工程流体力学
工程流体力学
5000+ 人选课
更新日期:2025/05/30
开课时间2021/09/17 - 2022/02/19
课程周期23 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

 ●课程简介

    流体力学,作为解释和研究流体运动基本规律的学科,形成和发展于人类认识自然、改造自然的过程中。工程流体力学,侧重于研究解决工程技术中的流动规律及其力学作用。它以质量守恒、动量守恒、能量守恒三大基本定律为基础,解决工程技术中面临的运动受力、流动测量、阻力计算、流体输送等工程实际问题,因此广泛应用于气象预报、航天航空、水利工程、能源动力、船舶与车辆设计、冶金化工、机械传动、仪器仪表、体育运动研究等科技领域之中。

    通过本课程的学习,引导学生理解和掌工程流体力学的基本知识、基本原理和最新进展,培养学生解决工程流体力学实际问题的能力,初步了解计算流体力学的思路和方法,培养学生的多维度、创新性和批判性思维能力。并为后续课程的学习及日后从事与炉窑热工、制冷与空调、动力机械、检测与控制技术等相关的研究、设计与管理工作打下良好基础。

    核心理念

(1)探索以学生为中心的适应度:重点关注如何实现学生是学习本课程的主动执行者而教师只是学习的推动者和引导者的教学理念;如何在教学中采用线上、线下混合的教学方式,以实现师生全方位、多维度互动;混合式教学是否有利于培养学生的思辨能力、批判性思维和解决实际问题的能力;高度关注如何实施教学全过程的形成性评价及其有效性。

(2)探索实施以产出为导向的教学模式:对本课程的有效性,评估以教学效果和教学目标的达成等为导向的教学理念的有效性及可操作性。

(3)探索如何对本课程的混合式教学实施持续改进:探索推动持续改进的有效性以及如何基于有效的内部和外部反馈的两个闭环提升教学质量。

    ●课程特色

    本课程以“提出问题-分析问题-简化求解-扩展应用”为教学思想,围绕流动问题的理论分析、数值计算和实验研究三大求解思路,系统地讲述流体基本性质、流体静力学、理想流体一元及二元流动、粘性流体层流运动、湍流简析、量纲分析与相似原理、计算流体力学基础等内容,同时注重将理论应用于解决典型工程问题。讲解力求重点突出,深入浅出,活泼生动;重在激发学习兴趣,启迪思维,培养分析和解决问题的能力。

我们在本课程的教学中贯彻采用讲解式、启发式、提问式、互动式、探索式等方法构建“课堂+互联网+实践”三位一体的混合式教学模式,在讨论式教学和翻转课堂等方式中,增加课堂趣味性和学生参与度,促进学生经积极思考和争论,实现核心知识内化,提升学习实效性,引导学生通过信息检索获取最新的专业信息和数据资源,培养学生建立终身学习的习惯。


课程大纲
第一章 绪论
1.1 流体与流体力学概念
第二章 流体的基本性质
2.1 流体的密度与可压缩性
2.2 流体的连续介质模型
2.3 流体的粘性与理想流体模型
2.4 毛细现象
第三章 流体静力学
3.1 静止流体中应力的特征
3.2 流体平衡的微分方程及其积分
3.3 重力场中静止流体压强分布规律及压强的测量
3.4 静止液体作用在平面上的总压力
3.5 静止液体作用在曲面上的总压力
3.6 液体的相对平衡
第四章 理想流体运动基本方程
4.1 描述流体运动的两种方法
4.2 随体导数与流动分类
4.3 流体力学基本概念
4.4 连续性方程
4.5 理想流体运动微分方程
4.6 理想流体的伯努利方程
4.7 伯努利方程的扩展应用
4.8 动量方程与动量矩方程
4.9 动量方程与动量矩方程应用举例
第五章 不可压缩黏性流体一元流动
5.1 黏性流体管内流动的伯努利方程及能量损失
5.2 黏性流体的两种流动形态
5.3 圆管中的层流
5.4 圆管中的湍流
5.6 沿程阻力系数
5.7 局部阻力系数
5.8 管路计算
5.9 工程实例分析
第六章 理想流体平面运动
6.1 引言:理想流体微团运动分析
6.2 速度环量与涡量及速度势与流函数概念
6.3 关于速度势与流函数的求解
6.4 复位势及几种简单的平面流动的复势
6.5 简单有势流动的叠加
6.6 理想流体的漩涡运动
第七章 黏性流体运动方程及其基本解
7.1 黏性运动的特征
7.2 雷诺输运定理与连续性方程
7.3 变形率张量与亥姆霍兹定理
7.4 黏性流体受力分析及动量方程
7.5 本构关系与纳维—斯托克斯方程
7.6 运动方程组的封闭性与定解条件
7.7 二维平面层流解
7.8 二维轴对称层流解
第八章 边界层流动
8.1 导言
8.2 边界层流动的基本特征
8.3 边界层运动方程
8.4 平板边界层的布拉修斯精确解
8.5 边界层积分方程解法
第九章 湍流与湍流理论
9.1 湍流的形成与特征
9.2 湍流的描述方法
9.3 湍流模式理论
第十章 相似原理与量纲分析法
10.1 量纲与量纲分析法(1)-瑞利法
10.2 量纲分析法(2)- Π定理
10.3 相似理论与相关准则数
10.4 局部相似与量级分析法
第十一章 计算流体动力学基础
11.1 计算流体动力学简介
11.2 CFD求解的一般步骤
11.3 实例分析