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《流体力学》教学大纲

一、课程性质与任务

1.课程性质：本课程是安全工程专业的主要专业基础课程之一。该课程的主要任务是使学生掌握流体运动的一般规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的数值计算及实验技能，注意培养学生较好地分析和解决本专业中涉及流体力学问题的能力，为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打下坚实的基础

2.课程任务：本课程的目的是为安全工程专业学生提供学习专业课之前的重要的基础理论课程。通过本课程的学习，要求学生能够掌握流体力学的一些基本原理，并要求能够学会理论联系实际分析和解决工程中各种流体力学方面的有关问题。

二、课程教学内容及要求

注重基本理论、基本概念、基本方法的理解和掌握，只有这样才能对专业范围内的流体力学现象做出合乎实际的定性判断，进行足够精确的定量估计，正确地解决专业范围内的流体力学的设计和计算问题。

第一章绪论(2学时)

·流体力学的研究对象、任务和方法，流体力学的发展概况

·作用在运动流体上的力，流体的主要力学性质，流体力学模型。

基本要求:

掌握质量力、表面力、粘滞力的物理含义，研究流体力学的主要方法，流体力学模型。

重点：

粘滞力的物理含义、牛顿内摩擦定律、流体的力学模型。

难点：

惯性力是质量力，牛顿内摩擦定律的应用计算。

流体静力学(4学时)

·流体的静压强及其特性、流体静压强的分布规律、压强的计算基准和量度单位

·流体平衡微分方程、液体的相对平衡

·作用于平面的液体压力、作用于曲面的液体压力

基本要求:

流体静压强的概念、特性、分布规律；两种计算基准、量度单位；液柱测压计；作用在平面上的流体压力；作用在曲面上的流体压力；流体的平衡微分方程和相对平衡。

重点：

等压面的概念，流体静压强的计算，作用在平面上的流体压力的计算。

难点：

绝对压强和相对压强，作用在平面上的流体压力的计算，流体的平衡微分方程和相对平衡。

流体运动学(2学时)

·描述流体运动的两种方法，恒定流动和非恒定流动、流线和迹线、一元流动模型

·连续性方程

基本要求:

描述流体运动的两种方法，基本概念，流动分类；连续性方程，

重点：

流线和迹线、一元流动模型

难点：

流线和迹线的区别，

第四章流体动力学基础（6学时）

流体运动微分方程、元流伯努利方程、总流能量方程及其应用

·总水头线和测压管水头线总流动量方程

基本要求:

连续性方程，能量方程及其应用，动量方程，总水头线和测压管水头线，气流的能量方程，总压线和全压线。

重点：

能量方程及其应用，动量方程的应用，总水头线和测压管水头线。

难点：

能量方程及其应用，动量方程的应用，总水头线和测压管水头线。

第五章相似性原理和因次分析(4学时)

·流体力学相似性原理：几何、运动和动力学相似及它们之间的关系；欧拉数、弗洛得数

·模型律、因次分析

·因次分析----白金汗л理论

·相似的基本概念

·相似准则

·重力和粘滞力同时作用下的相似值

基本要求：

掌握量纲的分类，熟练掌握л定理的分析方法，流动相似的概念，相似准则中的无量纲数的表达式及物理意义。

重点：

л定理，Re模型及Fr模型。

难点：

Re模型及Fr模型。

第六章流动阻力和能量损失(6学时)

·沿程损失和局部损失、层流紊流和雷诺数、均匀流动方程式

·圆管中的层流运动、紊流脉动与时均法、紊流半径经验理论、尼古拉兹实验、紊流阻力系数的半经验公式、工业管道和柯列勃洛克公式、非圆管的沿程损失、管道流动的局部损失、减少阻力的措施。

基本要求:

两种流动阻力损失；两种流态及其判定，雷诺数，圆管中的层流运动，时均法和紊流半径经验理论的基本概念，尼古拉兹实验，莫迪图，非圆管的沿程损失；管道流动的局部损失。

重点：

层流向紊流的转变过程，雷诺数，尼古拉兹实验，莫迪图（紊流三区），管道流动的局部损失。

难点：

时均法和紊流半径经验理论的基本概念，局部损失产生的位置和原因。

第七章孔口管嘴流动(4学时)

·孔口自由和淹没出流的计算，管嘴出流的计算

·简单管路、串联，并联管路的计算；管网计算基础；有压管中的水击现象

基本要求:

了解孔口自由和淹没出流的计算方法，掌握串、并联管路的计算原则，能进行简单的管网计算，能够定量地作出水头线。

重点：

简单管路计算方法，记住常用的局部损失的局部阻力系数，定量地作水头线。

难点：

简单管路上由于阀门动作对流量影响的动态分析。

第八章明渠流动（4学时）

·明渠均匀流的水力特征及计算公式

无压圆管均匀流

·明渠流动流态

水跃和水跌

·明渠渐变流水面曲线定性分析

·渐变流水面曲