一、课程的性质和任务
工程流体力学是机械类各专业的一门主要技术基础课程,通过各个教学环节,使学生掌握流体力学的基本知识,学会有关的计算和实验技能,为学习专业课和从事专业技术工作打下必要的基础。
二、课程的基本内容和要求
理论教学内容和要求
本课程的教学内容大体分为以下两个部分:各专业的通用部分和不同专业的选定部分(各专业依要求和学时数的差别可自行选定其中某些内容)。通用部分和选定部分共同组成各个专业的教学基本要求。
1.各专业的通用部分
(1)流体及其物理性质
理解流体及其连续介质概念、流体的压缩性和粘性、牛顿内摩擦定律,了解作用在流体上的力。
(2)流体静力学
理解流体静压强,了解流体平衡微分方程式,掌握流体的绝对和相对平衡,掌握流体静压强的计测和表示方法,了解平面、曲面上的流体总压力。
(3)流体动力学基础
了解描述流体运动的方法,理解流体运动中的流线、流量等基本概念,掌握连续性方程、伯努利方程和动量方程及其应用,理解流体微团运动分析*和纳维-斯托克斯方程*。
(1)相似原理和量纲分析
理解相似的概念和相似准则,掌握量纲分析方法及其初步运用。
(2)流动阻力和能量损失
掌握圆管层流基本规律,了解紊流的机理和脉动、时均化和混合长度理论,掌握管路沿程损失和局部损失的计算,了解孔口、管嘴出流的水力计算和管中的水击现象*。
(3)气体的一元流动
理解声速和马赫数概念,掌握一元气流基本方程、气流速度与流道截面积的关系、几何喷管计算,了解激波和膨胀波概念*。
1.不同专业的选定部分
(1)缝隙流动
掌握平行平板、平行圆盘间的缝隙流动,了解倾斜平板间的缝隙流动。
(2)平面势流和旋涡流动
理解速度势函数和流函数、速度环量和涡量概念,理解势流叠加方法和圆柱绕流,了解库塔-儒科夫斯基升力定理。
(3)边界层和绕流阻力
掌握边界层概念,理解边界层分离和物体阻力概念。
(4)泵与风机
掌握离心泵与风机的工作原理,了解其结构、工作参数、性能、工况点及选型方法,了解汽蚀现象及其防护措施。
实验教学内容和要求
实验(包括量测和演示)是本课程的重要组成部分。电教录像是本课程的有力教学手段。
量测实验项目可以是:流体静力学实验,压强、流速、流量测定实验,动量定理实验,伯努利方程实验,沿程、局部阻力系数测定实验,气流阻力测定实验,离心泵或风机性能曲线测绘实验等。
演示实验项目可以是:雷诺实验,流线演示,涡旋或涡街演示*,孔口管嘴出流演示,水击演示*,边界层演示*,水电比拟*,流动参数测定仪表演示,流体力学实验教学录像等。
各校根据设备条件,应确定2~3个必做的量测试验和部分演示实验,通过学生自己动手操作,使其掌握压强、流速、流量等测定方法,具有整理实验数据和编写实验报告的能力。
各校应创造条件增加电化教学和现代化的量测手段。
习题要求
要求学生对流体静压强、连续性方程、伯努利方程、动量方程、流动能量损失及管路系统等方面的习题能独立分析,正确求解。多学时类型专业可以适当增加平面势流、泵和风机等方面的习题。
总习题数不得少于30~40个。
三、几点说明
本基本要求只包括少学时各专业工程流体力学课程的最低要求。
1.教学基本要求是一项教学指导性文件,它是作为工科本科学生学习本课程合格必须达到的要求。它是各校制订教学计划和教学大纲的依据,也是编写相应教材和进行课程教学质量评估的依据。
2.根据教学改革的精神,按照精选内容、打好基础、加强实践、培养能力的改革方向,各校可以制定相应的教学大纲,以保证教学基本要求的贯彻实施。有条件的院校在教学大纲的深广度方面可以高于教学基本要求。
3.本教学基本要求只规定内容和范围,教学和教材体系可由各校自行安排。
4.在贯彻教学基本要求时,既要加强理论知识的学习,又要强调对学生自学能力、计算能力、分析和解决实际问题能力的培养。
5.重视实验环节。量测实验应使学生掌握实验原理和方法,自己动手操作,整理实验数据,编写实验报告。演示实验和电化教学手段是教学中的有机组成部分,应创造条件予以运用。
6.重视习题作业环节。习题不得少于规定的数量。选题要注意覆盖面,某些题目应该有适当的难度。
7.在国内试题库逐步完善的条件下,希望采用试题库进行考试,检查教学质量,保证教学基本要求。
8.本课程建议学时40~60学时。
注:"*"号的内容可根据各校具体情况选学