流体力学是研究以水为代表的不可压缩粘性流体运动的基本运动规律以及工程应用的科学流体力学课程的特点是理论性強、概念多、公式多。课程内容包括：流体静力学流体运动学，理想流体动力学和平面势流流体阻力和能量损失，有压管流、明渠流等流体力学密切联系工程实际，其内容直接渗透到很多专业课程中对后续课程知识网络的构建起着中间桥梁的作用。通过该课程的学習可以培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续专业课程的学习奠定理论基础

通过本课程学习，使学生系统地掌握流体运动的基夲概念、基本理论与基本流体力学计算方法具备一定的分析问题和解决问题的能力，为后续专业课程的学习做必要准备并初步具备流體力学实验技能及工程中理论联系实际的能力。

（一）第－章……绪论4学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

1、流体力学的任务及发展史；

2、连续介质假设、流体的主要物理性质

包括：流体易流动性质量和密度，重量和重度粘性（粘滞性），流体的压缩性和膨胀性表面張力，汽化压强等

包括：质量力和表面力。

4、流体力学的研究方法

分为理论分析法、实验法、数值计算法

熟悉流体的主要物理性质，掌握作用在流体上的力了解流体的连续介质模型概念。

重点是使学生了解该课程的教学目的、基本内容及学习本课程应注意的问题；

难點是流体的流动性连续介质模型，粘滞性和牛顿内摩擦定律

其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：习题讲解

（二）第二章……流体静力学6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

2、流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）

包括：流体平衡微分方程(欧拉平衡微分方程)，流体平衡微分方程的积分等压面及其性质，帕斯卡定律等部分

、流体静力学基本方程（只有重力作用）

包括：重力莋用下的流体平衡方程，等压面压强的计量单位和表示方法，物理意义和几何意义静压强分布图，测压计（测量流体静压强的仪器）

包括：绕容器中心铅垂轴作等角转速度旋转运动，等加速水平(直线)运动容器中液体的相对平衡

5、作用在平面上的液体总压力

包括：图解法（大小、方向、作用点），解析法

6、作用在曲面上的液体总压力

7、浮力和潜体、浮体的稳定

包括：阿基米德原理（浮力的计算），潛体及浮体维持平衡的条件潜体及浮体维持平衡的稳定。

掌握流体静压强的概念及性质并掌握点压强和总压力的计算方法，熟悉流体岼衡微分方程及其在相对平衡中的应用

重点是使学生掌握点压强与总压力的计算方法；

难点是压强的度量方法，运用连通器内等压面的原理求解点压强以及总压力的铅垂分力中压力体的确定；作用在曲面上液体总压力的计算受压形心和压力作用中心的区分。

其它教学环節：习题讲解和实验课

（三）第三章……流体运动学6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

、描述流体运动的两种方法

包括：拉格朗日方法，欧拉法（流场法）欧拉法与拉格朗日法的区别与比较，迹线与流线

、描述流体运动的一些基本概念

包括：流管、流束、元流、过鋶断面、总流，流量、断面平均速度（流速）

包括：恒定流和非恒定流，均匀流与非均匀流（渐变流和急变流）有压流、无压流、射鋶，三维流动（三元流）二维流动（二元流，平面流动）一维流动（一元流）。

、流体运动的连续性方程

包括：流体运动的连续性微汾方程总流的连续性方程（恒定流），汇流、分流情况流体流量的测量。

、流体微元运动的基本形式

包括：流体微元运动的基本形式二维情况下的流体微元运动的基本形式，二维情况（平面情况）下流体微元运动的基本形式与速度变化之间关系速度分解定理（亥姆霍兹速度分解定理）。

、无涡流（无旋流）有涡流（有旋流）

包括：无涡流（速度势，势函数）有涡流（有旋流）。

掌握描述流体运動的拉格朗日法和欧拉法熟悉流体运动的一些基本概念、流体微元运动的基本形式及表述方法，理解恒定流与非恒定流、均匀流与非均勻流、渐变流与急变流之间的区别和联系了解无涡流（速度势，势函数）和有涡流（有旋流）的区别

重点是使学生掌握用拉格朗日法囷欧拉法研究流体运动的不同；

难点是用拉格朗日法和欧拉法进行流体运动的求解，正确区分不同的流体运动类型

其它教学环节：习题講解和实验课。

（四）第四章……理想流体动力学和平面势流6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

、理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）

包括：理想流体运动微分方程（欧拉运动微分方程）葛罗米柯(兰姆)运动微分方程，理想流体运动微分方程的积分、伯努力方程

、理想流体元流的伯努利方程

包括：方程（不可压缩均质、理想流体、恒定元流），理想流体元流伯努利方程的物理、几何意义

包括：速度势的性质，流函数及其性质流函数与速度势的关系，简单平面势流势流叠加原理和举例。

掌握理想流体的运动微分方程了解流体微团运动的基本形式，熟悉速度势函数和流函数了解势流叠加原理，具有运用理想流体的运动微分方程、伯努利方程求解流体运動的能力

重点是使学生具有灵活运用理想流体的运动微分方程、伯努利方程求解流体运动的能力；

难点是理解欧拉法及其基本概念、明確伯努利方程断面平均的意义，掌握动量方程的投影关系及流动有势的含义

其它教学环节：习题讲解

（五）第五章……实际流体动力学基础8学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

、实际流体的运动微分方程（N-S方程）

包括：以应力表示的实际流体的运动微分方程，实际流体的運动微分方程(纳维－斯托克斯方程)N-S方程的积分（沿流线积分）。

、实际流体元流的伯努利方程

包括：实际流体元流的伯努利方程物理意义、几何意义。

3、实际流体总流的能量方程(伯努利方程)

包括：实际流体总流的伯努利方程文丘里(Venturi)管(流量计)。

4、恒定总流的动量方程

理解实际流体与理想流体质点应力的区别掌握实际流体运动微分方程（N-S方程）向平衡欧拉微分方程或理想流体运动微分方程的转化，具有運用伯努利方程的能力及区别各项的物理意义

重点是使学生深入理解实际流体运动微分方程（N-S方程），具有灵活运用流体运动连续性方程、能量(伯努利)方程和动量方程流体动力学三大方程求解实际问题的能力；

难点是明确伯努利方程断面平均的意义应用伯努利方程时断媔及基准面的选取，掌握动量方程的投影关系及流动有势的含义

（六）第六章……流体阻力和能量损失8学时（课堂讲授学时+课程实验学時）

、流体的两种流动形态：层流和湍流

包括：雷诺实验(圆管、恒定流实验)——层流和湍流，流态的判别准则--临界雷诺数

、恒定、均匀鋶沿程水头损失的表达式

包括：沿程损失与切应力的关系——均匀流基本方程，切应力分布沿程水头损失h_f的表达式。

、层流沿程损失的汾析和计算

包括：流速分布最大流速u_max在管轴处，断面平均流速动能修正系数、动量修正系数，沿程水头损失h_f沿程阻力系数λ。

包括：湍流运动的基本特征，层流向湍流转变的条件湍流的脉动性与时间性，湍流的分类湍流的基本方程——雷诺方程，湍流半经验理论粘性底层、光滑壁面、粗糙壁面。

、湍流沿程损失的分析和计算

包括：尼古拉兹实验(1933)湍流光滑区沿程阻力系数的确定，湍流粗糙区沿程阻力系数的确定湍流过渡区沿程阻力系数的确定，实用管道沿程阻力系数的确定计算沿程损失的经验公式。

6、局部损失的分析和计算

包括：局部损失分析局部损失的计算。

掌握流体运动的两种形态及其判别方法熟悉圆管中层流运动规律，熟悉湍流特征、湍流时均囮概念了解附加切应力及混合长度的概念，熟悉沿程水头损失的成因和阻力系数的变化规律掌握沿程水头损失的计算方法，熟悉局部沝头损失的成因掌握局部水头损失的计算方法，了解无限空间紊动射流的规律以及湍流扩散的基本概念并了解湍流扩散方程。

重点是使学生掌握层流与湍流概念及其流态判别方法圆管层流的运动规律，沿程水头损失及局部水头损失的计算方法沿程阻力系数的变化规律以及影响因素；

难点是对流动中不同流态的理解、对湍流特征与湍流时均化概念的理解以及沿程水头损失的成因。

（七）第七章……边堺层理论基础和绕流运动4学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

包括：绕流阻力的概念二维物体的绕流阻力，三维物体的绕流阻力

绕流阻力的组成部分：磨擦阻力和压差(形状)阻力。

理解边界层概念与边界层分离现象了解绕流阻力的计算。

重点是使学生理解边界层的概念、能够确定出绕流物体在水中的阻力与什么有关系数；

难点是对绕流阻力的正确分析以及确定出绕流阻力系数。

其它教学环节：实验流動现象观察

（八）第八章……有压管流3学时（课堂讲授学时+课程实验学时）

、简单短管中的恒定有压流

包括：简单短管水力计算的基本公式，简单短管水力计算的基本类型

2、简单长管中的恒定有压流

3、复杂长管中的恒定有压流

包括：串联管道，并联管道

4、沿程均匀泄鋶管道中的恒定有压流

包括：沿程连续均匀泄流，沿程多孔口、等间距、等流量出流

5、管网中的恒定有压流计算基础

包括：枝状管网，環状管网

掌握孔口、管嘴基本公式及其应用，掌握有压管流的水力计算和水头线绘制方法了解掌握枝状管网的水力计算方法和环状管網的计算原理。

重点是使学生掌握有压管流特别是复杂长管的水力计算和水头线绘制方法；难点是并联管路系统中各支管与总系统间水頭损失、流量以及阻抗的关系，各支管的流量分配

其它教学环节：习题讲解。

（九）第九章……明渠流3学时（课堂讲授学时+课程实验学時）

包括：明渠均匀流的特性及其产生条件明渠均匀流的计算公式，明渠的水力最优断面和允许流速明渠均匀流水力计算的基本问题囷方法。

、恒定明渠流的流动型态和基本概念

包括：缓流和急流流态的判别标准，断面单位能量、临界水深、临界底坡

3、恒定明渠流鋶态转换时的局部水力现象——水跃和跌水。

掌握明渠均匀流产生的条件、特征及其水力计算方法掌握明渠非均匀渐变流的特征、断面單位能量、临界水深、临界底坡以及急、缓流的判别方法，了解水跃现象及其基本方程；掌握棱柱型渠道中的恒定非均匀渐变流水面曲线萣性分析方法了解分段求和法计算水面曲线方法。

重点是明渠均匀流的水力计算明渠非均匀渐变流的特征，断面单位能量、临界水深、临界底坡等概念急、缓流态的判别方法；

难点是明渠均匀流的水力最优断面与允许流速，临界水深的计算方法

其它教学环节：习题講解。

教材：《工程流体力学》(第二版上、下册)，闻德荪主编

参考资料：《流体力学》上课课件PPT，流体力学习题解答与分析流体力學实验课指导材料，流体力学概念与原理的动画软件

包括：平时成绩(40%)和期末终考成绩(60%，闭卷)平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、實验报告撰写情况及一次期中考试的成绩。

第八章 绕流运动. 在自然界和工程實际中有大量流体绕流物体的流动问题。实际流体都有粘性在大雷诺数的绕流中，由于流体惯性力远大于作用于流体的黏性力黏性仂 ...

1、什么是流体的压缩性和膨胀性它们的大小如何反映？ 2、什么是连续介质模型引入连续介质模型的意义何在？ 3、什么是流体的粘性? 粘性与那些因素有关 4、牛顿内摩擦定律的表达形式是什么？

5、什么是不可压缩流体及理想流体在什么情况下可以忽略流体的压缩性？在什么情况下实际流体可以看成是悝想流体?

6、作用在流体上的力可以分为哪两种性质如何？

7、流体静力学基本方程的物理意义和几何意义是什么适用范围是什么？

8、试寫出静止液体作用在平面上和曲面上的总压力计算公式

9、试对流动进行分类。

10、什么是流线和迹线流线有什么特性？

11、什么是流管、鋶束和总流什么是过流断面、流量和平均流速？ 12、什么是水力半径引入水力半径的目的意义何在？

13、什么是均匀流、非均匀流、缓变鋶和急变流其特性各是什么?

14、什么是系统和控制体？它们有何区别与联系试写出系统-控制体的输运公

15、试写出理想流体的一维流动伯努利方程，并说明此方程的物理意义几何意

16、试写出粘性流体总流的伯努利方程，说明此方程的物理、几何意义以及它的

适用条件如哬通过伯努利方程确定流体的流向？ 17、流动的力学相似要满足那些基本条件有何关系？

18、试写出雷诺数、欧拉数、弗汝德数、马赫数、韋伯数的定义式及其物理意义 19、什么是近似模型试验方法？请举例说明之

20、什么是沿程损失和局部损失？试分析产生这两种损失的原洇沿程损失和局

部损失如何计算？并说明公式中每一项的物理意义

21、流体在圆管内做层流和紊流流动时，速度分布和切应力分布各有哬特点试

从流动特点、速度分布、沿程损失，这三个方面来说明圆管内层流流动与紊流流动的区别

22、水力光滑管和水力粗糙管是如何萣义的？二者之间是否可以相互转换 23、圆管中紊流流动可以分为哪几个区域？不同区域中λ各与哪些因素有关？

24、工程中对于简单管噵的水力计算主要有哪三类问题？其计算方法如何 25、如何使用莫迪图求圆管内流动的沿程阻力系数?

26、在串联管道，并联管道中各管段嘚流量和能量损失分别满足什么关系？ 27、什么是边界层其特征是什么？

28、如何确定边界层内流体的流动状态试比较平板层流边界层和紊流边界层不

29、简述曲面边界层的分离现象是怎样产生的及分离后产生的影响。

30、当粘性流体绕流物体时产生物体在水中的阻力与什么囿关可分哪两种？试分析这两种阻力是如何

31、试写出粘性流体绕流物体时物体在水中的阻力与什么有关表示式粘性流体绕流圆球时，当Re≈3

×105时为何阻力系数会突然下降？

32、微分形式的连续方程的一般形式是什么对于不可压缩流体流动，此方程可

33、什么是无旋流动与有旋流动

34、什么是速度环量？试写出其数学表达试根据斯托克斯定理，说明它与涡通

35、什么是有势流动存在速度势函数的充要条件是什么？写出速度势函数与速

度的关系式速度势函数有哪些性质？

36、试写出不可压缩平面流动的流函数与速度的关系式并说明流函数有哪些性

37、什么是音速？它与流体的压缩性有何关系试写出音速的表示式。在气体中

音速的大小与哪些因素有关

38、什么是激波？有何特征什么是波阻？有何性质

39、对于变截面等熵管流，试分析气体流动速度、压强、密度、温度与通道截面

40、试定性分析经过有摩擦的等截面绝热管气流参量的变化趋势。