工程流体力学教学日历.docx

1、工程流体力学 教学日历课程编号：023210164课程学分：4学分总学时数：68学时17周4学时周，其中实验10学时工程流体力学ENGINEERING FLUID MECHANICS教学日历COURSE AGENDA第一章 工程流体力学导论本章包括4节，10学时（9个知识点） 教学重点：连续介质概念、液体的主要物理性质。 教学难点：运用牛顿内摩擦定律进行粘性切应力的计算。 第一节 流体力学的任务及发展概况知识点1 流体力学的任务 工程流体力学的任务； 工程流体力学的基础理论； 流体的流动形式分类举例。本课为 1学时的课堂教学，第 1 教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2

2、流体力学的发展概况 工程流体力学国外的发展概况 工程流体力学国内的发展概况本课为 1学时的课堂教学，第 1 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 流体的特征和连续介质假设知识点1 流体的特征 流体的定义 流体的特征 固、气、液三种流态的区别本课为 1学时的课堂教学，第 1 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 连续介质假设 连续介质假设的内容 连续介质假设的必要性 连续介质假设的合理性本课为 1学时的课堂教学，第 1 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第三节 流体的主要物理性质 知识点1 流体的密度 流体的密度定义 流体的相对密度定义 流

3、体的密度差在工程实际中的应用（火电厂烟囱、冷水塔）本课为 1学时的课堂教学，第 2 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 流体的压缩性和膨胀性 流体的压缩性定义及压缩系数公式 流体的膨胀性定义及膨胀系数公式 不可压缩流体的假设（模型）本课为 1学时的课堂教学，第2 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点3 流体的粘性 流体黏性的定义 流体黏性产生的效应 牛顿内摩擦定律 影响黏性的因素 理想流体的假设本课为 1学时的课堂教学，第 2教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点4 表面张力 表面张力产生的原因 常用流体的表面张力本课为 1学时的课堂教学

4、，第 2 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 作用在流体上的力 知识点 质量力和表面力 表面力的定义及举例 质量力的定义及举例本课为 1学时的课堂教学，第 3教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）习题解析 本课为 1学时的课堂教学，第 3教学周（授课方式：板书）第一章课外作业：思考题 现实生活中哪些现象和流体力学相关？ 沙漏的问题，能否用水代替沙子？ 工程实际与现实生活中哪些现象和流体的粘性力相关？粘性是否一定会表现出来？ 课后习题中概念与计算题。第二章 流体静力学本章包括6节 ，共13 学时（11个知识点） 教学重点：静压强特性、静力学基本方程、平面和曲面上的

5、静水总压力。 教学难点：压强的表示方法、压力体。 第一节 流体静压力及其特性 知识点 流体静压力及其特性 流体静压力的定义 流体静压力的特性及证明本课为 1学时的课堂教学，第3教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 流体平衡微分方程 知识点 流体平衡微分方程 流体平衡微分方程的推导 方程的物理意义 方程的适用范围 压强差公式的推导 流体平衡条件本课为 1学时的课堂教学，第3教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第三节 重力作用下的流体平衡知识点1 静力学基本方程式 流体静力学基本方程的推导 方程的物理意义 方程的应用本课为 1学时的课堂教学，第4教学周（授课方式：

6、多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 压强的度量 绝对压强 相对压强 真空本课为 1学时的课堂教学，第4教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 液体的相对平衡知识点1 等加速水平运动容器中液体的相对平衡 压强分布 等压面方程 自由液面方程本课为 1学时的课堂教学，第4教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 知识点2 等角速旋转容器中液体的相对平衡 压强分布 等压面方程 自由液面方程本课为 1学时的课堂教学，第4教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第五节 流体静力学基本方程的应用知识点1 测压管 测压管结构、原理以及优缺点本课为 1学时的课堂教学，第

7、5教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 U形管测压计和差压计 U形测压计结构、原理以及特点本课为 1学时的课堂教学，在第5 教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点3 微压计 倾斜微压计的原理 倾斜角度对测量精度的影响本课为 1学时的课堂教学，第5教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）习题解析（静力学基本方程） 本课为 1学时的课堂教学，第 5 教学周（授课方式：板书） 第六节 平面及曲面静水总压力知识点1平面静水总压力 总压力大小的计算 总压力作用点的计算本课为 1学时的课堂教学，第6教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2曲面

8、静水总压力 总压力大小的计算 总压力作用方向的计算 曲面静水压力体的画法介绍本课为 1学时的课堂教学，第 6教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 习题解析（平面及曲面静水总压力） 本课为 1学时的习题课，第 6 教学周（授课方式：板书）第二章课外作业：思考题 为什么在证明流体静力学第二个特性时采用直角四面体作为数学模型？ 怎样确定等压面？并举例说明？ 真空的概念，炉膛和烟筒底部为什么是负压？ 几何体的重心是如何确定的？投影面积是如何计算的？ 压力体内一定有液体吗？压力体的划分原则是什么？ 课后习题中概念与计算题。第三章 流体动力学基础本章包括9节 ，共 14 学时（10个知识点）

9、 教学重点：流体运动基本概念和分类、连续性方程、伯努利方程、动量方程及其工程应用。 教学难点：动量方程的应用。 第一节 描述流体运动的两种方法 知识点 欧拉法和拉格朗日法 拉格朗日法的着眼点 应用拉格朗日法求解速度与加速度 欧拉法的着眼点 应用欧拉法求解速度与加速度本课为 1学时的课堂教学，第6教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 流体运动的一些基本概念知识点1 流动的分类 定常流动 非定常流动本课为 1学时的课堂教学，安排在第7 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 流动基本概念 迹线与流线 流管、流束、总流 流量与平均流速 一维、二维、三维流动 均匀

10、流、非均匀流本课为 1学时的课堂教学，安排在第7教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第三节流体流动的连续性方程 知识点1 直角坐标系下连续性微元方程式 直角坐标系下连续性微元方程式推导 不同情况下流体流动连续性方程的变化情况本课为 1学时的课堂教学，第7教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 微元流束和总流的连续性方程式 可压情况下的一维总流连续性方程 不可压情况下的一维总流连续性方程本课为 1学时的课堂教学，第7教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 理想流体的运动微分方程知识点 理想流体的运动微分方程 理想流体的运动微分方程本课为 1学时的

11、课堂教学，第8 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第五节 理想流体微元流束的伯努利方程知识点 理想流体微元流束的伯努利方程 理想流体微元流束的伯努利方程 伯努利方程每一项的物理意义 伯努利方程每一项的几何意义本课为 1学时的课堂教学，第8教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第六节 伯努利方程的应用 知识点1 皮托管 皮托管测速原理本课为 1学时的课堂教学，第8教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 文丘里流量计 文丘里测量流量原理本课为 1学时的课堂教学，第 8教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第七节 皮托管实验 实验目的：研究皮

12、托管测流速的原理 实验成果：提交实验报告本课为 2 学时的实验课，第 9 教学周（授课方式：演示型和验证型实验） 第八节 文丘里管流量计实验 实验目的：通过测定流量系数，掌握文丘里流量计测量的技术和压力计的应用 实验成果：提交实验报告本课为 2 学时的实验课，第9教学周 （授课方式：演示型和验证型实验） 第九节 定常流动的动量方程及应用知识点 定常流动的动量方程及应用 定常流动的动量方程推导 应用动量方程的注意事项 应用动量方程解题本课为 1学时的课堂教学，第 10 教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）第三章课外作业：思考题 如何用欧拉法求解加速度？如何利用复合函数求导法则推导欧

13、拉法加速度？ 利用流线微分方程解题应该注意哪些问题？ 流动截面上的流速实际是如何分布的？ 在实际应用中急变流和缓变流有何意义？ 连续性方程和流量方程之间的关系？判断流动是否连续时应该用宏观的还是微观的？ 理想流体微元流束的伯努利方程推导的前提如何去理解？ 泰勒级数还在流体力学的哪些方程推导里起到作用？ 流动流体的全压与静压之差是动压，它与流速有什么关系？ 伯努利方程和连续性方程如何联立求解？ 如何防止气蚀的发生？ 利用三大方程求解实际问题？ 课后习题中概念与计算题。第四章 不可压缩流体的有旋流动和二维无旋流动本章包括 6节 ，共7学时（7个知识点） 教学重点：有旋和无旋流动，流函数、势函数，基

14、本有势流动及其叠加。 教学难点：流体微团运动分解，螺旋流、偶极流、绕圆柱无环量流动的求解。 第一节 流体微团运动分析 知识点 移动、转动和变形 表示流体微团运动特征的速度表达式 变形运动（线变形、角变形、旋转运动）本课为 1学时的课堂教学，第10 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 有旋流动和无旋流动 知识点 有旋流动和无旋流动 流体微团流动分类 速度环量和旋涡强度本课为 1学时的课堂教学，第10教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第三节 无旋流动的速度势函数 知识点 无旋流动的速度势函数 速度势函数的引入 速度势函数的性质本课为 1学时的课堂教学，第 10

15、教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 二维平面流动的流函数 知识点 二维平面流动的流函数 流度势函数的引入 流度势函数的性质 流函数与势函数的关系本课为 1学时的课堂教学，第 11教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第五节 基本平面有势流动 知识点 基本平面有势流动 均匀直线流 点源和点汇 点涡本课为 1学时的课堂教学，第11教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第六节平面势流的叠加流动知识点1 势流叠加原理及螺旋流 势流叠加原理 点涡和点汇叠加的流动螺旋流本课为 1学时的课堂教学，第11教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2 偶

16、极流及绕圆柱体无环量流动 点源和点汇叠加的流动偶极流 绕圆柱体无环量流动均匀直线流与偶极流叠加本课为 1学时的课堂教学，第11教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）第四章课外作业：思考题 角变形运动和线变形及粘性力的关系是什么？ 速度环量和判断有旋流动的关系是什么？ 旋涡强度与旋转角速度的关系是什么？ 如何利用流函数和速度势函数的性质求解实际问题？ 流线与等势线的正交的条件是什么？ 绕圆柱体无环量流动的叠加是如何形成的？ 课后习题中概念与计算题。第五章 不可压缩流体二维边界层概述本章包括4节 ，共5 学时（5个知识点） 教学重点：边界层概念、特征，曲面边界层分离，工程实际问题中绕流阻

17、力的计算。 教学难点：边界层分离的控制，减小黏性流体绕流阻力的方法。 第一节边界层的基本概念 知识点 边界层的定义和特征 边界层的概念 层流边界层和紊流边界层 边界层的基本特征本课为 1学时的课堂教学，第12教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 边界层的动量积分关系式 知识点 边界层的动量积分关系式 边界层的动量积分方程的推导 应用动量积分方程对层流与紊流边界层求解本课为 1学时的课堂教学，第12 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第三节曲面边界层分离现象 卡门涡街知识点1 曲面边界层分离现象 曲面边界层分离现象 分离的原因 分离的条件 分离的实际发生本课为

18、 1学时的课堂教学，第12教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）知识点2卡门涡街 圆柱绕流问题 涡街脱落频率与斯特罗哈数本课为 1学时的课堂教学，第12教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 绕流阻力和阻力系数 知识点 绕流阻力和阻力系数 摩擦阻力与压差阻力 不同形状物体的阻力系数 减小阻力的措施本课为 1学时的课堂教学，第 13 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）第五章课外作业：思考题 为什么说边界层理论是把流体力学的两个分支有机的结合在一起？ 引起压差阻力的因素有哪些？ 课后习题中概念与计算题。第六章 黏性流体的一维定常流动本章包括14节，共 1

19、7学时（9个知识点） 教学重点：黏性流体总流伯努利方程，层流、紊流状态与雷诺数之间的关系，沿程损失、局部损失的计算和实验，管道水力计算。 教学难点：黏性流体总流伯努利方程的工程应用，复杂管路的水力计算。 第一节 粘性流体总流的伯努利方程 知识点 粘性流体总流的伯努利方程 粘性流体总流的伯努利方程推导 粘性流体总流的伯努利方程应用本课为 1学时的课堂教学，第13 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 粘性流体的两种流动型态 知识点 层流和紊流 雷诺实验 雷诺数 能力损失与平均流速的关系 紊流形成的机理本课为 1学时的课堂教学，第13 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合

20、实际） 第三节 流动损失分类 知识点 沿程阻力和局部阻力 沿程阻力与沿程损失定义及计算公式 局部阻力与局部损失定义及计算公式 总能量损失计算公式本课为 1学时的课堂教学，第 13 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第四节 雷诺实验 实验目的：观察有压圆管内流体的两种流动状态，测定不同流动状态下流体的雷诺数 实验成果：提交水头损失和断面平均流速的关系曲线本课为 2 学时的实验课，安排在第 14教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第五节 圆管中流体的层流流动知识点 圆管中流体的层流流动 数学模型 速度分布 流量及平均流速 切应力的分布 沿程损失计算 动量修正系数本课

21、为 1学时的课堂教学，第 14教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第六节 圆管中流体的紊流流动 知识点 圆管中流体的紊流流动 紊流脉动现象与时均速度 紊流中的切应力 紊流结构、光滑管和粗糙管 速度分布 沿程损失计算本课为 1学时的课堂教学，第 14教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第七节 沿程阻力系数的实验研究 知识点 尼古拉兹实验曲线和莫迪图 尼古拉兹实验曲线及拟合公式分析 莫迪图查找方法分析本课为 1学时的课堂教学，第 15教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第八节 非圆形截面管道沿程损失的计算 知识点 非圆形截面管道沿程损失的计算 管道水力半

22、径 管道当量直径 非圆形截面管道的沿程损失计算本课为 1学时的课堂教学，第 15教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第九节 沿程阻力实验 实验目的：掌握管道沿程阻力系数的测定方法及影响因素 实验成果：提交沿程阻力系数与雷诺数和相对粗糙度间的关系曲线本课为 2 学时的实验课，第 15 教学周（授课方式：演示型和验证型实验） 第十节 局部损失的计算知识点 局部损失的计算 损失产生的原因 局部损失的计算本课为 1学时的课堂教学，第 16教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第十一节 局部阻力实验 实验目的：掌握局部阻力系数的测定方法及局部水头损失的产生机理和影响因素 实

23、验成果：提交圆管突然扩大和突然缩小的局部阻力系数并与理论值比较本课为 2 学时的实验课，第 16教学周 （授课方式：演示型和验证型实验） 第十二节 管道水力计算 知识点 管道水力计算 管道的分类 管道水力计算的任务 串联管道与并联管道的水力计算本课为 1学时的课堂教学，第 16教学周 （授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第十三节 习题解析 本课为 1学时的习题课，安排在第 17教学周 （授课方式：板书） 第十四节 专题：CFD方法在粘性流动分析中的应用 本课为 1学时的课堂讲座，安排在第 17教学周（授课方式：多媒体，理论结合实际） 主要讲述应用计算机对黏性流体的流动进行模拟分析第六章

24、课外作业： 层流和紊流中动能修正系数各为多少？ 层流和紊流的沿程损失和速度的曲线为什么要用对数坐标？ 层流流动中流量与平均流速的关系是什么，动能系数是多少？ 为什么尼古拉斯实验曲线要用相对粗糙度的倒数作为参考？ 怎样理解湿周的意义？ 管道水力计算在工程实际中的应用有什么简便方法？ 课后习题中概念与计算题。第七章 气体一维高速流动本章包括2节，共 2学时（2个知识点） 教学重点：声速、马赫数，微弱扰动波的空间传播。 教学难点：微弱扰动波的空间传播。 第一节 微弱扰动波的一维传播 知识点 声速和马赫数 微弱扰动波的传播速度方程推导 马赫数的定义及公式本课为 1学时的课堂教学，第 17教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际） 第二节 微弱扰动波的空间传播 知识点 微弱扰动波的空间传播 微弱扰动波在静止流场中的传播特性 微弱扰动波在亚声速流场中的传播特性 微弱扰动波在声速流场中的传播特性 微弱扰动波在超声速流场中的传播特性本课为 1学时的课堂教学，第 17 教学周（授课方式：多媒体结合板书，理论结合实际）第七章课外作业：思考题 马赫角在飞机飞行问题中的应用时如何起作用？ 课后习题中概念与计算题。