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工程流体力学
第7次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年07月13日
学时安排: 3
进行至第5周,共20周 已有 190 人参加
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课程评价(248)
spContent=工程流体力学,是研究流体的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用和流动的规律。流体力学是力学的一个重要分支,而工程流体力学侧重流体力学在实际工程中的应用问题。
工程流体力学,是研究流体的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用和流动的规律。流体力学是力学的一个重要分支,而工程流体力学侧重流体力学在实际工程中的应用问题。
—— 课程团队
课程概述

工程流体力学是工科学生的重要基础课程,本课程的目标应使学生对工程流体力学的基本概念、基本原理、基本理论、基本计算方法和基本实验技能有较扎实的理解;在学习理论知识的同时,注重通过工程实际案例培养学生分析解决工程问题的研究性思维。为较好地实现这一目标,课程组几十年来始终坚持以人为本,教书育人的教学理念,在传授知识的同时,尤其注重学生实践能力、创新能力的培养。在教学实践中,不断进行教学改革研究,优化整合课程内容,改革结构体系,加强青年师资队伍建设,编写精品教材。经过课程组全体教师的不懈探索与创新、实践与总结,课程建设上取得了显著成绩,以“工程流体力学”为主干课程之一的国家工科基础课程力学教学基地2004年通过了国家工科力学基础课程教学基地的验收和评估,2008年度本课程成为四川省级精品课程,2017年度成为四川省级精品在线开放课程。

1. 课程定位与课程目标

《工程流体力学》是一门专业基础课,是土木类、环境消防类、机械类等各专业的必修课。本课程通过课堂教学与实验教学,帮助学生获得必要的流体力学基本知识,了解学科发展前沿,使学生掌握流体力学的基本概念、基本原理、基本理论、基本计算方法和基本实验技能, 掌握分析和解决流体压强、流量、作用力等问题的基本方法;初步掌握运用所学知识,从实际工程问题提出流体力学模型的方法;以工程流体力学为载体,结合其它力学知识和分析方法,表现专业知识发生的过程,培养学生严密科学的思维方法和开放的分析和解决问题的能力,培养学生的创新精神,并为学习后续有关专业课程,拓宽专业知识面以及从事专业工作打下必要的基础。本课程针对不同的专业需要,分别设置48学时、32学时的教学内容。

2. 知识模块顺序及对应学时

本课程的教学内容主要由流体力学基本概念、基本理论、基本工程应用和基本实验技能等所构成。基本概念贯穿于整个课程;基本理论主要包括流体平衡的力学规律、流体机械运动的力学规律、实验分析理论和流动阻力与水头损失等;基本工程应用主要包括有压管道水力计算、明渠水力计算、小桥涵水力设计、工程渗流计算等土木工程常见流体力学问题;基本实验技能主要包括压强、流速、流量、流动阻力等测试方法与技术。

课程共分9章。第一章绪论(2学时),第二章流体静力学(6学时);第三章流体动力学理论基础(8学时);第四章量纲分析与相似理论(4学时);第五章流动阻力与水头损失(6学时);第六章孔口、管嘴及有压管道恒定流动(6学时);第七章明渠恒定流动(8学时);第八章堰流(4学时);第九章渗流(4学时)

授课目标

帮助学生获得必要的流体力学基本知识,了解学科发展前沿,使学生掌握流体力学的基本概念、基本原理、基本理论、基本计算方法和基本实验技能, 掌握分析和解决流体压强、流量、作用力等问题的基本方法;初步掌握运用所学知识,从实际工程问题提出流体力学模型的方法;以工程流体力学为载体,结合其它力学知识和分析方法,表现专业知识发生的过程,培养学生严密科学的思维方法和开放的分析和解决问题的能力,培养学生的创新精神,并为学习后续有关专业课程,拓宽专业知识面以及从事专业工作打下必要的基础。

课程大纲

第1章 绪 论

1.1流体与工程流体力学

1.2流体的主要物理性质(1)

1.3流体的主要物理性质(2)

1.4作用在流体上的力

第1次作业

第2章 流体静力学

2.1 平衡流体的应力特征

2.2 流体平衡微分方程

2.3 流体静力学基本方程

2.4 流体压强的测量

2.5 液体的相对静止

2.6 作用在平面上的静水总压力

2.7 静水总压力计算(平面)

2.8 作用在曲面上的静水总压力

2.9 静水总压力计算(曲面)

第2次作业

第3次作业

第4次作业

第2次测验

第3章 流体动力学理论基础

3.1 描述流体运动的方法

3.2 研究流体运动基本概念(1)

3.3 研究流体运动的基本概念(2)

3.4 流体运动的连续性方程

3.5 理想流体运动的微分方程

3.6 恒定元流的伯努利方程

3.7 恒定总流的伯努利方程

3.8 欧拉型积分形式的动量方程

3.9 恒定总流的动量方程

第5次作业

第6次作业

第3次测验

第4章 量纲分析与相似理论

4.1 量纲分析的相关概念和原理

4.2 量纲分析法-瑞利法

4.3 量纲分析法-白金汉法

4.4 流动相似性原理

4.5 相似准则

4.6 相似原理应用

第5章 流动阻力与水头损失

5.1流体阻力与水头损失的两种形式

5.2实际流体流动的两种型态

5.3均匀流基本方程和沿程水头损失

5.4 圆管的层流运动

5.5圆管的紊流运动

5.6沿程阻力系数及影响因素

5.7边界层理论简介与局部水头损失

第6章 孔口、管嘴和有压管道流动

6.1孔口恒定出流水力计算

6.2管嘴恒定出流水力计算

6.3 短管的水力计算

6.4 长管的水力计算(1)

6.5 长管的水力计算(2)

6.6管网水力计算基础(1)

6.7管网水力计算基础(2)

6.8离心式水泵及其水力计算

第7章 明渠恒定流动

7.1 明渠的分类及明渠流的特点

7.2 明渠均匀流的特征及形成条件和计算公式

7.3 水力最优断面、允许流速及计算方法和类型

7.4 无压圆管均匀流

7.5 明渠恒定非均匀流动的若干基本概念(1)

7.6 明渠恒定非均匀流动的若干基本概念(2)

7.7 水跃和跌水

7.8 明渠恒定非均匀渐变流基本微分方程及渐变流水面曲线的变化规律

7.9 明渠渐变流水面曲线的定性分析

7.10 明渠恒定渐变流水面曲线的定量计算

第8章 堰流

8.1堰流定义与堰的分类

8.2堰流基本公式

8.3 薄壁堰堰流

8.4 宽顶堰溢流

8.5 小桥孔径水力计算

8.6 小桥孔径水力计算示例

第9章 渗流

9.1 渗流基本定律

9.2地下水的均匀流和非均匀流

9.3集水廊道产水量计算

9.4完全井产水量计算

9.5井群计算原理

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预备知识

大学物理、理论力学、高等数学

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

[1] 《工程流体力学》(第四版),禹华谦主编,高等教育出版社,2023年

[2] 《工程流体力学(水力学)》(第五版),禹华谦主编,西南交通大学出版社,2022

[3] 《水力学学习指导》,禹华谦主编,西南交通大学出版社,1998

[4] 《工程流体力学新型习题集》,禹华谦编著,天津大学出版社,2006

西南交通大学
5 位授课老师
杨庆华

杨庆华

副教授

刘翠容

刘翠容

副教授

王耀琴

王耀琴

讲师

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