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文本内容:
《工程流体力学》教学大纲课程英义名Engineering FluidMechanics课程代码A0803ZB1学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科选修课课程性质选修先修课程高等数学、理论力学适用专业理工科专业开课学院机电学院
一、课程地位与课程目标-课程地位《工程流体力学》是工科院校机械类专业的学科选修课,是研究工程背景下流体平衡、运动以及与固体之间相互作用的一门学科,学习本课程的目的是为了掌握流体运动的基本规律及其研究方法,学会分析、解决工程实际中有关的流体力学问题,并为学习液压传动与气压传动等有关后续课程服务二课程目标
1.理解流体静力学、运动学和动力学的基本概念,熟悉流体静力学、运动学和动力学分析的基本方法,能够解决实际机械工程领域的相关流体力学问题;1-
22.掌握流体静力学基本方程,流体运动的连续性方程、理想流体的运动微分方程、实际流体的运动微分方程、伯努利方程及其应用等;1-23,掌握流体力学实验中常用的相似原理和量纲分析理论,会利用相似原理设计模型实验,会利用量纲分析方法得到物理现象中的无量纲参数,简化反应物理现象的函数关系;2-34,掌握管道流动中层流和湍流的判断方法,掌握流体在管道尤其是圆管中流动时沿程阻力的计算方法,熟悉管道流动中局部阻力的计算方法2-3
二、课程目标达成的途径与方法《工程流体力学》课程教学以课堂教学为主,结合自主学习,针对常见的工程流体力学问题,学习静止流体中的静压力分析方法,运动流体在流动过程中压力、速度等的变化规律,以及流体力学实验中必须掌握的基础理论知识培养学生运用工程基础知识和力学专业知识分析解决机械工程领域中的流体力学问题的能力
3.课堂教学主要讲述工程流体力学的基本概念,利用物理学基本定理和微积分方法推导工程中常用的伯努利方程课程从简单的流体静力学讲到较为复杂的流体动力学,流体动力学中又从较为简单的无粘流体流动讲到粘性流体的运动方程,由浅入深,思路清晰,让学生更加容易理解和接受针对不同的知识点,课程还准备了较多的源自工程实际的例题和习题,让学生对课程的应用场景有更加深入的了解,从而将抽象的理论知识与实际工程问题联系起来,提高学习该课程的兴趣在课堂教学中,充分引入互动环节,提高教学效果
2.针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点,列出部分内容作为学生自主学习环节,训练、培养学生自主学习意识和创新能力
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度课程目标毕业要求1毕业要求2课程目标1H L课程目标2M H课程目标3M M课程目标4M M注L支撑强度分别填写H、M或L(其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低);
2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述
四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求
①流体力学的研究对象、发展概况和研究L1方法
1.工程流体力学绪论(4学时)
②流体质点与连续介质的概念L1
③流体的主要其物理性质L1
①静止流体上的作用力L
12.流体静力学基本方程(2学时)
②流体的平衡微分方程及其积分L2
③流体静力学基本方程L3
①流体静压强的测量L
23.流体静压力计算(2学时)
②静止流体对平面壁的作用力L33静止流体对曲面壁的作用力L2L1
①研究流体运动的两种访法
4.流体运动的连续性方程(2学时)
②研究流体运动时的一些基本概念L1L2
③流体运动的连续性方程
①无粘性流体的运动微分方程L2
②无粘性流体运动微分方程的伯努利积分L
35.流体运动微分方程和伯努利方程(4学时)
③粘性流体的运动微分方程及伯努利方程L2
④粘性流体总流的伯努利方程L
36.流速和流量测量(1学时)
①测量流速和流量的仪器L2
①定常流动总流的动量方程及其应用考虑
7.流体运动的动量方程(1学时)L2摩擦时的平衡问题
①相似原理L
28.实验流体力学基础(4学时)
②量纲分析及其应用L2L1
①流体运动与流动阻力的两种形式L1
②流体运动的两种状态——层流与紊流
9.圆管流动(4学时)
③圆管中的层流L3
④圆管中的紊流L2L3
①圆管流动沿程阻力系数的确定
10.管路中的沿程阻力系数(2学时)
②非圆形截面管道的沿程阻力计算L2L1
①边界层理论基础
11.管路中的局部损失(2学时)L2
②管路中的局部损失
①声速和马赫数L
212.气体的一元流动(2学时)
②一元气流的流动特性L2
③等端气流与正激波L1L1
①离心式泵L
113.流体机械泵和风机(2学时)
②离心式通风机L1
③轴流式风机质点运动微分方程基本要求L1-理解,L2-掌握,L3-熟练掌握
五、课程学时安排学时分学生任务对应课章节号教学内容配作业自学要求讨论程目标
1.1流体力学的研究对象、发展流体力学的研究对象和比较三种研/12概况和研究方法三种研究方法究方法第一章
1.2流体质点与连续介质的概念11,
1.4,流体质点、连续介质假粘度变化的
11.3流体的主要其物理性质
21.7设、牛顿内摩擦定律原因
2.1静止流体上的作用力质量力、表面力、平衡微
2.2流体的平衡微分方程及其等压面的性2/分方程、流体静力学基2积分质本方程的意义
2.3流体静力学基本方程第二章
2.4流体静压强的测量
2.5静止流体对平面壁的作用力
2.226,静压测量仪器、(复习)实压力体和
22.15,
2.
22.6静止流体对曲面壁的作用力合力矩定理虚压力体
233.1研究流体运动的两种方法拉格朗日法、欧拉法、流质点导数、
3.2研究流体运动时的一些基本2/体动力学基本概念、定连续性方程
1.2概念第三章常/非定常流动推导
3.3流体运动的连续性方程
3.3,
3.8,
3.4无粘性流体的运动微分方程无粘流体运动方程、伯伯努利方程
223.9努利方程成立的
3.5无粘性流体运动微分方程的前提伯努利积分
3.6粘性流体的运动微分方程及伯努利方程粘性粘流体运动方程、动量、动能
223.7粘性流体总流的伯努利方程伯努利方程校正系数
3.17,
3.
3.8测量流速和流量的仪器出现分支流毕托管、文丘里流量计、
3.9定常流动总流的动量方程及220,
3.2动的动量方
1.2定常总流动量方程其应用2程力学相似、基本比例尺、流动力学相
9.1相似原理
29.2,
9.8相似准则、近似模型法似的条件
1.3第九章量纲一致性原理、TI定TT定理的
9.2量纲分析及其应用
29.133理证明
4.1流体运动与流动阻力的两种雷诺实验、形式沿程损失、局部损失、层2/雷诺数的含
1.4流、紊流
4.2流体运动的两种状态——层义流与紊流圆管层流速度分布、沿运动要素的
4.3圆管中的层流2/程损失、混合长度理论、脉动和时均
44.4圆管中的紊流雷诺应力化第四章
4.5圆管流动沿程阻力系数的尼古拉兹实验、莫迪图、确定如何使用莫2/非圆截面管道的水力半4迪图
4.6非圆形截面管道的沿程阻径、当量直径力计算边界层的概念、边界层平板边界层
4.7边界层理论基础
4.1,
4.3,2分离现象及原因、常见厚度的影响
14.8管路中的局部损失47,
4.9的局部损失的计算因素
8.1声速和马赫数声速的推导、马赫数、一声速的影响第八章
8.2一元气流的流动特性
28.2,
8.41元气体流动的特点因素
8.3等熔气流与正激波
10.1离心式泵离心式泵/轴流式风机泵和风机的第十章
10.2离心式通风机
210.1的工作原理、泵的扬程、1选择
10.3轴流式风机泵中的能量损失
六、实践环节及基本要求无注
1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等;
2.实验类别指必做、选做等
七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准(依据)占总成绩比例考核课堂教学各知识点的复习程中国计量大学学生课程平平时作业20%度、听课效果和掌握熟练度时成绩考核细则以点验到课率,课堂互动回答问题参考课堂表现总分排序,按课堂表现10%0-10均匀分布给分等形式,检验学生学习态度期末考试闭卷试卷参考答案和评分标准70%考核类别考试成绩登记方式百分制
八、推荐教材与主要参考书推荐教材《工程流体力学》,孔珑,中国电力出版社出版《流体力学》,陈文义,张伟,天津大学出版社主要参考书《流体力学》,张也影,高等教育出版社出版《工程流体力学》,赵孝保,周欣,东南大学出版社《Engineering FluidMechanics》,Merle C.Potter,David C.Wiggert,BassemH.Ramadan,机械工业出版社。
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