精品文档
《流体力学》教学大纲
课程编号：
课程名称：流体力学/fluid mechanics 学时/学分：64/4(其中含实验6学时)
先修课程：高等数学，工程数学，大学物理，理论力学，材料力学 适用专业：船舶与海洋工程
开课院、系：交通学院、流体力学教研室 一、课程的性质与任务
该课程为船舶与海洋工程专业学科基础课中开设的一门必修课，是船舶工程专业的一门重要基础课，学生在学习完高等数学、工程数学理论力学、材料力学的基础上，掌握本课程的基本概念和一般原理，为后续专业课程的学习打下基础，并能运用所学的方程和方法去解决工程实际中的有关流体力学问题。本课程的各个教学环节应注重培养学生的自主学习，分析问题、解决问题以及创新思维能力的培养。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （一）教学内容
1.绪论：流体力学与专业的关系，流体属性，连续介质模型，作用于流体上的力。 2.流体静力学：欧拉方程，静力学基本方程,重点讲授平板上的作用力及压力中心,曲壁上的 作用力，阿基米德定理。
3.流体运动学：研究流体运动两种方法，几个基本概念，连续性方程，流体微团运动分析，旋涡运动与无旋运动，速度势与流函数。
4.理想流体动力学：欧拉运动方程、拉格郎日积分，伯努利积分及伯努利方程的几何意义、物理意义及其应用，动量定理及应用。
5.粘性流体动力学基础：N—S方程，二元平板间流动
6.粘性流体一元流动：两种流态、圆管内层流、湍流及特性、沿程、局部阻力，简单管路计 算。
7.边界层理论：边界层概念，边界层动量积分方程，平板边界层，边界层分离，船体摩擦阻力计算，减少粘性阻力的方法。
8.旋涡理论：旋涡运动概念、汤姆逊定理、海姆霍兹定理，毕—沙定理及应用，兰金组合涡。 9.势流理论：不可压缩流体平面无旋流动的求解思路，理想流体流动物面条件，几种简单平 面势流、绕圆柱的有环量流与无环量流动，附加惯性力与附加质量。
10.波浪理论：波浪运动的基本方程、边界条件，微振幅波前提、以及波速、波长、周期等
参数，流体质点运动规律，压力分布，水波分类，波能与兴波阻力，波群与波群速。 精品文档
精品文档
11.相似理论：相似概念、方程分析法、因次分析法、模型试验及实验结果的换算。 12．机翼理论：机翼几何特性和流体动力特性，库塔—如可夫斯基定理，升力线理论，有限
翼展机翼概念。 （二）基本要求
1.正确理解并熟知如下列基本概念：
流体密度，重度，粘性，连续介质模型，作用于流体上的力， 静压分布规律，压力中心，浮力，研究流体运动两种方法，定常流及非定常流，均匀流，一维流，二维流，三维流，流体质点加速度，迹线，流线及其特点，流束，流管，过流断面，流量，流体微团运动形态与形变速率的关系，有旋、无旋运动，速度势和流函数存在的条件及其特点，伯努利方程几何意义、物理意义，涡线，涡管，漩涡强度，诱导速度，平面势流，理想流体流动物面条件，驻点，升力，阻力，附加惯性力与附加质量，微振幅波条件、波速、波长、周期，频率，自由面形状，流体质点运动规律，压力分布，水波分类，波能，兴波阻力，波群，群速，粘性流体物面条件，平行平板间层流，相似准则数，粘性流体两种流态及准则、圆管内层流、湍流及特性、沿程阻力、局部阻力，边界层，摩擦阻力，边界层分离、形状阻力、绕流阻力及减阻方法，边界层两个厚度及物理意义，机翼几何特性、流体动力特性、库塔—如可夫斯基定理，有限翼展机翼，下洗速度，下洗角，诱导阻力，升力线理论等概念。 2.主要掌握如下内容：
微分体积法建立方程的方法,熟练计算静止流体作用于平板、曲壁上的合力和压力中心。 欧拉法表示的流体质点的加速度的计算、不可压缩流体一元流动的连续性方程的应用、有旋运动与无旋运动的及判别，速度势函数和流函数与流动速度关系。
伯努利积分及伯努利方程的几何意义、物理意义及其应用，动量定理及应用。 掌握N—S方程推导的思路，各项的意义，二元平板间粘性流体流动特点。 熟知粘性流体两种流态及其判别，掌握简单管路的水力计算。
熟知层边界层分离、形状阻力及减阻方法、运用边界层卡门动量积分方程求解平板边界层问题、掌握船体摩擦阻力的计算方法。
熟知旋涡运动特点，兰金组合涡的压力、速度分布规律，毕—沙定理应用。
熟知几种简单势流，绕圆柱有环流动与无环流动特性，运用势流迭加法求解简单问题。
掌握微振幅波运动的基本方程、边界条件，流体质点运动规律，压力分布，自由面形状、波速、波长、周期，群速等波浪运动参数的计算。
掌握П定理的应用，运用相似准则数指导模型试验及试验结果的换算。
熟知机翼几何特性、流体动力特性、库塔—如可夫斯基定理，了解升力线理论。 （三）学时分配
精品文档
精品文档
教学环节 课程内容 学时 绪 论 流 体 静 力 学 流 体 运 动 学 理想流体动力学 粘性流体动力学基础 粘性流体一元流动 边 界 层 理 论 旋 涡 理 论 势 流 理 论 波 浪 理 论 相 似 理 论 机 翼 理 论 合 计 （四）课程内容的重点、难点
重点：作用于流体上的力，静止流体作用于平板、曲壁上的压力及压力中心,研究流体运动的两种方法，流线及其特性，连续性方程，流体微团运动分析，旋涡运动与无旋运动，速度势与流函数。伯努利积分及几何意义、物理意义及其应用，动量定理及应用。汤姆逊定理，毕—沙定理及应用，兰金组合涡。平面势流求解思路、理想流体物面条件，几种简单平面势流、绕圆柱有环流与无环流，附加惯性力与附加质量。波浪运动基本方程、边界条件，微振幅波前提、特点、性质，水波分类，波能与兴波阻力，波群与波群速。N—S方程，二元平板间层流。相似理论、因次分析法、相似准则数应用。 粘性流体两种流态、圆管内层流、湍流及特点、沿程阻力、局部阻力，简单管路计算。边界层概念，边界层动量积分方程，平板边界层，曲面边界层分离，减少粘性阻力方法。机翼几何特性和流体动力特性，库塔—如可夫斯基定理，有限翼展机翼概念。
难点：压力体，欧拉法表示的流体质点的加速度，流线，涡线、动量定理应用，附加质量，波群与波群速，曲面边界层分离，有限翼展机翼概念。 三、课程改革与特色
本课程使用了多媒体教学；实行考教分离，从与教材配套的试卷库中调用考卷统一考试。实验课实行了开放性实验教学。 四、推荐教材及参考书
教材： 《流体力学》，主编：王家楣、张志宏、马乾初，出版社：大连海事大学出版社，2010. 参考书：1.《流体力学》，主编：张兆顺、崔桂香，出版社：清华大学出版社，2002 精品文档
讲课 习题课 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3 实验 1 3.5 6 5.5 4 4 6 5 6 6 4 4 55 0.3 0.7 5 6 小计 1 4 6.8 6.7 4 9 6.5 5 6.5 6 4.5 4 64