工程流体力学课程是能源动力类专业不可缺少的专业基础理论课,课程内容既是数学、物理和热力学等基础学科的知识拓展,又是后续专业课的学习基础,在本科教学体系中占有重要地位。课程具有理论性强、概念抽象又紧密联系工程实际的特点,历来被认为是教师难教、学生难学的课程之一。
本课程将系统介绍流体的基本概念、基本性质、流体力学的基础理论和常用分析方法,以及相关的工程应用等知识。教学内容涉及流体静力学、旋涡理论、势流理论、相似理论、粘性流体流动、边界层理论、气体动力学等八个模块。本课程重在培养学生运用数学、流体力学和工程基础知识分析解决工程问题的能力,为学习后续课程、从事工程技术工作、科学研究打下坚实的基础。
本课程依托课程组自编的国家十二五规划教材《工程流体力学》(第六版),充分考虑工程流体力学与其先导、后续课程间的内在关联,并结合本硕贯通的系列课程知识需求,构建了特色鲜明的模块化知识体系。教师通过自主开发的多媒体资源,使复杂的流动现象变得生动直观;通过大量动态曲线图解析方程推导过程,方便学生图声对照、易于理解,构建了资源丰富的立体式教学体系。课程通过对流体力学概念、定律与方程等知识的精确提炼,使教学知识结构严谨、层层深入,易于被基础相对薄弱的学习者所接受,力求营造一种“寓教于研、寓学于思”的线上教学氛围。
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高等数学,大学物理,工程热力学
第1章 流体的主要物理特性
1.1 流体力学中的几个基本概念
1.2 流体的压缩性与膨胀性
1.3 流体的粘性
1.4 牛顿内摩擦定律
第1章 流体的主要物理特性 单元测试
第1章 流体的主要物理特性 计算题
第2章 流体静力学
2.1 静止流体的平衡方程
2.2 重力场中静止流体内部的压强
2.3 等加速直线运动中的相对静止液体
2.4 等角速度旋转运动中的相对静止液体
2.5 静止流体对平板的作用力
2.6 静止流体对曲面的作用力
2.7 曲面压力体的求解及应用
2.8 流体静压强的测量方法
第2章 流体静力学 单元测试
第2章 流体静力学 计算题
第3章 流体流动的基本方程
3.1 描述流体运动的两种方法
3.2 质点导数的定义与公式
3.3 流体运动的基本概念(一)
3.4 流体运动的基本概念(二)
3.5 积分形式的连续方程
3.6 微分形式的连续方程
3.7 动量方程
3.8 伯努利方程
3.9 伯努利方程在工程中的应用
3.10 动量矩方程
3.11 积分形式的能量方程
3.12 总流伯努利方程
第3章 流体流动的基本方程 计算题
第4章 旋涡理论和势流理论
4.1 流体微团的运动分析
4.2 平均旋转角速度
4.3 理想流体的运动微分方程
4.4 欧拉积分和伯努利积分
4.5 旋涡的基本概念
4.6 二元旋涡的速度和压强分布
4.7 速度势和流函数
4.8 速度势与流函数的求解方法
4.9 几种简单的平面势流及其叠加
4.10 直均流绕圆柱体无环流流动
第4章 旋涡理论和势流理论 计算题
第5章 相似理论和量纲分析法
5.1 相似的概念
5.2 动力相似准则
5.3 量纲分析法
5.4 π定理
第5章 相似理论和量纲分析法 单元测试
第5章 相似理论和量纲分析法 计算题
第6章 粘性流体管内流动
6.6 沿程损失系数的实验研究
6.7 局部损失系数
6.8 管道的水力计算
6.1 粘性流体中的应力分析
6.2 不可压缩粘性流体的运动微分方程
6.3 管内流动的流态与损失
6.4 流体在圆管中的层流流动
6.5 流体在圆管中的湍流流动
第6章 粘性流体管内流动 单元测试
第6章 粘性流体管内流动 计算题
第7章 粘性流体绕物体的流动
7.1 边界层的基本特征
7.2 边界层的基本方程
7.3 边界层动量积分方程
7.4 平板层流边界层的计算
7.5 平板湍流边界层和平板混合边界层的计算
7.6 边界层分离
7.7 物体在流体中运动的阻力
第七章 粘性流体绕物体的流动 单元测试
第七章 粘性流体绕物体的流动 计算题
第8章 气体动力学
8.1 微弱扰动的传播速度
8.2 微弱扰动在空间流场中的传播
8.3 气流的参考状态
8.4 正激波
8.5 收缩喷管中的流动
8.6 缩放喷管中的流动
第8章 气体动力学 计算题
使用教材:
[1] 刘宏升,孙文策,工程流体力学(第六版).大连理工大学出版社,2022年12月.
主要参考书:
[1]丁祖荣,流体力学(第3版)北京:高等教育出版社,2018年.
[2]赵存有,工程流体力学(第2版),哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2016年
[3]闻德荪,王玉敏,黄正华,马金霞,工程流体力学(水力学)第4版,北京:高等教育出版社,2020年.
[4]刘宏升,高等流体与气体动力学,北京:科学出版社,2021年.