流体力学与流体机械教案文档格式.docx

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牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

教学方式：

讲授

注意问题：

概念理解、记忆并能应用。

6.本章的主要参考书目

《工程流体力学》（管楚定北京电力专科学校）

《工程流体力学》（上海电力学院成教院）

《工程流体力学》（毛羽冲江西电力专科学校）

授课序号：

一

一、包含教材章节

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

1-1工程流体力学的任务及发展史10分钟

1）任务

2）发展史

1-2连续介质假定15分钟

1）流体质点

2）流体的连续介质模型

1-3液体的基本特性20分钟

1）流体的受力特点

2）易流动性

1-4流体的黏性45分钟

1）密度与重度

2）黏性与理想流体模型

3）压缩性与不可压模型

4）表面张力特性

5）汽化压强特性

三、本单元的教学方式（手段）

四、本单元师生活动设计

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

1-1、1-3、1-4、1-5、1-6

习题：

1-2、1-6

七、课后总结

二

1-5流体的分类20分钟

1）理想流体与黏性流体

2）不可压缩流体与可压缩流体

3）牛顿流体与非牛顿流体

1-6流体的表面性质25分钟

1）表面张力

2）毛细现象

1-7作用在流体上的力15分钟

1）表面力

2）质量力

第一章例题与课堂练习30分钟

1）压缩性与膨胀性

2）牛顿内摩擦定律的应用

四、本单元师生活动设计：

1-7、1-8、1-9、1-5

1-15、1-16、1-17

第二章流体静力学

使学生理解静水压强的特性、液体平衡微分方程，掌握水静力学的基本

方程、液柱式测压计的基本原理，最终能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总

压力。

要明确流体静力学是研究流体在外力作用下静止平衡规律及其在工

程实际中的应用。

要让学生掌握流体静压强概念及其两大特性，掌握流体平衡微分方程式，掌

握流体静力学基本方程式及其物理意义和几何意义，要正确理解等压面的概念，

并会分析等压面，理解绝对压强、计示压强和真空度的概念及三者间关系。

掌握各种液柱式测压计的结构，测压原理及适用范围，了解水位计的原理。

掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力计算。

2-1流体静压强及其特性

2-2液体的平衡微分方程等压面

2-3在重力作用下的流体静力学基本方程

2-4绝对压强、计示压强和真空度

2-5流体静力学方程的应用

2-6水位计的基本原理

2-7作用在平面上的静水总压力

2-8作用在曲面上的静水总压力

习题课

静水压强的特性、液体平衡微分方程、液体的相对平衡、水静力学的基本

方程、液柱式测压计、作用在平面、曲面上的静水总压力。

液体平衡微分方程、液体的相对平衡、差压计、作用在平面、曲面上的静

水总压力。

水静力学的基本方程、液体平衡微分方程、差压计、作用在平面、曲面上

的静水总压力。

作用在平面、曲面上的静水总压力。

讲授——提问——讲授——习题

概念、原理、计算方法的理解、记忆，复习高等数学中的积分公式、

理论力学中的合力之矩原理、材料力学中的静面矩、惯性矩。

本章的习题课分散在讲课中。

7.本章的思考题和习题等

2-1、2-2、2-3、2-6、2-17、2-23

2-5、2-8、2-9、2-13、2-15、2-16、2-18、2-19、2-21、2-22

三

二、本单元教学内容（具体到各知识点）

2-1静水压强及其特性25分钟，课外100分钟

1）静水压强

2）静水压强的特性

2-2液体的平衡微分方程45分钟，课外150分钟

1）液体平衡微分方程一般式

2）综合式

2-3在重力作用下的流体静力学基本方程20分钟，课外100分钟

1）引出重力作用下的流体静力学基本方程

2）方程的物理意义

3）方程的几何意义

电子教案：

2-1、2-2、

2-1、2-3、2-5

四

2-3重力场的液体平衡45分钟，课外70分钟

1）水静力学的基本方程

2）静水压强分布规律

2-4静水压强的计算与测量45分钟，课外80分钟

1）绝对压强

2）相对压强

3）真空度

4）压强的计量单位

5）测量压强的仪器：

测压管、U形测压计

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

2-4、2-5、2-6

2-3、2-4

五

2-5重力场的液体平衡70分钟，课外75分钟

1）测量压强的仪器：

2）例题与课堂练习

2-6水位计的基本原理20分钟，课外75分钟

1）水位计的作用

2）例题

2-7、2-8

2-6、2-9、2-7、2-15

六

2-8静止液体作用在曲面上的总压力

2-7静止液体作用在平面上的总压力45分钟，课外100分钟

1）图解法

2）解析法

3）例题分析

2-8静止液体作用在曲面上的总压力45分钟，课外200分钟

1）水平分力

2）垂直分力

3）压力体

4）例题分析

2-21、2-23、2-24

第三章流体流动的基本概念和方程

一、本章的教学目的及基本要求

使学生理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动

微分方程，掌握恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流

的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

本章主要讨论理想流体运动的基本规律，要让学生了解研究流体运

动的两种基本方法、流动的分类和流体动力学的基本概念，掌握流体流动的连续

性方程，掌握理想流体运动的微分方程，特别是理想流体微元流束的伯努里方程

和定常流动的动量方程，是学习后续知识及其它专业课的基础，应重点掌握；

还

应掌握几种流速、流量计的测量原理。

二．本章各节的教学内容

3-1研究流体运动的两种方法

3-2流动的分类

3-3流体动力学的几个基本概念

3-4流体流动的连续性方程

3-5理想流体运动的微分方程

3-6理想流体微元流束的伯努里方程

3-7伯努里方程应用

3-8定常流动的动量方程

三、本章教学内容的重点和难点

连续性微分方程，理想液体运动微分方程。

应用连续方程、伯努里方程及流体静力学方程联立解决一维流动的流速（或

流量）和压强的计算问题。

对这部分内容应结合例题加强训练。

四、本章教学内容的深化和拓宽

理想流体的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的

应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，恒定平面势流的实际意义。

实际流体的运动微分方程在三维流场中的数值计算，理想液体元流的能

量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方

程在实际工程中的应用，平面势流的应用。

五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

讲授——提问——讲授——习题课

1）概念、原理、计算方法的理解、掌握。

注意实际流体能量方程和

动量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法；

注意有涡流与势流

2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法

六、本章的主要参考书目

七、本章的思考题和习题

3-1、3-3、3-4、3-6、3-7、3-8、3-9、

3-2、3-5、3-6、3-7、3-8、3-11、3-17、3-19、3-22、3-23、3-26、3-27

七

3-1描述液体质点运动的两种方法20分钟

1）欧拉法

2）拉格朗日法

3-2流动的分类25分钟

1）恒定流与非恒定流

2）均匀流与非均匀流

3）一元流与二元流、三元流

4）有压流与无压流、射流

3-3流体动力学的几个基本概念45分钟

1）流线与迹线

2）流管、流束、元流

3）流量

4）过流断面

5）断面平均流速。

3-1

3-1、3-2、3-6

八

3-4流体流动的连续性方程45分钟

1）流体流动的连续性方程推导

2）恒定总流连续性方程的应用。

3-5理想流体运动微分方程45分钟

1）理想流体的特点

2）理想流体运动微分方程

3）理想流体的能量方程

4）理想流体能量方程的应用（比托管）

讲授提问——学生思考——讲授

电子教案

3-3

九

二、包含教材章节

3-7理想流体微元流束的伯努里方程45分钟

1）理想流体微元流束的伯努里方程

2）方程的物理意义和几何意义

3-7理想流体微元流束的伯努里方程的应用45分钟

3-5

3-15、3-16、3-17

十

3-8定常流动的动量方程

3-8定常流动的动量方程90分钟

1）动量方程的适用条件

2）动量方程的解决问题

3-27

十一

第三章小结与习题课

第三章小结15分钟

连续性方程的例题与练习30分钟

伯努里方程的应用例题与练习45分钟

3-6

3-25、3-26、

第四章流动阻力和能量损失

使学生了解实际液体的两种流动型态，流动阻力与水头损失的两种型式，

理解实际液体的两种流动型态，流动阻力与水头损失产生原因，以及边界层概念

及绕流阻力概念。

掌握均匀流的基本方程、圆管层流与紊流沿程阻力系数及沿程

水头损失、局部水头损失的计算方法。

本章是在第三章研究理想流体运动基本规律的基础上，把讨论的范

围从微元流束扩大到整个流场（如管道），并考虑黏性对流体运动的影响，本章

是解决实际流体流动问题的理论基础，因此，应结合练习和实验，让学生了解流

体流动的两种状态，会用雷诺数判定流体的两种状态，掌握黏性流体总流的伯努

里方程，掌握流体流动的能量损失和流动阻力的计算，会进行管道水力计算。

4-1流体流动的能量损失与流动阻力

4-2圆管中的层流运动

4-3园管中流体的紊流流动

4-4圆管中沿程阻力系数的实验研究

4-5非圆形管道沿程损失的计算

4-6局部损失计算

4-7管道水力计算

实际液体的两种流动型态的判别，均匀流的基本方程，圆管层流与紊流的

流速分布、沿程阻力系数及沿程水头损失的计算，局部水头损失的计算。

圆管层流与紊流的流速分布，紊流沿程阻力系数的计算。

量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用。

七、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

紊流与层流的判别，圆管紊流的速度分布、切应力分布与紊流阻力系

数经验公式的选取。

六、本章的思考题和习题

4-1、4-2、4-4、4-5、4-8、4-9

4-2、4-8、4-11、4-14、4-15、4-17、4-19、4-22、4-25、4-26、4-29

十二

4-1流体流动的能量损失与流动阻力45分钟

1）沿程阻力与沿程损失

2）局部阻力与局部损失

3）沿程阻力与局部阻力的计算

4-2圆管中的层流运动45分钟

1）数学模型

2）速度、流量与平均流速

3）沿程损失与动能修正系数

4）园管层流的计算

4-3、4-4、

4-5、4-11、4-12、

十三

4-3园管中流体的紊流流动20分钟

1）首先说明湍流与层流的本质区别，而后介绍研究湍流的统计时均法，主要

解释概念：

脉动、时均速度、时均值等。

（10分钟）

2）由时均速度引出湍流流动的时均速度结构，着重介绍黏性底层厚度。

并根

据雷诺数大小说明水力光滑流动、水力粗糙流动是湍流流动的两种不同流

动状态，并穿插介绍水力光滑管和水力粗糙管概念。

4-4圆管中沿程阻力系数的实验研究70分钟

由管道沿程损失引出尼古拉兹实验，并说明参量间关系。

尔后利用尼古拉兹曲

线图说明流体流动在五个区域流动中λ值的理论和经验公式计算方法。

由此

再说明莫迪图与尼古拉兹曲线图二者之间的关系，以及莫迪图的使用方法。

4-8、4-9、

4-14、4-15、4-17、

十四

4-5非圆形管道沿程损失的计算45分钟

4-6局部损失计算45分钟

介绍局部能量损失的三种形式，并说明产生局部能量损失的主要原因。

详细讲解断面突然扩大的局部阻力系数计算方法及过程。

说明ζ1和ζ2代表的意

义。

4-27、4-28、

十五

4-8水击与虹吸现象

4-7管道水力计算45分钟

说明管路计算实质，并引入水力长管和水力短管定义。

分别讲解管路串联与管

路并联能量损失计算原则。

4-8水击与虹吸现象45分钟

1）水击现象

2）虹吸现象

介绍水击与虹吸现象，并通过例题讲述。

4-10、4-11

4-29、4-30、

第五章孔口、管嘴出流、有压管路

1.本章的教学目的及基本要求：

使学生了解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量计算公式；

掌握短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算方法，理解环状管网的水力计算原理与方法，理解有压管路中水击产生的原因。

理解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的基本计算方法，能熟练计算短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算，理解环状管网的水力计算原理与方法，了解有压管路中水击产生的原因。

5-1恒定孔口出流

5-2恒定管嘴出流

5-3非恒定孔口管嘴出流

5-4有压管流概述

5-5短管的水力计算

5-6长管的水力计算

5-7管网的水力计算

恒定孔口出流、管嘴出流；

短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算；

环状管网的水力计算原理与方法；

有压管路中水击产生的原因

串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算；

直接水击压强与间接水击压强

新建与扩建枝状管网的水力计算的比较；

环状管网的水力计算方法比较；

直接水击压强与间接水击压强的分析

应用程序设计进行枝状管网、环状管网的水力计算；

直接水击压强与间接水击压强的防止。

讲授——提问——讲授

能量方程在短管中的应用，沿程阻力系数经验公式的选取与计算。

禹化谦，《工程流体力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12

闻德荪、魏亚东等，《工程流体力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9

蔡增基，龙天渝，《流体力学》，中国建筑工业出版社，1999.12

5-4、5-5、5-10、5-12、5-18、5-19、5-21、5-22

习题：

5-1、5-2、5-7、5-11、5-14、5-15、5-17、5-20

十六

5-1恒定孔口出流

5-2恒定管嘴出