spContent=流体力学是机械工程专业基础核心课程;其先修课程是高等数学、大学物理和工程力学。本课程主要讲述流体的平衡、运动、能量转换的基本研究方法、理论和工程实践结论。通过该课程的学习,使学生掌握流体的平衡和运动的基本规律;学会必要的流体力学分析、计算方法;掌握一定的流体力学实验技能,培养学生分析、解决问题的能力; 使学生掌握流体的主要物理性质、流体静力学、流体动力学的基本概念和基本方程;理想流体的二维流动、粘性流体流动基本理论。掌握相似理论与量纲分析方法。
流体力学是机械工程专业基础核心课程;其先修课程是高等数学、大学物理和工程力学。本课程主要讲述流体的平衡、运动、能量转换的基本研究方法、理论和工程实践结论。通过该课程的学习,使学生掌握流体的平衡和运动的基本规律;学会必要的流体力学分析、计算方法;掌握一定的流体力学实验技能,培养学生分析、解决问题的能力; 使学生掌握流体的主要物理性质、流体静力学、流体动力学的基本概念和基本方程;理想流体的二维流动、粘性流体流动基本理论。掌握相似理论与量纲分析方法。
—— 课程团队
课程概述
通过本课程的学习,培养学生流体力学分析思维,理解流体力学与能源动力工程的关系,能在比较典型的实际动力工程案例中,运用流体力学思维分析工程问题;使学生理解并掌握流体静止及运动时的基本规律以及流体与固体之间的相互作用,并综合应用到工程实际分析。使学生理解并系统地掌握流体力学理论知识,对工程实践中有关流体力学的问题具有一定的分析和解决实际问题能力,注重国内流体工程前沿发展案例分析,使学生的民族自豪感得以增强。
成绩 要求
总评成绩分为平时成绩,实验成绩和期末考试成绩三部分
实验占10%,依据实验操作情况和实验报告质量评定
平时成绩占30%,其中线上学习20%,线下学习10%。线上成绩依据观看教学视频时长,完成测试质量,参与讨论的活跃度,作业完成质量综合评定。线下学习依据课堂教学活动的参与度,课堂出勤和作业完成质量综合评定。
期末考试成绩占60%,依据试题成绩给定
课程大纲
流体的定义与物理性质
课时目标:1.掌握连续介质,密度;2.理解可压缩性;3.掌握粘性,流体分类;4.理解表面张力。
1.1流体的定义
1.2 连续介质假说
1.3 流体的物理性质
流体静力学
课时目标:1.掌握流体的力,压力,平衡方程;2.掌握固面上的静水力,相对平衡(刚体运动);3.理解压力测量的原理及方法。
2.1.作用在流体上的力;
2.2.流体静压力及其特性;
2.3.流体的平衡微分方程;
2.4.静力学基本方程;
2.5.压强的测量;
2.6.液体的相对平衡;
2.7.静止液体对壁面的作用力。
流体动力学
课时目标:1.理解欧拉法与拉格朗日法;2.掌握流体运动的基本概念;3.熟练掌握连续性方程及其应用;4.熟练掌握动量方程及其应用;5.理解动量矩方程;6.熟练掌握伯努利方程及其应用。
3.1.研究流体运动的方法;
3.2.基本概念;
3.3.雷诺输运方程;
3.4.动量方程;
3.5.动量矩方程;
3.6.熟练掌握伯努利方程及其应用。
3.7.能量方程;
3.8.沿流线的伯努利方程;
3.9.总流伯努利方程;
3.10.流体力学基本方程的工程应用。
相似理论与量纲分析
课时目标:1.理解几何相似、运动相似、动力相似的概念及其相互关系;2.了解牛顿相似原理;3.理解并掌握弗劳德准则、雷诺准则、欧拉准则及其应用;4.掌握模型实验设计过程;5.理解流体力学中的量纲一致性原理;6.掌握π定理及其应用。
4.1.相似理论与模型实验;
4.2.量纲分析与π定理。
黏性流体与水力计算
课时目标:1.理解层流与紊流的概念;2.掌握N-S方程及简单层流问题的求解;3.掌握沿程损失、局部损失的基本概念及有关公式;4.掌握管路中的沿程阻力和局部阻力计算;5.了解管路水力计算原则及基本方法。
5.1.黏性流体的两种流动状态;
5.2.N-S方程;
5.3.不可压缩黏性流体的层流流动;
5.4.黏性流体的紊流流动;
5.5.沿程损失的实验研究;
5.6.局部损失;
5.7.管道水力计算;
5.8.液体出流;
5.9.水击现象。
涡旋运动
课时目标:1.理解流体微团的速度分解;2.理解并掌握无旋流动的定义;3.了解涡旋运动的基本概念;4.掌握涡街流量计的原理。
6.1.流体微团的速度分解;
6.2.涡旋运动的基本概念;
6.3.卡门涡街。
理想不可压缩流体的无旋流动
课时目标:1.理解欧拉积分和伯努利积分;2.了解势函数和流函数存在的条件;3.掌握势函数、流函数的求法;4.掌握简单的平面势流;5.掌握势流的叠加;6.熟悉圆柱绕流;7.了解三孔圆形探针。
7.1.理想流体的运动微分方程;
7.2.欧拉积分和伯努利积分;
7.3.理想流体流动的定解条件;
7.4.势函数、流函数;
7.5.几种简单的平面势流;
7.6.势流的叠加原理;
7.7.平行流的圆柱绕流;
7.8.三孔圆形探针。
边界层理论基础
课时目标:1.掌握边界层的概念及其特征;2.了似解边界层微分方程;3.掌握动量积分方程;4.掌握层流边界层的近计算;5.理解边界层的分离。
8.1.边界层的概念及其特征;
8.2.边界层微分方程;
8.3.动量积分方程;
8.4.层流边界层的近计算;
8.5.边界层的分离。
气体动力学基础
课时目标:1.掌握热力学基本概念和基本方程;2.掌握一维等熵绝热流的基本知识和基本规律;3.准确把握声速、马赫数的概念,能够计算声速和马赫数;4.理解气流的3种特定状态,掌握各种特定状态参数之间的关系;5.掌握正激波的基本理论;6.了解喷管及变截面管流的特点。
9.1.一元定常等熵气体的基本方程;
9.2.微弱扰动的传播;
9.3.声速、马赫数;
9.4.气流的特定状态;
9.5.激波的基本理论;
9.6.喷管及变截面管流。
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