流体力学 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《流体力学》教学大纲 课程编号： B02255020 课程类型： 必修课 Course Code: 02255020 Course Type: Compulsory 课程名称： 质体力学 投课对象： 本科三年级学生 Course Name Fluid Mechanics Audience: Junior 学时/学分： B22 授课语言： 中文 Credit 32/2 Language of Chinese Mandarin Hours/Credits Instruction 先修课程： 微积分、大学物理、理论力学开课院系： 机械工程系 Prerequisite: Calculus.College Physics Course offered by:Department of heoretical Mechanics Mechanical Eng 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 授课教师： Intended for: Mechanical Design.Manufacturing Instructor: nd Automation 大纲执笔人： 傅波、熊瑞平 大纲审核人： 专业负责人 Edited by: Fu Bo,XiongRuiping Inspected by: Course Leader 一、课程简介 流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要分支。流体力学课程是 学习相关专业课程和专业发展不可缺少的一门技术基础理论课，课程学习的主要内容包括：流体的 基本物理属性、流体静力学、流体运动学、流体动力学、相似理论和量纲分析、管流损失、孔口 出流和缝隙流动。通过课程学习，学生初步掌握流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，能 够对机械工程领域中简单的流体力学问题进行分析和求解。 二、学习目标 1、能够正确理解流体的基本物理属性、流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相 作用，能将以上基础理论知识用于简单的流体力学问题的描述中：能够运用流体力学的基本理论 和基本方法，建立描述流体运动和平衡的基本方程和模型，并能够对所建立的基本方程和模型进 行求解： 2、能够运用流体力学的基础理论，分析管流、孔口出流、缝隙流动典型流动问题，明确影响 流动特性的相关机械零部件的结构参数
流体力学 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《流体力学》教学大纲 课程编号： Course Code: 302255020 302255020 课程类型： Course Type: 必修课 Compulsory 课程名称： Course Name: 流体力学 Fluid Mechanics 授课对象： Audience: 本科三年级学生 Junior 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 微积分、大学物理、理论力学 Calculus, College Physics, Theoretical Mechanics 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 傅波、熊瑞平 Fu Bo, XiongRuiping 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、课程简介 流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要分支。流体力学课程是 学习相关专业课程和专业发展不可缺少的一门技术基础理论课，课程学习的主要内容包括: 流体的 基本物理属性、流体静力学、流体运动学、流体动力学、相似理论和量纲分析、管流损失、孔口 出流和缝隙流动。通过课程学习，学生初步掌握流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，能 够对机械工程领域中简单的流体力学问题进行分析和求解。 二、学习目标 1、能够正确理解流体的基本物理属性、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，能将以上基础理论知识用于简单的流体力学问题的描述中；能够运用流体力学的基本理论 和基本方法，建立描述流体运动和平衡的基本方程和模型，并能够对所建立的基本方程和模型进 行求解； 2、能够运用流体力学的基础理论，分析管流、孔口出流、缝隙流动典型流动问题，明确影响 流动特性的相关机械零部件的结构参数。 1
三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 ()能够将数学、自然科学、机械工程基 12具有解决机械工程领域设计、制 础知识和专业知识用于解决机械工程领域 造、运行等过程中的复杂工程问题所 学习目标1 设计、制造、运行等方面的复杂工程问题 需的工程基础知识和专业知识： (2)能够应用数学、自然科学和机械工程 2】能够应用数学、自然科学和机械工 科学的基本原理，通过信息检索、文献研 程科学的基本原理，识别机械工程领 究，对机械工程领域设计、制造、运行等 学习目标2 域设计、制造、运行中的关键问题与 方面的复杂工程问题进行识别、表达、分 参数 析、评价，并获得有效结论。 四、教学基本内容 学习目标 教学内容 教学方法考核方式 第二章流体的主要物理性质 第三章流体静力学 第四章流体运动学基础 期末考试 第五章流体动力学基础 多媒体讲授 课堂测验 学习目标1 第六章相似理论和量纲分析 工程案例分析 课后作业 第七章流体在管路中的流动 考勤 第八章孔口出流 第九章缝隙流动 期末考试 第七章流体在管路中的流动 多媒体讲授 课堂测验 学习目标2 第八章孔口出流 第九章缝隙流动 工程案例分析 课后作业 考勤 第一章绪论 流体力学的研究对象、内容和方法：流体力学在工程实践中的应用 第二章流体的主要物理性质 流体的概念及连续介质假设：流体的密度、比体积与相对密度：流体的热膨胀性和可压缩性： 流体的粘性。 要求学生： 了解流体的基本物理性质及其应用
三、学习目标与毕业要求的对应关系 四、教学基本内容 学习目标 教学内容 教学方法 考核方式 学习目标 1 第二章 流体的主要物理性质 第三章 流体静力学 第四章 流体运动学基础 第五章 流体动力学基础 第六章 相似理论和量纲分析 第七章 流体在管路中的流动 第八章 孔口出流 第九章 缝隙流动 多媒体讲授 工程案例分析 期末考试 课堂测验 课后作业 考勤 学习目标 2 第七章 流体在管路中的流动 第八章 孔口出流 第九章 缝隙流动 多媒体讲授 工程案例分析 期末考试 课堂测验 课后作业 考勤 第一章 绪论 流体力学的研究对象、内容和方法；流体力学在工程实践中的应用。 第二章 流体的主要物理性质 流体的概念及连续介质假设；流体的密度、比体积与相对密度；流体的热膨胀性和可压缩性； 流体的粘性。 要求学生： 了解流体的基本物理性质及其应用 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （1）能够将数学、自然科学、机械工程基 础知识和专业知识用于解决机械工程领域 设计、制造、运行等方面的复杂工程问题。 1.2 具有解决机械工程领域设计、制 造、运行等过程中的复杂工程问题所 需的工程基础知识和专业知识； 学习目标 1 （2）能够应用数学、自然科学和机械工程 科学的基本原理，通过信息检索、文献研 究，对机械工程领域设计、制造、运行等 方面的复杂工程问题进行识别、表达、分 析、评价，并获得有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和机械工 程科学的基本原理，识别机械工程领 域设计、制造、运行中的关键问题与 参数； 学习目标 2 2
毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12。 第三章流体静力学 作用于静止流体上的力：流体静压强及其特性：静止流体的平衡微分方程式：重力作用下静 止流体中的压强分布规律：静压强的表示方法及其测量：流体的相对静止：静止流体对壁面作用 力的计算。 要求学生： 理解流体静力学的基本理论和方法，能够对绝对静止或相对静止流体的压强分布及其对固态 壁面的作用力进行分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12 第四章流体运动学基础 研究流体运动的两种方法流体运动中的基本概念：连续性方程式。 要求学生 理解流体运动学中的基本概念和方法，能够运用连续性方程去分析和计算流体的运动特性。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12 第五章流体动力学基础 理想流体的运动微分方程式：粘性流体的运动微分方程式(Navicr--Stokes方程)：理想流体的 伯努利方程式：实际流体总流的伯努利方程式：伯努利方程的推广；伯努利方程的应用：动量定 理及其应用。 要求学生： 理解流体动力学的基本理论和方法，能够运用伯努利方程和动量定理去分析和解决基本的流 体动力学问题。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12 第六章相似理论和量纲分析 单位及量纲：相似理论：量纲分析及其应用。 要求学生： 能够正确理解相似理论和量纲分析 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12 第七章流体在管路中的流动 管路中流体流动的两种状态：能量损失的两种形式：圆管中的层流流动：圆管中的素流流动 管中流动沿程阻力系数的确定：局部阻力系数的确定：管路计算。 3
毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2。 第三章 流体静力学 作用于静止流体上的力；流体静压强及其特性；静止流体的平衡微分方程式；重力作用下静 止流体中的压强分布规律；静压强的表示方法及其测量；流体的相对静止；静止流体对壁面作用 力的计算。 要求学生： 理解流体静力学的基本理论和方法，能够对绝对静止或相对静止流体的压强分布及其对固态 壁面的作用力进行分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2 第四章 流体运动学基础 研究流体运动的两种方法；流体运动中的基本概念；连续性方程式。 要求学生： 理解流体运动学中的基本概念和方法，能够运用连续性方程去分析和计算流体的运动特性。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2 第五章 流体动力学基础 理想流体的运动微分方程式；粘性流体的运动微分方程式（Navier-Stokes 方程）；理想流体的 伯努利方程式；实际流体总流的伯努利方程式；伯努利方程的推广；伯努利方程的应用；动量定 理及其应用。 要求学生： 理解流体动力学的基本理论和方法，能够运用伯努利方程和动量定理去分析和解决基本的流 体动力学问题。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2 第六章 相似理论和量纲分析 单位及量纲；相似理论；量纲分析及其应用。 要求学生： 能够正确理解相似理论和量纲分析 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 1.2 第七章 流体在管路中的流动 管路中流体流动的两种状态；能量损失的两种形式；圆管中的层流流动；圆管中的紊流流动； 管中流动沿程阻力系数的确定；局部阻力系数的确定；管路计算。 3
要求学生： 了解流体在管路中的流动特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的管路计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点12、2.1 第八章孔口出流 孔口出流的分类：薄壁小孔口恒定自由出流：厚壁孔口恒定自由出流。 要求学生： 了解流体孔口出流的特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撞毕业要求指标点12、2.1 第九章缝隙流动 两平行平板缝隙间的层流流动， 要求学生： 了解流体在缝隙间的流动特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点12、2.1 五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章绪论 第二章流体的主要物理性质 第三章流体静力学 6 第四章流体运动学基础 第五章流体动力学基础 7 第六章相似理论和量纲分析 第七章流体在管路中的流动 第八章孔口出流 第九章缝隙流动 2 六、教学策略与方法 1、阐述流体力学基本原理和方法，理论联系实际，培养学生创新能力： 2、采用多媒体课件、电子备课和传统教学相结合进行教学： 3、通过例子分析，强调流体力学理论思维方法的建立和运用。 七、考核方式
要求学生： 了解流体在管路中的流动特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的管路计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、2，支撑毕业要求指标点 1.2、2.1 第八章 孔口出流 孔口出流的分类；薄壁小孔口恒定自由出流；厚壁孔口恒定自由出流。 要求学生： 了解流体孔口出流的特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、2，支撑毕业要求指标点 1.2、2.1 第九章 缝隙流动 两平行平板缝隙间的层流流动。 要求学生： 了解流体在缝隙间的流动特性，理解其中所涉及的流体力学知识，能进行基本的分析和计算。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、2，支撑毕业要求指标点 1.2、2.1 五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章 绪论 1 第二章 流体的主要物理性质 2 第三章 流体静力学 6 第四章 流体运动学基础 4 第五章 流体动力学基础 7 第六章 相似理论和量纲分析 3 第七章 流体在管路中的流动 5 第八章 孔口出流 2 第九章 缝隙流动 2 六、教学策略与方法 1、阐述流体力学基本原理和方法，理论联系实际，培养学生创新能力； 2、采用多媒体课件、电子备课和传统教学相结合进行教学； 3、通过例子分析，强调流体力学理论思维方法的建立和运用。 七、考核方式 4
期末考试，课堂测验，课后作业，考勤。 其中期末考试1次，课堂测验4次，课后作业6次。 1.期末考试考核要点 (1)流体力学的研究对象、内容和方法：流体的密度、比体积、相对密度、粘性： (2)绝对静止或相对静止流体的压强分布及其对固态壁面的作用力进行分析和计算。 (3)流体运动学中的基本概念和方法，运用连续性方程分析和计算流体的运动特性： (4)流体动力学的基本理论和方法，运用伯努利方程和动量定理分析和解决基本的流体动力 学问题： (5)相似理论和量纲分析的概念： (6)流体在管路中的流动特性，基本的管路计算：流体孔口出流的特性，缝隙间的流动特性。 2.阶段测试考核要点 (1)运动粘度、动力粘度、压缩性系数、体积弹性模量的计算：粘性阻力和功率的计算： (2)静止和相对静止流体等压面、形心、总压力及其作用点的分析计算： (3)管路中流体的流速的计算，欧拉法的定义，动量定理的应用： (4)力学相似的定义：沿程阻力的计算：相似理论和量纲分析的应用。 3.课后作业 根据授课内容布置相应的课后作业。 八、成绩评定方法 1.总成锁 期末考试成绩50%，过程考核成绩50%。其中过程考核成绩包括：课堂测验、课后作业、考 勤。 总成绩=期末考试卷面成绩*50%+过程考核成绩*50% 过程考核成绩=课堂测验平均成绩*40%+课后作业平均成绩◆40%+考勤*20% 2。各环节学习目标的考核占比 学习目标1学习目标2 课堂测验1占比% 100 课堂测验2占比% 课堂测验3占比 50 50 课堂测验4占比 50 50 课后作业1占比% 100 课后作业2占比% 100 课后作业3占比% 100 课后作业4占比% 80
期末考试，课堂测验，课后作业，考勤。 其中期末考试 1 次，课堂测验 4 次，课后作业 6 次。 1．期末考试考核要点 （1）流体力学的研究对象、内容和方法；流体的密度、比体积、相对密度、粘性； （2）绝对静止或相对静止流体的压强分布及其对固态壁面的作用力进行分析和计算。 （3）流体运动学中的基本概念和方法，运用连续性方程分析和计算流体的运动特性； （4）流体动力学的基本理论和方法，运用伯努利方程和动量定理分析和解决基本的流体动力 学问题； （5）相似理论和量纲分析的概念； （6）流体在管路中的流动特性，基本的管路计算；流体孔口出流的特性，缝隙间的流动特性。 2．阶段测试考核要点 （1）运动粘度、动力粘度、压缩性系数、体积弹性模量的计算；粘性阻力和功率的计算； （2）静止和相对静止流体等压面、形心、总压力及其作用点的分析计算； （3）管路中流体的流速的计算，欧拉法的定义，动量定理的应用； （4）力学相似的定义；沿程阻力的计算；相似理论和量纲分析的应用。 3. 课后作业 根据授课内容布置相应的课后作业。 八、成绩评定方法 1．总成绩 期末考试成绩 50%，过程考核成绩 50%。其中过程考核成绩包括：课堂测验、课后作业、考 勤。 总成绩=期末考试卷面成绩*50% +过程考核成绩*50% 过程考核成绩=课堂测验平均成绩*40%+课后作业平均成绩*40%+考勤*20% 2．各环节学习目标的考核占比 学习目标 1 学习目标 2 课堂测验 1 占比% 100 课堂测验 2 占比% 90 10 课堂测验 3 占比% 50 50 课堂测验 4 占比% 50 50 课后作业 1 占比% 100 课后作业 2 占比% 100 课后作业 3 占比% 100 课后作业 4 占比% 80 20 5
课后作业5占比% 40 课后作业6占比% 60 40 期末考试占比% 20 考勤占比% 50 50 3.学习目标达成度计算方法 学习目标达成度=期末平均成绩*0.5+过程考核平均成绩*0.5 九、评分标准 评分标准 学习目标 90-100 75-89 60-74 059 良 中及格 不及格 能够正确理解 能够正确理解流 基本能够理解流 流体的基本物理能够全面理解流体体的基本物理屈 体的基本物理属 属性、流体静止 的基本物理属性 性、流体静止及 性、流体静止及运 及运动时的规律 流体静止及运动 运动时的规律以 不能够正确理解流体 以及流体与固体的规律以及流体 动时的规律以及 及流体与固体之 的基本物理属性、流 流体与固体之间 之间的相互作 固体之间的相互作间的相互作用， 体静止及运动时的规 的相互作用，基本 用，能将以上基用，能将以上基州能将以上基础理 律以及流体与固体之 能将以上基础理 础理论知识用干理论知识灵话用 论知识用于简单 间的相互作用，不能 论知识用于简单 简单的流体力学简单的流体力学间的流体力学间题 将以上基础理论知识 问题的描述中： 题的描述中：能的描述中：能够 的流体力学问题 用于简单的流体力学 能够运用流体力熟练运用流体力学 运用流体力学的 的描述中：基本能 问题的描述中：不能 够运用流体力学 学的基本理论和的基本理论和基才 基本理论和基本 够运用流体力学的基 的基本理论和基 基本方法，建立方法，建立描述流 方法，建立描述 本理论和基本方法， 本方法，建立描述 描述流体运动和体运动和平衡的基流体运动和平衡 建立描述流体运动和 流体运动和平衡 平衡的基本方程本方程和模型，并的基本方程和模 平衡的基本方程和模 的基本方程和模 和模型，并能够 能够对所建立的基型，并能够对所 对所建立的基本 本方程和模型进行建立的基本方程 型，并能够对所建 立的基本方程和 方程和模型进行 求解 和模型进行求 摸型讲行求解。 求解。 解。 2.能够运用流 够灵活运用流有 能够运用流体力 基本能够运用 不能够运用流体力学 力学的基础理 力学的基础理论， 学的基础理论， 体力学的基础理 的基础理论去分析管 论，分析管流、 准确分析管流、孔分析管流、孔口 论，简单分析管 流、孔口出流、缝游 孔口出流、缝隙口出流、缝隙流动出流、缝隙流动 流、孔口出流、缝流动典型流动问题
课后作业 5 占比% 60 40 课后作业 6 占比% 60 40 期末考试占比% 80 20 考勤占比% 50 50 3．学习目标达成度计算方法 学习目标达成度=期末平均成绩*0.5+过程考核平均成绩*0.5 九、评分标准 学习目标 评分标准 90-100 75-89 60-74 0-59 优 良 中/及格 不及格 1. 能够正确理解 流体的基本物理 属性、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，能将以上基 础理论知识用于 简单的流体力学 问题的描述中； 能够运用流体力 学的基本理论和 基本方法，建立 描述流体运动和 平衡的基本方程 和模型，并能够 对所建立的基本 方程和模型进行 求解。 能够全面理解流体 的基本物理属性、 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，能将以上基础 理论知识灵活用于 简单的流体力学问 题的描述中；能够 熟练运用流体力学 的基本理论和基本 方法，建立描述流 体运动和平衡的基 本方程和模型，并 能够对所建立的基 本方程和模型进行 求解。 能够正确理解流 体的基本物理属 性、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， 能将以上基础理 论知识用于简单 的流体力学问题 的描述中；能够 运用流体力学的 基本理论和基本 方法，建立描述 流体运动和平衡 的基本方程和模 型，并能够对所 建立的基本方程 和模型进行求 解。 基本能够理解流 体的基本物理属 性、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，基本 能将以上基础理 论知识用于简单 的流体力学问题 的描述中；基本能 够运用流体力学 的基本理论和基 本方法，建立描述 流体运动和平衡 的基本方程和模 型，并能够对所建 立的基本方程和 模型进行求解。 不能够正确理解流体 的基本物理属性、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，不能 将以上基础理论知识 用于简单的流体力学 问题的描述中；不能 够运用流体力学的基 本理论和基本方法， 建立描述流体运动和 平衡的基本方程和模 型。 2. 能够运用流体 力学的基础理 论，分析管流、 孔口出流、缝隙 能够灵活运用流体 力学的基础理论， 准确分析管流、孔 口出流、缝隙流动 能够运用流体力 学的基础理论， 分析管流、孔口 出流、缝隙流动 基本能够运用流 体力学的基础理 论，简单分析管 流、孔口出流、缝 不能够运用流体力学 的基础理论去分析管 流、孔口出流、缝隙 流动典型流动问题， 6
流动典型流动问典型流动问题，明典型流动问题，隙流动典型流动不清楚影响流动特性 题，明确影响流确影响流动特性的明确影响流动特 问题，了解影响流的相关机械零部件的 动特性的相关机相关机械零部件的性的相关机械零 动特性的相关机 结构参数。 械零部件的结构结构参数， 部件的结构参 械零部件的结构 参数。 数。 参数。 十、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [山高殿荣编著.《工程流体力学》、化学工业出版社，2014 2]杜广生编著.《工程流体力学》，中国电力出版社，2014 [B)孔珑主编.《工程流体力学》.中国电力出版社，2014 [4欧特尔编著.《普朗特流体力学基础》科学出版社，2008 [)E约翰芬纳莫尔编著.《流体力学及其工程应用》.机械工业出版社，2009
流动典型流动问 题，明确影响流 动特性的相关机 械零部件的结构 参数。 典型流动问题，明 确影响流动特性的 相关机械零部件的 结构参数。 典型流动问题， 明确影响流动特 性的相关机械零 部件的结构参 数。 隙流动典型流动 问题，了解影响流 动特性的相关机 械零部件的结构 参数。 不清楚影响流动特性 的相关机械零部件的 结构参数。 十、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [1] 高殿荣编著. 《工程流体力学》. 化学工业出版社，2014 [2] 杜广生编著. 《工程流体力学》. 中国电力出版社，2014 [3] 孔珑主编.《工程流体力学》. 中国电力出版社，2014 [4] 欧特尔编著.《普朗特流体力学基础》.科学出版社，2008 [5] E·约翰芬纳莫尔编著.《流体力学及其工程应用》. 机械工业出版社，2009 7