第一篇：《工程流體力學》教學大綱

《工程流體力學》教學大綱

英文名稱：Engineering Fluid Dynamics

學時：64 學時（其中實驗8學時）

先修課程：工程熱力學、高等數學、普通物理

教學對象：熱能動力工程及相關專業本科生

教材：工程流體力學（山東工業大學孔瓏主編）（中國電力出版社）工程流體力學（歸柯庭等編）（科學出版社）

教學目的：

本課程是熱能動力工程專業本科生必修的三大專業基礎課之一，是學生學習后繼專業課程和從事本專業的科研、生產工作所必備的理論基礎。通過本課程的學習，使學生掌握各種熱力和其它設備中的流體平衡和流動的基本規律，深入了解流體繞過物體或流過某種通道時的速度分布、壓強分布、能量損失及流體同固體間的相互作用，為以后從事相應的科學研究、工程應用和實際操作提高分析問題和解決問題的能力，提供堅實的理論基礎。

教學要求：

本課程的教學與學習側重于掌握流體力學的基本概念、基本規律、基本的計算方法和實驗技能，會推導一些基本的公式和方程，明確這些公式的物理意義，同時結合課后的習題練習和實驗操作，學會熟練應用這些基本公式，加深對流體平衡和流動的理解，為進一步研究特殊流體的流動和流體在熱力設備中的特殊流動規律及相應的工程應用服務。本課程的前三章內容是整個課程的基礎，必須重點掌握，第四章是流體力學試驗研究的理論基礎，第五、六章是熱能動力工程中常見的管流計算，必須熟練應用，最后三章是前述內容的更深入化，為分析和進一步研究工程實際中的復雜流動奠定基礎。

教學內容：

第一章緒論（4學時）

1、流體的定義和特征

2、流體連續介質的假設

3、作用在流體上的力

4、流體的特性及主要物性參數（粘性、密度等）

5、液體的表面性質

基本要求：

掌握流體連續介質的假設，了解作用在流體上的力和流體的主要物理性質、液體的表面性質。

重點：

流體的定義和特征、連續介質的假設、作用在流體上的力、流體的主要物理性質、液體的表面性質。

難點：

流體的連續介質的假設、流體的粘性和液體的表面張力等都是以前未曾接觸過的新概念，必須準確理解。

第二章流體靜力學（6學時）

1、流體的靜壓強及特性

2、流體平衡微分方程式

3、流體靜力學基本方程式

4、絕對壓強、計示壓強、液柱式測壓計

5、液體的相對平衡

6、靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力

7、靜止液體作用在物體上的浮力

基本要求：

掌握流體的靜壓強及特性、流體平衡微分方程式和流體靜力學基本方程式的主要推導過程。了解工程上常用的壓強的計示及測量方法。了解靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力和靜止液體作用在物體上的浮力。

重點：

掌握流體處于平衡狀態的條件和壓強的分布規律、平衡微分方程式、靜力學基本方程式。

難點：

流體處于平衡狀態的條件和壓強的分布規律、平衡微分方程式、靜力學基本方程式。

第三章流體運動的基本概念和基本方程（8學時）

1、研究流體流動的方法

2、流動的分類

3、跡線與流線

4、流管、流束、流量

5、系統與控制體

6、連續方程、動量方程與動量矩方程、能量方程

7、伯努利方程及其應用

8、沿流線主法線方向壓強和速度的變化

9、粘性流體總流的伯努利方程

基本要求：

掌握流體運動的基本概念和基本方程以及研究流體流動的方法。廣泛地深入地理解連續方程、動量方程與動量矩方程、能量方程。熟練掌握伯努利方程及其應用。

重點：

連續方程、動量方程與動量矩方程、能量方程、伯努利方程及其應用。

難點：

準確理解連續方程、動量方程與動量矩方程、能量方程的推導過程。熟練掌握伯努利方程及其應用。

第四章相似原理和量綱分析（4學時）

1、流動的力學相似

2、動力相似準則

3、流動相似條件

4、近似的模型試驗

5、量綱分析法

基本要求：

掌握流體流動的力學相似性、動力相似準則、流動相似條件。熟練應用量綱分析法。

重點：

流體流動的力學相似性、動力相似準則、流動相似條件。熟練應用量綱分析法。幾個重要的準則數（雷諾數、歐拉數、馬赫數、柯西數、韋伯數等）的物理意義及其表達式。

難點：

相似原理和量綱分析法是以前未曾接觸過的，但它們是最基本的試驗研究的理論處理方法，必須熟練掌握。

第五章管流損失和水力計算（6學時）

1、管內流動的能量損失

2、粘性流體的兩種流動狀態、層流流動與紊流流動

3、管道入口段中的流動

4、沿程損失與局部損失

5、管道水力計算

6、液體的出流

7、水擊、氣穴、氣蝕簡介

基本要求：

熟練掌握工程上常見的和基本的流體流動的能量損失（沿程損失與局部損失）的計算過程，熟練應用莫迪圖。準確理解粘性流體的兩種流動狀態（層流流動與紊流流動）的基本概念、分類。熟練計算管道中流體的水力過程。

重點：

基本的流體流動的能量損失（沿程損失與局部損失）的計算過程，莫迪圖的應用。粘性流體的兩種流動狀態（層流流動與紊流流動）的基本概念、分類。熟練計算管道中流體的水力過程。

難點：

流體流動的能量損失的計算。粘性流體的層流流動與紊流流動的基本概念、分類。管道中流體的水力計算。

第六章氣體的一維流動（6學時）

1、微弱擾動的一維傳播、聲速、馬赫數

2、氣流的特定狀態和參考速度、速度系數

3、正激波

4、變截面管流

5、等截面摩擦管流、換熱管流

基本要求：

掌握流體一維流動中的聲速和馬赫數的基本概念和計算過程。了解氣流的特定狀態和參考速度、速度系數，以及正激波的概念。掌握變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應的一些定義量的概念和計算。

重點：

微弱擾動的一維傳播、聲速、馬赫數是本章的基本點。變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應的一些定義量的概念和計算是以后工程上經常碰到的基本工程問題的處理，必須深刻理解和掌握。

難點：

微弱擾動的一維傳播過程。變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應的一些定義量的概念和計算。

第七章理想流體的有旋流動和無旋流動（10學時）

1、微分形式的連續方程、有旋流動、無旋流動

2、理想流體的運動微分方程、伯努利方程、定解條件

3、渦線、渦管、渦束、渦通量的介紹

4、速度環量、斯托克斯定理等

5、有勢流動、速度勢和流函數

6、幾種簡單的不可壓縮流體的平面流動、平面無旋流動的疊加

7、平行流繞過圓柱體無環流的平面流動、有環流的平面流動

8、葉柵的庫塔—儒可夫斯基公式、庫塔條件

基本要求：

掌握流體理想流體的有旋流動和無旋流動、相應運動微分方程和伯努利方程及其定解條件。了解有勢流動、速度勢和流函數的概念。了解簡單的不可壓縮流體的平面流動、平面無旋流動的疊加，以及平行流繞過圓柱體無環流的平面流動、有環流的平面流動。

重點：

理想流體的有旋流動和無旋流動、相應的運動微分方程和伯努利方程及其定解條件。有勢流動、速度勢和流函數的概念。簡單的不可壓縮流體的平面流動、平面無旋流動的疊加，以及平行流繞過圓柱體無環流的平面流動、有環流的平面流動。

難點：

有旋流動和無旋流動、相應的運動微分方程和伯努利方程及其定解條件。有勢流動、速度勢和流函數的概念。簡單的不可壓縮流體的平面流動、平面無旋流動的疊加，以及平行流繞過圓柱體無環流的平面流動、有環流的平面流動。

第八章粘性流體繞過物體的流動（10學時）

1、不可壓縮粘性流體的運動微分方程

2、不可壓縮粘性流體的層流流動

3、邊界層、層流邊界層及其微分和積分方程

4、邊界層的位移厚度和動量損失厚度

5、平板的層流邊界層、紊流邊界層、混合邊界層的近似計算

6、曲面邊界層的分離現象

7、繞過圓柱體的流動、卡門渦街；物體的阻力及阻力系數、邊界層的控制

8、小雷諾數時繞過靜止圓球的定常平行流

9、自由淹沒射流

基本要求：

掌握不可壓縮粘性流體的運動微分方程，明確邊界層的概念與分類及其微分方程和積分方程，熟悉流過平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計算。了解邊界層的分離現象、繞過圓柱體的流動和卡門渦街的概念、以及流體的阻力和阻力系數的計算。了解邊界層的控制方法。

重點：

邊界層是粘性流體繞過物體流動時最基本的現象，而不可壓縮粘性流體的運動微分方程，建立邊界層的微分方程和積分方程是最基本的分析方法。必須熟悉流過平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計算。了解邊界層的分離現象、繞過圓柱體的流動和卡門渦街的概念、以及流體的阻力和阻力系數的計算，了解邊界層的控制方法，為進一步分析工程實際和深入的試驗研究時出現的邊界層問題提供基本的理論基礎。

難點：

不可壓縮粘性流體的運動微分方程、邊界層的微分方程與積分方程和流過平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計算是本章的難點。

第九章氣體的二維流動（2學時）

1、微弱擾動在空間的傳播、馬赫錐

2、微弱擾動波

3、斜激波

4、激波的反射和相交

5、激波與邊界層的相互干擾

基本要求：

本章為超音速流動過程中出現的一些主要現象的描述和計算，只作一般了解。

實驗安排（8學時）

1，流線演示2學時

2，沿程阻力的測定2學時

3，繞流圓柱體壓力分布的測定2學時

4，伯努里方程的應用2學時

參考教材

1，華大學工程力學系編，流體力學基礎，北京，機械工業出版社，上冊1980，下冊1982。

2，西安交通大學流體力學教研室編，江宏俊主編，流體力學，上下冊，北京，高等教育出版社，1985。

3，（美）J.W,戴萊，D.R.F.哈里曼著，流體力學，郭子中，陳玉璞等譯，北京，人民教育出版社，1983。

第二篇：流體力學風機與泵教學大綱

《流體力學風機與泵》課程教學大綱

制定依據：本大綱根據2014版本科人才培養方案制定 課程編號：I0220024 學時數：48 學分數：3 適用專業：無機非金屬材料工程

先修課程：大學物理、高等數學、工程力學 考核方式：考試

一、課程的性質和任務

本門課程講述流體的基本概念和屬性，尤其是流體與剛體和固體在力學行為方面的區別。以此為基礎和出發點，介紹流體靜平衡所遵循規律及點壓和面壓的計算方法，并以介紹流體運動的一系列基本概念為前提，推導出流體力學的三大基本方程。然后介紹管路系統的水力計算和流體孔口出流計算以及水擊現象的基本概念，并介紹相似性原理和因次分析方法，講述泵與風機工作原理及典型結構，了解泵與風機的實際運行知識，重點掌握如何選擇泵與風機。

本課程以流體力學基礎為主，流體力學部分學生主要應掌握基本理論和計算方法，特別是一元流動的基本理論和計算方法，需要牢固掌握泵與風機結構、工作原理和運行維護知識。這為后續課程的學習提供必要基礎知識和計算方法，同時，也為學生今后解決生產實際問題打下理論基礎和技能準備。

二、教學內容與要求

理論教學（學時：48）緒論（2學時）

（一）教學內容

1．流體力學的研究對象、任務及應用(B)； 2．作用在流體上的力(A)； 3．流體的主要力學性質(A)； 4．流體的力學模型(B)。

（二）教學要求

1.理解流體力學的研究對象、任務及應用，流體的力學模型； 2.掌握作用在流體上的力，流體的主要力學性質； 作業：P12—P13，習題1-

3、1-

7、1-

9、1-

12、1-14。

流體靜力學（7學時）

（一）教學內容

1．流體靜壓強及其特性(A)； 2．流體平衡微分方程(A)；

3．重力作用下靜壓強的分布規律(A)； 4．壓強的表示方法(A)； 5．液柱式測壓計(A)；

6．作用于平面上的液體總壓力(B)。

（二）教學要求

1.理解作用于平面上的液體總壓力；

2.掌握流體靜壓強及其特性，流體平衡微分方程，重力作用下靜壓強的分布規律，壓強的表示方法，液柱式測壓計；

作業：P43—P47，習題2-

1、2-

3、2-

11、2-

19、2-

22、2-

23、2-

27、2-28。一元流體動力學基礎（7學時）

（一）教學內容

1.描述流體運動的兩種方法(A)； 2.描述流場的幾個概念(B)； 3.連續性方程(A)； 4.恒定元流能量方程(A)； 5.過流斷面的壓強分布(A)； 6.恒定總流能量方程(A)； 7.能量方程的應用(A)； 8.總水頭線和測壓管水頭線(B)； 9.恒定氣流能量方程(A)； 10.恒定流動量方程(B)。

（二）教學要求

1.理解描述流場的幾個概念，總水頭線和測壓管水頭線，恒定流動量方程；

2.掌握描述流體運動的兩種方法，連續性方程，恒定元流能量方程，過流斷面的壓強分布，恒定總流能量方程，能量方程的應用，恒定氣流能量方程；

作業：P85—89，習題3-

3、3-

5、3-

8、3-

9、3-

12、3-

13、3-

21、3-

25、3-

28、3-29。流動阻力與能量損失（7學時）

（一）教學內容

1.沿程損失和局部損失(A)； 2.兩種流態與雷諾數(A)； 3.圓管均勻流及其沿程損失(A)； 4.圓管中的層流運動(A)；

5.紊流運動的特(A)性和紊流阻力(A)； 6.尼古拉茲實驗(B)；

7.工業管道紊流阻力系數的計算(A)； 8.非圓管流的沿程損失(A)； 9.管道流動的局部損失(B)； 10.減少阻力的措施(C)。

（二）教學要求

1.理解尼古拉茲實驗，管道流動的局部損失，減少阻力的措施；

2.掌握沿程損失和局部損失，兩種流態與雷諾數，圓管均勻流及其沿程損失，圓管中的層流運動，紊流運動的特，性和紊流阻力，工業管道紊流阻力系數的計算，非圓管流的沿程損失；

作業：P126—129，習題4-

2、4-

5、4-

8、4-

19、4-

21、4-

23、4-

27、4-

29、補充習題2道。

孔口管嘴管路流動（6學時）

（一）教學內容 1.孔口自由出流(A)； 2.孔口淹沒出流(A)； 3.管嘴出流(A)； 4.簡單管路(A)； 5.管路的串聯與并聯(A)； 6.管網計算基礎(C)。

（二）教學要求

1.掌握孔口自由出流，孔口淹沒出流，管嘴出流，簡單管路；

作業：P152－P155,習題5-

3、5-

8、5-

15、5-

17、5-

22、5-

24、補充習題1道。氣體射流（2學時）

（一）教學內容

1.氣體空間淹沒紊流射流的特性(B)； 2.圓段面射流的運動分析(B)； 3.平面射流(B)； 4.溫差或濃差射流(B)； 5.有限空間射流(C)。

（二）教學要求 1.理解氣體空間淹沒紊流射流的特性，圓段面射流的運動分析，平面射流，溫差或濃差射流，有限空間射流；

作業：P179—P180，習題6-

1、6-

2、6-

6、6-

10、6-11。相似性原理和因次分析（3學時）

（一）教學內容

1.力學相似性原理(A)； 2.相似準數(B)； 3.模型率(B)； 4.因次分析法(A)。

（二）教學要求

1.理解相似準數和模型率；

2.掌握力學相似性原理，因次分析法；

作業：P284—P285，習題10-

1、10-

3、10-

6、10-

11、補充習題一道。葉片式泵與風機的理論基礎（5學時）

（一）教學內容

1.工作原理及性能參數(A)；

2.離心式泵與風機的基本方程－歐拉方程(B)； 3.葉型及其對性能的影響(B);4.理論的流量－壓頭曲線和流量－功率曲線(A)； 5.泵與風機的實際性能曲線(B)； 6.相似律與比轉數(B)； 7.相似律的實際應用(A)。

（二）教學要求

1.理解離心式泵與風機的基本方程－歐拉方程，葉型及其對性能的影響，泵與風機的實際性能曲線，相似律與比轉數；

2.掌握工作原理及性能參數，理論的流量－壓頭曲線和流量－功率曲線，相似律的實際應用；

作業：P311—P312，思考題1、4，習題11-

4、11-

5、11-

6、11-

7、11-15.葉片式泵與風機在管路上的工作分析及調節（4學時）

（一）教學內容

1.管路性能曲線及工作點(A)； 2.泵與風機的聯合工作(A)； 3.離心式泵與風機的工況調節(A)； 4.管道內的壓力分布(B)。

（二）教學要求

1.理解管道內的壓力分布；

2.掌握管路性能曲線及工作點，泵與風機的聯合工作，離心式泵與風機的工況調節； 作業：P329、思考題1、2、4。泵與風機的安裝方法與選擇（3學時）

（一）教學內容

1.離心式泵的構造特點(C)；

2.離心泵正常工作所需附件及揚程計算(A)； 3.泵的氣蝕與安裝高度(A)； 4.離心式風機的構造特點(C)； 5.泵與風機的選擇(C)。

（二）教學要求

1.理解離心式泵的構造特點，離心式風機的構造特點，泵與風機的選擇； 2.掌握離心泵正常工作所需附件及揚程計算，泵的氣蝕與安裝高度； 作業：P352，習題13-

1、13-

2、13-

4、13-

5、13-

6、13-7.其它常用泵及壓氣（縮）機（2學時）

（一）教學內容 1.往復式泵(C)； 2.真空泵(C)； 3.深井泵(C)； 4.活塞式壓縮機(C)。

（二）教學要求

1.了解往復式泵，真空泵，深井泵，活塞式壓縮機；

三、考核方式

材料工程基礎課程的考核以平時考核和期末考試相結合，平時考核包括出勤、作業和課堂表現等確定學生平時成績，平時考試成績占30%，卷面成績占70%。

四、參考教材及其它參考資料

1、參考教材：

《流體力學泵與風機》，蔡增基主編，中國建筑工業出版社，1999年第4版

2、其它參考資料：

[1]《工程流體力學》，莫乃榕編著，華中科技大學出版社，2009年第2版

[2]《流體力學泵與風機》，周謨仁主編，中國建筑工業出版社，1994年第3版 [3]《流體力學與流體機械》，屠大燕主編，中國建筑工業出版社，1994年第1版 [4]《流體力學》, 張兆順編，清華大學出版社，1999年第1版 [5]《流體力學》，姜興華等編，西南交通大學出版社，1999年第1版

執筆人：侯偉 教研室主任簽字： 院長院長（部主任）簽字： 2014年07月05日

第三篇：《工程流體力學》課程引入PBL教學法探討

《工程流體力學》課程引入PBL教學法探討

【摘 要】針對工程流體力學傳統教學方法不利于調動學生主觀能動性的不足，引入PBL教學法進行教學改革，詳細描述了《工程流體力學》課程PBL教學模式實施步驟，討論了PBL教學法實施效果，最后分析了成功實施PBL教學法需要注意的問題。

【關鍵詞】工程流體力學；問題學習法；教學模式

中圖分類號： G642.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）32-0023-002

【Abstract】In Engineering Fluid Mechanics course，the traditional teaching method made it difficult to arouse the students’ initiative to study.To solve this problem，a teaching method based on PBL was presented.A detailed description of actualizing approaches based on PBL teaching method was demonstrated and the test result was discussed.Finally，the key issues of PBL teaching method were emphasized.【Key words】Engineering Fluid Mechanics； PBL； Teaching Mode

0 引言

工程流體力學課程作為能源與動力工程專業三大核心專業基礎課程之一，其教學質量的好壞直接影響能動專業本科生后續專業課的學習，甚至影響學生畢業后從事本?Ｒ倒ぷ韉氖と文芰Α８每緯嘆哂懈拍畛橄蟆⒐?式繁多、推導復雜、應用型強等特點[1]，導致學生在學習時出現積極性不高、學習效率低、對課程產生恐懼心理等不良情況，必須對工程流體力學傳統教學模式進行改革。本文分析了工程流體力學傳統教學模式的不足，引入PBL教學模式進行改革，針對工程流體力學課程提出實施步驟，并對實施效果進行分析，討論了應用PBL教學方法需要注意的問題。工程流體力學傳統教學方法存在的問題

結合工程流體力學課程特性，根據多年工程流體力學課程教學實踐發現，采用傳統教學方法存在以下三方面問題。

（1）傳統教學方法導致學生被動接受知識，沒有充分發揮學生積極性。傳統教學方法中教師主講，學生聽課的模式，以學生熟悉掌握授課大綱內容為目標，教師傾力向學生灌輸知識，學生被動地接受知識，沒有充分調動學生的主觀能動性和學習積極性，在教學過程中沒有充分的思考和理解，只是簡單地對課程知識點進行背誦，學生無法體會到工程流體力學課程魅力所在，也無法體會流體力學知識在生產實踐中應用的美妙之處。

（2）傳統教學方法不利于學生追根尋底精神的培養，阻礙了學生創新能力的培養[2]。采用傳統教學方法，學生對很多流體力學概念主要通過對課本的記憶，或者是通過互聯網搜索而得出，缺少了學生的思考、歸納和總結過程，也導致了整個課程的知識點是凌亂記憶的，存在只見樹木不見森林的學習現象，無法構建系統的知識體系，學生無法將課程各章節之間的關系建立聯系。

（3）傳統教學方法導致課程實踐教學環節效果不理想，不利于學生實踐能力的培養。流體力學的研究方法主要有理論分析法、實驗模擬法、數值仿真法和現場觀測法，這幾種方法相輔相成，相互驗證。在工程流體力學課程中，很多結論和公式不是通過嚴密的理論推導而是基于系統的實驗得出，傳統“填鴨式”教學方式忽略實驗背景知識的講解、實驗原理的探尋、理論與實踐的結合，不僅讓學生無法理解實驗結論的意義以及對相關知識點進行應用推廣，還讓學生在實驗教學時只是根據實驗步驟操作實驗，無法理解其深層次含義。應用PBL教學方法實施步驟

針對傳統教學方法存在的弊端，課程教學采用基于PBL教學法進行改革。PBL教學法是一種以問題為導向以學生為主體的教學方法，也是近年來教育工作者研究的熱點[3-5]。該方法將學生置身于以問題為中心的全新情景中，通過小組合作的方法探尋問題的根源，利用課程知識點來分析和解決問題，達到掌握課程知識點的目的，經過這個過程，促進了學生分析問題和解決問題的能力，培養了學生自主學習、邏輯推理和團隊協作能力。

采用基于PBL教學模式后，需要依據教學大綱內容對傳統教學方法教學設計進行修改，規劃基于PBL教學方法實施過程，從而提高教學質量。基于PBL教學方法的工程流體力學課程實施步驟如下：

（1）創建基于PBL模式的課堂討論小組。以專業為單位進行分組，每組成員4-6人，為便于學生討論和團隊合作，學習可以自行組建團隊，并推薦1名學生作為組長，組長接受教師分配的任務，負責組織本組組員進行討論，協調組員對基于PBL模式所設置的問題進行討論，記錄討論過程，對討論結果進行歸納總結。

（2）根據課程知識點設置基于PBL模式問題。根據工程流體力學課程教學大綱要求，對課程按照章和小節進行劃分，以每2個學時作為時間單元，針對流體力學課程需要掌握的知識點設計提問問題，在設計提問問題時需要考慮到問題的難度和廣度等因素，使得學生能通過自身的努力達到目標，合理地調動學生學習積極性。

（3）通過查閱相關資料，小組內部交流解決問題。教師在每次授完課后布置基于PBL模式問題給學生，小組組長在課后組織本組組員進行分工合作，查閱流體力學相關教材、電子數據庫等不同形式的參考資料，通過組員之間的深入交流和討論，提出基于流體力學知識點的問題解決方案或者對問題給出合理解釋，并記錄整個討論過程，總結討論結論。

（4）小組對問題的解決進行匯報。每次上課前，教師檢查學生對問題的解決情況，隨機抽取1-2組的學生進行匯報，考查學生對知識點的理解情況。在學生匯報時，老師盡量做到每次請不同的學生來進行匯報，保證班上所有的同學都積極參與到問題的探討，這樣也便于教師對問題學生進行針對性的輔導，掌握整個班級的學情情況。

（5）教師點評與分析。通過學生的匯報，教師可以了解學生對知識點的掌握情況，對表現良好的學生給予肯定，同時也能了解到學生在相關知識點所涉及的前修課程知識和學生個性差異等情況，更加深入地了解班級學情情況，在接下來講解相關知識點時可以做到有的放矢，更加突出講課的重點和難點，學生也在有基礎的情況下認真聽課，在聽課過程中發現自己對相關知識點思考的片面性、不夠深入等問題，同時聽課也是對課前小組討論問題的再一次復習，取得了良好的教?W效果。PBL教學方法實施效果

通過課后無記名問卷調查，調查內容主要包括是否有必要采取基于PBL教學模式、對課程印象最深刻的知識點、對課程最感興趣的知識點、對教師講授印象最深的知識點、對小組討論印象最深的知識點等內容，學生將調查結果以書面形式提交給教師。調查結果發現，超過80%的學生認為PBL教學方法對學習有促進作用，值得提倡和推廣，很多學生認為該教學方法提高了自主學習積極性，增加了同學之間的友誼，鍛煉了知識點歸納和分析的能力，增加了學習成就感。

同時也對采用PBL教學方法的班級進行了縱向對比，在試題題型、分值分布一樣且試題難度相當的期末考試中，采用了PBL教學方法的班級比往屆平均分高出5-8分，特別是在選擇題、填空題方面掌握程度明顯偏高，說明PBL方法加深了學生對知識點的理解，提高了教學質量。基于PBL教學方法討論

通過采用PBL教學方法可以提高工程流體力學課程教學質量，鍛煉學生學習自主性和分析問題解決問題的能力，培養團隊協作精神，極大地提高學生的綜合素質，為學生后續專業課程的學習奠定良好基礎。然而，要成功采用PBL教學方法，教師還需要處理好以下三個方面問題。

（1）PBL教學方法要求教師具有更深厚的專業基礎知識。在采用PBL教學模式后，教師不再是教學的主體，而變成學生是主體，學生在討論時所提出的問題可能涉及面廣、凌亂且發散的，這就要教師需要更深厚和寬廣的專業知識，及時歸納和總結學生提出的相關問題，并將這些問題巧妙地與課程知識點進行結合，靈活地駕馭整個教學過程。

（2）設計PBL教學問題是關鍵。教師在設計PBL教學問題之前，要對學生先修知識掌握情況進行了解，要充分分析整個班級的學情情況，結合這些實際情況充分提煉課程知識點，形成難度適中又包括課程知識點的PBL教學問題。

（3）調動學生積極性是核心。學生作為PBL教學方法的主體，其參與程度直接影響教學效果，在課程實施過程中發現，討論小組的組合和組長的選舉對教學影響很大，一個優秀的組長和配合默契的組員可以順利地完成所分配的問題和任務，反之，便會出現任務完成不及時、完成質量差、不能充分調動所有組員積極性等問題。

【參考文獻】

[1]謝翠麗，倪玲英.《工程流體力學》本科課程引入CFD教學的探討[J].力學與實踐，2013，35（3）：91-93.[2]龐?S佶，陳俊俊，陳義勝，等.關于工程流體力學教學過程中的幾點思考[J].教育教學論壇，2015（45）：143-144.[3]高志軍，陶玉鳳.基于項目的學習（PBL）模式在教學中的應用[J].電化教育研究，2009（12）：92-95.[4]李立，杜潔敏.大學英語分科教學背景下學術英語PBL教學模式研究[J].外語教學，2014，35（5）：55-58.[5]汪青.國內醫學院校PBL教學模式的應用現狀及問題剖析[J].復旦教育論壇，2010，18（5）：88-91.

第四篇：流體力學課件

流體力學是力學的一個分支，主要研究在各種力的作用下，流體本身的靜止狀態和運動狀態以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規律。下面小編給大家帶來流體力學課件，歡迎大家閱讀。

流體力學課件

一、流體的基本特征

1.物質的三態

在地球上，物質存在的主要形式有：固體、液體和氣體。

流體和固體的區別:從力學分析的意義上看，在于它們對外力抵抗的能力不同。

固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。

流體：只能承受壓力，一般不能承受拉力與抵抗拉伸變形。

液體和氣體的區別：氣體易于壓縮;而液體難于壓縮;液體有一定的體積，存在一個自由液面;氣體能充滿任意形狀的容器，無一定的體積，不存在自由液面。

液體和氣體的共同點：兩者均具有易流動性，即在任何微小切應力作用下都會發生變形或流動，故二者統稱為流體。

2.流體的連續介質模型

微觀：流體是由大量做無規則運動的分子組成的，分子之間存在空隙，但在標準狀況下，1cm3液體中含有3.3×1022個左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.1×10-8cm。1cm3氣體中含有2.7×1019個左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.2×10-7cm。

宏觀：考慮宏觀特性，在流動空間和時間上所采用的一切特征尺度和特征時間都比分子距離和分子碰撞時間大得多。

(1)概念

連續介質(continuum/continuous medium)：質點連續充滿所占空間的流體或固體。

連續介質模型(continuum continuous medium model)：把流體視為沒有間隙地充滿它所占據的整個空間的一種連續介質，且其所有的物理量都是空間坐標和時間的連續函數的一種假設模型：u =u(t,x,y,z)。

(2)優點

排除了分子運動的復雜性。物理量作為時空連續函數，則可以利用連續函數這一數學工具來研究問題。

3.流體的分類

(1)根據流體受壓體積縮小的性質，流體可分為：

可壓縮流體(compressible flow)：流體密度隨壓強變化不能忽略的流體。

不可壓縮流體(incompressible flow)：流體密度隨壓強變化很小，流體的密度可視為常數的流體。

注：

(a)嚴格地說，不存在完全不可壓縮的流體。

(b)一般情況下的液體都可視為不可壓縮流體(發生水擊時除外)。

(c)對于氣體，當所受壓強變化相對較小時，可視為不可壓縮流體。

(d)管路中壓降較大時，應作為可壓縮流體。

(2)根據流體是否具有粘性，可分為：

實際流體：指具有粘度的流體，在運動時具有抵抗剪切變形的能力。

理想流體：是指既無粘性又完全不可壓縮流體，在運動時也不能抵抗剪切變形。

二、慣性

一切物質都具有質量，流體也不例外。質量是物質的基本屬性之一，是物體慣性大小的量度，質量越大，慣性也越大。單位體積流體的質量稱為密度(density)，單位：kg/m3。

三、壓縮性

1.壓縮性

流體的可壓縮性(compressibility)：作用在流體上的壓力變化可引起流體的體積變化或密度變化，這一現象稱為流體的可壓縮性。壓縮性可用體積壓縮率k來量度。

2.體積壓縮率k

體積壓縮率k(coefficient of volume compressibility)：流體體積的相對縮小值與壓強增值之比，即當壓強增大一個單位值時，流體體積的相對減小值。

3.體積模量K

流體的壓縮性在工程上往往用體積模量來表示。體積模量K(bulk modulus of elasticity)是體積壓縮率的倒數。

k與K隨溫度和壓強而變化，但變化甚微。

說明：a.K越大，越不易被壓縮，當K時，表示該流體絕對不可壓縮。

b.流體的種類不同，其k和K值不同。

c.同一種流體的k和K值隨溫度、壓強的變化而變化。

d.在一定溫度和中等壓強下，水的體積模量變化不大

一般工程設計中，水的K=2×109 Pa，說明Dp =1個大氣壓時。Dp不大的條件下，水的壓縮性可忽略，相應的水的密度可視為常數。

四、粘度

1.粘性

粘性：即在運動的狀態下，流體所產生的抵抗剪切變形的性質。

2.粘度

(1)定義

流體的粘度：粘性大小由粘度來量度。流體的粘度是由流動流體的內聚力和分子的動量交換所引起的。

(2)分類

動力粘度：又稱絕對粘度、動力粘性系數、粘度，是反映流體粘滯性大小的系數，單位：N"s/m2。

運動粘度ν：又稱相對粘度、運動粘性系數。

(3)粘度的影響因素

流體粘度的數值隨流體種類不同而不同，并隨壓強、溫度變化而變化。

1)流體種類。一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體的粘度。

2)壓強。對常見的流體，如水、氣體等，m值隨壓強的變化不大，一般可忽略不計。

3)溫度。是影響粘度的主要因素。當溫度升高時，液體的粘度減小，氣體的粘度增加。

a.液體：內聚力是產生粘度的主要因素，當溫度升高，分子間距離增大，吸引力減小，因而使剪切變形速度所產生的切應力減小，所以m值減小。

b.氣體：氣體分子間距離大，內聚力很小，所以粘度主要是由氣體分子運動動量交換的結果所引起的。溫度升高，分子運動加快，動量交換頻繁，所以粘度增加。

3.牛頓內摩擦定律

a.牛頓內摩擦定律： 液體運動時，相鄰液層間所產生的切應力與剪切變形的速率成正比。

說明：

1)流體的切應力與剪切變形速率，或角變形率成正比。——區別于固體的重要特性:固體的切應力與角變形的大小成正比。

2)流體的切應力與動力粘度m成正比。

3)對于平衡流體du /dy =0，對于理想流體m=0，所以均不產生切應力，即t =0。

b.牛頓平板實驗與內摩擦定律

2.牛頓流體、非牛頓流體

牛頓流體(newtonian fluids)：是指任一點上的剪應力都同剪切變形速率呈線性函數關系的流體，即遵循牛頓內摩擦定律的流體稱為牛頓流體。

非牛頓流體：不符合上述條件的均稱為非牛頓流體

第五篇：(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