课程教学大纲(72学时) 教学大纲的制定是参照建设部关于本科教学大纲修订的若干规定”,经教研室讨论,教学院长批准,教务处备案后确 定的,并从年到年严格按大纲执行 英文名称: Fluid Mechani 课程编码 课程类型:专业基础必修课 学时:72 学分:4.5 适用对象:工科专业本科生 先修课程:高等数学(工)、大学物理、工程数学 使用教材及参考书 教材:张鸿雁、张志政、王元,《流体力学》,科学出版社2004 参考书 1.周光坰等《流体力学》高等教育出版社2000 2.景思睿等《流体力学》西安交大出版社2001 3.蔡增基等《流体力学泵与风机》中国建工出版社1999 4. Victor L. Streeter, E. Benjamin WylieMcGraw-Hill Book Company 《流体力学习题课教程》西安建筑科技大学印 课程的性质、目的与任务 流体力学是建筑环境与设备专业的一门主要的专业技术基础课。课程的任务是通过各个教学环节,使学生认识流体力学 这门学科的普遍规律,掌握本学科的基本概念、基本原理、基本计算方法,并具有一定的分析、判断、计算实验能力,为 继续学习后续课程,从事专业工作奠定流体力学的基础知识 课程的教学过程应遵循理论联系实际的原则,学时的主要部分是课堂讲授,用一部分学时安排必要的实验课,以増强 生的感性认识。此外,每章内容还应布置适量的习题作业,组织讨论课等。这些不同的教学环节应相互联系、相互配合 使学生应用学过的知识的分析能力、计算和实验的技能得到切实的训练。 课程的教学重点是流体流动的基本概念、基本原理和基本方法的学习和掌握,包括流体力学本身几干年来的发展,为我 门提供的适应于科学研究和工程应用的硏究模型——流体力学的基本方程及其应用。在教学中体现数学模型的建立、简亻 以及运用基本方程对流动问题分析。使学生了解流体力学这门学科的发展,领会其内涵,掌握其应用,培养学生的创造性 思维能力和善与运用自己所学到的理论和知识去寻找解决实际问题的本领。为此,要求教师对学生的作业、习题的完成情 况做认真、严格地检查 教学内容及要求 )绪论 教学内容:流体力学的研究内容及其方法;流体的基本属性,包括密度、容重、压缩膨胀、粘性、汽化压强以及流体的主 要物理常数;牛顿内摩擦定律;作用在流体上的表面力和质量力;物理量的单位与量 教学要求:了解流体力学研究的对象以及研究的方法;熟悉流体的基本属性:密度、容重、压缩膨胀、粘性、汽化压强 记住流体的主要物理常数;掌握牛顿内摩擦定律;理解液体和气体m值随温度变化的趋勢和原因;理解连续介质模型、理 想流体模型和不可压缩流体的力学模型;掌握作用在流体上的表面力和质量力能表述物理量的单位与量纲。 (二)流体运动学基础 教学内容:描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法;流体流动的分类及有关概念:恒定流与非恒定流、一元、二元和三元 流线与迹线、均匀流与非均匀流;流体微团的运动分解。 教学要求:掌握亥姆霍玆速度分解定理;了解描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法;理解欧拉法中速度场及其加速度的表 达;熟悉恒定流与非恒定流、一元、二元和三元流、均匀流与非均匀流;理解流线与迹线的概念;熟悉流体微团的平移 旋转和变形(线变形、角变形)运动;理解流体有旋与无旋运动的概念;会判断流体是有旋还是无旋运动 (三)流体静力学 教学内容 静压强的特性;流体平衡微分方程;帕斯卡原理;等压面概念;重力作用下静压强的分布规律及其实际应 用;流体压强的计算基准和量度单位;流体压强的测定方法;相对平衡流体的压强分布;平面和曲面上液体总压力的计 教学要求:了解流体静压强概念;熟悉静压强的特性;了解流体平衡的微分方程;理解帕斯卡原理;熟悉等压面概念;掌 握流体平衡的微分方程一般积分及其重力作用下静压强的分布规律;掌握流体压强的计算基准和量度单位;掌握液柱式测 压计测量流体压强的方法;能熟练地应用静压强的分布公式求解液面下一点的压强值、相对平衡流体的压强分布、平面和 曲面上液体总压力 (四)流体力学基本方程 教学内容:微分形式的连续性方程、粘性流体运动方程(NˉS方程)、欧拉运动方程;理想流体微分方程的伯努利积 分 教学要求:熟悉流体流动所满足的连续性方程、粘性流体运动的N-S方程;了解方程的推导过程,了解求解方程的初始 和边界条件,掌握理想流体微分方程的伯努利积分 (五)相似原理与量纲分析 教学内容:相似概念和力学相似性原理;方程分析法和量纲分析法得出的桕似准数(Re数、F数、上数、St数),p定律 的应用方法;相似在模型设计中的应用;完全相似和部分相似 教学要求:理解桕似概念;熟悉力学相似性原理;了解相似准则;掌握Rc数、F数、u数;了解方程分析法,掌握量纲分 析法;能用定律求解一个物理过程物理量之间的关系式;熟悉完全相似和部分相似;掌握相似律在模型设计中的应用
课程教学大纲(72学时) 本教学大纲的制定是参照“建设部关于本科教学大纲修订的若干规定”，经教研室讨论，教学院长批准，教务处备案后确 定的，并从年到年严格按大纲执行。 英文名称：Fluid Mechanics 课程编码： 课程类型：专业基础必修课 学时：72 学分： 4.5 适用对象：工科专业本科生 先修课程：高等数学（工）、大学物理、工程数学 使用教材及参考书： 教材：张鸿雁、张志政、王元，《流体力学》， 科学出版社 2004。 参考书： 1. 周光坰等《流体力学》高等教育出版社 2000 2．景思睿等《流体力学》西安交大出版社 2001 3．蔡增基等《流体力学泵与风机》中国建工出版社 1999 4. Victor L. Streeter, E.Benjamin WylieMcGraw-Hill Book Company 5.《流体力学习题课教程》西安建筑科技大学印 一、课程的性质、目的与任务 流体力学是建筑环境与设备专业的一门主要的专业技术基础课。课程的任务是通过各个教学环节，使学生认识流体力学 这门学科的普遍规律，掌握本学科的基本概念、基本原理、基本计算方法，并具有一定的分析、判断、计算实验能力，为 继续学习后续课程，从事专业工作奠定流体力学的基础知识。 课程的教学过程应遵循理论联系实际的原则，学时的主要部分是课堂讲授，用一部分学时安排必要的实验课，以增强学 生的感性认识。此外，每章内容还应布置适量的习题作业，组织讨论课等。这些不同的教学环节应相互联系、相互配合， 使学生应用学过的知识的分析能力、计算和实验的技能得到切实的训练。 课程的教学重点是流体流动的基本概念、基本原理和基本方法的学习和掌握，包括流体力学本身几千年来的发展，为我 们提供的适应于科学研究和工程应用的研究模型——流体力学的基本方程及其应用。在教学中体现数学模型的建立、简化 以及运用基本方程对流动问题分析。使学生了解流体力学这门学科的发展，领会其内涵，掌握其应用，培养学生的创造性 思维能力和善与运用自己所学到的理论和知识去寻找解决实际问题的本领。为此，要求教师对学生的作业、习题的完成情 况做认真、严格地检查。 二、教学内容及要求 （一）绪论 教学内容：流体力学的研究内容及其方法；流体的基本属性，包括密度、容重、压缩膨胀、粘性、汽化压强以及流体的主 要物理常数；牛顿内摩擦定律；作用在流体上的表面力和质量力；物理量的单位与量纲。 教学要求：了解流体力学研究的对象以及研究的方法；熟悉流体的基本属性：密度、容重、压缩膨胀、粘性、汽化压强； 记住流体的主要物理常数；掌握牛顿内摩擦定律；理解液体和气体m值随温度变化的趋势和原因；理解连续介质模型、理 想流体模型和不可压缩流体的力学模型；掌握作用在流体上的表面力和质量力能表述物理量的单位与量纲。 （二）流体运动学基础 教学内容：描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法；流体流动的分类及有关概念：恒定流与非恒定流、一元、二元和三元 流、流线与迹线、均匀流与非均匀流；流体微团的运动分解。 教学要求：掌握亥姆霍兹速度分解定理；了解描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法；理解欧拉法中速度场及其加速度的表 达；熟悉恒定流与非恒定流、一元、二元和三元流、均匀流与非均匀流；理解流线与迹线的概念；熟悉流体微团的平移、 旋转和变形（线变形、角变形）运动；理解流体有旋与无旋运动的概念；会判断流体是有旋还是无旋运动。 （三）流体静力学 教学内容：流体静压强的特性；流体平衡微分方程；帕斯卡原理；等压面概念；重力作用下静压强的分布规律及其实际应 用；流体压强的计算基准和量度单位；流体压强的测定方法；相对平衡流体的压强分布；平面和曲面上液体总压力的计 算。 教学要求：了解流体静压强概念；熟悉静压强的特性；了解流体平衡的微分方程；理解帕斯卡原理；熟悉等压面概念；掌 握流体平衡的微分方程一般积分及其重力作用下静压强的分布规律；掌握流体压强的计算基准和量度单位；掌握液柱式测 压计测量流体压强的方法；能熟练地应用静压强的分布公式求解液面下一点的压强值、相对平衡流体的压强分布、平面和 曲面上液体总压力。 （四）流体力学基本方程 教学内容：微分形式的连续性方程、粘性流体运动方程（N－S方程）、欧拉运动方程；理想流体微分方程的伯努利积 分。 教学要求：熟悉流体流动所满足的连续性方程、粘性流体运动的N－S方程；了解方程的推导过程，了解求解方程的初始 和边界条件，掌握理想流体微分方程的伯努利积分。 （五）相似原理与量纲分析 教学内容：相似概念和力学相似性原理；方程分析法和量纲分析法得出的相似准数（Re数、Fr数、Eu数、St数），p定律 的应用方法；相似在模型设计中的应用；完全相似和部分相似。 教学要求：理解相似概念；熟悉力学相似性原理；了解相似准则；掌握Re数、Fr数、Eu数；了解方程分析法，掌握量纲分 析法；能用p定律求解一个物理过程物理量之间的关系式；熟悉完全相似和部分相似；掌握相似律在模型设计中的应用
(六)理想流体的平面无旋运动 教学内容:无旋运动的势函数;平面无旋运动的势函数和流函数;基本平面势流;势流的叠加。 教学要求:理解流体无旋运动势函数的概念;掌握势函数与速度场的关系及求解方法;理解平面无旋运动流函数的概念; 掌握平面无旋运动流函数与速度场的关系及求解方法;熟悉基本平面势流;了解势流的疊加。 (七)粘性管流 教学内容:简化成一元流动的管流;一元流动的连续性方程、伯努利方程、动量方程;沿程和局部两种损失形式;层流和 紊流;均匀流方程;囻管层流各参数的分析推导方法;紊流脉动和时均流概念;圆管中的紊流;对尼古拉兹实验的全面分 常用的半经验和经验公式、工业管道沿程水头损失的计算;非圆管沿程水头损失计算的考虑;局部水头损失的一般 成因和计算方法;有压管路中管段的串联和井联 教学要求:理解流管、流束、过流断面、元流、总流、流量的概念;熟悉管流简化成一元流动的方法;熟悉和掌握一元流 动的连续性方程、伯努利方程、动量方程的推导;理解层流和紊流的概念;掌握均匀流方程式;理解紊流脉动和时均流概 念;了解沿程和局部两种损失形式;熟悉囻管层流各参数的分析推导方法;熟悉圆管紊流各参数的分析推导方法;掌握对 失的计算;了解非圆管沿程水头损失计算方法;熟悉局部水头损失的一般成因;掌握局部水头损失的计算方法;理解综合 抗的概念,掌握有压管路中管段的串联和并联的计算 教学内容:边界层的概念;边界层微分方程和动量积分方程;曲壁边界层的分离;饶流物体的阻力和升力;悬浮速度及其 教学要求:熟悉绕过物体流动的图画,理解边界层的概念;了解边界层微分方程和动量积分方程;了解曲壁边界层的分 离;熟悉饶流物体的阻力和升力的计算;理解掌握悬浮速度的概念;掌握悬浮速度的计算。 (九)孔口管嘴出流 教学内容:孔口自由出流和淹没出流;孔板式流量计;圆柱形外管嘴的岀流;流量系数的概念;圆柱形外管嘴的工作条 教学要求:理解孔口、管嘴岀流的流动现象;了解流量系数的概念;掌握孔口自由岀流和淹没岀流的计算;熟悉孔板式流 量计;熟悉圆柱形外管嘴的工作条件;掌握管嘴岀流的计算 (十)紊流射流 教学内容:无限空间淹没紊流射流的几何、运动、动力特性。圆断面射流起始断和主体段基本参数的表述;温(浓)差射 流;射流弯曲。 了解无限空间淹没紊流射流的概念;理解无限空间淹没紊流射流的几何、运动、动力特性。掌握对囻断面射流 掌握圆断面射起始断和主体段基本参数的表达公式;了解温(浓)差射流;了解射流弯曲;会计算温(浓)差射 元气体动力学基础 教学内容:一元恒定气体运动的连续性方程、运动方程、能量方程;一元气体等熵流动的方程组;音速、滞止参数、马赫 数;亚、超音速下不同截面流动参数的变化;气体在管道中的等温流动和等熵流动。 教学要求:了解影响气体运动的主要因素;熟悉一元恒定气体运动的连续性方程、运动方程、能量方程的推导;了解定 压、等温、绝热、等熵概念;掌握一元气体等熵流动的方程组;理解音速、滞止参数、马赫数、亚音速、超音速的概念; 了解亚、超音速下不同截面流动参数的变化规律;了解拉法尔喷管;了解气体在管道中的等温流动和等熵流动的计算 实验教学基本要求 实验是本课程的又一教学环节,通过实验达到观察流动现象、验证理论、培养实验技能和锻炼科学作风的目的。 实验内容包括演示实验和定量测定是由,课内学时不应少于10%,定量测定的内容不应少于4项,其中必须包括 水压强测定 雷诺实验 沿程阻力系数测定 局部阻力系数测定 动量方程验证测定、孔口管嘴性能测定及射流实验可选做。 三、课程教学基本要求 1.课堂讲授 教学方法主要采用课堂讲授为主,配合以多媒体演示,使学生从中学到本课程的基本内容、思维方式和工程应用方法。 2.实验教学 通过学生亲自动手所作的有关教学实验,一方面提高学生对课本内容的感性认识,另一方面可了解基本实验仪器的操作、 培养动手能力、加深理解有关的基本概念。 3.作业方面 作为课程的延续,布置作业主要的目的还是为了理解课堂教授的基本概念、基本原理,同时强化工程计算方法。习题数量 基本上每次课布置4~6题 4.考试环节 考试形式以笔试为主,题型有选择题、填空题或判断题、证明题和计算题。 四、实践教学环节 五、学时分配 学时分配 习题课 上机课 讨论课
（六）理想流体的平面无旋运动 教学内容：无旋运动的势函数；平面无旋运动的势函数和流函数；基本平面势流；势流的叠加。 教学要求：理解流体无旋运动势函数的概念；掌握势函数与速度场的关系及求解方法；理解平面无旋运动流函数的概念； 掌握平面无旋运动流函数与速度场的关系及求解方法；熟悉基本平面势流；了解势流的叠加。 （七）粘性管流 教学内容：简化成一元流动的管流；一元流动的连续性方程、伯努利方程、动量方程；沿程和局部两种损失形式；层流和 紊流；均匀流方程；圆管层流各参数的分析推导方法；紊流脉动和时均流概念；圆管中的紊流；对尼古拉兹实验的全面分 析；常用的l半经验和经验公式、工业管道沿程水头损失的计算；非圆管沿程水头损失计算的考虑；局部水头损失的一般 成因和计算方法；有压管路中管段的串联和并联。 教学要求：理解流管、流束、过流断面、元流、总流、流量的概念；熟悉管流简化成一元流动的方法；熟悉和掌握一元流 动的连续性方程、伯努利方程、动量方程的推导；理解层流和紊流的概念；掌握均匀流方程式；理解紊流脉动和时均流概 念；了解沿程和局部两种损失形式；熟悉圆管层流各参数的分析推导方法；熟悉圆管紊流各参数的分析推导方法；掌握对 尼古拉兹实验的全面分析；了解常用的l半经验和经验公式；理解当量直径、水力半径的概念；掌握工业管道沿程水头损 失的计算；了解非圆管沿程水头损失计算方法；熟悉局部水头损失的一般成因；掌握局部水头损失的计算方法；理解综合 阻抗的概念，掌握有压管路中管段的串联和并联的计算。 （八）边界层与绕流阻力 教学内容：边界层的概念；边界层微分方程和动量积分方程；曲壁边界层的分离；饶流物体的阻力和升力；悬浮速度及其 计算。 教学要求：熟悉绕过物体流动的图画，理解边界层的概念；了解边界层微分方程和动量积分方程；了解曲壁边界层的分 离；熟悉饶流物体的阻力和升力的计算；理解掌握悬浮速度的概念；掌握悬浮速度的计算。 （九）孔口管嘴出流 教学内容：孔口自由出流和淹没出流；孔板式流量计；圆柱形外管嘴的出流；流量系数的概念；圆柱形外管嘴的工作条 件。 教学要求：理解孔口、管嘴出流的流动现象；了解流量系数的概念；掌握孔口自由出流和淹没出流的计算；熟悉孔板式流 量计；熟悉圆柱形外管嘴的工作条件；掌握管嘴出流的计算。 （十）紊流射流 教学内容：无限空间淹没紊流射流的几何、运动、动力特性。圆断面射流起始断和主体段基本参数的表述；温（浓）差射 流；射流弯曲。 教学要求：了解无限空间淹没紊流射流的概念；理解无限空间淹没紊流射流的几何、运动、动力特性。掌握对圆断面射流 的分析；掌握圆断面射起始断和主体段基本参数的表达公式；了解温（浓）差射流；了解射流弯曲；会计算温（浓）差射 流的有关参数。 （十一）一元气体动力学基础 教学内容：一元恒定气体运动的连续性方程、运动方程、能量方程；一元气体等熵流动的方程组；音速、滞止参数、马赫 数；亚、超音速下不同截面流动参数的变化；气体在管道中的等温流动和等熵流动。 教学要求：了解影响气体运动的主要因素；熟悉一元恒定气体运动的连续性方程、运动方程、能量方程的推导；了解定 压、等温、绝热、等熵概念；掌握一元气体等熵流动的方程组；理解音速、滞止参数、马赫数、亚音速、超音速的概念； 了解亚、超音速下不同截面流动参数的变化规律；了解拉法尔喷管；了解气体在管道中的等温流动和等熵流动的计算。 实验教学基本要求 实验是本课程的又一教学环节，通过实验达到观察流动现象、验证理论、培养实验技能和锻炼科学作风的目的。 实验内容包括演示实验和定量测定是由，课内学时不应少于10％，定量测定的内容不应少于4项，其中必须包括： ·静水压强测定 ·雷诺实验 ·沿程阻力系数测定 ·局部阻力系数测定 ·动量方程验证测定、孔口管嘴性能测定及射流实验可选做。 三、课程教学基本要求 1．课堂讲授： 教学方法主要采用课堂讲授为主，配合以多媒体演示，使学生从中学到本课程的基本内容、思维方式和工程应用方法。 2．实验教学： 通过学生亲自动手所作的有关教学实验，一方面提高学生对课本内容的感性认识，另一方面可了解基本实验仪器的操作、 培养动手能力、加深理解有关的基本概念。 3．作业方面： 作为课程的延续，布置作业主要的目的还是为了理解课堂教授的基本概念、基本原理，同时强化工程计算方法。习题数量 基本上每次课布置4～6题。 4．考试环节： 考试形式以笔试为主，题型有选择题、填空题或判断题、证明题和计算题。 四、实践教学环节 无 五、学时分配 章节 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其它 1 4 4 2 4 4 3 8 2 2 12
六、教学内容更新说 制定者:张鸿雁审定者:张鸿雁 准者:李安桂校对者:刘云霞 制定日期:2010年5月
4 4 4 5 4 4 6 4 4 7 10 2 6 18 8 6 6 9 4 4 10 4 4 1 1 6 2 8 六、教学内容更新说明 无 制定者：张鸿雁 审定者：张鸿雁 批准者：李安桂 校对者：刘云霞 制定日期：2010 年 5 月