第一篇：流體力學教學實踐探討論文

[論文摘要]論文結合教學實踐，提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式，并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學效果、提升教學質量的目的。

[論文關鍵詞]流體力學 教學實踐 傳統教學 多媒體技術 教學質量

一、前言

《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點，對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。

我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能，它是各專業后續課程如：液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。

為此，作者通過教學實踐，就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討，以期提高《流體力學》的教學質量。

二、以傳統課堂教學為主

《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊，它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩，因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中，學生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點，以學生容易接受的講課速度，留給學生更多的思考和消化的時間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達到很好的教學效果。

(一)結合實例，講清楚基本概念

流體力學的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數，此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤，它與跡線的定義對應；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應。

在講解伯努利方程原理的時候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關，流速越大，壓強越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，沒有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別，教師易教、學生易懂，將會達到事半功倍的效果。

（二）以用為度，重點突出理論公式的應用

伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用，是流體靜力學和流體動力學的基礎，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候，先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時，先易后難、循序漸進，學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時，就要求學生必須掌握推導過程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習，只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。

不可否認，依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式，教學形式單一，教學手段不先進，教學效率不高，適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。

三、以現代化的教學手段為輔

當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學有力的輔助教學手段，可以在有限的時間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學習者，將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發學生學習興趣，使得學生能夠從感性認識開始，逐步上升到理性認識，進而能夠達到運用知識解決問題的能力。

結合流體力學精品課程的建設，教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案，并在教學過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學的基本規律，既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點，在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容，同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來，幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態，以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術，還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容，提高了教學效率。

多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中，發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學重點；也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間，致使學生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。

四、總結

流體力學作為一門專業基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進知識的系統化進程；多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來，幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段，將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會，愿與同行共同切磋。

基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程

[參考文獻]

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[2]梅鳳翔,周際平,水小平等．“工程力學”課程體系和教學內容的改革與實踐[J].北京教育（高教版）,2005（10）:39-40．

[3]陳傳堯.啟發式教學與創造性思維的培養流體力學[J]．高等教育研究，1998（5）:62-64．

第二篇：流體力學教學資源庫建設論文

一、教學資源庫建設的意義

（一）課程教學自身的內在需要

教學資源庫建設應根據課程不同特點有針對性地進行。流體力學研究的對象是流體，其有別于固體的特殊性在于易變形和易流動性。流體力學的研究方法大多采用歐拉法，其著眼點是研究流體流過的區域即“場”上的流體物理量的變化，與大家熟知的針對固體運動的物理學或固體力學的研究方法不同。由于流體力學的上述特點，因而出現了許多新概念和新現象。例如定常、非定常，流線、跡線，層流、湍流，有旋、無旋，邊界層、渦街，自由渦、下洗等許多概念在課堂上頗費口舌，介紹了半天學生往往還在云里霧里，難于理解。許多流動現象通常看不見、摸不著，教學內容抽象枯燥、晦澀難懂，采用傳統教學方法，學生難于建立清晰的流動概念，因而學習存在畏難和抵觸情緒，缺乏進一步學習的興趣和動力。沒有清晰的流動概念就無法提煉出合理的數學模型，勢必影響到學生對相關知識點和課程內容的學習。而利用流場顯示、小動畫、虛擬仿真等方法獲得的圖形圖像及視頻等多媒體素材，在教學過程中只需播放幾分鐘甚至幾秒鐘，就能讓學生加深理解、茅塞頓開，使課堂教學效果產生質的飛躍。采用多媒體的特寫、慢鏡、定格、細化、放大等技術再現流動現象，聚焦流動細節，使枯燥乏味的流動過程變得新穎有趣，既形象又清晰，提升了學生的感性認識和認知能力，一些流動畫面甚至使學生終生難忘。因此，建設符合現代教育技術特點的資源庫是流體力學課程教學的內在需要。目前，國家精品資源共享課是各高校課程建設關注的焦點與核心。教育部要求各高校在國家精品課程建設的基礎上，進一步轉型升級為國家精品資源共享課。可見要建設高水平的國家精品課程和資源共享課，也要以加強教學資源庫的建設作為有力支撐。

（二）提高課堂教學質量的需要

提高教學質量需要高質量的教學資源庫素材。教學資源在課堂上使用方便，能夠突破時空的限制，在課程組成員之間具有高度的共享性、可重復性和可擴展性。教學資源具有形式的多樣性，以其精美的畫面、優美的音樂、逼真的動畫和圖像，圖文聲并茂，極具表現力。在教學活動中，善于使用教學資源庫素材，可以使教學信息傳遞速度明顯加快。在教學時數有限的條件下，通過將精彩素材引入課堂，以豐富的背景材料支持教學內容，教師可以傳授更多的知識。例如，在講述邊界層分離時，需要探究邊界層分離的必要條件是存在逆壓梯度和壁面粘滯作用。采用基于實驗室拍攝的流動視頻進行教學，首先可以觀察圓球駐點前方的來流，雖然存在逆壓梯度，但邊界層并未發生分離；其次觀察順來流方向放置的薄平板附近的流動，也可發現雖然存在壁面粘滯作用，但邊界層也未發生分離，可見僅有逆壓梯度或壁面粘滯作用邊界層并不分離；但當在圓球駐點前方順來流方向放置薄平板時，可以觀察到在平板和圓球連接處的附近流動發生了邊界層分離，從而說明了逆壓梯度和壁面粘滯的共同作用是邊界層分離的必要條件。進一步學生可能會問，逆壓梯度和壁面粘滯作用是不是邊界層分離的充分條件呢？通過流線體的繞流視頻可以發現，在流線體的尾部表面，雖然也存在逆壓梯度和壁面粘滯作用，但邊界層并不分離，而當流線體長度不變、中間部位增厚逐漸過渡到鈍體繞流時，由于鈍體尾部表面逆壓梯度增加，出現了邊界層分離現象，所以可以說明逆壓梯度和壁面粘滯作用只是邊界層分離的必要條件而不是充分條件。在流體力學課程中，類似的流動現象還有很多，以前大多采用板書、圖片等靜態的講授方式，講授效果并不理想，而現在將豐富的流動視頻引入課堂，相當于將實驗室搬進了教室，不僅使學生有身臨其境、眼見為實的現場感，而且大大節省了講授時間，提高了教學效率和效果。由此可見，教學有法，教無定法，貴在得法。教學實踐表明，基于課堂教學的流體力學資源庫建設與應用是提高教學質量的有效方法。

二、教學資源庫建設的內容與重點

根據課程教學需要，將流體力學教學資源庫建設內容分成“原始資源庫”和“成品資源庫”兩大部分[3-4]。原始資源庫內含文本庫、圖片庫、動畫庫、視頻庫、音頻庫等原始素材。成品資源庫內含PPT電子教案、例題習題庫、試卷庫、典型案例庫、網絡課程等成品素材，可以直接用于教學。前期以原始資源庫的素材收集和建設為主，后期以成品資源庫的素材整合和二次開發為主。后期建設需要通過教師的大量勞動進行再加工、再創造，因而是教學資源庫建設的重點。建成的原始素材庫內容主要包括五個方面：

（1）基于課程知識點的教學素材庫建設。包括流體粘性、壓縮性、流線、湍流等課程所有知識點。

（2）基于課程自然現象的教學素材庫建設。包括大雁成人字形飛行、龍卷風的形成與演化等自然現象。

（3）基于課程相關的流體工程教學素材庫建設。包括螺旋槳穴蝕、水擊、球鼻首減阻等工程案例。

（4）基于課程最新科研成果的教學素材庫建設。包括艦船水壓場、超空泡流、水下滑翔機等最新科研進展。

（5）基于課程科學家相關事跡的教學素材庫建設。包括歐拉、普朗特、馮卡門等科學研究的思想與方法。

建成的成品素材庫內容主要包括四個方面：

（1）課程PPT電子教案的建設。包括融合原始素材、進行二次開發、符合教師教學要求的所有課件。

（2）課程概念題庫的建設。包括體現課程知識點、重難點便于學生學習、復習、考核的重要概念。

（3）課程例題習題庫的建設。包括反映課程重要理論、方程、定理的便于教學雙方使用的例題習題。

（4）課程試題或試卷庫的建設。包括覆蓋課程主要內容、難易適度、便于對學生學習做出評價的試題試卷。

三、教學資源庫建設的途徑

（一）成立教學資源庫建設小組

在課程建設牽引的基礎上，以先進的教學理念為指導，以現代教育技術為依托，以提高人才培養質量為目的，以服務課程教學為重點，以課程組全體教師為主體，以課程資源的系統性、完整性為基本要求，立足課程特點和需求實際，注重課程資源的適用性和易用性，分工協作，群策群力，共同建設。成立課程教學資源庫建設小組，建設人員包括課程組全體教師。課程負責人、資深教授主要負責頂層設計和規劃，提出資源庫建設的框架與方案，對建設內容進行審核和驗收。骨干教師主要負責成品素材的二次開發、分類、篩選、優化與建設，對原始素材與課程內容進行深層次整合。青年教師主要負責原始素材的收集、整理和初次開發與建設。

（二）采用多種手段建設原始素材庫

通過收集整理、購買引進、自主開發等多種方式，建設原始素材庫。將搜集國外著名大學的教學專題片、開放課程和國內高等院校國家精品課程的流體力學素材作為首選，全方位獲取各種免費公共教學資源。例如，現在可以在互聯網上免費獲取世界著名流體力學專家在實驗室拍攝的流動演示專題視頻，包括斯坦福大學S.J.Kline教授講授的“流場顯示”，賓夕法尼亞州立大學J.L.Lumley教授講授的“流體力學中的歐拉和拉格朗日方法”，麻省理工學院A.H.Shapiro教授講授的“渦量”、“壓力場和流體的加速度”，劍橋大學S.G.Taylor教授講授的“低雷諾數流動”，哈佛大學F.Abernathy教授講授的“邊界層基礎”和A.E.Bryson教授講授的“流體中的波”，加利福尼亞理工學院D.Coles教授講授的“可壓縮流體的槽道流動”，哥倫比亞大學R.W.Stewart教授講授的“湍流”等。這些專題片概念清晰、流動形象、內容精湛，是非常珍貴的流體力學教學資源。國內在教育部主導推動下建設有國家精品課程資源網，匯集了上海交通大學、浙江大學、華中科技大學、西安交通大學等高校的流體力學精品課程視頻素材，也可供瀏覽、下載和借鑒。互聯網是獲取免費資源素材的主渠道，但需注意注明鏈接出處，同時只用于教育用途而非商業目的。此外，資源的建設應處理好購買引進和自主開發的關系，若開發的難度大，但購買價格合理的話，可適當購買。依托課程建設、實驗室建設和教改項目等投入的經費，可以對國內外的教學軟件或研發單位制作的教學電子資源或教材出版中附帶的光盤教學資源等采用購買方式有選擇的補充。例如，清華大學李玉柱教授編寫的“流體力學電子教案”，上海交通大學丁祖榮教授編寫的“流體力學多媒體電子教案”、“流體力學網絡課程”，浙江大學毛根海教授編寫的“工程流體力學網絡課程”等數字化教學資源，已由高等教育出版社出版發行。最后，對課程的關鍵素材，如無法免費獲得或購置成本昂貴，可采取自主研發方式，制作原創素材，進行定制開發。海軍工程大學曾在自己設計研制的流動循環顯示水槽中，拍攝過《渦街》《粘性阻力與升力》《流場顯示》等專題錄像片，在教學過程中取得了很好的教學效果。自主開發的好處是可以鍛煉教學隊伍，制作的素材更能符合需求實際，而且擁有所研發素材的自主產權，可以在高校之間進行自由交流，實現資源互換共享。

（三）按照先進教學理念建設成品素材庫

按照學科性、適用性、易用性原則循序漸進地建設成品素材庫。成品素材庫建設必須體現課程需求，并與課程標準、所用教材、講授內容、學時安排等緊密結合起來。原始素材可以搜集很多，但質量參差不齊。有些原始素材概念定義不同，文字大小不一，公式符號有異，圖像分辨率差異性很大，因而不能簡單堆積、生搬硬套。在建設成品素材庫的過程中，應該緊緊圍繞課程的內容、知識點、重難點、特點和需求進行分類、整合、優化和二次開發，既要考慮有利于教師突破教學的重點與難點，又要考慮有利于學生的認知促進以及學習興趣和動機的維持，使得所建成的成品資源庫能夠直接用于教學，支持教學，并能使教師快捷地找到所需要的資源，以實現教學的最優化。在成品素材庫的建設中，我們將“身邊的流體力學現象、流動的工程實際、最新的科研成果、科學研究的思想方法”等原始素材融入PPT電子教案，在課堂教學中取到了事半功倍的效果[5]。引入身邊的流體力學現象，有利于激發學生的學習興趣，使課堂教學生動有趣。引入流動的工程實際，可以增強學習的針對性和有效性，搭起理論和實踐的橋梁。引入最新的科研成果，可以拓展學生視野，培養學生的創新精神和實踐能力。引入科學家的生平事跡，可以激勵學生熱愛科學事業，并在潛移默化中掌握科學的研究方法。建成的知識點庫、概念題庫、例題習題庫、PPT電子教案等，不僅可為教師提供便利的教學資源，而且也可適時提供給學生學習和復習使用。建成的試題庫緊密結合課程標準和考試要求，包括概念、選擇、計算和應用等內容，能夠自由組卷或固定搭配出卷，可為考教分離、客觀評價教學效果提供有利條件。

（四）立足課堂教學完善課程資源庫

資源庫的建設的目的在于應用。既要發揮課程組所有成員建設資源庫的積極性，更要發揮這些成員應用于課堂教學并不斷完善資源庫的積極性。教學資源庫的建設是一個動態過程，在建設和使用資源庫時，需要堅持開放、共建、共享原則，形成資源建設共同體。開放就是資源要能方便地進行修改、重組和利用；共建就是要求課程組的全體教師參與建設，任務分解到人；共享就是要將建成的資源庫素材，全部提供課程組教師免費使用。此外，建成的教學資源庫在使用時，還需結合教師自身特點和不同的施訓對象，進行個性化打造和優化。建設教學資源庫需要付出辛勤的勞動，只有通過發揮課程組全體教師共建的力量，才能讓每一位教師都共享豐富的教學素材，從而達到整體提高教學質量的目的。通過教學資源共建共享、課堂教學實踐不斷完善和定期經驗交流機制，激發課程組全體教師不斷參與教學資源動態更新與建設的積極性，使教學資源庫處于持續使用與發展的良好狀態之中。

第三篇：流體力學總結

1，跡線------某一流體質點在空間運動時，不同時刻流經的點組成的連線。

2，切應力-------由于液體質點的相對運動，產生一種內摩擦力抵抗這種運動，而此力與作用面平行，稱切應力。3，理想流體------把流體看作絕對不可壓縮、不能膨脹、無粘滯性、無表面張力的連續介質，稱為理想流體。4，流線------某一瞬時在流場中繪出的一條曲線，該曲線上的所有各點的速度向量都與曲線相切。5，流函數------二維流動中，由連續性方程導出、其值沿流線保持不變的標量函數。

6，勢函數------某函數對相應坐標的偏導數，等于單位質量力在相應坐標軸上的投影，該函數稱為勢函數。7，連續介質------認為真實流體所占有的空間可以近似的看做由“流體質點”連續地、無空隙地充滿著的，稱為連續介質。

8，粘性流體------實際流體都是粘性流體。粘性指流體質點間由于相對運動而產生的阻礙相對運動的性質。9，有勢流------液體流動時每個液體質點都存在速度勢函數的流動稱為勢流，不存在繞自身軸的旋轉運動。, 10，渦旋強度------指微小渦束的渦旋通量（wd?）。d?：橫斷面積；w：旋轉角速度。

11，流管------指流面中所包含的流體。流面：在流場中作一空間曲線（非流線），過曲線上各點作流線所形成的面。, 12，激波------在氣體、液體和固體介質中，應力、密度和溫度等物理量在波陣面上發生突躍變化的壓縮波。二，問答

1，速度勢函數具有什么性質？ 答：速度勢函數具有下列性質：

（1）速度勢函數可允許相差一任意常數，而不影響流體的運動；

（2）φ（x，y）=常數時是等勢線，它的法線方向和速度矢量的方向重合；（3）沿曲線M0M的速度環量等于M點上φ值和M0點上φ值之差；???MM0udx?vdy??(M)??(M0)

（4）若考慮的是單連通區域，則由于封閉回線的速度環量 ??vdr?0

因此速度勢函數將是單值函數；若考慮的是雙連通區域，則速度環量Γ可以不等于零，因此φ可以是多值函數，它們的關系是

?（M）??(M0)?k1???其中，k1是封閉回線的圈數。2，水流運動的流函數具有什么性質？ 答：流函數ψ具有下列性質：

（1）ψ可以差一任意常數，而不影響流體的運動；

（2）ψ（x,y）=常數時是流線，亦即它的切線方向與速度矢量的方向重合；

（3）通過曲線M0M的流量等于M點和M0點上流函數之差，即Q??（M）??(M)

(4)在單連通區域內若不存在源匯，則由Q?vnds?0推出流函數ψ是單值函數；若單連通區域內有源匯或在雙連通區域內，則一般Q?vnds?0由此，流函數ψ一般說來是多值函數，且各值之間的關系為

????（M）??（M0）?k1Q其中，k1是封閉回線的圈數。3，什么是單連通區域？什么是多聯通區域？

答：（1）如果區域內任一封閉曲線可以不出邊界地連續的收縮到一點，則此連通區域成為單連通區域。（2）能做多個分隔面而不破壞區域連通性的稱之為多連通區域。

（3）分隔面：是這樣的曲面，它整個位于區域內部，而且它和區域邊界的交線是一條封閉曲線。4，動力粘滯系數μ和運動粘滯系數ν的區別和聯系是什么？ 答：聯系：都可以用來表示液體粘滯性的大小；ν由μ推導而來：??

?區別：μ是動力量（Pa?s），ν是運動量?(m/s);后者不包括力的量綱而僅僅具有運動量綱。5，描述液體運動的兩種方法？區別？ 答：拉格朗日法，歐拉法

區別：拉格朗日法著眼于每個流體質點自始至終的運動過程，描述它們的位置隨時間變化的規律；而歐拉法是著眼于空間點，設法在空間中的每一個點上描述出流體運動隨時間的變化狀況。6，在什么條件下流線和跡線重合？

答：流線是同一時刻不同質點所組成的線，與拉格朗日觀點聯系；跡線是流體質點在空間運動時所描繪出來的曲線，與歐拉觀點聯系。在定常運動時，二者必然是重合的。

定常運動：流場內函數不依賴時間t的運動稱為定常運動。

7，“均勻流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流”，這種說法是否正確？為什么？ 答：不正確。

均勻流是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言，是判斷流體運動的兩個不同標準。如：當流量不變，通過一變直徑管道時，雖然是恒定流，但它不是均勻流。

8，對于簡單剪切流動，因其流線平行，流體質點作直線運動，所以該運動是無渦流。這種判斷是否正確？為什么？ 答：不正確。

無渦流指液體流動時各質點不存在繞自身軸的旋轉運動。對于剪切流動，盡管流體流線平行，但（rotv）z?-a（a為常數），處處有旋。

9，流體力學中的系統是什么意思？有哪些特點？ 答：系統也稱體系，是指某一確定流體的點集合的總體。

系統隨流體運動而運動，其邊界把系統和外界分開；系統邊界的形狀和所包圍的空間大小隨運動而變化。

在系統的邊界上，沒有流體流入或留出，即系統與外界沒有質量交換，始終由同一些流體質點組成，但可以通過邊界與邊界發生力的作用和能量交換。210，簡述流體膨脹性的意義及其影響因素。

答：膨脹性：流體溫度升高時，流體體積也增加的特性。又定義為在壓強不變的條件下，溫度升高一個單位時流體體積的相對增加量。

影響因素：溫度，液體本身的性質。

11，微分形式和積分形式的基本方程各有什么特點？ 答：微分形式是了解流動過程各參數的變化規律。

積分形式是流動過程在某處參數發生不連續變化時采用的形式。

12，什么是渦旋不生不滅定理？

答：即拉格朗日定理：若流體理想、正壓，且外力有勢。如果初始時刻在某部分流體內無旋，則以前或以后任一時刻中這部分流體皆無旋。反之，若初始時刻該部分流體有旋，則以前或以后的任何時刻中這一部分流體皆有旋。

13.試分析圖中三種情況下水體A受哪些表面力和質量力？（1）靜止水池；（2）順直渠道水流；（3）平面彎道水流。

答：（1）壓應力；重力。

（2）壓應力，切應力；重力。

（3）壓應力，切應力；重力，慣性力。

14，（1）寫出以下兩個方程的名稱：

方程一：?ui?0 ?xi方程二：?ui?ui1?p?uj?Fi??v?2ui ?t?xj??xi（2）從單位重量流體能量觀點簡要說明兩方程中各項的物理意義，以及兩方程的物理意義。

（3）這兩個方程在應用條件上有何相同和差異之處？

三，計算

1，已知恒定流場中的流速分布如下，求此流場中的流線和跡線。

u1??ax

2u2?ax1（a≠0）

u3?0

2，3，已知定常流場中的流速分布為 dV?V?????(V??)V（??），寫出該式在直角坐標系及下標記號的表達式。??dt?t?x1?x2?x3u1??ax2x1?x222,u2?ax1x1?x222,u3?0

x1?0,x2?0,a?const(?0)

求其線變形率，角變形率和旋轉角速度。試判斷其是否為有勢流。

4，已知不可壓平面無旋流動的流函數??x1?x1x2?x2，求其速度勢函數。

5，潛艇水平運動時，前艙皮托管水銀U形管上讀數為h=17cm，海水比重為1.026，皮托管流速系數為c0=0.98。試求潛艇航速。

6，已知二元流場的速度勢為??x2?y2。

（1）試求ux，uy，并檢驗是否滿足連續條件和無旋條件。（2）求流函數，并求通過（1,0），（1,1）兩點的兩條流線之間的流量。

7，有一旋轉粘度計，同心軸和筒中間注入牛頓流體，筒與軸的間隙?很小，筒以?等角速度轉動，且保持流體溫度不變。假定間隙中的流體作圓周方向流動，且為線性速度分布，又L很長，所以底部摩擦影響不計。如測得軸上的扭矩為M，求流體的粘性系數。

?pijdvi8，?，寫出該式在直角坐標系下及矢量形式的表達式。??Fi?dt?xj

9，圖示為重力作用下的兩無限寬斜面上具有等深自由面的二維恒定不可壓縮流體的層流運動。深度H為常量，斜面傾角為α，流體密度為ρ，動力粘度為μ，液面壓強pa為常量，且不計液面與空氣之間的粘性切應力。試分析此流體運動現象的求解思路和步驟（不需要求解出方程）。

10，圖示為重力作用下的兩無限寬水平平板間的二維恒定不可壓縮流體的層流運動。平板間距為a，流體密度為ρ，動力粘度為μ，上板沿x方向移動的速度U為常量。試求平板間流體的速度分布。

課本

P138：一，7、9、10、14；二，1（2、3、7）、4；三，1、3 P199：2、3、6、8 P239：1（1、3）；2（1）；8 P166：1、3、5、7

第四篇：(流體力學定義)

流體力學定義：

研究流體的平衡及運動規律 流體與固體之間的相互作用規律 以及流體的機械運動與其它形式的運動之間的相互作用規律的一門科學流體特征：

流體具有受到任何微小剪切力都能產生連續形變的特征 即流體的流動性 不能抵抗拉力和切向力 但能承受壓力流體連續介質模型：

流體由流體質點組成 流體質點充滿所占空間 流體質點之間無任何間隙存在 流體質點是微觀上充分大 宏觀上充分小的分子團

流體的壓縮性：

在一定溫度下 作用在流體上的壓強增高時流體的體積將減小 這種特性稱為流體的壓縮性 不可壓縮流動與不可壓縮流體： 流體的壓縮性及相應的體積彈性模量是隨流體的種類 溫度和壓力而變化的 當壓縮性對所研究的流動影響不大 可以忽略不計時 這種流動稱為不可壓縮流動 反之稱為可壓縮流動流體的膨脹性：

在壓強一定的條件下 隨著流體溫度升高 其體積增大的性質稱為流體的膨脹性流體的粘性：

粘性是指流體微團發生相對運動時產生切向做功的性質 是流體發生機械能損失的根據溫度對粘性的影響： 液體隨溫度的升高 液體的粘度減小氣體：隨溫度的升高氣體的粘性增加

實際流體與理想流體： 實際流體具有粘性 因此在流體流動時都產生粘性力 忽略粘性或假定沒有粘性的流體稱為理想流體

作用在流體上的力：1 表面力 包括壓力 切向力 2質量力靜力學：研究流體在靜止狀態下的平衡條件及其內部的壓力分布規律。

靜止流體的壓強特征： 1流體靜壓強方向沿著作用內面法線方向，即垂直指向作用面。2靜止流體中任意一點的靜壓強與作用面方位無關，即在靜止流體中的任意點上，受到來自各個方向的靜壓強大小均相等。壓強的表示方法：絕對壓強 相對壓強 真空壓強

靜力學基本方程的幾何意義：z 位置水頭 p/ρg 壓強水頭，z +p/ρg 總水頭。

靜力學基本方程的物理意義： 位置水頭z表示單位重量的流體從某一基準面算起所有的位置勢能。簡稱比位能。壓強水頭p/pg表示單位重量流體從壓強大為大氣壓強算起所具有的壓強勢能簡稱比壓能

靜止流體作用在壁面上的力總壓力：

靜止流體作用在任意形狀面上的總壓力大小等于平面形心處的壓強乘以該平面的面積。靜止流體作用在曲面上的總壓力的大小和方向：

水平方向：水平方向投影面上所受的力。

垂直方向：壓力體的液重。壓力體：

由液體的自由表面（或其延伸面）承受壓力的曲面和由該曲面的邊線向上垂直引伸到自由液面（或其延伸面）的各個表面所圍成的體積。它是為求靜止流體作用在曲面上的力的垂直分量 拉格朗日法：

著眼于流體質點本身的運動情況，考察流體質點運動的全過程，所以又稱跟蹤法。歐拉法：

著眼于流場的某個固定位置 觀察不同流體質點流經該位置時的參數變化情況。又稱站崗法。跡線：

同一流體質點在一段時間內的運動軌跡線稱為跡線。流線：

某一瞬時，在流場中畫出由不同流體質點組成的空間曲線，該曲線上任一點的切線方向與流體在該點的速度方向一致，這條曲線即為流線。

流管：在流場中任取一條不是流線的封閉曲線L 過曲線上各點做流線，由這些流線圍成的一個管狀曲面 稱為流管。

流束：流管內全部流體的總和，稱為流束。

有效斷面： 在流束或總流中，與所有流線相互垂直的斷面稱為有效斷面。濕周 水力半徑 緩變流和急變流：

緩變流是指流場中流線之間夾角較小和流線曲率半徑比較大的流動。不同時具備上面兩個條件的流動稱為急變流 流函數的性質： 1等流函數線為流線

2平面流動中任意兩條流線間的流函數差值等于兩條流線間的單寬流量

層流 流體呈層狀流,層與層之間不相摻混

湍流 流體質點邊撞擊邊摻混邊流動

邊界層（附面層）：流體固壁附近的一個很薄的粘性流體流動層，在此薄層內流體速度梯度很大，薄層外流體速度梯度很小 粘性底層：

貼近壁面處厚度極薄的流體層，在這一層中，受壁面的制約 流動仍保持為粘性層流狀態過渡區：

在粘性底層外有一個由粘性底層向湍流區發展的過渡層湍流區：

在距壁面稍遠處 流動為充分發展的湍流狀態 此區域稱為湍流區

水力光滑管: 當雷諾數較小時，近壁處粘性底層完全掩蓋住管壁粗糙突起,此時粗糙度對湍流不起作用.水力粗糙管: 隨著雷諾數增加,當管壁突起完全暴露在湍流區時形成粗糙管.幾何相似；

指原型流動與模型流動的空間及邊界對應的幾何尺寸稱比例運動相似

指原型和模型兩個流場的空間和邊界所對點上的速度方向相同 大小成比例動力相似

指原型和模型兩個流場對應點上的各種同類力方向相同 大小成比例

歐拉數物理意義 壓力與慣性力的比值

雷諾數物理意義 慣性力與粘性力的比值 局部阻力產生的原因

1流動中流速的重新分布 2在漩渦中粘性力做功3流體中質點相互摻混 撞擊引起的變化 減小局部損失的措施:減少沿程損失.1.減小管道長度L.2.合理增大管徑d.3降低管壁當量粗糙度.4.盡可能采用圓管.5.降低系統粘度

壓力管路: 凡是液體充滿全管,并在一定壓差下流動的管路成為壓力管路

長管：指流體沿管路流動時的水頭損失以沿程損失為主 而局部損失和速度水頭二者的總和與沿程阻力相比很小

短管 指流體沿管道流動時局部損失和速度水頭在損失中所占比例較大

串聯管路:不同管徑的管段逐漸收尾連接而成的管路.并聯管路:入口端和出口端分別連接在一起的兩條或兩條以上的簡單管路或串聯管路.串聯管路各段流量相等 總阻力為各段阻力之和 并聯管路總流量為各支管流量之和 各支管阻力都相等

水擊現象：

在有壓管路系統中 由于閥門突然關閉或開啟（或其它原因）使管內流速發生突然變化 從而引起管內壓力急劇交替升降的現象稱為水擊現象 水擊波的傳播過程: 1.當閥門關閉后t=1/c時刻水擊壓力波傳至管路入口處.此時管路中液體全部收到壓縮.并停止了流動.同時整個管壁受壓膨脹.此過程為減速增壓過程.2.當t=2/c時管內壓力全部恢復到起始壓力.并以U速度倒流.同時管壁全部恢復原狀.3.當閥門關閉后t=3/c時.減壓波傳到管道入口處.主管內流體處于低壓靜止狀態,管壁處于收縮狀態.4.在t=4/c時,不平衡斷面一次以速度C傳到閥門處.而此時正是第一個過程的開始.水擊: 由于某種原因引起管內液體流速突然變化,例如迅速開關閥門.突然停泵等.都會引起管內壓力突然變化.這種現象叫管路中的水擊減小水擊的措施:

1適當延長閥門開閉時間 2縮短受水擊影響的管道長度來降低水擊壓力

3減小閥門關閉前管道中流速以減小水擊壓力

4在管路適當位置上設置蓄能器,以吸收壓能.減小水擊壓力 5水擊壓力與水擊壓力波傳播速度有關 減小水擊壓力波速度就能減小水擊壓力流體質點：宏觀上充分小，微觀上充分大的分之團

流體的運動方式：

1、平移運動

2、旋轉運動

3、變形運動（線變形和角變形）

控制體：對于流體可用流道中連續流動的流體的某一定界來推導，則這個界區叫做控制體。等壓面 在一種連續的靜止流體中 靜壓力相等的各點組成的面 性質1等壓面就是等勢面2作用在靜止流體中的任一點的質量力與通過該點的等壓面垂直3兩互不相混的流體處于平衡狀態時他們的分界面是等壓面 不可壓縮流體：在流動過程中密度不變的流體為不可壓縮流體 為什么要減小水擊；水擊現象的出現將影響管路系統的正常運動和水泵的正常運轉 造成管壁和關鍵的破裂

第五篇：湖南大學流體力學

1.如圖2-16所示測量裝置，活塞直徑d=35㎜，油的相對密度d

Hg

油=0.92，水銀的相對密度d=13.6，活塞與缸壁無泄漏和摩擦。當活塞重為15Ｎ時，h=700㎜，試計算Ｕ形管測壓計的液面高差Δh值。

2.如圖2-17所示為雙杯雙液微壓計，杯內和Ｕ形管內分別裝有密度ρ1=lOOOkg/m3和密度ρ2 =13600kg/m3的兩種不同液體，大截面杯的直徑Ｄ＝100mm，Ｕ形管的直徑d=10mm，測得h=30mm，計算兩杯內的壓強差為多少?

3.已知密閉水箱中的液面高度h4=60mm，測壓管中的液面高度h1=100cm，Ｕ形管中右端工作介質高度，如圖2-19所示。試求Ｕ形管中左端工作介質高度h3為多少？

4.圖2-22表示一個兩邊都承受水壓的矩形水閘，如果兩邊的水深分別為h1=2m，h2=4m，試求每米寬度水閘上所承受的凈總壓力及其作用點的位置。

二．

1、在重力作用下靜止液體中，等壓面水平面的條件是（）

A 同 一 種 液 體

B 相 互 連 通

C 不 連 通

D 同 一 種 液 體，相 互 連 通。

2、金屬壓力表的讀值是（）： A絕對壓強；

B相對壓強；

C絕對壓強加當地大氣壓； D相對壓強加當地大氣壓。

3、某點的真空壓強為65 000Pa，當地大氣壓為0.1MPa，該點的絕對壓強為：（）

A 65 000 Pa；

B 55 000 Pa；

C 35 000 Pa；

D 165 000 Pa;

4、靜止流場中的壓強分布規律()

A 僅適用于不可壓縮流體；

B 僅適用于理想流體；

C 僅適用于粘性流體；

D 既適用于理想流體，也適用于粘性流