10/11《流體力學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名：流體力學(xué)A課程英文名：FluidMechanicsA課程代碼：02530003課程學(xué)分：4總學(xué)時數(shù)：64課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程課程性質(zhì)：必修開課學(xué)院：能源與動力工程學(xué)院適用專業(yè)：能源與動力工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、新能源科學(xué)與工程先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等后續(xù)課程：流體機(jī)械原理及設(shè)計A、流體機(jī)械建模及仿真、流體機(jī)械能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)、鍋爐原理A、能源轉(zhuǎn)化利用與節(jié)能技術(shù)A、動力系統(tǒng)總成與設(shè)計A、機(jī)械儲能原理選用教材：流體力學(xué)；羅惕乾,王軍鋒；機(jī)械工業(yè)出版社；2024年4月出版；第5版二、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì) 本課程是能源與動力工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握流體運(yùn)動的一般規(guī)律和有關(guān)的基本概念、基本原理、基本方法和一定的數(shù)值計算機(jī)實(shí)驗技能，注意培養(yǎng)學(xué)生較好地分析和解決本專業(yè)涉及流體力學(xué)問題的能力，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作或進(jìn)行科學(xué)研究打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：以重大工程案例為引領(lǐng)、以詩畫流體力學(xué)為特色，融入社會主義核心價值觀，，培養(yǎng)學(xué)生形成較強(qiáng)的的團(tuán)隊協(xié)作意識和自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成科學(xué)的辯證唯物主義思想方法，同步提升學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，在工程實(shí)踐中能承擔(dān)并履行能源與動力工程相關(guān)領(lǐng)域?qū)夹g(shù)與管理人員要求的社會義務(wù)及責(zé)任。課程目標(biāo)2：通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)，運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法，使學(xué)生正確理解流體力學(xué)中的基本概念和流體流動特征，明確理想流體與粘性流體的區(qū)別，量綱分析和相似理論對實(shí)驗的指導(dǎo)意義，熟練應(yīng)用連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程等基本方程。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生掌握一定的實(shí)驗技能與方法，并具有測量流動參數(shù)、分析實(shí)驗數(shù)據(jù)和編寫實(shí)驗報告的能力，具備應(yīng)用流體力學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和將來從事科學(xué)研究和專業(yè)技術(shù)工作打下良好基礎(chǔ)。注：工程類專業(yè)通識課程的課程目標(biāo)應(yīng)覆蓋相應(yīng)的工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)；（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求4、畢業(yè)要求6和畢業(yè)要求8：1.指標(biāo)點(diǎn)1-4：能夠?qū)⒘黧w力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、測試技術(shù)、燃燒理論等專業(yè)知識用于解決能源動力領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的30%；2.指標(biāo)點(diǎn)4-3：能夠?qū)?shí)驗結(jié)論與工程問題相結(jié)合，對能源動力領(lǐng)域中特定的工程問題設(shè)計實(shí)驗方案、搭建實(shí)驗系統(tǒng)，正確采集、整理、分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，并通過信息關(guān)聯(lián)與綜合得到合理有效的結(jié)論；3.指標(biāo)點(diǎn)6-2：能夠針對能源動力領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計及運(yùn)行對社會、健康、安全、生態(tài)等的影響以及可能產(chǎn)生的法律問題、文化意義等，做成合理評估，并理解工程技術(shù)人員應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任，占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的40%；4.指標(biāo)點(diǎn)8-1：具有良好的人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的30%；課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求1-4√畢業(yè)要求4-3√畢業(yè)要求6-2√畢業(yè)要求8-1√三、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第一章緒論（一）課程內(nèi)容1.流體力學(xué)與科學(xué)2.流體力學(xué)與工程技術(shù)3.連續(xù)介質(zhì)模型4.作用在流體上的力5.流體的粘性及牛頓內(nèi)摩擦定律6.流體的物理性質(zhì)7.詩畫流體力學(xué)——野渡無人舟自橫（二）教學(xué)要求1.理解流體微團(tuán)及質(zhì)點(diǎn)的概念、連續(xù)介質(zhì)模型及建立的條件；2.了解作用在流體上的力（質(zhì)量力和表面力）；3.理解粘性的概念，掌握牛頓內(nèi)摩擦定律；4.掌握流體的慣性、壓縮性、膨脹性等主要物理性質(zhì)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、流體的粘性2.難點(diǎn)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)第二章流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容1.研究流體運(yùn)動的兩種方法2.流體流動的基本概念3.連續(xù)性方程4.流體微團(tuán)的運(yùn)動分析（二）教學(xué)要求1.了解研究流體運(yùn)動的兩種方法，理解描述流體流動的基本概念。2.掌握并應(yīng)用連續(xù)性方程；3.理解流體微團(tuán)的運(yùn)動和變形；（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)連續(xù)性方程2.難點(diǎn)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)第三章流體力學(xué)的基本方程（一）課程內(nèi)容1.理想流體運(yùn)動微分方程2.流體靜力學(xué)3.伯努利方程4.動量方程和動量矩方程（二）教學(xué)要求1.掌握并應(yīng)用伯努利方程、動量方程，并能熟練應(yīng)用于求解工程實(shí)際問題，了解動量矩方程及其應(yīng)用；2.掌握流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律及其測量和表示方法、流體平衡微分方程，熟練應(yīng)用平面和曲面上總壓力的計算方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）1.重點(diǎn)伯努利方程、動量方程、平面和曲面上流動總壓力的計算2.難點(diǎn)伯努利方程、動量方程第四章管路、孔口、管嘴的水力計算（一）課程內(nèi)容1.黏性流體的兩種流動狀態(tài)2.圓管的層流運(yùn)動3.圓管的湍流運(yùn)動4.流動阻力與能量損失5.管路的水力計算6.管路中的水擊7.孔口與管嘴出流（二）教學(xué)要求1.理解層流與湍流兩種流態(tài)的特征，掌握沿程損失與管內(nèi)平均流速的關(guān)系；2.掌握沿程損失和局部損失的計算方法，明確簡單管路與長管水力計算的區(qū)別；3.了解水擊的概念、過程及防止方法；4.了解孔口與管嘴流動特點(diǎn)，掌握孔口與管嘴出流流速與流量的計算。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）1.重點(diǎn)管路水力計算方法2.難點(diǎn)針對簡單管路、長管、孔口與管嘴不同的流體流動問題，沿程損失、局部損失計算的不同的處理方法第五章相似理論與量綱分析（一）課程內(nèi)容1.相似理論2.量綱分析（二）教學(xué)要求1.掌握力學(xué)相似理論，明確近似模型法的應(yīng)用，具備應(yīng)用相似理論設(shè)計實(shí)驗?zāi)Ｐ偷哪芰Γ?.掌握瑞利法、白金漢定理法兩種量綱分析方法，具有應(yīng)用量綱分析對實(shí)驗參數(shù)進(jìn)行初步分析，明確量綱分析與實(shí)驗數(shù)據(jù)采集及處理的指導(dǎo)意義；3.了解風(fēng)洞設(shè)備及實(shí)驗技術(shù)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)力學(xué)相似、量綱分析2.難點(diǎn)近似模型法、單位與量綱的區(qū)別、量綱和諧性原理第六章流動測量與顯示技術(shù)（一）課程內(nèi)容1.壓強(qiáng)的測量2.流速的測量3.流量的測量4.流動顯示技術(shù)（二）教學(xué)要求1.了解機(jī)械式、液柱式、電測式壓強(qiáng)計的特點(diǎn)及應(yīng)用；2.掌握畢托管流速測量原理，了解PIV、PDPA、LDA測速原理及應(yīng)用；3.掌握文丘里管流量測量原理，了解渦輪流量計、電磁流量計、轉(zhuǎn)子流量計的工作原理及應(yīng)用；4.掌握高速攝影儀工作原理，了解染色法、煙氣法等流動顯示技術(shù)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)畢托管、文丘里管、高速攝影儀的工作原理2.難點(diǎn)畢托管、文丘里管實(shí)際測量應(yīng)用第七章理想流體動力學(xué)（一）課程內(nèi)容1.平面勢流2.速度勢函數(shù)與流函數(shù)3.復(fù)勢與復(fù)速度4.幾種基本的平面勢流5.勢流的疊加6.圓柱體繞流（二）教學(xué)要求1.明確勢函數(shù)、流函數(shù)的特點(diǎn)；2.理解基本平面勢流的勢函數(shù)、流函數(shù)及復(fù)勢函數(shù)，掌握勢流疊加原理；3.掌握圓柱體無環(huán)量、有環(huán)量繞流流動特征及應(yīng)用復(fù)勢函數(shù)進(jìn)行流場平面勢流分析的方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）1.重點(diǎn)勢流疊加，圓柱體無環(huán)量、有環(huán)量繞流流動分析2.難點(diǎn)勢流疊加，圓柱體無環(huán)量、有環(huán)量繞流流動分析第八章粘性流體動力學(xué)基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容1.粘性流體運(yùn)動的納維-斯托克斯方程2.簡單邊界條件下納維-斯托克斯方程的精確解3.邊界層的概念4.邊界層方程組及邊界條件5.邊界層的分離與減阻6.雷諾方程及雷諾應(yīng)力（二）教學(xué)要求1.掌握納維-斯托克斯方程及其簡單邊界條件下的求解方法；2.理解邊界層的概念及邊界層內(nèi)流動特點(diǎn)，掌握邊界層方程組及邊界條件；3.了解邊界層分離的必要條件及防止邊界層分離的方法與途徑；4.了解雷諾方程，掌握雷諾應(yīng)力及混合長理論。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)（若不單獨(dú)列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）1.重點(diǎn)納維-斯托克斯方程及其求解，邊界層方程組，雷諾方程及雷諾應(yīng)力、邊界層概念、邊界層的分離2.難點(diǎn)納維-斯托克斯方程及其求解，邊界層方程組，雷諾方程及雷諾應(yīng)力四、本課程開設(shè)的實(shí)驗項目編號實(shí)驗項目名稱學(xué)時類型要求支撐的課程目標(biāo)1自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示實(shí)驗等16臺套演示實(shí)驗2演示性必做課程目標(biāo)2、32平面靜水總壓力實(shí)驗1驗證性選做課程目標(biāo)2、33伯努利方程驗證實(shí)驗1驗證性必做課程目標(biāo)2、34動量方程驗證實(shí)驗1驗證性必做課程目標(biāo)2、35雷諾實(shí)驗1驗證性必做課程目標(biāo)2、36管道沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗1驗證性選做課程目標(biāo)2、37孔口與管嘴出流實(shí)驗1驗證性選做課程目標(biāo)2、38局部阻力系數(shù)測定實(shí)驗1驗證性選做課程目標(biāo)2、3注：1.“類型”填驗證性、綜合性、設(shè)計性等；2.“要求”填必做、選做。實(shí)驗1：自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示實(shí)驗等16臺套演示實(shí)驗本實(shí)驗為演示實(shí)驗，主要現(xiàn)場演示自循環(huán)靜水壓強(qiáng)傳遞演示實(shí)驗、平面總壓力實(shí)驗、流體流動演示系列實(shí)驗、空化實(shí)驗、雷諾實(shí)驗、風(fēng)洞演示實(shí)驗、畢托管測速實(shí)驗實(shí)驗、孔口與管嘴流動特性演示實(shí)驗、虹吸現(xiàn)象演示實(shí)驗、流線流譜顯示實(shí)驗等，講解基本結(jié)構(gòu)、原理及使用方法，通過本實(shí)驗使學(xué)生對流體流動特征有直觀的理解，加深課程基本概念的認(rèn)識。實(shí)驗2：平面靜水總壓力實(shí)驗1）測定矩形平面上的靜水總壓力；2）驗證平面上靜水總壓力的計算公式。實(shí)驗3：伯努利方程驗證實(shí)驗1）驗證流體恒定總流的能量方程；2）通過實(shí)驗分析，掌握有壓管流中的能量轉(zhuǎn)換特性；3）學(xué)會壓強(qiáng)、流速、流量等的測量，掌握繪制測壓管水頭線和總水頭線的方法。實(shí)驗4：動量方程驗證實(shí)驗1)驗證不可壓縮流體恒定總流的動量方程，進(jìn)一步理解動量方程的物理意義；2)通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等的分析，進(jìn)一步掌握流體動力學(xué)的動量守恒特性；3)了解活塞式動量方程實(shí)驗臺原理及構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。實(shí)驗5：雷諾實(shí)驗1)觀察液體流動時層流和紊流現(xiàn)象，加深對雷諾數(shù)的理解；2)測定有色液體在管中不同狀態(tài)下的雷諾數(shù)；3)通過對有色液體在管中不同狀態(tài)的分析，加深對管流不同流態(tài)得了解。實(shí)驗6：管道沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗1)掌握管道沿程阻力系數(shù)的測量和用氣-水差壓計及電差壓計測壓差的方程；2)加深理解圓管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規(guī)律；3)繪出λ-Re曲線并與莫迪圖作對比，分析其合理性，提高對實(shí)驗成果的分析能力。實(shí)驗7：孔口與管嘴出流實(shí)驗1)掌握測定薄壁孔口與管嘴出流的斷面收縮系數(shù)、流量系數(shù)、流速系數(shù)、局部阻力系數(shù)的測量方法；2)觀察孔口及管嘴自由出流的水力現(xiàn)象，并通過不同管嘴與孔口的流量系數(shù)測量分析，了解進(jìn)口形狀對過流能力的影響及相關(guān)水力要素對孔口出流能力的影響。實(shí)驗8：局部阻力系數(shù)測定實(shí)驗1)掌握管路中測定局部阻力系數(shù)的方法，把所測的局部阻力系數(shù)與經(jīng)驗計算公式計算值進(jìn)行比較分析；2)了解管徑局部突變，在突變斷面前后測壓管水頭的變化，加深對局部水頭損失的理解。五、學(xué)時分配、教學(xué)方法及支撐課程目標(biāo)章（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)理論授課實(shí)驗上機(jī)其它小計第一章426講授法、演示法課程目標(biāo)1、2第二章66講授法課程目標(biāo)1、2第三章10313講授法、討論法課程目標(biāo)1、2第四章10313講授法、研究型教學(xué)方法課程目標(biāo)2第五章44講授法課程目標(biāo)2、3第六章66講授法、討論法課程目標(biāo)1、3第七章88講授法、研究型教學(xué)方法課程目標(biāo)2、3第八章88講授法課程目標(biāo)1、2合計56864注：1.課程實(shí)踐學(xué)時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格；2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項目、案例等教學(xué)方法）等。六、課程考核序號考核方式或途徑考核要求考核權(quán)重考核對應(yīng)的

課程目標(biāo)備注1平時成績課后完成20-30個習(xí)題，主要考核學(xué)生對每節(jié)課知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，計算全部作業(yè)的平均成績。以隨機(jī)的形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或結(jié)束后，隨堂測試1-3題，主要考核學(xué)生課堂的聽課效果和課后及時復(fù)習(xí)消化本章知識的能力，結(jié)合平時的課堂表現(xiàn)。平時成績按10%計入課程總成績。10%課程目標(biāo)1、22實(shí)驗成績完成8個學(xué)時的實(shí)驗，其中2個學(xué)時為演示實(shí)驗，主要考核學(xué)生操作實(shí)驗設(shè)備并對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析的能力，最后按10%計入課程總成績。10%課程目標(biāo)33期末考試試卷題型包括判斷題、選擇題、填空題、簡答題和綜合分析應(yīng)用題等，以卷面成績的80%計入課程總成績。其中考核基礎(chǔ)知識型題目占60%，考核流體流動問題綜合分析與驗證的能力題目占40%。70%課程目標(biāo)1、2、34大作業(yè)開展工程案例流動規(guī)律討論或詩畫流體力學(xué)分析，理論聯(lián)系實(shí)際，融入社會主義核心價值觀，強(qiáng)化學(xué)生社會責(zé)任意識，用知識改善生活、承擔(dān)社會責(zé)任。要求學(xué)生提交視頻作品，考核學(xué)生創(chuàng)新性思維的形成，分析、解決復(fù)雜流動問題的能力。總分5分，由學(xué)生、老師共同打分，作為額外加分計入課程最終成績。10%課程目標(biāo)2、3總評成績100%注：1.課程考核應(yīng)做到過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合。2.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小論文、項目設(shè)計和作品等。3.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項目設(shè)計要求等。4.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。5.考核內(nèi)容須包含課程思政成效考核。七、課程目標(biāo)達(dá)成情況評價在課程結(jié)束后，需對課程每一個課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行計算與分析。課程目標(biāo)達(dá)成情況通過課程過程性評價和課程終結(jié)性評價來綜合確定。1.過程性評價，通過過程性考核提供評價數(shù)據(jù)，原則上一門課程的過程性考核形式種類不少于2種（不包括考勤），次數(shù)不少于3次，考核形式與考核內(nèi)容須有效支撐課程目標(biāo)達(dá)成，過程性考核須有成績評定，并作為學(xué)生成績構(gòu)成部分記入期末總評成績表。2.課程終結(jié)性評價，通過課程終結(jié)性考核提供評價數(shù)據(jù)，課程考核形式與考核內(nèi)容須有效支撐課程目標(biāo)達(dá)成，終結(jié)性考核須有成績評定，并作為學(xué)生成績構(gòu)成部分記入期末總評