《流體力學(xué)》教學(xué)大綱

一、課程性質(zhì)與任務(wù)

1.課程性質(zhì)：本課程是安全工程專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一。該課程的

主要任務(wù)是使學(xué)生掌握流體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和有關(guān)的基本概念、基本原理、基本

方法和?定的數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)技能，注意培養(yǎng)學(xué)生較好地分析和解決本專(zhuān)業(yè)中涉

及流體力學(xué)問(wèn)題的能力，為學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程、從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作或進(jìn)行科學(xué)研究打

下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

2.課程任務(wù)：本課程的目的是為安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課之前的重

要的基礎(chǔ)理論課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠掌握流體力學(xué)的一些基本

原理，并要求能夠?qū)W會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際分析和解決工程中各種流體力學(xué)方面的有關(guān)

問(wèn)題。

二、課程教學(xué)內(nèi)容及要求

注重基本理論、基本概念、基本方法的理解和掌握，只有這樣才能對(duì)專(zhuān)業(yè)范

圍內(nèi)的流體力學(xué)現(xiàn)象做出合乎實(shí)際的定性判斷，進(jìn)行足夠精確的定量估計(jì)，正確

地解決專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的流體力學(xué)的設(shè)計(jì)和計(jì)算問(wèn)題。

第一章緒論（2學(xué)時(shí)）

?流體力學(xué)的研究對(duì)象、任務(wù)和方法，流體力學(xué)的發(fā)展概況

?作用在運(yùn)動(dòng)流體上的力，流體的主要力學(xué)性質(zhì)，流體力學(xué)模型。

基木要求：

掌握質(zhì)量力、表面力、粘滯力的物理含義，研究流體力學(xué)的主要方法，流體

力學(xué)模型。

重點(diǎn)：

粘滯力的物理含義、牛頓內(nèi)摩擦定律、流體的力學(xué)模型。

難點(diǎn)：

慣性力是質(zhì)量力，牛頓內(nèi)摩擦定律的應(yīng)用計(jì)算。

笫二章流體稱(chēng)力學(xué)（4學(xué)時(shí)）

?流體的靜壓強(qiáng)及其特性、流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律、壓強(qiáng)的計(jì)算基準(zhǔn)和量度單位

?流體平衡微分方程、液體的相對(duì)平衡

?作用于平面的液體壓力、作用于曲面的液體壓力

基本要求：

流體靜壓強(qiáng)的概念、特性、分布規(guī)律；兩種計(jì)算基準(zhǔn)、量度單位；液柱則壓

計(jì)；作用在平面上的流體壓力；作用在曲面上的流體壓力；流體的平衡微分方程

和相對(duì)平衡。

重點(diǎn)：

等壓面的概念，流體靜壓強(qiáng)的計(jì)算，作用在立面上的流體壓力的計(jì)算。

難點(diǎn)：

絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)，作用在平面上的流體壓力的計(jì)算，流體的平衡微分方

程和相對(duì)平衡。

第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)（2學(xué)時(shí)）

?描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)、流線和跡線、一元流動(dòng)模

型

?連續(xù)性方程

基本要求：

描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，基本概念，流動(dòng)分類(lèi)；連續(xù)性方程，

重點(diǎn)；

流線和跡線、一元流動(dòng)模型

難點(diǎn)：

流線和跡線的區(qū)別，

第四章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）

流體運(yùn)動(dòng)微分方程、元流伯努利方程、總流能量方程及其應(yīng)用

?總水頭線和測(cè)壓管水頭線總流動(dòng)量方程

基本要求：

連續(xù)性方程，能量方程及其應(yīng)用，動(dòng)量方程，總水頭線和測(cè)壓管水頭線，氣

流的能量方程，總壓線和全壓線。

重點(diǎn)：

能量方程及其應(yīng)用，動(dòng)量方程的應(yīng)用，總水頭線和測(cè)壓管水頭線。

難點(diǎn)：

能量方程及其應(yīng)用，動(dòng)量方程的應(yīng)用，總水頭線和測(cè)壓管水頭線。

第五章相似性原理和因次分析（4學(xué)時(shí)）

?流體力學(xué)相似性原理：幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)相似及它們之間的關(guān)系；歐拉數(shù)、

弗洛得數(shù)

?模型律、因次分析

?因次分析---白金汗Ji理論

?相似的基本概念

?相似準(zhǔn)則

?重力和粘滯力同時(shí)作用下的相似值

基本要求：

掌握量綱的分類(lèi)，熟練掌握與定理的分析方法，流動(dòng)相似的概念，相似準(zhǔn)

則中的無(wú)量綱數(shù)的表達(dá)式及物理意義。

重點(diǎn)：

Ji定理，Re模型及Fr模型。

難點(diǎn)：

Rc模型及Fr模型。

第六章流動(dòng)阻力和能量損失（6學(xué)時(shí)）

?沿程損失和局部損失、層流紊流和雷諾數(shù)、均勻流動(dòng)方程式

?圓管中的層流運(yùn)動(dòng)、紊流脈動(dòng)與時(shí)均法、紊流半徑經(jīng)驗(yàn)理論、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)、

紊流阻力系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)公式、工業(yè)管道和柯列勃洛克公式、非圓管的沿程損失、

管道流動(dòng)的局部損失、減少阻力的措施。

基本要求：

兩種流動(dòng)阻力損失；兩種流態(tài)及其判定，雷諾數(shù)，圓管中的層流運(yùn)動(dòng)，時(shí)均

法和紊流半徑經(jīng)驗(yàn)理論的基本概念，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，莫迪圖，非圓管的沿程損失;

管道流動(dòng)的局部損失。

重點(diǎn)：

層流向紊流的轉(zhuǎn)變過(guò)程，雷諾數(shù)，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，莫迪圖（紊流三區(qū)）.管

道流動(dòng)的局部損失。

難點(diǎn)：

時(shí)均法和紊流半徑經(jīng)驗(yàn)理論的基本概念，局部損失產(chǎn)生的位置和原因。

第七章孔口管嘴流動(dòng)（4學(xué)時(shí)）

?孔口自由和淹沒(méi)出流的計(jì)算,管嘴出流的計(jì)算

?簡(jiǎn)單管路、串聯(lián)，并聯(lián)管路的計(jì)算；管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)；有壓管中的水擊現(xiàn)象

基本要求：

了解孔門(mén)自由和淹沒(méi)出流的計(jì)算方法，掌握串、并聯(lián)管路的計(jì)算原則，能進(jìn)

行簡(jiǎn)單的管網(wǎng)計(jì)算，能夠定量地作出水頭線。

重點(diǎn)：

簡(jiǎn)單管路計(jì)算方法，記住常用的局部損失的局部阻力系數(shù)，定量地作水頭線。

難點(diǎn)：

簡(jiǎn)單管路上由于閥門(mén)動(dòng)作對(duì)流量影響的動(dòng)態(tài)分析。

第八章明渠流動(dòng)（4學(xué)時(shí)）

?明渠均勻流的水力特征及計(jì)算公式

無(wú)壓圓管均勻流

?明渠流動(dòng)流態(tài)

水躍和水跌

?明渠漸變流水面曲線定性分析

?漸變流水面曲線定量計(jì)算

基本要求：

掌握明渠均勻流的特點(diǎn)及均勻流的基木公式，水力最優(yōu)斷面的概念，復(fù)式斷面渠

道的水力計(jì)算方法，不滿(mǎn)流管道水力計(jì)算方法。掌握斷面比能、緩流、急流的概

念及判別方法，水躍方程及共規(guī)水深的計(jì)算，水面曲線的連接形式。

重點(diǎn)：

明渠均勻流的特點(diǎn)，水力最優(yōu)斷面計(jì)算。斷面比能，流態(tài)的判別方法，水躍

方程求解，水面曲線連接

難點(diǎn)：

水力最優(yōu)斷面計(jì)算。水躍方程、水面曲線連接。

第九章堰流（不講）

-堰流的定義及其分類(lèi)

?寬頂堰

?實(shí)用堰與薄壁堰

?小橋孔徑計(jì)算

-堰下游水流銜接與消能

基本要求：

掌握堰流的分類(lèi)及特點(diǎn)，寬頂堰、實(shí)用堰與薄壁堰的計(jì)算方法，堰下游水流

銜接方式。

重點(diǎn)：

寬頂堰、實(shí)用堰與薄壁堰的計(jì)算方法，堰下游水流銜接方式。

難點(diǎn)：

堰下游水流銜接方式。

第十章滲流（不講）

?概述

?滲流的基本定律--達(dá)西定律

?單井

?井群

?流網(wǎng)

基本要求：

掌握滲流的基本定律--達(dá)西定律，了解單井、井群的計(jì)算方法，了解流網(wǎng)

的繪制方法。

重點(diǎn)：

達(dá)西定律。

難點(diǎn)：

流網(wǎng)繪制。

第十一章一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）

?理想氣體一元恒定流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，音速，滯上參數(shù)、馬赫數(shù)

?等溫和絕熱管路中氣體流動(dòng)

基本要求：

掌握音速、滯止參數(shù)、馬赫數(shù)的概念和計(jì)算公式，能夠利用氣體的運(yùn)動(dòng)方程

和連續(xù)性方程聯(lián)合求解氣體的狀態(tài)參數(shù)

重點(diǎn)：

滯止參數(shù)、利用氣體的運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)性方程聯(lián)合求解氣體的狀態(tài)參數(shù)、超

音速氣流和亞音速氣流隨管路斷面積變化的區(qū)別

難點(diǎn)：

利用氣體的運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)性方程聯(lián)合求解氣體的狀態(tài)參數(shù)

三、課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)

本課程的主要特點(diǎn)是：抽象概念多，理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，實(shí)踐性強(qiáng)。

在初學(xué)這門(mén)課時(shí)，弄清概念，掌握理論，學(xué)會(huì)運(yùn)用基本理論分析解決工程中的實(shí)

際問(wèn)題，常常是最重要的也是學(xué)生最困難的。

主要重點(diǎn)內(nèi)容有：歐拉靜平衡方程、流體對(duì)固壁的作用力；流體運(yùn)動(dòng)的措述、

雷諾輸運(yùn)定理、積分形式的動(dòng)量方程、相似理論和量綱分析、平面勢(shì)流疊加、伯

努利方程、附面層的概念及流動(dòng)分離等。

主要難點(diǎn)有：流體對(duì)曲面的作用力；流體運(yùn)動(dòng)的描述、雷諾輸運(yùn)定理、積分形

式的動(dòng)量方程、平面勢(shì)流會(huì)加等。

四、學(xué)時(shí)分配表

學(xué)時(shí)

序號(hào)教學(xué)內(nèi)容備注

講授實(shí)驗(yàn)作業(yè)

第一章緒論2

1-4

第二章流體靜力學(xué)4

22.5.8.11

第三章：流體運(yùn)動(dòng)學(xué)2

1.3.5

第四章流體動(dòng)力學(xué)6

42.3.8.10,12,

基礎(chǔ)

18

第五章相似性原理4

1.3.6.8

和因次分析

42,

第六章流動(dòng)阻力和6

能量損失4.8.12.20.21

4

第七章孔口管嘴管4

路流動(dòng)3,6,8,10

第八章明渠流動(dòng)4

1,3

第九章堰流不講

第十章滲流不講

第十一章一元?dú)?

體動(dòng)力學(xué)基