流体力学教学大纲

《流体力学》教学大纲

一、基本信息

课程名称 英文名称 总学时 54 学分 3 流体力学 Fluid Mechanics 理论学时 54 课程编号 ENSE3113 课程类型 专业基础课 实验学时 0 实践学时 0 预修课程 高等数学，大学物理，工程力学 适用对象 环境工程 课程的主要内容包括流体静力学，流体动力学，量纲分析与相似原理，流动阻力和能量损失，有压管流，明渠均匀流，孔口管嘴闸孔出流和堰流，课程简介 渗流等。学生通过该课程的学习，掌握流体的基本力学性质；理解外力作用下，流体的静止与运动规律；掌握流体与边界的相互作用。课程的学习将有利于数理、力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为后续专业课程学习及环境工程实践奠定基础。 二、教学目标及任务

“流体力学”作为环境工程专业的专业基础课，是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。学生通过该课程的学习，掌握流体的基本性质，流体静止与运动的规律及流体与边界的相互作用、明渠流、管流、堰流等知识，具备流体计算（水力计算）的基本技能，为解决环境工程专业中的相关流体力学问题奠定基础。

本课程支撑环境工程专业毕业要求1、2、3、4、5和6。

三、学时分配

教学课时分配

章节

《流体力学》

适用专业：飞行器动力工程 参考学时：32学时

参考书目：

1.流体力学，贾月梅，国防工业出版社

2.工程流体力学，李玉柱等，清华大学出版社 3.工程流体力学，袁恩熙主编，石油工业出版社 4.工程流体力学，孙文策等，大连理工大学出版社 5.工程流体力学，周云龙，中国电力出版社 6工程流体力学，李文科，中国科学技术大学出版社

一、说明

（一）本课程的教学目的与任务

本课程是为飞行器动力工程专业设置的专业选修课程，是继高等数学、理论力学、材料力学等基础课程后的一门专业基础课程，要求学生具有较好的数学和力学知识。

本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习获得流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，掌握解决流体力学工程实际问题的基本方法和分析手段，为从事飞行器动力工程与流体动力学应用奠定必要的基础。

本课程的内容主要是以低速不压缩流体动力学为主，主要包括了流体静力学、流体动力学基础、量纲分析与相似理论、管中流动损失及计算、粘性边界层理论等内容。

（二）本课程的基本要求

1.了解流体力学的研究对象和分类，掌握流体力学的研究方法和应用范围。

2.掌握欧拉平衡方程、重力作用下流体的内压强分布，掌握静流体对平壁和曲壁的作用力计算。 3.掌握流体运动的连续方程、动量方程

《流体力学》

适用专业：飞行器动力工程 参考学时：32学时

参考书目：

1.流体力学，贾月梅，国防工业出版社

2.工程流体力学，李玉柱等，清华大学出版社 3.工程流体力学，袁恩熙主编，石油工业出版社 4.工程流体力学，孙文策等，大连理工大学出版社 5.工程流体力学，周云龙，中国电力出版社 6工程流体力学，李文科，中国科学技术大学出版社

一、说明

（一）本课程的教学目的与任务

本课程是为飞行器动力工程专业设置的专业选修课程，是继高等数学、理论力学、材料力学等基础课程后的一门专业基础课程，要求学生具有较好的数学和力学知识。

本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习获得流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，掌握解决流体力学工程实际问题的基本方法和分析手段，为从事飞行器动力工程与流体动力学应用奠定必要的基础。

本课程的内容主要是以低速不压缩流体动力学为主，主要包括了流体静力学、流体动力学基础、量纲分析与相似理论、管中流动损失及计算、粘性边界层理论等内容。

（二）本课程的基本要求

1.了解流体力学的研究对象和分类，掌握流体力学的研究方法和应用范围。

2.掌握欧拉平衡方程、重力作用下流体的内压强分布，掌握静流体对平壁和曲壁的作用力计算。 3.掌握流体运动的连续方程、动量方程

《工程流体力学》课程教学大纲

课程名称：工程流体力学

英文名称：Engineering Fluid Mechanics 课程编码：51510019 学时/学分：36/2 课程性质：选修课

适用专业：机械设计制造及其自动化，过程装备与控制工程，材料成型与控制工程，车辆工程

先修课程：高等数学，理论力学

教 材：《工程流体力学》 高殿荣 吴晓明编写，机械工业出版社，2004

一、课程的目的与任务

本课程的性质：本课程是机械类专业的专业基础课，是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。学生通过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分析、解决问题的能力。是后续专业课程学习的基础。

课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。

二、教学内容及基本要求 1、绪论

工程流体力学的

东南大学高等流体力学教学大纲

研究生课程开设申请表

开课院（系、所）： 能源与环境学院

一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）（300字以内）

流体力学是动力工程与工程热物理学科中的重要基础课程，是学习涡轮机械，传热，燃烧等课程的必要基础。要求学生掌握：流体运动的基本特性，基本方程；粘性流体绕流物体表面时的边界层微分方程及其相似性解、积分解；湍流运动方程及其基本解法；典型湍流流动及其边界层的基本特征；湍流模型及其工程适用；流体运动方程的数值求解。

东南大学高等流体力学教学大纲

二、教学大纲（含章节目录）：（可附页） 第一章 流体运动的基本特性

概述；粘性流体与理想流体；可压缩流体与不可压缩流体；应力张量；张量知识简介；广义牛顿内摩擦定律

第二章 流体运动的基本方程

连续性方程；运动方程；能量方程；状态方程；方程组的封闭性和定解条件；粘性流体运动的几个基本特性

第三章 几种特殊条件下的流体运动方程解

流体运动方程解的讨论；充分发展的管内定常流流动；两平板间的定常流动；旋转圆筒间流体的定常流动；具有运动边界的非定常流动；流体绕圆球的缓慢运动

第四章 边界层微分方程及其相似性解

边界层的基本概念；二维层流边界层微分方程；三种边界层的厚度；边界层的分离现象；二维层流边

东南大学高等流体力学教学大纲

研究生课程开设申请表

开课院（系、所）： 能源与环境学院

一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）（300字以内）

流体力学是动力工程与工程热物理学科中的重要基础课程，是学习涡轮机械，传热，燃烧等课程的必要基础。要求学生掌握：流体运动的基本特性，基本方程；粘性流体绕流物体表面时的边界层微分方程及其相似性解、积分解；湍流运动方程及其基本解法；典型湍流流动及其边界层的基本特征；湍流模型及其工程适用；流体运动方程的数值求解。

东南大学高等流体力学教学大纲

二、教学大纲（含章节目录）：（可附页） 第一章 流体运动的基本特性

概述；粘性流体与理想流体；可压缩流体与不可压缩流体；应力张量；张量知识简介；广义牛顿内摩擦定律

第二章 流体运动的基本方程

连续性方程；运动方程；能量方程；状态方程；方程组的封闭性和定解条件；粘性流体运动的几个基本特性

第三章 几种特殊条件下的流体运动方程解

流体运动方程解的讨论；充分发展的管内定常流流动；两平板间的定常流动；旋转圆筒间流体的定常流动；具有运动边界的非定常流动；流体绕圆球的缓慢运动

第四章 边界层微分方程及其相似性解

边界层的基本概念；二维层流边界层微分方程；三种边界层的厚度；边界层的分离现象；二维层流边

第一章

1. 汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的μ =0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。

解：由于内外壁的间隙很小，速度分布认为是线性的，由牛顿内摩擦定律，得，

F??Adu?u1.0????dL??0.1?3.14?0.1196?0.14??26.29N

D?d0.12?0.1196dy222.旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，

外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045N·m。求该实验液体的粘度。

解：实验液体与内筒接触面上速度为：

v?2?r1n2?3.14?0.0193?10??0.0202m/s 6060MM0.0045N?m???27.48Pa Ar12?r1hr12?3.14?0.07?0.01932m3内筒外表面上的切应力为：

??因内外筒间隙很小，速度分布认为近似线性分布，则根据牛顿内摩擦定律，

??

?du/dy??v/(r2?r1)?27.48?(0.02?0.0193)?0.95Pa?s

0.02023.已知水的体积弹性模量为K=2х109P

学习中心： 院校学号： 姓名

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院

流体力学 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页）

总分 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十

一、判断题（20分）

1) 流体质点只有质量没有大小。（×） 2) 温度升高液体的表面张力系数增大。（×） 3) 液滴内的压强比大气压小。（×） 4) 声音传播过程是一个等熵过程。（√）

5) 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（√） 6) 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（×） 7) 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（×） 8) 定常流动中，流体运动的加速度为零。（×） 9) 气体的粘性随温度的升高而增大。（√）

10) 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（√） 11) 理想流体定常流动，流线与迹线重合。（×）

12) 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（×） 13) 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（×）

14) 静止的流体

流体力学基础复习大纲 第1章 绪论

一、概念

1、 什么是流体？

在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由

来）

流体质点的物理含义和尺寸限制？

宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体 宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级 什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；

假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组

成，质点之间不存在间隙。

分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸 2、 可压缩性的定义；

作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小

体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式； Ev=-dp/(dV/V) 压强的改变量和体积的相对改变量之比 Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小 气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量； 等温Ev=p

等嫡Ev=kp k=Cp/Cv

不可压缩流体的定义及体积弹性模量；

作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变 Ev=dp/(dρ/ρ) （低速流动气体不可压缩） 3、 流体粘性的定义； 流体抵抗剪切变形的一种属性

动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；

动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力 μ=τ/

第二章流体静力学

1.等压面平衡流体中压强相等的点所组成的面（平面或曲面）称为等压面。 2.等压面性质：1.等压面即是等势面：U ＝C；2.等压面与质量力矢量垂直；3.两种不相混

的平衡液体的分界面必然是等压面。

3.能量形式的静力学基本方程p???gz?C?或z?p?C不可压缩流体 ?g的静力学基本方程（能量形式），对静止容器内的液体中的1,2两点有：

z1?p1p?z2?2?C ?g?gp---压强势能，简称压?g4.静力学基本方程的物理意义z---位置势能，简称位能，

能，z?p---总势能流体静力学基本方程的能量意义是：在重力作用下平衡流?g体中各点的单位重量流体所具有的总势能（包括位能和压能）是相等的，即势能守恒。

p5.静力学基本方程的几何意义z---流体距基准面的位置高度，称为位置水头，?g---流体在压强p 作用下沿测压管上升的高度，称为压强水头，z?p---静压水?g头（或静力水头）。流体静力学基本方程的几何意义是：在重力作用下同一平衡流体中各点的静力水头为一常数，相应的静力水头线为一水平线。 第三章流体动力学基础

1.恒定流一切和流体力学有关的物理量均与时间t 无关的流动。

2.非恒定流和流体力学有关的物理量只要有任何一个随时