1、工程流体力学教学大纲第 1 页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
2、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
3、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；工程流体力学教学大纲第 2 页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
4、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。第 3 章 一元流体动力学基础3.1 流场，流动参数3.2 描 述 流 体 运 动 的 两 种 方 法3.3 流 体 微 元 和 控 制 体3.4 连 续 性 方 程3.5 伯 努 利 方 程 的 建 立 及 其 意 义3.6 伯 努 利 方 程 的 应 用3.7 一 元 气 流 伯 努 利 方 程3.8 动 量 方 程 及 其 应 用3.9
5、一 元 流 动 模 型3.10 流 线 与 迹 线 ， 流 线 方 程 ， 流 线 性 质基本要求：了解描述流体运动的两种方法；理解建立以流场为对象的描述流体运动的概念；掌握流体微团运动的基本形式；流体运动的微元分析法；掌握一元流动模型的有关概念；流体运动的总流分析法，能综合运用连续性方程、总流能量方程或气流能量方程和动量方程计算总流问题。第 4 章 流动阻力与能量损失 4.1 流 体 流 态 的 划 分 ， 层 流 与 紊 流 ， 雷 诺 实 验4.2 圆 管 中 的 层 流 运 动4.3 流动阻力与能量损失工程流体力学教学大纲第 3 页4.4 紊 流 运 动 及 其 特 征4.5 紊 流
6、沿 程 阻 力 系 数 的 确 定4.6 局 部 阻 力 损 失4.7 减 少 阻 力 的 措 施基本要求：了解附加切应力及混合长度的概念；掌握圆形管道中层流的运动规律；紊流的特性、紊流时均化概念；沿程能量损失的成因和阻力系数的变化规律；局部能量损失的成因；熟练掌握流体运动的两种流态及其判别；沿程、局部能量损失的计算方法。第 5 章 孔口、管嘴及管路流动5.1 孔口自由出流、孔口淹没出流5.2 孔口出流的力学原理、流速系数，收缩系数，流量系数5.3 管嘴出流及其特征，力学原理5.4 简单管路的水力计算原理5.5 管网水力计算基础5.6 有压管路中的水击基本要求：理解孔口、管道、管嘴流动的特点；
7、掌握孔口、管嘴的基本公式及其应用；简单管路、串联管路和并联管路的水力计算；了解有压管路中的水击现象及防治措施。第 6 章 气体射流6.1 紊 流 射 流 、 自 由 射 流 、 受 限 射 流6.2 紊 流 射 流 的 结 构 、 特 征6.3 紊 流 射 流 运 动 分 析 及 结 构 参 数 的 确 定 与 计 算6.4 平面射流6.5 浓 差 或 温 差 射 流 的 运 动 分 析 与 参 数 计 算6.6 有 限 空 间 射 流基本要求：了解气体射流产生的流场及特点；理解无限空间紊流射流的基本特性；掌握紊流射流、温差、浓差射流的计算方法；了解有 限 空 间 射 流 流 场 特 点 。第
8、 7 章 不可压缩流体动力学基础8.1 纳维斯托克斯方程的建立及意义8.2 管流和槽流流动8.3 动力学方程方程组的建立8.4 数 值 求 解 简 介8.5 圆柱绕流、绕流阻力，悬浮速度工程流体力学教学大纲第 4 页基本要求：了 解 纳维斯托克斯方 程 的 建 立 、 使 用 条 件 及 求 解 方 法 ； 掌握管流和槽流流动的解的推导过程；数 值 求 解 方 法 ； 绕流阻力和升力；悬浮速度的计算方法。第 8 章 绕流运动7.1 不可压缩流体连续性方程7.2 欧 拉 方 程 和 能 量 方 程7.3 有 旋 流 动7.4 涡 量 连 续 性 方 程 ， 涡 量 守 恒 定 律 ， 斯 托 克
9、 斯 定 理 ， 汤 姆 逊 定 理7.5 无 旋 流 动 与 流 函 数7.6 平 面 无 旋 流 、 流 网 及 其 性 质7.7 几 种 简 单 的 平 均 无 旋 流7.8 势 流 的 迭 加7.9 三 元 理 想 流 体 运 动 微 分 方 程 的 建 立 及 意 义基本要求：势流迭加原理；理解速度势函数、流函数和流网；理解纳维 斯托克斯方程及其各项的物理意义；不可压缩粘性流体紊流运动的基本方程；有势流动和有旋流动；连续性微分方程；掌握流函数、势函数的求解方法。第 9 章 一元气体动力学基础9.1 理 想 气 流 一 元 恒 定 流 动 的 运 动 微 分 方 程9.2 理 想 气
10、流 一 元 恒 定 流 动 的 连 续 性 方 程9.3 理 想 气 流 一 元 恒 定 流 动 的 运 动 微 分 方 程 积 分 ： 定 容 流 动 方 程 ， 定 温 流动 方 程 ， 绝 热 流 动 方 程9.4 音 速 ， 马 赫 数 ， 滞 止 参 数 ， 临 界 参 数9.5 理 想 气 流 一 元 恒 定 流 动 的 运 动 分 析9.6 绝 热 管 流 方 程 的 建 立 与 应 用9.7 等 温 管 路 方 程 的 建 立 与 应 用基本要求：理解可压缩流体的基本参数、流动分类及基本方程；热力过程对流动的作用；掌握渐缩喷管、拉法尔喷管断面参数变化的规律；等熵流动，有沿程损失
11、的圆管等温流动和绝热流动的计算方法。第 10 章 相似性原理与因次分析 10.1 力 学 相 似 原 理10.2 相 似 准 数工程流体力学教学大纲第 5 页10.3 定 性 量 ， 决 定 性 准 数 与 被 决 定 性 准 数 、 准 数 方 程10.4 相 似 三 定 理 及 模 型 律10.5 相 似 的 自 模 化 模 型 律10.6 因 次 分 析 法基本要求：了解相似原理有关理论；理解力学相似概念、相似准则数的物理意义及应用；自 模 化 模 型 律 及 其 应 用 。三、 课程实践环节内容及基本要求序 号 实 验 名 称 实 验 内 容 学 时实 验 1 雷 诺 实 验 、 观
12、察 水 处 于 层 流 、 紊 流 流 动 现象 并 测 量 上 下 临 界 雷 诺 数 ； 2实 验 2 伯 努 利 方 程 测 量 实 验 水 流 动 压 、 静 压 之 间 转 换 2实 验 3 静 力 学 实 验 验 证 P/r+Z 为 常 数 及 油 的 密 度 2实 验 4 一 元 流 动 量 方 程 验 证 实 验 用 平 板 法 验 证 一 元 流 动 量 方 程实 验 3实 验 5 局 部 水 头 损 失 观 测 实 验 利 用 自 循 环 水 观 测 仪 观 察 弯 管 、阀 门 及 圆 柱 周 围 的 流 动 情 况 3四、 几点说明1. 学 习 本 课 以 前 ， 先
13、学 高 等 数 学 ， 普 通 物 理 等 相 关 课 程 。2. 本 课 程 诣 在 阐 明 与 专 业 有 关 的 流 体 力 学 的 基 本 概 念 和 基 本 理 论 ， 不 应 过 分 强调 专 业 需 要 而 削 弱 基 本 内 容 。3.参考书目蔡增基，龙天渝，流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社（ 第 四 版 ） ，张兆顺，崔桂香，流体力学，清华大学出版社，1999王致清，流体力学基础，高等教育出版社，1987.五、 学时分配章节主要内容 总时学时分配工程流体力学教学大纲第 6 页数 讲授 讨论 实验 实践 其它1 绪论 2 22 流体静力学 8 83 一元流体动力学基础 11 8 34 流动阻力与能量损失 8 85 孔口，管嘴及管路流动 12 8 46 气体射流 6 4 27 理想流体动力学基础 6 68 粘性流体动力学 11 8 39 一元气体动力学基础 4 410 相似性原理与因次分析 4 4合计 72 60 12课程负责人： 执笔： 审核：
