天津广播电视大学 “开放教育试点” 土木工程专业（专升本） 流体力学课程教学大纲 天津广播电视大学 2001年12月
天津广播电视大学 “开放教育试点” 土木工程专业(专升本) 流体力学课程教学大纲 天津广播电视大学 2001 年 12 月
《流体力学》教学大纲 第一部分大纲说明 一、课程的性质与任务 流体力学是中央广播电视大学“开放教育试点”工学科土建类土木工程专业 的一门公共必修课程。该课程的主要任务是使学生零握流体（水流）运动的一般 规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的试验技能，注意培养学生 发现和解决问圈的能力，为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打 下基础。 二、课程的散学基本要求 学生学完木课程后应达到下列基本要求： 1。具有一定的理论基础。正确理解流体力学的基本概念。掌握连续性方程。 使量方程、动量方程的应用。掌是水流运动的分析方法。认识量翔分析与实验的 关系。 2。对工程中的一般流体问题具有分析和计算的能力。 3。掌摆一定的实验技能与方法，具有测量运动参数、分析实验数据和编写 实验报告的能力， 三、课程教学要求的层次 有关定义、定理、性质、特征等概念的内容按“知道、了解、理解”三个层 次要求：有关计算、解法、公式、法则等方法的内容按“会、掌握、熟练掌摆 三个层次要求：实验按“观察、学会、能、测定、掌握、应用”六个层次要求。 第二部分学时、教学安排、教材与教学环节 一、学时分配与学分 1.学时分配 本课程共72学时
1 《流体力学》教学大纲 第一部分 大纲说明 一、 课程的性质与任务 流体力学是中央广播电视大学“开放教育试点”工学科土建类土木工程专业 的一门公共必修课程。该课程的主要任务是使学生掌握流体（水流）运动的一般 规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的试验技能，注意培养学生 发现和解决问题的能力，为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打 下基础。 二、 课程的教学基本要求 学生学完本课程后应达到下列基本要求： 1．具有一定的理论基础。正确理解流体力学的基本概念。掌握连续性方程、 能量方程、动量方程的应用。掌握水流运动的分析方法。认识量纲分析与实验的 关系。 2．对工程中的一般流体问题具有分析和计算的能力。 3．掌握一定的实验技能与方法，具有测量运动参数、分析实验数据和编写 实验报告的能力。 三、 课程教学要求的层次 有关定义、定理、性质、特征等概念的内容按“知道、了解、理解”三个层 次要求；有关计算、解法、公式、法则等方法的内容按“会、掌握、熟练掌握” 三个层次要求；实验按“观察、学会、能、测定、掌握、应用”六个层次要求。 第二部分 学时、教学安排、教材与教学环节 一、 学时分配与学分 1．学时分配 本课程共 72 学时
章号 内容 误内学时 实验名称，学时 备注 1 绪论 2 2 流体静力学 6 流体运动学 11 流场演示实验：1 4 流体动力学基础 12 能量方程实验：2 流动阳力和能量损失 13 需诺实验：1 沿程水头损失实验：2 6 孔口、管嘴和有医管流 6 7 明渠恒定流 8 8 堰流 W流实验：2 9 渗流 4 10 相拟凰理与量钢分析 4 合计：2学时 64 8 2,学分 本课程共4学分， 二、 教学安排 流体力学课程安排在第三学期。一个学期完成全部教学任务， 三、文字教材 根据远距离教有要求，本课程的文字教材以文字主教材和文字辅助教材两部 分组成。并采用合一式编排。 文字教材是学生学习课程的主要用书，主教材部分的内容是误程的基本内 容，是教学的主要依据。辅教材部分的内容是对主教材相应内容进行白纳、总结， 通过例题与习题，帮助学生理解和掌据课程的内容， 文字教材是学生获得知识和提高能力的重要煤体之一，教材的内容要具有科 学性，概念叙述要准确无误，方法的阐述要详细，论证要清楚，要体现远程开放 教育的特点，要适合成人、以业余学习为主的特点，要便于自学， 四、教学环节 1,本课程配有电规课，是重要的教学形式
2 章号 内容 课内学时 实验名称：学时 备注 1 绪论 2 2 流体静力学 6 3 流体运动学 11 流场演示实验：1 4 流体动力学基础 12 能量方程实验：2 5 流动阻力和能量损失 13 雷诺实验：1 沿程水头损失实验：2 6 孔口、管嘴和有压管流 6 7 明渠恒定流 8 8 堰流 6 堰流实验：2 9 渗流 4 10 相似原理与量纲分析 4 合计：72 学时 64 8 2．学分 本课程共 4 学分。 二、 教学安排 流体力学课程安排在第三学期，一个学期完成全部教学任务。 三、 文字教材 根据远距离教育要求，本课程的文字教材以文字主教材和文字辅助教材两部 分组成，并采用合一式编排。 文字教材是学生学习课程的主要用书，主教材部分的内容是课程的基本内 容，是教学的主要依据。辅教材部分的内容是对主教材相应内容进行归纳、总结， 通过例题与习题，帮助学生理解和掌握课程的内容。 文字教材是学生获得知识和提高能力的重要媒体之一，教材的内容要具有科 学性，概念叙述要准确无误，方法的阐述要详细，论证要清楚，要体现远程开放 教育的特点，要适合成人、以业余学习为主的特点，要便于自学。 四、 教学环节 1．本课程配有电视课，是重要的教学形式
2.自学 自学是电大学生获得知识的重要方式，自学能力的培养也是远程开放高等教 有的目的之一，本课程的教学要注意对学生自学能力的培养。学生可以通过自学， 收看电视、直播课堂、网上教学辅导等方式进行学习，各教学点可以采用灵活多 样的助学方式，帮助学生学习 3,面授助学 面授助学要服从与教学大纲、文字教材、音像敦材，采用讲解、讨论、答疑 等方式，通过解题思路分析，计算方法训练，培养学生分析和计算、解决问题的 能力。 4.作业 独立完成作业是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。作业内容 以教材中的习圈为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、 熟悉分析和计算方法。达到基本掌握本课程主要内容的目的。 5.实验 实验是巩固和加深所学知识的重要手段，亦是培养学生掌握一定的实验技 使、具有分析实验数据和编写报告能力的重要途径。，学生应在教师的指导下独立 完成规定的实验并编写实验报告。 6.考试 考试题目受全面。符合教学大纲要求，同时要做到体现重点，题量适度，难 度适中，题量和难度的梯度应按教学要求的不同层次安排。不出难题、怪题。 第三部分教学内容与教学要求 第一章绪论(2学时) 一、教学内容 §1】流体力学的任务及研究对象 $12流体的主要物理力学性质 1易流动性 2惯性 3粘滞性 3
3 2．自学 自学是电大学生获得知识的重要方式，自学能力的培养也是远程开放高等教 育的目的之一，本课程的教学要注意对学生自学能力的培养。学生可以通过自学， 收看电视、直播课堂、网上教学辅导等方式进行学习，各教学点可以采用灵活多 样的助学方式，帮助学生学习。 3．面授助学 面授助学要服从与教学大纲、文字教材、音像教材，采用讲解、讨论、答疑 等方式，通过解题思路分析，计算方法训练，培养学生分析和计算、解决问题的 能力。 4．作业 独立完成作业是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。作业内容 以教材中的习题为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、 熟悉分析和计算方法，达到基本掌握本课程主要内容的目的。 5．实验 实验是巩固和加深所学知识的重要手段，亦是培养学生掌握一定的实验技 能、具有分析实验数据和编写报告能力的重要途径。学生应在教师的指导下独立 完成规定的实验并编写实验报告。 6．考试 考试题目要全面，符合教学大纲要求，同时要做到体现重点，题量适度，难 度适中，题量和难度的梯度应按教学要求的不同层次安排。不出难题、怪题。 第三部分 教学内容与教学要求 第一章绪论（2 学时） 一、教学内容 §1-1 流体力学的任务及研究对象 §1-2 流体的主要物理力学性质 1 易流动性 2 惯性 3 粘滞性
4压缩性和影胀性 5表面张力特性 §13作用在流体上的力 1质量力 2表面力 14流体的力学模型与研究方法 1力学模型 2研究方法 熏点：力的单位、易流动性、粘滞性、牛倾内摩擦定律、质量力、表面力、连续 介质概② 二、教学要求 !了解流体的主要物理力学性质，理解易流动特性和粘潜性，掌握牛倾内摩 擦定律。 2理解顾量力和表面力，草摆其表示方法。 3理解连续介质（质点的概念）、粘性流体、理想流体、不可压缩流体，可 压缩流体。知道流体的研究方法。 第二章流体静力学(8学时) 一、教学内容 2】流体静压强及其特性 1静压强的定义 2静压强的特性 2-2流体的平衡微分方程及其积分 」流体的平衡微分方程—欧拉平衡微分方程 2流体的平衡微分方程的积分 3等压面及其特性 23流体静压强分布规律 1流体静压强公式 2压强的计算基准和表示方法
4 4 压缩性和膨胀性 5 表面张力特性 §1-3 作用在流体上的力 1 质量力 2 表面力 §1-4 流体的力学模型与研究方法 1 力学模型 2 研究方法 重点：力的单位、易流动性、粘滞性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续 介质概念 二、教学要求 1 了解流体的主要物理力学性质，理解易流动特性和粘滞性，掌握牛顿内摩 擦定律。 2 理解质量力和表面力，掌握其表示方法。 3 理解连续介质（质点的概念）、粘性流体、理想流体、不可压缩流体、可 压缩流体。知道流体的研究方法。 第二章流体静力学（8 学时） 一、教学内容 §2-1 流体静压强及其特性 1 静压强的定义 2 静压强的特性 §2-2 流体的平衡微分方程及其积分 1 流体的平衡微分方程—欧拉平衡微分方程 2 流体的平衡微分方程的积分 3 等压面及其特性 §2-3 流体静压强分布规律 1 流体静压强公式 2 压强的计算基准和表示方法
3静压强分布图 4压强的量测仪器和方法 24作用于平面的液体总压力 1图解法 2解析法 2-5作用于曲面的液体总压力 1水平分力 2铅垂分力 3总压力 2-6浮力与浮体的稳定性 1浮力 2潜体的平衡及其稳定性 3浮体的稳定性 重点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于平面 的液体总压力（图解法），作用于曲面的液体总压力。 难点：复杂情况点压强的计算（利用等压面），压力体图。作用于曲面的液体总 压力。 二、教学要求 1理解和掌探静压强及其特性 2会欧拉平衡微分方程的推导，理解欧拉平衡微分方程的物理意义。 3熟练掌握流体静压强公式，熟练掌握点压强的计算方法，掌握压强的计算 基准和表示方法，。熟练拿握静压强分布图，掌摆压强的量测方法， 4熟练掌握计算作用于平面的液体总压力， 5熟练掌握计算作用于曲面的液体总压力 第三章流体运动学(13学时) 一、教学内容 3】流动描述
5 3 静压强分布图 4 压强的量测仪器和方法 §2-4 作用于平面的液体总压力 1 图解法 2 解析法 §2-5 作用于曲面的液体总压力 1 水平分力 2 铅垂分力 3 总压力 §2-6 浮力与浮体的稳定性 1 浮力 2 潜体的平衡及其稳定性 3 浮体的稳定性 重点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于平面 的液体总压力（图解法），作用于曲面的液体总压力。 难点：复杂情况点压强的计算（利用等压面），压力体图，作用于曲面的液体总 压力。 二、教学要求 1 理解和掌握静压强及其特性 2 会欧拉平衡微分方程的推导，理解欧拉平衡微分方程的物理意义。 3 熟练掌握流体静压强公式，熟练掌握点压强的计算方法，掌握压强的计算 基准和表示方法，熟练掌握静压强分布图，掌握压强的量测方法。 4 熟练掌握计算作用于平面的液体总压力。 5 熟练掌握计算作用于曲面的液体总压力。 第三章流体运动学（13 学时） 一、教学内容 §3-1 流动描述
】描述流体运动的两种方法 2迹线与流线 3质点速度、加速度 32描述流体运动的一些基本概念 1恒定流与非恒定流 2流管、总流、流量、新斯面平均流速 3一元流、二元流、三元流 4均匀流与非均匀流、渐变流与急变流 33流体运动的连续性方程 【流体运动的连续性方程：从三维流动入手推导 2总流的连续性方程：由三维连续性方程导出恒定总流的连续性方程 3连续性方程的应用：由一断面的平均速度求另一断面的平均速度：检验 给定流动是否满足连续性方程 34流体微团运动分析 1流体微团运动的基本形式：平移、线变形、角变形、旋转的概念及其相应 表达式 2无旋流与有旋流：基本概念、无旋流满足的条件 §3-5平面势流 1速度势函数及其性质 2流函数及其性质 3流函数与速度势函数的关系 4几种简单的平面势流：均匀直线流、源流与汇流，环流 5流网法解平面势流：流网原理 6势流叠加法解平面势流：势流叠加原理 重点：迹线与流线，新点加速度，连续性方程，无旋流与有旋流，流函数与速度 势 难点：微团运动的基本形式及其相应表达式，流函数与速度势函数 建议：对微团运动分析的内容，不必详细讲解，但需明确指出流体微团运动的基 本形式：平移、线变形、角变形、旋转，对无旋流（势流）强调对基本概念的理
6 1 描述流体运动的两种方法 2 迹线与流线 3 质点速度、加速度 §3-2 描述流体运动的一些基本概念 1 恒定流与非恒定流 2 流管、总流、流量、断面平均流速 3 一元流、二元流、三元流 4 均匀流与非均匀流、渐变流与急变流 §3-3 流体运动的连续性方程 1 流体运动的连续性方程：从三维流动入手推导 2 总流的连续性方程：由三维连续性方程导出恒定总流的连续性方程 3 连续性方程的应用：由一断面的平均速度求另一断面的平均速度；检验 给定流动是否满足连续性方程 §3-4 流体微团运动分析 1 流体微团运动的基本形式：平移、线变形、角变形、旋转的概念及其相应 表达式 2 无旋流与有旋流：基本概念、无旋流满足的条件 §3-5 平面势流 1 速度势函数及其性质 2 流函数及其性质 3 流函数与速度势函数的关系 4 几种简单的平面势流：均匀直线流、源流与汇流、环流 5 流网法解平面势流：流网原理 6 势流叠加法解平面势流：势流叠加原理 重点：迹线与流线，质点加速度，连续性方程，无旋流与有旋流，流函数与速度 势 难点：微团运动的基本形式及其相应表达式，流函数与速度势函数 建议：对微团运动分析的内容，不必详细讲解，但需明确指出流体微团运动的基 本形式：平移、线变形、角变形、旋转。对无旋流（势流）强调对基本概念的理
解. 二、教学要求 1了解描述液体运动的两种方法，掌握迹线、流线的概念及方程，掌握质点 加速度表达式。 2了解描述流体运动的一些基本概念。 3熟练掌握连续性方程，尤其总流的连续性方程。 4理解无旋流与有旋流， 5了解几种简单的平面势流，知道流网法、势流叠加法解平面势流的原理。 三、教学实验 1实验名称：流场演示实验 2实验内容：演示不同边界条件下的水流形态、水流绕不同形状物体的流动 现象。 3实验要求：观察不同边界条件下的水流形态、水流绕不同形状物体的流动 现象。 第四章流体动力学(14学时) 一、教学内容 S4】理想流体运动微分方程一Eu:运动微分方程 」理想流体动压强的特性 2Eu▣运动微分方程：推导、加速度项展开、静止条件下简化为Euer平衡 方程 84-2实际流体运动微分方程一Navier-Stokes方程 」实际流体质点应力分析 2实际流体运动基本微分方程（切应力表示） 3 Navier-Stokes方程（简介） §43理想流体及实际流体恒定元流的能量方程(Bemoulli方程)》 1理想流体恒定元流的能量方程 2实际流体恒定元流的能量方程 3解释能量方程中各项意义
7 解。 二、教学要求 1 了解描述液体运动的两种方法，掌握迹线、流线的概念及方程，掌握质点 加速度表达式。 2 了解描述流体运动的一些基本概念。 3 熟练掌握连续性方程，尤其总流的连续性方程。 4 理解无旋流与有旋流。 5 了解几种简单的平面势流，知道流网法、势流叠加法解平面势流的原理。 三、教学实验 1 实验名称: 流场演示实验 2 实验内容：演示不同边界条件下的水流形态、水流绕不同形状物体的流动 现象。 3 实验要求：观察不同边界条件下的水流形态、水流绕不同形状物体的流动 现象。 第四章流体动力学（14 学时） 一、教学内容 §4-1 理想流体运动微分方程—Euler 运动微分方程 1 理想流体动压强的特性 2 Euler 运动微分方程：推导、加速度项展开、静止条件下简化为 Euler 平衡 方程 §4-2 实际流体运动微分方程—Navier-Stokes 方程 1 实际流体质点应力分析 2 实际流体运动基本微分方程（切应力表示） 3 Navier-Stokes 方程（简介） §4-3 理想流体及实际流体恒定元流的能量方程（Bernoulli 方程） 1 理想流体恒定元流的能量方程 2 实际流体恒定元流的能量方程 3 解释能量方程中各项意义
4能量方程应用 (说明：上述方程亦可由理想流体、实际流体运动微分方程的积分导出， 不详细推导) 44实际流体恒定总流的能量方程 1实际流体恒定总流的能量方程推导：对元流能量方程在急流断面上积分， 2实际流体恒定总流的能量方程的应用 应用条件、有能量输入输出、应用、总水头线和测压管水头线 84-5动量方程 推导、应用条件和方法、，应用 重点：能量方程及其应用，动量方程及其应用 难点：能量方程、动量方程以及与连续性方程的联合应用， 建议：对理想、实际流体运动微分方程的内容作一般介绍，指出方程的用途，即 联立连续性方程理论上可求解流场中每一点的速度和压强，对学生不作要求。 二、教学要求 【理解能量方程各项的意义 2熟练掌握能量方程、动量方程及与连续性方程的联合应用。 三、教学实验 1实验名称：能量方程实验 2实验内容：验证能量方程、分析各种能头的转化、绘制测压管水头线及总 水头线。 3实验要求：草握各种能头的测定，草握测压管水头线及总水头线的绘制方 法。 第五章流动阻力和能量损失(13学时) 一、教学内容 5】两种流态和判别标准 1雷诺实验和两种流态 2流态判别标准
8 4 能量方程应用 （说明：上述方程亦可由理想流体、实际流体运动微分方程的积分导出， 不详细推导） §4-4 实际流体恒定总流的能量方程 1 实际流体恒定总流的能量方程推导：对元流能量方程在总流断面上积分。 2 实际流体恒定总流的能量方程的应用 应用条件、有能量输入输出、应用、总水头线和测压管水头线 §4-5 动量方程 推导、应用条件和方法、应用 重点：能量方程及其应用，动量方程及其应用 难点：能量方程、动量方程以及与连续性方程的联合应用。 建议：对理想、实际流体运动微分方程的内容作一般介绍，指出方程的用途，即 联立连续性方程理论上可求解流场中每一点的速度和压强，对学生不作要求。 二、教学要求 1 理解能量方程各项的意义 2 熟练掌握能量方程、动量方程及与连续性方程的联合应用。 三、教学实验 1 实验名称: 能量方程实验 2 实验内容：验证能量方程、分析各种能头的转化、绘制测压管水头线及总 水头线。 3 实验要求：掌握各种能头的测定，掌握测压管水头线及总水头线的绘制方 法。 第五章 流动阻力和能量损失（13 学时） 一、教学内容 §5-1 两种流态和判别标准 1 雷诺实验和两种流态 2 流态判别标准
85-2边界层与边界层分离现象简介 1边界层的基本概念 2平板上的边界层和曲面上的边界层分离现象 3绕流运动 53流动阻力与能量损失的关系 1沿程阻力和沿程损尖 2局部阻力和局部损失 s5-4层流运动 1层流运动的流速分布 2层流的沿程损失 $S5素流运动 1素流运动的分析方法 2素流阻力 3素流速度分布 §5-6素流沿程阻力系数 1尼古拉兹实验 2莫迪图 3素流沿程阻力系数的计算公式 5-7局部阻力 1突然放大处的局部损失 2局部阻力系数和减图措施简介 重点：雷诺数，尼古拉兹实验，素流的阻力系数，沿程损失，局部担失 准点：素流流速分布和素流阻力分析。 建议：55-2边界层与边界层分离现象简介，S55素流运动两节的内容略讲. 二、敦学要求 1知道雷诺实验过程，了解层流与素流流态的特点，熟练掌握流态判别标准。 2知道边界层理论。 3理解流动阻力的两种形式，掌握沿程损失和局部损失的计算方法。 4了解圆管中层流运动的流速分布，熟练草拥层流沿程损失的计算公式
9 §5-2 边界层与边界层分离现象简介 1 边界层的基本概念 2 平板上的边界层和曲面上的边界层分离现象 3 绕流运动 §5-3 流动阻力与能量损失的关系 1 沿程阻力和沿程损失 2 局部阻力和局部损失 §5-4 层流运动 1 层流运动的流速分布 2 层流的沿程损失 §5-5 紊流运动 1 紊流运动的分析方法 2 紊流阻力 3 紊流速度分布 §5-6 紊流沿程阻力系数 1 尼古拉兹实验 2 莫迪图 3 紊流沿程阻力系数的计算公式 §5-7 局部阻力 1 突然放大处的局部损失 2 局部阻力系数和减阻措施简介 重点：雷诺数，尼古拉兹实验，紊流的阻力系数，沿程损失，局部损失。 难点：紊流流速分布和紊流阻力分析。 建议：§5-2 边界层与边界层分离现象简介、§5-5 紊流运动两节的内容略讲。 二、教学要求 1 知道雷诺实验过程，了解层流与紊流流态的特点，熟练掌握流态判别标准。 2 知道边界层理论。 3 理解流动阻力的两种形式，掌握沿程损失和局部损失的计算方法。 4 了解圆管中层流运动的流速分布，熟练掌握层流沿程损失的计算公式