流体力学授课计划
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《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。
授课时间班级授课顺序第1次课课题绪论、流体的物理性质目的要求1、了解流体力学工程与历史背景;2、了解流体力学的研究方法;3、明确理解流体的概念及连续介质假设、流体的主要物理参数;4、掌握牛顿内摩擦定律.教学内容要占八、、1、工程流体力学的研究任务和研究方法2、流体的概念及连续介质假设3、流体的主要物理参数4、流体的粘性工一■—重点:流体的概念及连续介质假设、流体的粘性、牛顿内摩擦定律.J2T 1任J27难点:连续介质假设、牛顿内摩擦定律.通过经典力学的知识引入本门课程,结合大量的实例讲解流体力学的开展过程及其重要性,增加学生对本课程的学习积极性.本此课以讲 述为 主,结合多媒体手段.1导论 1.1 工程流体力学的研究任务和研究方法 讲清工程流体力学的研究对象、研究内容、开展历程和研究方法,重 点介绍流体力学的开展历程和研究方法.说明工程流体力学在工程实践中的具体应用范围, 有重点地介绍流 体力学新的开展方向及在生产生活中的作用.〔20分钟〕通过与固体力学的比拟,引出流体力学各物理参数的概念,以及连续 介质假设和牛顿内摩擦定律.把抽象的概念具体化.____ 彳 0 :玄右卜"今 R /4寺/S 山侬也教 学 思路与 教法设 计首先介绍流体的概念,并对物质的根本属性进行总结,突出介绍流体与固体之间的差异所在.〔8分钟〕讲清流体质点概念、流体连续介质模型的主要物理意义.〔12分钟〕1.2流体的密度、重度、比体积与相对密度讲清流体几个根本物理量,使学生掌握流体的密度、重度、比体积与相对密度的根本定义和公式,并对常见的水和空气的一些参数有所了解. 〔10分钟〕讲解流体的热膨胀性和可压缩性定义及计算公式,使学生掌握体积膨胀系数、体积压缩率和体积模量的概念和物理意义.〔10分钟〕1.3流体的粘性本节为重点,详细向学生介绍粘性的定义和牛顿内摩擦定律以及粘性的表示方法和单位,应使学生掌握动力粘度、运动粘度和恩氏粘度三者之间的区别和变换关系.最后向学生介绍粘度的变化规律,理想流体和实际流体.〔25分钟〕小结.布置作业:习题:1-9; 1T0; 〔5分钟〕通过生活中有趣的流表达象分析,学生对课程产生了一定的兴趣.课后分析授课时间班级授课顺序第2次课课题流体静力学目目的要V9 求1、明确理解流体静压强及根本特性;2、掌握流体静力学根本方程;3、掌握静压强的计算;4、掌握静压强的表示方法.教学内容要点1、作用于静止流体上的力2、流体静压强及其特性3、静止流体的平衡微分方程4、重力作用下静止流体中的压强分布规律5、静压强的表示方法及其单位重占难占重点:静止流体的平衡微分方程的建立及应用. 难点:静止流体的平衡微分方程的建立及应用.教学路与教旺设计2流体静力学介绍流体静力学定义以及流体静止状态的两种形式:相对静止和绝对静止.〔5分钟〕2.1作用于静止流体上的力画图讲解静止流体所受作用力的种类以及质量力和外表力的性质. 重点讲清质量力与惯性力之间的关系.〔10分钟〕2. 2流体静压强及其特性介绍压强的概说明流体静压强的两个重要特性.详细推导特性二,并给出流体静压强全微分公式,说明流体静压强是标量的具体含义.〔15分钟〕2. 3静止流体的平衡微分方程式画图推导静止流体的平衡微分方程式,并说明其物理意义.〔分钟〕综合平衡微分方程,得出压强差公式.介绍力势函数、有势力的定义以及相应的物理意义.〔10分钟〕给出等压面XE义,并由压强差公式引出等压面方程,介绍等压面的三个性质,由此说明判断等压面的原那么和方法.〔10分钟〕2.4重力作用下静止流体中的压强分布规律说明重力场中流体的根本特征,并推出流体静力学根本方程,详细分析流体静力学根本方程的能量意义和几何意义. 集中介绍概念:位置水头、压强水头、静力水头和淹深的概念.〔15分钟〕2. 5静压强的表示方法及其测量介绍概念大气压强、表压强、绝对压强和真空度,并对它们之间的关系画图详细说明.〔5分钟〕讲解压强测量的三种主要方式,并说明每一种的具体应用场合.详细介绍测压管、测压计、差压计和微压计的主要原理和具体测量方法.〔10分钟〕教学内容安排恰当,课堂节奏紧凑,学生对本次课内容理解较好.课后分析授课时间班级授课顺序第3次课课题流体静力学目的1、掌握相对平衡的问题.要求教学内容要1、流体的相对静止占八、、重占难占重点:流体的相对静止.难点:流体的相对静止.2.7流体的相对静止再次强调流体的相对静止意义,简单说明静止流体在容器作等速直线 运动时遵守流体静力学根本规律.〔10分钟〕分析静止流体在容器作等加速直线运动时的平衡规律,重点说明对此 类问题的具体分析方法:先写出流体的单位质量力,再列出等压面方 程,而后推导出流体静压强分布规律,得出最终的流体压强分布公式. 〔25分钟〕由此再推导出二种特例情况下流体静压强分布规律.〔20分钟〕分析静止流体在容器作等角速度旋转运动时的平衡规律,重点说明对 此类问题的具体分析方法:先写出流体的单位质量力,再列出等压面方 程,而后推导出流体静压强分布规律,得出最终的流体压强分布公式.〔20分钟〕由此再推导出两种特例情况下流体静压强分布规律.60分钟〕教 学 思路与 教法设 计小结.〔5分钟〕应该多结合具体实例讲解该局部内容. 课后分析授课时间班级授课顺序第4次课课题流体静力学目的要求1、掌握静止流体对平壁和曲壁合力的计算;教学内容要占八、、1、静止流体对壁面作用力的计算重占难占重点:静止流体对平壁和曲壁的合力计算.难点:静止流体对平壁和曲壁的合理计算.教学思路与教法设计2.6静止流体对壁面作用力的计算总压力概念.介绍本节主要内容.〔10分钟〕讲解静止流体对平面壁总压力的计算,之中介绍面积矩、惯性矩和压力中央等概念.〔20分钟〕讲解静止流体对曲面壁总压力的计算,重点说明压力体定义及其具体确定方法,并由此简述阿基米德原理.〔25分钟〕讲解实例.〔15分钟〕小结,布置本草习题:习题:2-4; 2-10; 2-13 ; 2-15; 2-18. 〔10分钟〕学生对压力体的理解有一定难度.课后分析授课时间班级授课顺序第5次课课题流体运动学根底r理解描述流体运动的方法;目的2、理解流体运动中的根本概念;要求3、掌握连续性方程的意义和作用.内容要1、研究流体运动的两种方法卜2、流体运动中的根本概念八、\3、连续性方程重点:流线和迹线的求法、连续性方程的意义和作用. 占又隹占难点:流线和迹线的求法.3流体运动学根本方程流体运动学定义,描述流体运动的几个根本运动规律.〔10分钟〕3.1研究流体运动的两种方法流场的概念,介绍研究流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法.教学主要说明两种方法的异同点,重点介绍欧拉法.〔15分钟〕思路与3.2流体运动中的根本概念教法设讲解欧拉法分析流体运动时的几个根本概念:定常流动、非定常流计动、均匀流动、一维流动、迹线、流线〔重点〕、流管、流束、过流断面、流量、平均速度.〔35分钟〕3. 3连续性方程式说明流体运动遵循的质量守恒定律就是连续性方程.〔25分钟〕小结,布置本章习题:3-1; 3-5o 〔5分钟〕到达了预期的教学效果. 课后分析授课时间班级授课顺序第6次课课题伯努利方程目的要求1、理解不可压缩理想流体的运动方程2、掌握伯努利方程的意义及应用教学内容要占八、、1、理想流体的运动微分方程式2、理想流体的伯努利方程式3、实际流体总流的伯努利方程式4、伯努利方程的应用重占难占重点:伯努利方程的意义及应用.难点:伯努利方程的意义及应用.教学思路与教法设计3流体运动学根本方程流体动力学定义及研究内容.〔5分钟〕3. 4理想流体的运动微分方程式画图推导理想流体的欧拉运动微分方程式,并说明各局部物理意义. 〔15分钟〕3. 5理想流体的伯努利方程式利用外力做功的能量关系,推导理想流体沿流线的伯努利方程式.〔10分钟〕引进几个根本概念:动能修正系数、缓变流动、缓变过流断面.〔10 分钟〕画图推导理想流体总流的伯努利方程式,并联系流体静力学根本方程说明各局部参量的能量意义和几何意义.〔10分钟〕3.7实际流体总流的伯努利方程式及其应用根据对理想流体总流的伯努利方程的修正得到实际流体总流的伯努利方程形式,并说明其应用条件.〔15分钟〕介绍毕托管、文丘里流量计的分析过程.〔25分钟〕通过数学函数的推导,学生能更好理解伯努利方程.课后分析授课时间班级授课顺序第7次课课题伯努利方程的应用目的要求1、掌握伯努利方程的意义及应用教学内容要占八、、1、伯努利方程的应用重占难占重点:伯努利方程的建立.难点:伯努利方程的建立.教学思路与教法设计3. 8实际流体总流的伯努利方程式及其应用讲解伯努利方程的物理意义,伯努利应用的条件,以及如何建立伯努利方程式.〔15分钟〕介绍孔板流量计和射流泵原理及分析过程.〔35分钟〕最后,结合几道具体的例题讲解,并做随堂练习.〔40分钟〕教学内容和方法安排得当,学生对此局部内容找我较好. 课后分析授课时间班级授课顺序第8次课课题动量定理及其应用目的要求1、掌握动量方程及其应用;2、了解动量矩方程.教学内容要占八、、1、动量定理及其应用2、动量矩定理及其应用重占难占重点:动量定理及其应用.难点:3.11动量定理及其应用详细推导流体的动量守恒原理,并对动量定理的几种不同形式进行分说明其各局部含义.利用动量方程对流体运动的几种典型情况进 行求 〔70分钟〕简单介绍动量矩定理,以及它应用的方面.〔10分钟〕 小结,布置本章习题:3-11; 3-14; 3-22; 3-27; 3-36.〔 10 分析, 教学解. 思路与 教法设 计 钟〕学生对流体的受力分析理解不是很透彻. 课后分析授课时间班级热动普授课顺序第9次课课题习题课目的对所学的知识进行总结要求教学内容要作业讲评占八、、重占难占教学思路与教法设计把学生没有掌握透彻的知识,通过实例讲解进行分析,到达了预期的课后效果分析授课时间班级授课顺序第10次课课题流体在管路中的流动目的要求1、掌握流体运动分两种类型及判别方法;2、正确理解层流和紊流的特征;3、了解沿程能量损失和局部能量损失的原因;4、掌握沿程能量损失的计算.教学内容要占八、、1、管路中流体流动的两种状态2、能量损失的两种形式3、圆管中的层流流动重占难占重点:恒定均匀流的沿程损失.难点:恒定均匀流的沿程损失.教学思路与教法设计4流体在管路中的流动介绍流体流动的主要方式.〔10分钟〕4.1管路中流体流动的两种状态介绍雷诺实验装置及实验过程,说明流动的三种不同状态:层流、湍流和过渡状态.并重点解释雷诺数和上、下临界流速等概念.〔25 分钟〕4. 2能量损失的两种形式利用公式说明流动阻力的两种形式:沿程阻力和局部阻力.并利用伯努利方程向学生解释清楚能量损失的具体物理含义.〔25分钟〕4. 3圆管中的层流流动利用牛顿内摩擦定律推导出圆管中的层流流动微分方程, 并以此分别导出速度分布公式、流量公式以及切应力分布公式.〔30分钟〕通过多媒体动画演示实际流动状态,学生很容易理解.课后分析授课时间班级授课顺序第11次课课题流体在管路中的流动目的要求1、掌握圆管中的湍流流动;2、掌握沿程阻力系数和局部阻力系数确实定;3、了解管路计算原那么和根本方法.教学内容要占人1、圆管中的湍流流动2、管中流动沿程阻力系数确实定3、局部阻力系数确实定4、管路计算重占难占重点:沿程阻力系数和局部阻力系数确实定.难点:沿程阻力系数和局部阻力系数确实定.教堂思路与教法设计4.5圆管中的湍流流动首先说明湍流与层流的本质区别,而后介绍研究湍流的统计时均法,主要解释概念:脉动、时均速度、时均值等.〔15分钟〕由时均速度引出湍流流动的时均速度结构,着重介绍粘性底层厚度.并根据雷诺数大小说明水力光滑流水力粗糙流动是湍流流动的两种不同流动状态,并穿插介绍水力光滑管和水力粗糙管概念.〔15 分钟〕根据普朗特混和长度理论,推导出湍流切应力分布规律公式和断面速度分布公式.〔15分钟〕4. 8管中流动沿程阻力系数确实定由管道沿程损失引出尼古拉兹实验,并说明参量间关系.此后利用尼古拉兹曲线图说明流体流动在五个区域流动中入值的理论和经验公式计算方法.由此再说明莫迪图与尼古拉兹曲线图二者之间的关系, 以及莫迪图的使用方法.〔20分钟〕4. 9局部阻力系数确实定介绍局部能量损失的三种形式,并说明产生局部能量损失的主要原因.〔5分钟〕详细讲解断面忽然扩大的局部阻力系数计算方法及过程.说明Z i 和Z 2代表的意义.〔10分钟〕小结,布置习题:4-8 ; 4-13.〔10分钟〕内容较多,学生应该课下及时看书复习.课后分析授课时间班级授课顺序第12次课课题相似理论和量纲分析目的要求1、掌握量纲分析法及其应用;2、掌握力学相似概念和主要相似准那么的意义及应用.教学内容要占八、、1、相似理论2、量纲分析及其应用重占难占重点:量纲一致原理及相似理论.难点:量纲一致原理应用.教学思路与教法设计相似理论详细讲解力学相似的概念,推倒主要的相似判据,重力相似判据、粘性力相似判据和压力相似判据〔30分钟〕量纲分析及其应用详细讲解布金汉定理.结合实例讲解布金汉定理的应用〔50分钟〕本章小结.〔10分钟〕学生对布金汉定理的理解有一定难度. 课后分析授课时间班级授课顺序第13次课课题压力管路目的要求1、掌握压力管路的分类;2、掌握压力管路的水力计算;教学内容要占八、、1、压力管路的分类2、压力管路的水力计算重占难占重点:串并联管路的水力计算.难点:串并联管路的水力计算.压力管路介绍压力管路在工程实际中的主要应用.〔10分钟〕压力管路的分类〔10分钟〕教学思路与教法设计长管的水力计算〔20分钟〕复杂管路的水力计算〔50分钟〕根本完本钱次课的相关内容. 课后分析授课时间班级授课顺序第14次课课题压力管路目的要求1、掌握压力管路的水力计算;教学内容要占八、、1、压力管路的水力计算重占难占重点:分支管路的水力计算.难点:分支管路的水力计算.教学思路与教法设计压力管路复杂管路的水力计算〔60分钟〕短管的水力计算〔30分钟〕根本完本钱次课的相关内容. 课后分析授课时间课题孑L 口出流目的要求1、掌握孔口出流的分类;2、掌握薄壁小孔出流的特征;教学内容要占八、、1、孔口出流的分类2、薄壁小孔口自由出流重占难占重点:薄壁小孔出流.难点:薄壁小孔出流.教学思路与教法设计孔口出流介绍孔口出流在工程实际中的主要应用和研究方法.〔10分钟〕孔口出流的分类本节主要讨论孔口出流的一些根本概念:薄壁孔口、厚壁孔口、大孔口、小孔口、自由出流、淹没出流.重点介绍薄壁孔口和厚壁孔口的主要技术特征.〔20分钟〕薄壁小孔口自由出流分析推导薄壁小孔口自由出流时的各个特征参数计算公式.〔60分钟〕课后分析学生独立分析实际问题的水平还有欠缺.授课时间课题一元不稳定流失目的要求1、了解水击的现象;2、了解水击压力计算和水击的预防.教学内容要占八、、1、水击的产生和水击波的传播2、水击的分类3、水击压力的计算4、水击的预防和利用重占难占重点:水击的预防和利用难点:水击的预防和利用充分利用多媒体软件的特点给学生演示水击的这个动画过程. 结合实际的流体运动,再进行相关的理论知识分析.教学思路与教法设计课堂反响较好. 课后分析授课时间班级授课顺序第17次课课题非牛顿流体目的要求1、掌握非牛顿流体的流变性和流变方程;2、塑性流体的流动规律;3、了解塑性流体的水力计算.教学内容要占八、、1、非牛顿流体的流变性和流变方程;2、塑性流体的流动规律.重占难占重点:非牛顿流体的流变性和流变方程;塑性流体的流动规律.难点:塑性流体的流动规律教学思路与教法设计非牛顿流体介绍流变性的相关概念,以及非牛顿流体的流变曲线〔20分钟〕重点讲解塑性流体的静止根本规律和运动规律,分析其流动状态,以及与水头损失之间的关系.〔40分钟〕讲解钻井工程中,钻井泵压力和功率的相关计算.〔25分钟〕本章小结,布置本章习题:6-6o 〔5分钟〕课后分析学生对实际应用有很浓厚的兴趣.授课时间班级授课顺序第18次课课题气体的一元流动目的要求1、掌握压力波的传播、音速、马赫数;2、掌握一元稳定流的根本方程.教学内容要占八、、1、声速和马赫数2、可压缩气体的一元流动的根本方程式重占难占重点:一元稳定流的根本方程.难点:一元稳定流的根本方程.教学思路与教法设计气体的一元流动简单介绍气体一元流动的概念及气体动力学研究内容和对象.〔5 分钟〕声速和马赫数通过例子推导出气体运动传播速度公式〔三种不同形式〕.〔15 分钟〕介绍马赫数概念及物理意义.〔5分钟〕可压缩气体的一元流动的根本方程式与液体的伯努利方程以及连续性方程比拟,推导出可压缩气体的一元流动的连续性方程和伯努利方程.〔20分钟〕小结,布置习题:7-3 ;7-4o 〔5分钟〕随堂练习〔40分钟〕教学效果较好. 课后分析授课时间班级授课顺序第19次课课题气体的一元流动目的1、掌握一元气流的根本特征要求2、了解气体在变截面管〔喷嘴〕中的流动教学内容要占八、、1、一元气流的根本特征2、气体在变截面管〔喷嘴〕中的流动重占难占重点:一元气流的根本特征.难点:一元气流的根本特征.本节米用自学加提问的方式进行教学.教学思路与教法设计完本钱堂课的教学方案.课后分析。
流体力学授课教案(32)
总体说明
课程性质:专业基础课、必修课。
教学目的与要求:要求学生了解或掌握流体运动与平衡规律及其在工程上的简单应用。
教学内容包括两大部分:前半部分介绍流体的平衡与运动规律、后半部分介绍其工程应用。
通过学习,希望学生能够掌握流体平衡与运动的基本概念与计算方法,了解流体运动的基本规律,提高对流体运动的认识,为解决将来工作上的流体问题奠定理论基础。
与本课程同时开设的相关专业基础课有:材料力学
课程总学时32时,包括实验4学时。
教学方式:讲堂讲授、实验教学、课堂讨论等,以课堂讲授为主。
考核方式:考查,总成绩评定中,闭卷成绩占70%,实验、平时作业占30%。
实验课:学生自由组合按组实验,由实验指导教师评定实验成绩。
答疑时间:每周一次固定时间以及电话随时答疑。
具体安排
课程名称:第1次课
课程名称:第2次课
课程名称:第3次课
课程名称:第4次课
课程名称:第6次课
课程名称:第7次课
课程名称:第8次课
课程名称:第9次课
课程名称:第11次课
课程名称:第12次课
课程名称:第13次课
课程名称:第14次课机动课。
《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
以下是一份以流体力学教案为主题的教学教案:
一、教学目标
让学生理解流体力学的基本概念和原理,掌握一些常见流体现象的分析方法,培养学生对科学的兴趣和探索精神。
二、教学重难点
重点:流体的性质、伯努利原理及其应用。
难点:对复杂流体现象的理解和应用伯努利原理进行分析。
三、教学准备
课件、相关实验器材。
四、教学过程
师:同学们,今天我们开始学习一门很有意思的学科,流体力学。
大家想想,生活中有哪些常见的流体呀?
生:水、空气。
师:对啦,那我们就来看看流体都有哪些特点。
(展示课件,讲解流体的性质)
师:下面我们来做个小实验,看看这个实验能说明流体的什么性质。
(进行实验操作)
生:哇,好神奇!
师:这就体现了流体的一个重要性质。
接下来,我们要学习一个非常重要的原理,伯努利原理。
(详细讲解伯努利原理)
生:老师,这个原理有点难理解呀。
师:别着急,我们来看几个例子,比如飞机为什么能飞起来,就是因为这个原理。
(结合例子讲解)
师:那大家来分析一下这个现象是怎么回事,用伯努利原理。
(提出问题,引导学生思考和回答)
生:我知道啦!
师:很好,那我们再巩固一下。
(布置一些练习题,让学生解答)
五、教学反思
通过这节课,学生对流体力学有了初步的认识和理解,但在一些复杂概念的讲解上还可以更细致,多给学生一些思考和讨论的时间,实验的设计也可以更加多样化,以更好地激发学生的兴趣和主动性。
教学大纲-流体力学《流体力学》教学大纲课程编号:081082A课程类型:专业基础课总学时:32 讲课学时:32 实验(上机)学时:0学分:2适用对象:安全工程先修课程:高等数学、大学物理、工程力学一、课程的教学目标通过本课程的教学与实践,使学生具备下列能力:目标1: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,并能在工程应用中熟练适用。
目标2:掌握流体静力学、流体动力学的基本原理和基本方程,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。
二、课程教学与毕业要求的对应关系2、课程教学过程与毕业要求的对应关系四、教学内容第一章绪论(1.2、2.1)1.1 概述流体力学定义、任务、研究方法;学习流体力学的意义;流体力学的发展简史1.2 流体的连续介质模型1.3 流体的主要物理性质惯性、重力特性、粘性、压缩性。
液体表面张力;表面张力系数,量纲,单位;毛细现象1.4作用在液体上的力课程的考核要求:了解流体力学研究任务、研究方法,理解连续介质假设,熟悉流体的主要物理属性,掌握流体力学对力的分类方法。
教学重点、难点:教学重点内容包括连续介质假设的内容,引入假设的优点;流体的粘性及牛顿内摩擦定律;作用于流体上的力。
第二章流体静力学(1.2、2.1)2.1 静止流体的应力特征压强定义;静止流体压强特性2.2静止流体的平衡微分方程欧拉平衡微分方程;欧拉平衡微分方程综合表达式;等压面2.3重力作用下的液体的压强分布水静力学基本方程;有关压强的基本概念2.4作用于平面上的静水总压力大小;方向;压力中心2.5作用于曲面上的静水总压力水平分力;铅垂分力,压力体;总压力;压力中心课程的考核要求:熟悉静水压强的两个特征;熟悉相对压强、绝对压强、真空压强的定义与相互关系;熟悉等压面的概念及等压面的特性;灵活运用水静力学基本方程及等压面概念求解静止流体中任一点的压强;会画静水压强分布图及压力体图;掌握平面及曲面静水总压力的计算方法教学重点、难点:静水压强分布图的绘制;平面上静水总压力的计算;曲面静水总压力的水平分力的压强分布图画法及其计算;曲面静水总压力的铅垂分力的压力体图画法及其计算。
流体力学第五版教学设计一、课程概述流体力学是研究流体运动和力学性质的学科。
本课程是流体力学的基础理论课程,旨在培养学生对流体力学的基本理论、基本方法及其应用的基本能力。
本课程内容主要包括静力学、动力学和边界层理论等方面。
二、教学大纲1. 静力学•理解静力学概念及公式•掌握流体冲力、重力、气压等概念及其计算方法2. 动力学•辨识最小速度原理和伯努利方程•理解速度梯度、水波传播等基本概念•掌握雷诺数、黏性损失、激波等基本现象和其影响因素3. 边界层理论•理解流体运动的层状结构•掌握边界层发展过程及其应用三、教学方法本课程采用理论授课、实验分析和案例研讨相结合的教学方法。
在理论授课中,讲解基本概念和公式,注重让学生建立概念、理解基本规律。
在实验分析中,组织学生进行流体行为与应用实验,进行数据处理和分析,并探讨影响因素和理论基础。
在案例研讨中,引导学生分析实际问题,深入探讨流体力学应用。
四、教材及参考书目本课程采用教材《流体力学——第五版》,对应参考书目包括:•《流体力学导论》•《流体力学实验讲义》•《流体力学研究进展》五、考核及评价方式本课程采用课堂测验、实验报告和论文等方式进行考核,并做出以下评价:•学生的流体力学课程掌握程度•学生的流体力学应用能力•学生的流体力学实验操作能力六、教学进度安排本课程教学总计15周,具体进度安排如下:周次教学内容1-2 静力学概念、公式及应用3-4 动力学基本概念、公式及应用5-6 流体行为与应用实验7-8 伯努利方程、速度梯度及水波传播等基本概念和现象9-10 边界层发展过程及其应用11-12 激波等基本现象及其影响因素13-14 案例研讨,分析实际问题,深入探讨流体力学应用。
15 实验报告和论文撰写,闭卷考试七、总结以流体力学为代表的物理学科对现代技术的发展和应用具有重要意义。
本课程的设置不仅可以帮助学生深入了解流体力学的基本理论和方法,还可以促进学生发展实验操作能力、论文撰写能力等多种科学技能,这将为学生日后的研究和应用打下坚实的基础。
《流体力学与热工学》课程标准教案一、管理信息课程代码:制订人:所属系部:机电与信息工程系批准人:制订时间:二、基本信息学分:3学时:48学时,其中理论教学:29 学时,实践教学:28 学时课程类型:专业基础课适用专业:机电一体化先修课:高等数学后修课:制冷原理三、课程定位流体力学与热工学是高等职业学校机电专业的一门专业基础课程。
分为流体力学、工程热力学和传热学三部分;流体力学部分,通过授课、课程实验等各个教学环节,使学生掌握流体静止与运动的基本规律与基本原理,了解能量损失计算及管路计算的方法;通过工程热力学的学习,使得学生掌握能量转化的规律、热能的合理利用及热能的传递规律,学会必要的理论分析与计算方法;掌握一定的实验方法,培养学生分析问题和解决问题的能力,为以后专业课的学习及工作打下良好的基础。
通过传热学的学习,使学生了解传热学的发展历史、应用领域及在暖通空调领域的应用现状及前景;获得热量传递规律的基础知识,具备分析工程传热问题的基本能力,掌握计算工程传热问题的基本方法,并具有相应的计算能力及一定的试验技能,并学会分析强化或削弱热量传递过程的方法,为以后进一步学习专业知识,从事专业工作以及进行科学研究打下基础。
四、课程设计(一)课程总体目标1.专业能力(1)通过实验,学会对物理现象的观察、记录以及实验结果的计算、处理和分析;让学生尝试自行组织实验,掌握一定的实验技能,培养学生分析、解决问题的能力和基本的科研能力。
(2)本课程完成后,学生能够:掌握流体的主要物理性质,流体静力学与动力学的基本理论知识;了解流体沿程损失和局部损失的计算和减少流动阻力的措施,能进行简单管路的水力计算。
(3)掌握工质的热力学性质,热力学第一、第二定律及热功转换的规律和计算方法;掌握导热、对流换热、辐射换热的计算方法,具有热工计算、热工实验的能力。
2.社会能力(1)具有较强的语音表达、沟通和协调能力;(2)具有团队合作和协助精神;(3)具有良好的心理素质、礼仪修养、诚信品格和社会责任感;(4)根据学校目标,具有独立开展社会调查的能力;3.方法能力(1)能自主学习,具有终生学习的能力;(2)能通过各种学习资源查找所需信息;(3)在老师指导下,能制定会计职业学习情境方案;(4)具有办公自动化、运用网络和信息处理能力。
授课计划
《工程流体力学(1)》教案
(讲课28学时+实验4学时)
绪论
(2学时)
第一章流体的定义与物理性质(课时数:讲课4学时)
一、教学目的
了解流体力学的发展简史研究流体力学的方法;熟悉流体力学的研究方法;掌握流体的定义,理解将流体作为连续介质的合理性和必要性;掌握牛顿内摩擦定律,并能够用于解决实际问题。
二、教学内容
1.1 流体的定义(0.5学时)
1.2 连续介质假设(0.5学时)
1.3 流体的物理性质(3学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是流体的定义,粘性的定义,牛顿内摩擦定律。
难点是如何准确把握流体的连续介质假说;如何应用牛顿内摩擦定律解决不同类型的问题。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第二章流体静力学(课时数:讲课4学时)
一、教学目的
掌握流体静压强及其特性,掌握静力学基本方程的适用范围及物理意义;能够用静力学基本方程解决实际问题;理解等压面及其特性;准确把握绝对压强、相对压强、真空的定义;能够解决液体对固体表面的作用力问题。
二、教学内容
2.1 作用于流体上的力(0.5学时)
2.2 静止流体中的应力特性(0.5学时)
2.3 流体静力学基本方程(1学时)
2.4 压强的测量方法(0.5学时)
2.5 液体的相对平衡(0.5学时)
2.6 静止液体对固体表面的作用力(1学时)
2.7 浮力与浮体的稳定性(0.5学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是流体静压强及其特性,流体静力学基本方程,压强的测量,静止液体对固体表面的作用力。
难点是如何准确理解作用在流体上的力;静力学基本方程的应用;液体对固体平面合力作用点的确定;压力体的确定。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第三章流体动力学(课时数:讲课8学时+实验2学时)
一、教学目的
领会欧拉法与拉格朗日法;掌握流体运动的基本概念;熟练使用连续性方程、伯努利方程及动量方程进行计算。
二、教学内容
3.1 研究流体运动的方法(0.5学时)
3.2 流体运动的基本概念(1.5学时)
3.3 雷诺输运方程(0.5学时)
3.4 连续性方程(0.5学时)
3.5 动量方程(1学时)
3.6 动量矩方程(0.5学时)
3.7 能量方程(0.5学时)
3.8 沿流线的伯努利方程(0.5学时)
3.9 总流的伯努利方程(1学时)
3.10 流体动力学基本方程的应用(1.5学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是研究流体运动的两种方法;流体运动的基本概念;连续性方程、伯努利方程、动量方程及其应用。
难点是如何正确理解欧拉法与拉格朗日法的区别;理解雷诺输运方程。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第四章相似理论与量纲分析(课时数:讲课4学时)
一、教学目的
理解几何相似、运动相似、动力相似之间的关系;了解牛顿相似原理;理解并掌握弗劳德准则、雷诺准则、欧拉准则及其应用;掌握模型实验设计过程;理解流体力学中的量纲一致性原理;掌握π定理的应用。
4.1相似理论与模型试验(2学时)
4.2 量纲分析与π定理(2学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是相似原理的应用,相似准则数的物理意义,量纲分析法,π定理及其应用
难点是相似原理的应用,π定理及其应用。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第五章粘性流动和水力计算(课时数:讲课6学时)
一、教学目的
理解层流与紊流的概念;掌握N-S方程及简单层流问题的求解;掌握沿程损失、局部损失的基本概念及有关公式,重点掌握管路中的沿程阻力和局部阻力计算;能够进行管路水力计算。
二、教学内容
5.1 粘性流体的两种流动状态(0.5学时)
5.2 N-S方程(0.5学时)
5.3不可压粘性流体的层流流动(1学时)
5.4 粘性流体的紊流流动(0.5学时)
5.5 沿程损失的实验研究(0.5学时)
5.6 局部损失(0.5学时)
5.7 管道水力计算(1学时)
5.8 液体出流(0.5学时)
5.9 水击现象(1学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是粘性流体的两种流动状态;N-S方程及其精确解;沿程阻力系数与局部阻力系数;管道水力计算。
难点是管路系统的水力计算流程与计算方法。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
《工程流体力学(2)》教案
(讲课32学时)
第六章流体的涡旋流动(课时数:讲课4学时)
理解流体微团的速度分解;理解并掌握无旋流动的定义;理解涡旋运动的基本概念;掌握涡街流量计的原理。
二、教学内容
6.1 流体微团运动分析(1学时)
6.2 涡旋运动的基本概念(2学时)
6.3 卡门涡街(1学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是流体的旋转角速度;速度环量。
难点是流体微团速度分解;涡量守恒定理;斯托克斯定理。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第七章理想不可压流体的无旋流(课时数:讲课8学时)
一、教学目的
理解欧拉积分和伯努利积分;了解势函数和流函数存在的条件;掌握势函数、流函数的求法。
二、教学内容
7.1 理想流体运动微分方程(0.5学时)
7.2 欧拉积分式和伯努利积分式(0.5学时)
7.3 理想流体流动的定解条件(0.5学时)
7.4 速度势和流函数(0.5学时)
7.5 几种简单的平面势流(0.5学时)
7.6 势流叠加原理(0.5学时)
7.7 平行流的圆柱绕流(0.5学时)
7.8 三孔圆柱形探针(0.5学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是势函数;流函数;简单的平面势流;势流的叠加。
难点是如何柱坐标形式的势函数,流函数。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第八章边界层理论基础(课时数:讲课6学时)
一、教学目的
掌握边界层的概念及其特征;了解边界层微分方程;掌握动量积分方程;掌握层流边界层的近似计算;理解边界层的分离。
二、教学内容
8.1 边界层的基本概念(0.5学时)
8.2 层流边界层的微分方程
8.3 动量积分方程
8.4 边界层厚度的定义
8.5 平板层流边界层的近似计算
8.6 边界层的分离
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是边界层的概念;动量积分方程;平板层流边界层近似计算。
难点是如何边界层微分方程;边界层厚度;边界层分离。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第九章气体动力学基础(课时数:讲课6学时)
一、教学目的
掌握热力学基本概念和基本方程,掌握一维等熵绝热流的基本知识和基本规律;准确把握声速、马赫数的概念,能够计算声速和马赫数;理解气流的3种特定状态,掌握各种特定状态参数之间的关系;掌握正激波的基本理论,了解喷管及变截面管流的特点。
二、教学内容
9.1 一元定常等熵气流的基本方程(0.5学时)
9.2 微弱扰动的传播
9.3 声速与马赫数
9.4气流的特定状态
9.5 激波
9.6 变截面管流
9.7 等截面摩擦管流
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是声速与马赫数;气流的特定状态。
难点是如何热力学基本概念的准确理解;气流特定状态参数的计算;激波概念的理解;变截面管流各参数的关系。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第十章气体紊动射流(课时数:讲课6学时)
一、教学目的
掌握射流的分类;掌握圆断面射流的特征;初步掌握射流参数的计算;了解温差或浓差射流。
二、教学内容
10.1 射流的分类(0.5学时)
10.2 无限空间淹没紊流射流的特征
10.3 圆断面射流的运动分析
10.4 平面射流
10.5 温差射流与浓差射流
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是紊射流的特征;圆断面射流的运动分析。
难点是射流参数的计算。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
第十一章多孔介质中的渗流(课时数:讲课2学时)
一、教学目的
掌握多孔介质的概念及其特征;掌握达西定律;初步掌握渗流的计算方法。
二、教学内容
11.1 多孔介质(0.5学时)
11.2 渗流的达西定律(0.5学时)
11.3 渗流基本微分方程(0.5学时)
11.4 渗流计算方法(0.5学时)
具体内容见多媒体课件。
三、教学重点及难点
本章的重点是多孔介质的概念;达西定律。
难点是渗流基本微分方程;渗流计算方法。
四、教学方法和手段
多媒体课件与板书相结合。
备注
本章为选学内容,对于不学习本章的专业,可将其课时用于第七章和第九章的讲解。