山西能源学院：《工程流体力学》课程教学资源（教学大纲，2套）.docx_大学文库

《工程流体力学》课程教学大纲一课程类别：学科专业基础必修课课程名称：工程流体力学开课单位：电气与动力工程系课程编号：B0512042 总学时：56 学分：3.5 适用专业：能源与动力工程专业先修课程：高等数学、大学物理、工程力学一、课程的性质、目的及任务工程流体力学是研究流体（包括气体和流体）的平衡和运动规律的科学。它是一门横跨各领域，各不同专业的重要技术基础课。能源、动力、环境、设备、化工，航空、国防等领域均需要流体力学知识。热能与动力工程专业学生尤其需要流体力学知识作为工程设计或从事其他专业技术工作的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握流体力学的基本概念，基本原理和实验技能，为将来的学习和工作打下基础。工程流体力学相对于流体力学来说更重视专业实践，因此在本课程中对于流体力学一些不重要的公式或理论不进行推导或者进行简单推导。二、学时分配 (一)总学时分配内容讲授实验上机习题其它小计第一章绪论 0 0 0 0 1 第二章流体及其物理性质 3 0 0 0 0 3 第三章流体静力学 6 0 0 0 0 6 第四章流体运动学和流体动力学基础 6 2 0 0 0 8 第五章相似原理与量纲分析 4 0 0 0 0 4 第六章管内流动和水力计算液体出流 4 0 0 0 6 第七章气体的一维流动 4 0 0 0 0 4 第八章理想流体的有旋流动和无旋流动 8 0 0 0 0 8 第九章黏性流体绕过物体的流动 10 2 0 0 0 12 第十章气体的二维流动 2 0 0 0 2 合计 48 8 0 0 0 56 (二)实验内容学时分配序号项目目的要求学时 (1)了解静压、总压和动压之间的关系。伯努利方程 (2)熟悉用能量观点解释水流速度变化时各测压管水头线高度变化的原因。 2 (3)掌握伯努利方程的应用。 (1)通过观察玻璃圆管中的水流情况，形象的了解雷诺实验和流量计校正层流和紊流两种流态的特征，认识雷诺数在流态判别中的作用

《工程流体力学》课程教学大纲一课程类别：学科专业基础必修课课程名称：工程流体力学开课单位：电气与动力工程系课程编号：B0512042 总学时：56 学分：3.5 适用专业：能源与动力工程专业先修课程：高等数学、大学物理、工程力学一、课程的性质、目的及任务工程流体力学是研究流体 ( 包括气体和流体 ) 的平衡和运动规律的科学。它是一门横跨各领域，各不同专业的重要技术基础课。能源、动力、环境、设备、化工，航空、国防等领域均需要流体力学知识。热能与动力工程专业学生尤其需要流体力学知识作为工程设计或从事其他专业技术工作的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握流体力学的基本概念，基本原理和实验技能，为将来的学习和工作打下基础。工程流体力学相对于流体力学来说更重视专业实践，因此在本课程中对于流体力学一些不重要的公式或理论不进行推导或者进行简单推导。二、学时分配（一）总学时分配内容讲授实验上机习题其它小计第一章绪论 1 0 0 0 0 1 第二章流体及其物理性质 3 0 0 0 0 3 第三章流体静力学 6 0 0 0 0 6 第四章流体运动学和流体动力学基础 6 2 0 0 0 8 第五章相似原理与量纲分析 4 0 0 0 0 4 第六章管内流动和水力计算液体出流 4 4 0 0 0 8 第七章气体的一维流动 4 0 0 0 0 4 第八章理想流体的有旋流动和无旋流动 8 0 0 0 0 8 第九章黏性流体绕过物体的流动 10 2 0 0 0 12 第十章气体的二维流动 2 0 0 0 0 2 合计 48 8 0 0 0 56 （二）实验内容学时分配序号项目目的要求学时 1 伯努利方程（1）了解静压、总压和动压之间的关系。（2）熟悉用能量观点解释水流速度变化时各测压管水头线高度变化的原因。（3）掌握伯努利方程的应用。 2 2 雷诺实验和流量计校正（1）通过观察玻璃圆管中的水流情况，形象的了解层流和紊流两种流态的特征，认识雷诺数在流态判别中的作用。 2

(2)理解文丘里流量计的工作原理并学会使用文丘里流量计进行流量测定。 (1)了解实验设备和仪器。管路沿程阻力损 (2)寻求摩擦阻力系数与雷诺数之间的函数关系。 3 失和局部阻力损 (3)了解局部阻力损失的规律。 2 失 (4)掌握测定一般局部损失系数的实验方法，并测定管路突然扩大和突然缩小处的局部阻力系数值。 (1)测定圆柱绕流边界层的流速分布、压力分布及绕流圆柱体压力边界层的厚度。分布的测定 2 (2)对比实验曲线与计算曲线，确定边界层内的流动状态。三、课程的基本内容说明序号内容说明基本要求了解流体力学的研究内容和研究方法，了解流体力学在工程技术第一章中和教学计划中的地位。绪论重点难点重点：流体力学的研究内容和研究方法难点：流体力学的研究内容和研究方法基本要求掌握流体连续介质的假设，了解作用在流体上的力和流体的主要第二章物理性质、液体的表面性质。重点难点流体及其物理性质重点：流体的定义和特征、连续介质的假设、作用在流体上的力、流体的主要物理性质、液体的表面性质难点：准确理解流体的连续介质的假设、流体的粘性和液体的表面张力等概念基本要求掌握流体的静压强及特性、流体平衡微分方程式和流体静力学基本方程式的主要推导过程。掌握工程上常用的压强的计示及测量方第三章法。掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力和静止液体作用在物体上的浮力。 3 流体静力学重点难点重点：流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式，压强的计示及测量方法难点：流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式基本要求第四章掌握流体运动的基本概念和基本方程以及研究流体流动的方法。流体运动广泛地深入地理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程。熟学和流体练掌握伯努利方程及其应用。动力学基重点难点础重点：连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程、伯努利方程及其应用

（2）理解文丘里流量计的工作原理并学会使用文丘里流量计进行流量测定。 3 管路沿程阻力损失和局部阻力损失（1）了解实验设备和仪器。（2）寻求摩擦阻力系数与雷诺数之间的函数关系。（3）了解局部阻力损失的规律。（4）掌握测定一般局部损失系数的实验方法，并测定管路突然扩大和突然缩小处的局部阻力系数值。 2 4 绕流圆柱体压力分布的测定（1）测定圆柱绕流边界层的流速分布、压力分布及边界层的厚度。（2）对比实验曲线与计算曲线，确定边界层内的流动状态。 2 三、课程的基本内容说明序号内容说明 1 第一章绪论基本要求了解流体力学的研究内容和研究方法，了解流体力学在工程技术中和教学计划中的地位。重点难点重点：流体力学的研究内容和研究方法难点：流体力学的研究内容和研究方法 2 第二章流体及其物理性质基本要求掌握流体连续介质的假设，了解作用在流体上的力和流体的主要物理性质、液体的表面性质。重点难点重点：流体的定义和特征、连续介质的假设、作用在流体上的力、流体的主要物理性质、液体的表面性质难点：准确理解流体的连续介质的假设、流体的粘性和液体的表面张力等概念 3 第三章流体静力学基本要求掌握流体的静压强及特性、流体平衡微分方程式和流体静力学基本方程式的主要推导过程。掌握工程上常用的压强的计示及测量方法。掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力和静止液体作用在物体上的浮力。重点难点重点：流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式，压强的计示及测量方法难点：流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式 4 第四章流体运动学和流体动力学基础基本要求掌握流体运动的基本概念和基本方程以及研究流体流动的方法。广泛地深入地理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程。熟练掌握伯努利方程及其应用。重点难点重点：连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程、伯努利方程及其应用

难点：准确理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程的推导过程。熟练掌握伯努利方程及其应用基本要求流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件：熟练应第五章相似原理用量纲分析法。与量纲分重点难点析重点：量纲分析法的应用，几个重要的准则数（雷诺数、欧拉数、马赫数、柯西数、韦伯数等)的物理意义及其表达式难点：相似原理和量纲分析法的应用基本要求熟练掌握工程上常见的和基本的流体流动的能量损失（沿程损失与局部损失)的计算过程，熟练应用莫迪图。准确理解粘性流体的两第六章种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类。熟练计算管管内流动道中流体的水力过程。 6 和水力计重点难点算液体重点：流体流动的沿程损失与局部损失的计算过程，莫迪图的应出流用：粘性流体的两种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类：管道中流体的水力过程的计算难点：流体流动的沿程损失和局部损失的计算，管道中流体的水力计算基本要求掌握流体一维流动中的声速和马赫数的基本概念和计算过程：了解气流的特定状态和参考速度、速度系数，以及正激波的概念；掌握变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的概念第七章和计算。 7 气体的一维流动重点难点重点：微弱扰动的一维传播、声速、马赫数：变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流难点：微弱扰动的一维传播过程，变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的计算基本要求掌握流体理想流体的有旋流动和无旋流动、相应运动微分方程和伯努利方程及其定解条件。了解有势流动、速度势和流函数的概念。第八章了解简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加，以及平理想流体行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动。重点难点 8 的有旋流动和无旋重点：理想流体的有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和流动伯努利方程及其定解条件：简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加难点：有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和伯努利方程及其定解条件：平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动第九章基本要求黏性流体掌握不可压缩粘性流体的运动微分方程，明确边界层的概念与分 9 绕过物体类及其微分方程和积分方程，熟悉流过平板的层流边界层、紊流边界的流动层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的

难点：准确理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程的推导过程。熟练掌握伯努利方程及其应用 5 第五章相似原理与量纲分析基本要求流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件；熟练应用量纲分析法。重点难点重点：量纲分析法的应用，几个重要的准则数（雷诺数、欧拉数、马赫数、柯西数、韦伯数等）的物理意义及其表达式难点：相似原理和量纲分析法的应用 6 第六章管内流动和水力计算液体出流基本要求熟练掌握工程上常见的和基本的流体流动的能量损失（沿程损失与局部损失）的计算过程，熟练应用莫迪图。准确理解粘性流体的两种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类。熟练计算管道中流体的水力过程。重点难点重点：流体流动的沿程损失与局部损失的计算过程，莫迪图的应用；粘性流体的两种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类；管道中流体的水力过程的计算难点：流体流动的沿程损失和局部损失的计算，管道中流体的水力计算 7 第七章气体的一维流动基本要求掌握流体一维流动中的声速和马赫数的基本概念和计算过程；了解气流的特定状态和参考速度、速度系数，以及正激波的概念；掌握变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的概念和计算。重点难点重点：微弱扰动的一维传播、声速、马赫数；变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流难点：微弱扰动的一维传播过程，变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的计算 8 第八章理想流体的有旋流动和无旋流动基本要求掌握流体理想流体的有旋流动和无旋流动、相应运动微分方程和伯努利方程及其定解条件。了解有势流动、速度势和流函数的概念。了解简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加，以及平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动。重点难点重点：理想流体的有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和伯努利方程及其定解条件；简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加难点：有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和伯努利方程及其定解条件；平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动 9 第九章黏性流体绕过物体的流动基本要求掌握不可压缩粘性流体的运动微分方程，明确边界层的概念与分类及其微分方程和积分方程，熟悉流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的

流动和卡门涡街的概念、以及流体的阻力和阻力系数的计算。了解边界层的控制方法。重点难点重点：流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动的阻力和阻力系数的计算，边界层的控制方法难点：不可压缩粘性流体的运动微分方程、边界层的微分方程与积分方程和流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算第十章基本要求 10 气体的二本章为超音速流动过程中出现的一些主要现象的描述和计算，只维流动作一般了解。四、能力培养基本要求 1.掌握流体力学的基本概念，基本原理和实验技能。 2.掌握流体运动的基本规律，掌握流体力学的研究方法并适当运用到实践中去。 3.掌握该课程所涉及的基础理论知识，着重理解和掌握基本概念，能够灵活运用基础理论知识分析工程设计中出现的问题，具备一定程度的解決工程实际问题的能力。五、主要参考书 1.推荐教材：《工程流体力学》（第四版)，孔珑主编，中国电力出版社，2014年。 2.参考教材：《流体力学基础》，华大学工程力学系编，北京，机械工业出版社，上册1980年，下册 1982年. 《流体力学》，江宏俊主编，上下册，北京，高等教育出版社，1985年。六、考核方式（包括作业、测验、考试等及其所占比例） 1、考核方式：该课程考核方式为考试，采用闭卷笔试，考试时间为120分钟。 2、成绩综合评定：总成绩为百分制，包括平时成绩和期末考试卷面成绩两部分，其中平时成绩包括出勤、学习态度、作业、测验、课堂讨论、实验和实验报告等，占总成绩的30%，期末考试卷面成绩占总成绩的70%。七、说明教学方法：采用讲、练结合及实验辅助的教学方法。 (1)课堂讲授：通过多媒体、板书结合，主要采用黑板教学的教学方法。 (2)作业：通过课后作业使学生进一步巩固所学知识，掌握分析方法。 (3)实验教学：通过实验教学加深及提升课堂教学内容

流动和卡门涡街的概念、以及流体的阻力和阻力系数的计算。了解边界层的控制方法。重点难点重点：流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动的阻力和阻力系数的计算，边界层的控制方法难点：不可压缩粘性流体的运动微分方程、边界层的微分方程与积分方程和流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算 10 第十章气体的二维流动基本要求本章为超音速流动过程中出现的一些主要现象的描述和计算，只作一般了解。四、能力培养基本要求 1．掌握流体力学的基本概念，基本原理和实验技能。 2．掌握流体运动的基本规律，掌握流体力学的研究方法并适当运用到实践中去。 3．掌握该课程所涉及的基础理论知识，着重理解和掌握基本概念，能够灵活运用基础理论知识分析工程设计中出现的问题，具备一定程度的解決工程实际问题的能力。五、主要参考书 1．推荐教材：《工程流体力学》（第四版），孔珑主编，中国电力出版社，2014 年。 2.参考教材：《流体力学基础》，华大学工程力学系编，北京，机械工业出版社，上册 1980 年，下册 1982 年．《流体力学》，江宏俊主编，上下册，北京，高等教育出版社，1985 年．六、考核方式（包括作业、测验、考试等及其所占比例） 1、考核方式：该课程考核方式为考试，采用闭卷笔试，考试时间为 120 分钟。 2、成绩综合评定：总成绩为百分制，包括平时成绩和期末考试卷面成绩两部分，其中平时成绩包括出勤、学习态度、作业、测验、课堂讨论、实验和实验报告等，占总成绩的 30%，期末考试卷面成绩占总成绩的 70%。七、说明教学方法：采用讲、练结合及实验辅助的教学方法。（1）课堂讲授：通过多媒体、板书结合，主要采用黑板教学的教学方法。（2）作业：通过课后作业使学生进一步巩固所学知识，掌握分析方法。（3）实验教学：通过实验教学加深及提升课堂教学内容

学习成果学习成果指标点课程目标毕业能力G1.工程知能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于课程目标1 识解决复杂工程问题。能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，毕业能力G2.问题分识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获课程目标2 析得有效结论。能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足毕业能力G3.设计/ 特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在课程目标3 开发解决方案设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题毕业能力G4.研究进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信课程目标4 息综合得到合理有效的结论。三、课程教学方法（或手段） 1.课堂讲授 (1)采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 (2)采用多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。 (3)采用案例教学。理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。 (4)采用互动式教学。课内讨论和课外答疑相结合。 2.实验教学实验是本课程一个重要环节，对学生理解工程流体力学基本原理具有重要的作用，通过实验可以使学生进一步掌握流体力学基本原理和分析实际问题的实验方法，应用流体力学的质量守恒、动量守恒和能量守恒原理为动力机械的流体流动，提供设计方案。巩固课堂所讲授的内容，学会实验数据处理方法。要求态度认真、原理清楚、方法正确、数据准确、实验报告工整。按课表安排到实验室上实验课，按照实验指导书要求，学生独立或分组完成，并按时提交实验报告

学习成果学习成果指标点课程目标毕业能力 G1.工程知识能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。课程目标 1 毕业能力 G2.问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标 2 毕业能力 G3. 设计/ 开发解决方案能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标 3 毕业能力 G4.研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标 4 三、课程教学方法（或手段） 1. 课堂讲授 (1) 采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 (2) 采用多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。 (3) 采用案例教学。理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。 (4) 采用互动式教学。课内讨论和课外答疑相结合。 2. 实验教学实验是本课程一个重要环节，对学生理解工程流体力学基本原理具有重要的作用，通过实验可以使学生进一步掌握流体力学基本原理和分析实际问题的实验方法，应用流体力学的质量守恒、动量守恒和能量守恒原理为动力机械的流体流动，提供设计方案。巩固课堂所讲授的内容，学会实验数据处理方法。要求态度认真、原理清楚、方法正确、数据准确、实验报告工整。按课表安排到实验室上实验课，按照实验指导书要求，学生独立或分组完成，并按时提交实验报告