教学大纲
适用：本科四年制热能与动力工程专业
一、课程的目的和任务
本课程是热能与动力工程等专业的一门重要的专业基础课，它为学好专业课和今后从事专业技术工作以及科学研究工作打下必要的流体力学基础。
通过本课程的学习，使学生掌握流体的静止与运动的基本规律与基本原理，学会必要的理论分析与计算方法，掌握一定的实验技术，培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、课程的基本要求和特点
本课程在教学过程中要理论联系实际，重视对学生的能力培养，使学生能正确地理解本课程的基本概念、基本理论，并具备一定的计算与实验能力。
本课程是一门理论性、系统性和实践性都比较强的课程。
三、本课程与其它课程的联系
本课程的先修课程是高等数学、工程数学、大学物理、理论力学、材料力学和工程热力学等，其中材料力学和工程热力学可以同时开设。
本课程为传热学、泵与风机、汽轮机原理、锅炉原理、发电厂、热工仪表、制冷原理与设备、空调工程应用等后续课程打下理论基础。
四、课程的主要内容
第一章 绪论
§1.流体的定义和特征，流体微团与连续介质假设。——要求达到“领会”层次。
§2.作用在流体上的力：表面力和质量力。——要求达到“领会”层次。
§3.流体的密度。——要求达到“识记”层次。
§4.流体的压缩性与膨胀性，完全气体的状态方程，不可压缩流体与可压
流体——要求达到“简单应用”层次。
§5.流体的粘性，牛顿内摩擦定律及其应用，理想流体与粘性流体。——
求达到“简单应用”层次。
§6.液体表面性质。——要求达到“领会”层次。
实验：流体粘度测量。
第二章 流体静力学
§1.流体静压强及其特性。——要求达到“识记”层次。
§2.流体平衡微分方程，等压面及其性质。——要求达到“领会”层次。
§3.重力作用下流体静力学基本方程式及其应用，绝对压强、计示压强和真空。
——要求达到“简单应用”层次。
§4.测压计原理。——要求达到“简单应用”层次。
§5.液体的相对平衡。——要求达到“简单应用”层次。
§6.静止液体作用在平面上的总压力，压力中心。——要求达到“简单应用”层次。
§7.静止液体作用在曲面上的总压力，压力体，阿基米德原理。
——要求达到“简单应用”层次。
实验：流体静力学实验。
第三章 流体运动的基本概念与基本方程
§1.研究流体运动的两种方法：拉格朗日方法和欧拉方法，加速度，质点导数及其意义。
——要求达到“识记”层次。
§2. 定常流动与非定常流动，一维、二维、三维流动。——要求达到“领会”层次。
§3. 迹线、流线、流管、流束、流量、有效截面、平均流速、水力半径。
——要求达到“领会”层次。
§4.系统、控制体、输运公式。——要求达到“领会”层次。
§5.积分形式的连续性方程，一维流动的连续性方程及其应用。
——要求达到“简单应用”层次。
§6.动量方程及其应用。——要求达到“综合应用”层次。
§7.动量矩方程及其应用。——要求达到“简单应用”层次。
§8.能量方程。——要求达到“领会”层次。
§9.伯努利方程及应用。——要求达到“简单应用”层次。
实验：1，流线仪；2，伯努利方程实验；3，动量方程实验。
第四章 相似原理和量纲分析
§1.流动的力学相似：几何相似、运动相似、动力相似。——要求达到“领会”层次。
§2.动力相似准则，相似准则数。——要求达到“领会”层次。
§3.相似条件。——要求达到“简单应用”层次。
§4.近似的模型试验。——要求达到“简单应用”层次。
§5.量纲一致性原理。——要求达到“识记”层次。
§6.量纲分析方法，瑞利法，
定理。——要求达到“简单应用”层次。
第五章 管流损失和水力计算
§1. 流动阻力和能量损失。——要求达到“领会”层次。
§2. 粘性流体的两种流动状态：层流和紊流，雷诺数。——要求达到“识记
层次。
§3. 圆管中粘性流体层流流动的速度分布与沿程阻力的计算。
——要求达到“领会”层次。
§4.粘性流体紊流流动的脉动性与时均化，普朗特混合长度理论，水力光滑和水力粗糙，
圆管中紊流流动的速度分布。——要求达到“领会”层次。
§5.圆管中沿程损失系数的的计算与实验研究，非圆管中沿程损失的计算。
——要求达到“简单应用”层次。
§6.局部损失。——要求达到“简单应用”层次。
§7.简单管道、串联管道、并联管道和分叉管道的水力计算。
——要求达到“综合应用”层次。
§8.液体的出流。——要求达到“简单应用”层次。
§9.水击概念、水击压力、水击危害性。——要求达到“领会”层次。
实验： 1，雷诺试验；2，沿程阻力试验；3，局部阻力试验；4，漩涡现象。
第六章 气体的一维流动
§1.声速、马赫数、微弱扰动波的一维传播。——要求达到“识记”层次。
§2.气体一维等熵流动的基本方程及其应用，滞止状态、临界状态和极限状态。
——要求达到“简单应用”层次。
§3.气体流动速度与通道截面积的关系，收缩喷管与缩放喷管。
——要求达到“综合应用”层次。
§4.等截面管中有摩擦管流。——要求达到“识记”层次。
§5.等截面换热管流。——要求达到“识记”层次。
§6.激波的形成、特征和分类。——要求达到“领会”层次。
§7.正激波前后气流参数的关系。——要求达到“简单应用”层次。
第七章 理想流体的有旋流动和无旋流动
§1.微分形式的连续性方程。——要求达到“简单应用”层次。
§2.流体微团运动的分解，有旋流动与无旋流动。——要求达到“领会次。
§3.理想流体的运动微分方程。——要求达到“领会”层次。
§4.欧拉积分式与伯努利积分式。——要求达到“领会”层次。
§5.涡线，涡管，涡束、涡通量。——要求达到“领会”层次。
§6速度环量，旋涡定理（斯托克斯定理、汤姆孙定理、亥姆霍兹定理）。
——要求达到“领会”层次。
§7.无旋流动的速度势，不可压缩平面流动的流函数，流网。
——要求达到“简单应用”层次。
§8.简单的不可压缩平面无旋流动与叠加。——要求达到“简单应用”次。
§9.平行流绕圆柱体的无环流和有环流流动，库塔—儒可夫斯基升力公式。
——要求达到“简单应用”层次。
§10. 叶型和叶栅的库塔—儒可夫斯基公式，库塔条件。——要求达到“领会”层次。
实验：测定机翼上的压强分布。
第八章 粘性流体绕过物体的流动
§1.流体的内应力与本构方程，不可压缩粘性流体的运动微分方程（N-S方程）。
——要求达到“领会”层次。
§2.不可压缩粘性流体的层流流动。——要求达到“领会”层次。
§3.边界层的基本概念和性质。——要求达到“识记”层次。
§4.层流边界层微分方程。——要求达到“领会”层次。
§5.边界层的动量积分关系。——要求达到“领会”层次。
§6.平板层流边界层，紊流边界层和混合边界层的近似计算。
——要求达到“简单应用”层次。
§7.曲面边界层的分离现象。——要求达到“领会”层次。
§8.粘性流体绕圆柱体的流动，卡门涡街。——要求达到“识记”层次。
§9.物体的运动阻力：摩擦阻力与压差阻力，阻力系数，减阻措施。
——要求达到“领会”层次。
§10. 小雷诺数流绕圆球的流动。——要求达到“简单应用”层次。
§11.自由淹没射流。——要求达到“识记”层次。
实验：1，边界层分离现象；2，平板边界层的速度分布。
第九章 气体的二维流动
§1.微弱扰动在空间的传播，马赫锥。——要求达到“识记”层次。
§2.微弱扰动波，膨胀波，压缩波。——要求达到“领会”层次。
§3.斜激波。——要求达到“简单应用”层次。
五、学时分配(总学时68，总学分4)
章 |
主要内容 |
学时 |
第一章 |
绪论 |
4.2 |
第二章 |
流体静力学 |
6.2 |
第三章 |
流体运动的基本概念与基本方程 |
6.3 |
第四章 |
相似原理与量纲分析 |
4.0 |
第五章 |
管流损失与水力计算 |
14.3 |
第六章 |
气体的一维流动 |
8.0 |
第七章 |
理想气体的一维流动和无旋流动 |
11.0 |
第八章 |
粘性流体绕过物体的流动 |
11.0 |
第九章 |
气体的二维流动 |
3.0 |
六、考试方式
笔试。
七、教材及主要参考书
教材：《工程流体力学》（第二版），孔珑主编，水利电力出版社，1992。
参考书：《流体力学》，张兆顺等编，清华大学出版社，1999。
《粘性流体力学》，赵学端等编，机械工业出版社，1993。
《可压缩流体力学》，孔珑等编，水利电力出版社，1991。
《流体力学》，景思睿等编，西安交通出版社，2001。
《流体动力学》（第三版），[美] W . F休斯等著，麦格劳-希尔教育出版集团，1999。
徐燕侯等译，科技出版社，2002。
