工程流体力学课程教学大纲课程名称 : 工程流体力学课程代码 :EM003 学分 / 学时 :3 学分 /48 学时, 答疑时间 : 每周 2 小时开课学期 : 秋季学期适用专业 : 机械工程及自动化热能与动力工程核工程建筑环境与设备航空行业环境及相关专业先修课程 : 大学物理高等数学

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豫屈
5 years ago
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1 课程代码及名称 : EM003 工程流体力学导师 : 王彤学分 : 3 授课语言 : 中文 / 英文必修 / 选修 : 必修授课方式 : 1. 课堂学习 2. 实验开课时间 : 秋季 / 春季学期先修课程 : 理论力学, 材料力学工程热力学 I 考核方式 : 1. 课后作业 :20% 2. 课堂测验 :30% 3. 试验 :10% 4. 中期考试 :20% 5. 期末考试 :40% 教材 / 参考书丁祖荣, 流体力学 ( 上中下册 ), 高等教育出版社北京.2003 Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi,Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc, 2006 课程描述 : 工程流体力学是研究工程设备中流动工质运动规律以及与运动部件之间能量转换规律的科学, 是相关专业的一门重要技术基础课, 是机械能源动力类专业必修的主干核心课课程由流体的力学性质流动分析基础基本运动方程与分析 ( 含静力学 ) 量纲分析与相似原理理想流体运动与粘性流体运动管道流动分析边界层流动以及在工程设备中的应用等组成, 同时包括动量方程验证 Bernoulli 方程基本原理测试和流动阻力测试等试验内容课程培养目标 [Related ME Program Outcomes in brackets] 通过课程教学, 培养学生学习专业知识的能力和分析求解简单流体力学问题的能力 (5.1,5.2), 通过试验课程和操作, 要求掌握基本实验技能 (5.2, 5.3), 为从事相关专业技术工作科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础 (B2, B4, C1,C2,C4) 相关课程培养目标标准 : A5.1 专业基础知识 ; A5.2 分析和解释数据的技能 ; A5.3 实验技能 ; A5.4 开放设计与解决问题技能 B2 发现分析和解决问题的能力 ; B4 与各类型的人合作共事的能力 C1 志存高远意志坚强 ; C2 强烈的工作热情, 脚踏实地的工作精神 ; C4 思维敏捷乐于创新撰写者 : 王彤发布时间 : 2012 年 10 月 30 日 1

2 工程流体力学课程教学大纲课程名称 : 工程流体力学课程代码 :EM003 学分 / 学时 :3 学分 /48 学时, 答疑时间 : 每周 2 小时开课学期 : 秋季学期适用专业 : 机械工程及自动化热能与动力工程核工程建筑环境与设备航空行业环境及相关专业先修课程 : 大学物理高等数学理论力学, 材料力学, 工程热力学后续课程 : 传热学开课单位 : 机械与动力工程学院一课程性质和教学目标 ( 需明确各教学环节对人才培养目标的贡献, 专业人才培养目标中的知识能力和素质见附表 ) 课程性质 : 工程流体力学是机械工程热能动力工程工业工程核科学与工程航空航天工程环境工程和力学等专业的一门重要技术基础课, 是机械能源动力类专业必修的主干核心课教学目标 : 工程流体力学是研究工程设备中流动工质运动规律以及与运动部件之间能量转换规律的科学通过课程教学, 培养学生分析和求解简单流体力学问题的能力, 要求掌握基本实验技能, 为从事相关专业技术工作科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础 (A5.1 A5.2 A5.3 B2 B4 C2) 本课程由流体的力学性质流动分析基础基本运动方程与分析 ( 含静力学 ) 量纲分析与相似原理理想流体运动与粘性流体运动管道流动分析可压缩流体流动基础边界层流动以及在工程设备中的应用等九部分组成通过本课程教学, 不仅使学生了解流动工质在工程设备中运动规律, 而且可以对设备与流动工质间相互作用规律进行分析, 掌握工程设备中流体运动导致的功能转换原理, 同时培养学生科学抽象逻辑思维能力, 进一步强化实践是检验理论的唯一标准的认识观具体来说 : (1) 掌握流体概念和基本性质, 能够说明工程中流动介质的作用 (A5.1) (2) 初步理解流体的基本运动方程, 并能够分析简单方程性质, 如伯努利方程的物理意义, 可以采用流体的基本运动方程说明工程流动的过程 (A5.1 A5.2) 2

3 (3) 理解层流和湍流的意义, 理解粘性流体流动中流动损失的来源 (A5.1) (4) 理解量纲分析与 π 定理概念, 能够应用 π 定理对简单工程流动问题进行特征参数的建立 (A5.2) (5) 对应实际工程设备, 分析流动介质参数变化与工程设备性能的关系, 理解简单动力机械与流体机械原理 (A5.1 A5.2 A5.4 B2 B4 C2 C4) (6) 参与基本流动参数测试实验, 强化理论来源于实践, 实践是检验理论的唯一标准的认识观 (A5 B1 B2 B4 C2) 二课程教学内容及学时分配 ( 含实践自学作业讨论等的内容及要求 ) 1. 绪论流体力学的研究对象任务和流体的概念 (2 学时 ):(C1.1 C1.3 C4.3) 内容 : 了解流体力学的研究对象和流体基本概念, 研究任务与科学及工程技术的关系了解流体力学的基本研究方法 2. 流体的基本性质 (2 学时 / 课堂教学 ):(A5.1) 内容 : 理解连续介质假设和质点 ( 质元 ) 概念 ; 理解流体的主要物理性质, 特别是易变形性和粘性 ; 掌握牛顿粘性定律和粘度计算 ; 了解无粘性流体与粘性流体可压缩流体与不可压缩流体分类重点 : 连续介质假设质点概念流体粘性粘度可压缩性难点 : 质点概念粘性流体模型自学及要求 : 流体力学的应用和流体工质的运动特点团组大作业及要求 : 根据现有流体工程的应用实例, 说明流体的特点和应用范围, 完成一篇报告 (2~3 千字 ) 其他 : 观看录像 3. 流体静力学 (4 学时 / 课堂教学 ):(A5.1, A5.2) 内容 : 表压与真空度概念, 测压管和大气压机原理, 理解流体微元的受力分析, 建立流体微元静力平衡方程 ; 可以求解沿不同高度压强分布规律侧面静压强的受力中心和力矩中心, 匀加速下自由表面形状重点 : 表压真空度, 侧面静压强的受力中心和力矩中心难点 : 测压管, 侧面静压强的受力中心和力矩中心自学及要求 : 建立流体微元静力平衡方程 3

4 作业 : 章节习题 4. 流动分析基础与应用 (6 学时 / 课堂教学 ):(A5.1 A5.2) 内容 : 描述流体运动的两种方法, 描述流体运动的基本参数 ; 流线和迹线方程 ; 流体质点导数表达式 ; 流体的变形特性 ; 流体分类, 层流和湍流判别重点 : 迹线与流线, 流体质点的随体导数, 微团运动的基本形式及其相应表达式, 层流和湍流无旋流与有旋流判别难点 : 迹线与流线区别, 流体质点随体导数的物理意义, 微团运动的基本形式作业 : 章节习题 5. 基本运动方程与分析 (14 学时 / 课堂教学 +2 学时习题课 ):(A5.1, A5.2, B2, B4, C2) 内容 : 微分形式的连续性方程和动量方程 ; 作用在流体质点上的力 ;N-S 方程及其意义 ; 了解运动流体中的压强分布积分形式的连续性方程及其应用 ; 伯努利方程及其应用, 积分形式的动量方程及其应用, 动量矩方程和能量方程边界条件与初始条件重点 : 微分连续方程和动量方程物理意义,N-S 方程的物理意义伯努利方程及其应用边界条件与初始条件难点 : 应力 N-S 方程及其意义, 伯努利方程物理意义及其应用动量矩方程和能量方程边界条件与初始条件作业 : 章节习题团组大作业及要求 : 以汽车船飞机等运动特点, 讨论伯努利方程及其应用, 完成一篇报告 (3~5 千字 ) 6. 量纲分析与相似原理 (4 学时 / 课堂教学 ):(A5.1, A5.2,B3) 内容 : 掌握量纲分析法及其应用 ; 理解相似概念和相似原理 ; 掌握重要的相似准则数及应用重点 : 量纲分析法相似概念和相似原理相似准则数物理意义难点 : 相似准则数作业 : 章节习题 7. 不可压缩粘性流体流动 (8 学时 /2 课堂教学 ):(A5.1, A5.2) 4

5 内容 : 了解管道入口段流动 ; 理解二元平板间粘性流动 ; 掌握圆管泊肃叶公式及其应用 ; 了解湍流概念 ; 掌握圆管沿程损失计算 ; 理解局部损失概念 ; 了解明渠均匀流理解边界层概念和普朗特边界层方程 ; 掌握边界层厚度计算 ; 掌握无压强梯度平板边界层近似计算 ; 理解边界层分离概念 ; 理解绕流物体阻力 ; 了解自由湍流射流重点 : 湍流概念管道沿程损失和局部损失, 边界层流动与边界层分离难点 : 湍流内流边界层流动与边界层分离作业 : 章节习题 8. 实验 (6 学时 / 实验 ):(A5.1, A5.2,A5.3,B2, B4) [1] 动量定理与毕托管测试原理 ; [2] 管道雷诺试验测试 ; [3] 流动阻力测定三教学方法课程教学以课堂讲学为主, 综合讨论实验作业网络录像等共同实施达到课程教学目标的核心保证是教材, 本课程采用的是交大编写的流体力学 ( 上中下册 ), 其内容由浅入深, 从基本概念原理和方程出发, 层层深入, 对简单工程问题进行分析得到一些简单流动分析结果, 并能在工程中得到借鉴, 引导学生思考的方式在逐步深入的过程中使学生思考掌握教材十分注意利用思考题习题等开拓学生的思维, 教材每章的思考题和习题不仅仅只是简单巩固已有内容, 有些是加深内容的理解, 有些是内容的延伸教材配置的光盘提供的多媒体资料大大丰富了教学手段, 特别是现有大量的流体力学网络资源参考电子讲稿等为初学者和工程技术人员自主学习提供了配套的教学资源 5

6 课堂教学流程设计框图上课前次课内容回顾或作业讲评本次课内容提要核心知识点重点难点讲授自学内容确定能力提高知识点能力训练例题提问讨论真知获得作业其它收益课堂总结本章结束否改进教学是本章知识小结下次课内容预告改进教学下课本次教学过程回顾 6

7 四考核及成绩评定方式 (100%) 对课程考核方式 : 半开卷式笔试 + 平时测验及作业 + 试验成绩评定方式 : 期末考试 50 分大作业 + 习题 + 不定期测验 30 分试验 :20 分五教材及参考书目教材 : 丁祖荣, 流体力学 ( 上中下册 ), 高等教育出版社北京.2003 参考书目 : Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi,Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc, 2006 Frank White,Fluid Mechanics,Mc Graw-Hill,Inc,1994 孔珑主编 ( 山东工业大学 ), 工程流体力学, 中国电力出版社,1992 年 11 月第二版 7

课程代码及名称: EM003 计算流体与传热

课程代码及名称: EM003 计算流体与传热课程代码及名称 : 计算流体与传热导师 : 刘应征, 杨波, 熊进标学分 : 3 授课语言 : 中文 / 英文必修 / 选修 : 必修授课方式 : 1. 课堂学习 2. 上机练习开课时间 : 秋季 / 春季学期先修课程 : 流体力学工程热力学传热学数学物理方程程序语言设计考核方式 : 1 课堂测验 :10% 2 出勤 :10% 3 大作业 :20% 4 期末考试 :60% 教材