流体力学课程教学大纲

《流体力学》课程教学大纲（36学时）（理论课程）一课程说明（一）课程概况课程中文名称：流体力学课程英文名称：FluidMechanics课程编码：4210172125开课学院：土木与建筑工程学院适用专业/开课学期：土木工程/第六学期学分/周学时：2/4《流体力学》是一门专业发展课程，为必须课程。《流体力学》是高等学校土木专业的一门重要的专业技术基础课，对土木中的水利、港口、道桥等有着重要应用，对重要工程的建设和安全生产提供了重要的保障。先修课程有《高等数学》、《大学物理》、《理论力学》、《材料力学》等学科。后续课程：流体输配管网、给排水工程等。（二）课程目标通过本课程的学习，使学生掌握流体静力学、流体动力学的基本概念、基本原理、基本计算方法，理解相似理论与量纲分析的一般原理，掌握流动阻力与水头损失以及有压管路、孔口管嘴的分析与计算方法，掌握明渠均匀流与非均匀流的计算方法，理解堰流、闸孔出流、渗流、紊流射流与紊流扩散的基本概念与原理，并使同学们掌握一定的流体力学实验技术，学会分析、解决实际问题的方法，为学习专业课、从事技术工作、获取新知识和进行科学研究打下基础。（三）学时分配二教学方法和手段教学中进行理论讲解，然后通过习题巩固；并通过对习题的认真讲解，达到学生对知识的理解与运用。用图较多，且涉及很多流动现象及工程实践，故采用多媒体的教学手段。章（专题）主要内容理论学时实验实践学时1第一章绪论22第二章流体静力学63第三章流体运动学44第四章流体动力学基础65第五章流动阻力与水头损失46第六章孔口、管嘴出流和有压管流47第七章明渠流动78第八章堰流3总计361三教学内容第1章绪论（2学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生了解流体力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。二、教学重、难点本章重点：流体的连续介质模型、黏性、理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力。本章难点：连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力。三、主要内容第一节流体力学及其任务第二节作用在流体上的力第三节流体的主要物理性质四、实践要求无。五、练习作业习题练习。第2章流体静力学（6学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生理解静水压强的特性、液体平衡微分方程，掌握水静力学的基本方程、压强的测量（相对压强），最终能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总压力及总压力的大小、方向和作用点。二、教学重、难点本章重点：静水压强的特性、液体平衡微分方程、水静力学的基本方程、作用在平面、曲面上的静水总压力及总压力的大小、方向和作用点。本章难点：液体平衡微分方程、压差计、作用在平面、曲面上的静水总压力。三、主要内容第一节静止流体中应力的特性第二节流体平衡微分方程第三节重力场中流体静压强的分布规律第四节液体作用在平面上的总压力第五节液体作用在曲面上的总压力四、实践要求无。五、练习作业习题练习。2第3章流体运动学（4学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生了解描述流体运动的两种方法，理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动微分方程，掌握流线、迹线、过流断面、元流、总流等基本概念，恒定总流连续性方程。二、教学重、难点本章重点：连续性微分方程，理想液体运动微分方程，总流连续性方程，有旋流动和无旋流动。本章难点：连续性微分方程。三、主要内容第一节流体运动的描述第二节欧拉法的基本概念第三节连续性方程第四节流体微团运动分析四、实践要求无。五、练习作业习题练习。第4章流体动力学基础（6学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生理解元流和总流伯努利方程的物理意义和几何意义，理解并掌握流体运动微分方程、元流的伯努利方程、恒定总流的伯努利方程、恒定总流的动量方程、无粘性流体的无旋流动。二、教学重、难点本章重点：流体运动微分方程、恒定总流的伯努利方程、恒定总流的动量方程、无粘性流体的无旋流动。本章难点：流体的运动微分方程、元流的伯努利方程、恒定总流动量方程。三、主要内容第一节流体的运动微分方程第二节元流的伯努利方程第三节恒定总流的伯努利方程第四节恒定总流的动量方程第五节无粘性流体的无旋流动四、实践要求无。五、练习作业习题练习。第5章流动阻力与水头损失（4学时）3一、教学目标通过本章的学习，使学生了解实际液体的两种流动型态，流动阻力与水头损失的分类，掌握沿程损失、局部损失的分析和计算方法。二、教学重、难点本章重点：实际液体的两种流动型态的判别，均匀流的基本方程，圆管层流与紊流的流速分布、沿程阻力系数及沿程水头损失的计算，局部水头损失的计算。本章难点：圆管层流与紊流的流速分布，紊流沿程阻力系数的计算。三、主要内容第一节流动阻力与水头损失的分类第二节黏性流体的两种流态第三节沿程水头损失与剪应力的关系第四节圆管中的层流运动第五节紊流运动第六节紊流的沿程水头损失第七节局部水头损失第八节边界层概念与绕流阻力四、实践要求无。五、练习作业习题练习。第6章孔口、管嘴出流和有压管流（4学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生了解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量计算公式；掌握短管、简单长管、串联并联长管、沿程均匀泄流的水力计算方法，理解有压管路中水击产生的原因。二、教学重、难点本章重点：恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量计算，短管、长管的水力计算。本章难点：串联、并联长管的水力计算。三、主要内容第一节孔口出流第二节管嘴出流第三节短管的水力计算第四节长管的水力计算第五节有压管道中的水击四、实践要求无。4五、练习作业习题练习。第7章明渠流动（7学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生理解水力最优断面及允许流速的基本概念，掌握明渠均匀流各类问题的水力计算方法。理解明渠非均匀流中断面单位能量、临界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流动状态的判别方法，能进行水面曲线的分析与绘制。二、教学重、难点本章重点：明渠均匀流的基本计算公式及水力计算，水力最优断面及允许流速，无压圆管均匀流的水力计算。断面单位能量、临界水深、恒定明渠流其流动状态的判别方法，水面曲线的分析与绘制。本章难点：水力最优断面条件，无压圆管均匀流水力计算。临界水深、恒定明渠流其流动状态的判别方法，水面曲线的分析与绘制。三、主要内容第一节概述第二节明渠均匀流第三节无压圆管均匀流第四节明渠流动状态第五节水跃和水跌第六节棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析四、实践要求无。五、练习作业习题练习。第8章堰流（3学时）一、教学目标通过本章的学习，使学生了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途。二、教学重、难点本章重点：堰是如何分类的。本章难点：堰的流量系数的计算。三、主要内容第一节堰流及其特征第二节宽顶堰溢流第三节薄壁堰和实用堰溢流四、实践要求无。五、练习作业习题练习。5四考核办法（一）考核方式：闭卷（二）评分办法：平时成绩占50%，期末考核占50%。五教材及主要参考书目（一）教材：[1]刘鹤年.《流体力学》(第二版)[M],北京：中国建筑工业出版社，2004（二）参考书目：[1]施永生,徐向荣.《流体力学》[M],北京：科学出版社，2005[2]赵毅山,程军.《流体力学》[M],上海：同济大学出版社，2003[3]景思睿,张鸣远.《流体力学》[M],西安：西安交通大学出版社，2006执笔：参与：审核：批准：制定日期：2014年1月