《工程流体力学》_40学时

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1、《工程流体力学》课程教学大纲课程名称：工程流体力学课程类别：专业发展课适用专业（方向）：过程装备与控制工程总学时数：40学分：2.5编制部门：机电工程系编制日期：2015年1月一、课程的性质与任务本课程是“过程装备与控制工程”专业本科学生必修的专业课，是学生学习专业课和从事本专业生产和科研工作必备的基础理论。该课程的教学目的是使学生掌握流体的力学性质，流体运动学基本概念，不可压缩流体的一维层流流动，流体流动微分方程，化工机械中的典型流动分析等知识。从而为分析研究过程装备中的流体流动规律及其相关传递

2、过程，以及设计开发新型高效的过程装备奠定必备的基础。二、课程教学基本要求要求学生全面掌握流体的力学性质及其运动学基本概念、静止条件下的流体受力和静力学方程、静止流场特征、流体运动的控制方程及其运用、典型一维流动特征、三维流体运动的基本方程、流体运动学基本原理、流体力学的实验方法和数值模拟方法以及综合应用。要求学生能独立完成所布置的习题，理论与实际相结合，具有解决工程实际问题的能力。三、课程教学内容、要求与学时分配1．绪论（1）流体力学发展史简述（2）流体力学的研究内容、研究方法和应用（3）流体的定

3、义和特征连续介质模型（4）作用在流体上的力（5）流体的主要物理性质2．流体静力学（1）流体静压强及其特性（2）流体平衡微分方程式5（3）重力场中流体的平衡（4）流体的相对平衡（5）静止流体作用在固体壁面上的总压力（6）静止流体作用在潜体和浮体的总浮力3．流体运动学和动力学基础（1）研究流体运动的方法（2）定常、非定常流动一、二、三维流动（3）迹线流线（4）流管流束流量当量直径（5）系统控制体输运公式（6）连续方程（7）动量方程动量矩方程（8）能量方程（9）伯努利方程及其应用（10）流线主法线方向速

4、度和压强的变化（11）粘性流体总流的伯努利方程4．相似原理和量纲分析（1）流动的力学相似（2）动力相似准则（3）流动相似条件（4）近似的模型实验（5）量纲分析法5．管流损失和水力计算（1）粘性流体管内流动的能量损失（2）粘性流体的两种流动状态（3）管道进口段中粘性流体的流动（4）圆管中粘性流体的层流流动（5）粘性流体的紊流流动（6）沿程损失的实验研究（7）非圆形管道沿程损失的计算（8）局部损失（9）管道流动的水力计算（10）几种常用的技术装置5（11）液体出流6．气体的一维定常流动（1）微弱压强波

5、的一维传播声速马赫数（2）气流的特定状态和参考速度速度系数（3）正激波（4）变截面管流（5）等截面摩擦管流（6）等截面换热管流7．理想流体多维流动基础（1）微分形式的连续方程（2）流体微团运动分析（3）理想流体运动微分方程（4）起始条件边界条件（5）理想流体运动微分方程的积分（6）涡线涡管涡束涡通量（7）速度环量斯托克斯定理（8）汤姆孙定理亥姆霍兹定理（9）二维涡流（10）速度势流函数流网（11）简单的平面势流（12）简单平面势流的叠加（13）均匀等速流绕过圆柱体的平面流动（14）均匀等速流绕过圆

6、柱体有环流的平面流动8．粘性流体多维流动基础（1）粘性流体的运动微分方程(纳维-斯托克斯方程)（2）不可压缩粘性流体的层流流动（3）边界层概念和特征（4）层流边界层的微分方程（5）边界层的动量积分关系式（6）边界层的位移厚度和动量损失厚度（7）平板边界层流动的近似计算（8）边界层流动的分离（9）物体的阻力自由沉降速度5学时安排章节讲课实验上机绪论2流体静力学6流体运动学和动力学基础84相似原理好量纲分析2管流损失好水力计算6气体的一维定常流动4理想流体多维流动基础4粘性流体多维流动基础4合计364

7、实验项目、类型、教学内容与学时分配序号实验项目类型实验内容和要求学时1雷诺实验综合观察液体在管道内流动状态一层流和紊流；掌握下临界雷诺数的测定方法22旋涡形成实验综合掌握流道突然缩小，突然扩大，逐渐缩小，逐渐扩大，直角弯管，“S”型弯管，障碍物时的流动特性。2四、有关说明1.本课程与其它课程衔接关系先修课程：《高等数学》，《大学物理》，《工程力学》后续课程：《过程流体机械》2.课程教学方法与手段教学环节主要是课堂教学和实验教学3.课程考核方式与成绩评定考核方式为考查，平时成绩占15%，实验成绩占1

8、5%，期末成绩占70%。4.课程教学的特殊说明五、教学参考书[1]黄卫星.工程流体力学[M].北京：化学工业出版社，2001[2]张英.工程流体力学[M].北京：中国水利水电出版社，2002[3]陈卓如.工程流体力学[M].北京：高等教育出版社，19925执笔人：代巧审核人：李兴成批准人：孙奎洲5