本课程是过程装备与控制工程、机械工程、车辆工程、新能源科学与工程等专业本科生的专业基础课,涉及流体力学简介、流体静力学、流体运动学、流体流动的有限控制体分析、流体流动的微分分析、相似理论与量纲分析、管内流体流动、平面势流和绕物流动等方面的知识。本课程为学生学习专业课和从事本专业生产和科研工作奠定必备的流体力学理论基础。
(1) 掌握流体力学中的基本概念,包括流体的基本力学性质、流体静力学和运动学基本概念、流动分类方法、流动边界条件、三大守恒原理、势流、相似理论、管内流动、边界层的相关概念。
(2) 能够应用高等数学知识建立流体力学中的基本模型,包括静力学方程、流动的积分方程和微分方程等,并得到不同边界条件下的解。
(3) 能够根据三大守恒原理解决相应的工程问题;能够应用N-S方程解决简单工程流体力学问题;能够用相似理论中的瑞利法和π定理建立流动相似准则。
(4) 掌握工程流体力学中的常用专业词汇和语句的英文表达方法,能够读懂本领域的英文文献,能够解答英文问题。
第1章 流体力学简介
第1章单元作业
1.0 爱上流体力学
1.1 流体力学简史
1.2 量纲和单位
1.3 流体的定义
1.4 流体性质
第1章单元测验
第2章 流体静力学
2.1 静止流场中某一点的压力
2.2 压力场基本方程
2.3 静止流体的压力变化
2.5 浮力和稳定性
2.6 大气压力的测量
2.7 压力测量法
第2章单元作业
第2章单元测验
第3章 流体运动学
3.1 速度场
3.2 加速度场
3.3 流体微团的运动
3.4 系统和控制体
3.5 雷诺输运定理
第3章单元作业
第3章单元测验
第4章 流体流动的有限控制体分析
第4章单元测验
第4章单元作业
4.1 连续性方程
4.2 动量方程
4.3 动量矩方程
4.4 能量方程
第5章 流体流动的微分分析
第5章单元作业
5.1 质量守恒
5.2 动量守恒
5.3 粘性流动
5.4 粘性不可压缩流动的求解
第5章单元测验
第6章 相似理论和量纲分析
6.1 流体力学中的相似理论
6.2 相似准则的建立
6.3 量纲分析——瑞利法
6.4 量纲分析——白金汉姆法
6.5 相似与模化
第6章单元作业
第6章单元测验
第7章 管内流体流动
第7章单元测验
7.1 管内流动简介
7.2 管内流动阻力计算
第7章单元作业
第8章 平面势流
8.1 势函数与流函数
8.2 简单势流及其叠加
第8章单元测验
第8章单元作业
第9章 绕物流动
第9章单元测验
9.1 边界层理论
9.2 绕物流动
第9章单元作业
第10章 工程中的典型流体力学问题
10.1 工程中的典型流体力学问题——离心泵安装高度的确定
10.2 工程中的典型流体力学问题——流体流经变截面弯管的支反力分析
10.3 工程中的典型流体力学问题——汽车在风洞中的模化实验
10.4 工程中的典型流体力学问题——管道的沿程阻力损失计算
10.5 工程中的典型流体力学问题——马蹄涡
《高等数学》、《大学物理》、《理论力学》、《材料力学》
(1)周剑锋,邵春雷. 流体力学基础(双语版). 北京:化学工业出版社,2018
(2)黄卫星. 工程流体力学. 北京:化学工业出版社,2001
(3)Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. Fundamentals of fluid mechanics -4th edition. John Wiley & Sons, Inc, 2009