培养融入教育教学全过程。
在以学生为中心方面，将课程内容知识点化，让学生选择自己感兴趣的知识点进行准备和课堂讲解，采用这种知识点学生讲的翻转课堂形式，激发学生学习兴趣和主动性，配合学生互评、过程评价的课程成绩评价体系，融合教与学，达到以学生为中心、以学为核心的教学效果。
在立德树人教育方面，结合流体力学在国防和航空航天领域的应用案例讲解，分享国家在科技封锁的严峻条件下自主研发所取得的成就，激发学生的爱国和服务建设祖国的社会主义价值观。
在创新能力培养方面，结合流体力学课程面向工程实际应用的特点，结合教师自身的科研工作，在教学过程中融入相关课程领域的前沿知识和应用，通过已有的一些前沿应用实例讲解，激发学生的创新意识，培养学生的创新能力。
第十章机翼和叶栅工作原理本章将分别讨论机翼和叶栅最基本的工作原理，讨论机翼工作原理是为叶栅理论奠定基础的。
二者均为叶轮机械(汽轮机，泵与风机及燃气轮机等)流体动力学的基础，同时也是力学理论在解决流体与被绕流物体间相互作用问题的一个重要应用。
§10-1 机翼的几何特性机翼一词常用于航空工程，也可泛指相对于流体运动的各种升力装置。
因此，叶轮机械中的工作轮叶片(汽轮机叶片、轴流泵与风机叶片等)就是一个机翼。
工程上引用机翼主要是为了获取升力。
由于在流体中运动的物体，必然会受到粘性阻力的作用。
因此对机翼提出的技术要求首先就是尽可能大的升力和尽量小的阻力，这就要求机翼采用适当的几何形状。
图10-1是机翼的外形图。
将机翼顺着来流方向切开的剖面形状称为翼型，翼型的周线称为型线，翼型的形状直接决定了翼(或者叶片)的空气动力特性。
通常翼型具有：圆滑的头部、尖瘦的尾巴、拱曲的背(上弧)，至于腹(下弧)形状则有凹的、也有凸的，也有半凹半凸及平的。
表征机翼的几何特性基本参数如下(参照图10-2)：(1) 翼型中线翼型型线内切圆心的连线称为翼型中线，或者称翼型骨线。
(2) 翼弦b翼型中线与型线的两个交点分别称为前缘点和后缘点，前缘点与后缘点的边线长度b称为翼弦或者弦长。
与(3) 翼型厚度d翼型型线内切圆的直径d称为翼型厚度，最大厚度dmax翼弦之比d/b称为最大相对厚度。
max与翼(4) 翼型弯度f翼型中线至翼弦的距离f称为翼型弯度，最大弯度fmax弦之比f/b称为最大相对弯度。
若相对弯度等于零，则中线与翼弦重合，称为max对称翼型。
(5) 翼展h机翼(或者叶片)在垂直于流动方向的最大长度h称为翼展(或者叶片高度)。
翼展与翼弦之比h/b称为展弦比。
根据展弦比的大小，可把机翼分为两种：一为无限翼展机翼(大展弦比)，一为有限翼展机翼，如图10-1所示。
实际机翼翼展都是有限的，且翼弦b沿翼展是变化的。
§10-2 翼型升力原理翼型是具有一定的空气动力特性的几何型线。
《流体力学与叶栅理论》课程考试参考答案及评分标准（09-10学年春学期）（上B ）一．回答下列各题（1—4题每题5分，5题10分，共30分） 1．什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？答：连续介质模型：流体连续地无空隙地充满它所占据的空间，在那里到处都具有流体的一切属性。
采用了这一假定之后，可用连续充满流动空间的流体质点代替大量的离散的分子，这样就可借助场的方法加以研究，也就可用数学分析这一有力工具来研究流体运动。
2．用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4Re 10=，问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？答：该条件下的雷诺数仍是4Re 10=，因为雷诺数是无量纲准数，与单位制无关。
3．沿程阻力系数值λ与雷诺数Re 和相对粗糙度Δ/d 有什么关系？答：管流的沿程阻力系数λ与流体的流动状态Re 、流体特性(),,v ρυ以及管道材质(),d ∆有关。
具体来说，对于层流区、层流与紊流的过渡区、紊流水力光滑区：()Re f λ=；对于紊流水力过渡区：Re f d λ∆⎛⎫= ⎪⎝⎭，对于紊流水力粗糙区：f d λ∆⎛⎫= ⎪⎝⎭4．什么是迹线？什么是流线？在什么情况下流线与迹线重合？答：迹线是流体质点在运动过程中在流场中所描绘的曲线，是质点运动规律的几何表示，是时间过程形成的曲线。
流线是某固定时刻流场中的瞬时曲线，是流场的几何表示，是同一瞬时形成的曲线。
当流场定常时，迹线与流线重合。
5．常见的流速的测量方法有哪些？各有何特点？ 答：常见的流速的测量方法有： （1） 皮托管。
原理：由皮托管分别测出总压0p 和静压p ，由能量方程求出速度V 。
201,2p p v v ρ=+∴= 特点：结构简单，使用方便，价格便宜；但对流场有干扰，且标定困难。
（2） 热线（膜）风速仪。
原理：利用高温物体在流场中放热与流速有关这一物理现象。
特点：动态响应高，测量精确；但对流场有干扰，探头极脆弱，稳定性差，且标定困难。
