《流体力学》教学大纲
一、基本信息
二、教学目标及任务
“流体力学”作为环境工程专业的专业基础课，是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
学生通过该课程的学习，掌握流体的基本性质，流体静止与运动的规律及流体与边界的相互作用、明渠流、管流、堰流等知识，具备流体计算（水力计算）的基本技能，为解决环境工程专业中的相关流体力学问题奠定基础。
本课程支撑环境工程专业毕业要求、、、、和。
三、学时分配
教学课时分配
四、教学内容及教学要求
绪论
第一节流体力学的任务和发展简史
第二节连续介质假定与流体的主要物理性质
. 连续介质假设
.流体的主要物理性质
习题要点：牛顿内摩擦定律的理解与应用
第三节作用在流体上的力
习题要点：质量力与表面力的概念
第四节流体力学的研究方法
本章重点、难点：黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念。
本章教学要求：了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用；掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律；理解作用在流体上的力；掌握连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念；了解研究流体运动规律的一般方法。
第一章流体静力学
第一节流体静压强特性
第二节流体平衡微分方程
. 流体平衡微分方程
. 流体平衡微分方程的积分
. 等压面
习题要点：流体平衡微分方程的推导
第三节流体静力学基本方程
. 流体静力学基本方程
. 压强的表示方法
3.测压计
习题要点：流体静力学基本方程的应用，压强表示与计算
第四节液体的相对平衡
. 液体的相对平衡
. 液体的相对平衡在生产中的应用
习题要点：等压面方程，压强分布规律
第五节作用在平面上的液体总压力
. 图解法
. 解析法
习题要点：平面静水总压力的计算
第六节作用在曲面上的液体总压力
习题要点：曲面静水总压力的计算
本章重点、难点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于平面壁和曲面壁上的液体总压力，流体平衡微分方程的建立与应用。
本章教学要求：理解流体静压强的概念；掌握静水压强的特性，压强的表示方法及计量单位；掌握流体微分方程及其物理意义；掌握液柱式测压仪的基本原理；熟练掌握平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算方法；掌握作用于平面壁和曲面壁上的液体总压力的计算。
第二章流体动力学基础
第一节描述流体运动的二种方法
. 拉格朗日法
. 欧拉法
.流线迹线脉线
习题要点：流线与迹线方程求解
第二节描述流体运动的概念
习题要点：掌握流体运动的概念
第三节流体运动的类型
习题要点：掌握流体运动类型及其特性
第四节流体运动的连续性方程
. 流体运动的连续性微分方程
. 总流的连续性方程
. 流体流量的测量
习题要点：连续性方程推导与应用；流量计的类型及原理第五节流体微元运动的基本形式
. 流体微元运动形式的分析
. 速度分解定理
习题要点：流动线变率、角变率、角转速计算
第六节无涡流和有涡流
习题要点：流动无涡与有涡的判别
第七节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
习题要点：运动微分方程的推导
第八节理想流体元流能量方程
. 理想流体运动微分方程的积分. 元流的伯努利方程
. 功能原理推导理想流体元流伯努利方程
. 理想流体元流伯努利方程的物理意义和几何意义
. 皮托管
习题要点：皮托管的应用
第九节实际流体的运动微分方程
. 以应力表示的实际流体的运动微分方程
. 流体质点的应力状态
. 实际流体的运动微分方程纳维斯托克斯方程
习题要点：运动微分方程的推导
第十节实际流体总流的伯努利方程
. 渐变流过水断面上动水压强的分布规律
. 恒定总流能量方程
. 总流能量方程的应用条件和应用方法
. 文丘里管
习题要点：总流能量方程的应用
第十一节总流的动量方程
. 总流的动量方程
. 总流动量方程的应用条件和应用方法
习题要点：总流动量方程的应用
本章重点、难点：迹线与流线，流体流动的基本概念，无旋流与有旋流，连续性方程、伯努利方程、动量方程及其应用。
本章教学要求：了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象的描述流体运动的概念；了解流体微团运动的基本形式，理解有势流动和有旋流动，能判别有涡流与无涡流；了解流体运动的微元分析法；掌握理想流体运动微分方程及其伯努利积分；了解纳维—斯托克斯方程及其各项的物理意义；掌握流体运动的总流分析法，能综合运用连续性方程、总流能量方程和动量方程计算总流问题。
第三章量纲分析与相似原理
第一节量纲分析
. 量纲和单位
. 量纲和谐原理
. 瑞利法
. π定理
习题要点：π定理的应用
第二节流动相似的概念
. 几何相似
. 运动相似
. 动力相似
. 初始条件与边界条件相似
. 牛顿一般相似原理
习题要点：相似概念的理解
第三节相似准则
. 重力相似准则
. 粘滞力相似准则
. 压力相似准则
. 相似准则
. 表面张力相似准则
习题要点：相似准则的应用
第四节准数方程
习题要点：准数方程概念理解
第五节模型试验
. 雷诺模型
. 弗劳德模型
习题要点：原型与模型的转换
本章重点、难点：量纲分析法，相似原理，相似准则。
本章教学要求：理解相似的概念、相似准则和对实验的指导意义；掌握量纲分析方法及其初步运用；了解模型实验方法及内容。
第四章流动阻力和能量损失
第一节流动的种流动形态—层流和湍流
. 雷诺实验—层流和湍流
. 流态的判别准则—临界雷诺数
习题要点：流态的判别
第二节恒定均匀流基本方程—沿程损失的表示式
. 均匀流基本方程
. 沿程损失的普遍表示式
习题要点：均匀流基本方程推导，切应力分布
第三节层流沿程损失的分析和计算
习题要点：沿程阻力损失的计算
第四节湍流理论基础
. 层流向湍流的转变
. 湍流的脉动与时均法
. 湍流的基本方程—雷诺方程
. 湍流的半经验理论
. 粘性底层.光滑壁面.粗糙壁面
习题要点：湍流理论理解
第五节湍流沿程损失的分析和计算
. 尼古拉兹实验
. 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
. 实用管道沿程阻力系数的确定
. 非圆形管道沿程损失的计算
. 计算沿程损失的经验公式
习题要点：沿程损失的计算
第六节局部损失的分析和计算
. 局部损失的分析
. 局部损失的计算
习题要点：局部损失的计算
本章重点、难点：雷诺数及流态判别，圆管层流运动规律，沿程阻力系数的确定，沿程损失和局部损失计算。
本章教学要求：了解流动阻力和水头损失的分类；雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准；了解沿程水头损失与切应力的关系；掌握圆管过流断面上的流速分布、水头损失与平均流速的关系，沿程阻力系数与雷诺数的关系；了解紊流脉动与时均化，紊动附加切应力，混合长度理论；掌握阻力系数的确定方法；掌握管路沿程损失和局部损失的计算；了解边界层概念，边界层的分离，绕流阻力。
第五章有压管流
第一节简单短管中的恒定有压流
. 自由出流
. 淹没出流
. 简单短管中有压流计算的基本问题和方法
习题要点：简单短管恒定有压流的计算
第二节简单长管中的恒定有压流
习题要点：简单长管恒定有压流的计算
第三节复杂长管中的恒定有压流
. 串联管道
. 并联管道
习题要点：复杂长管恒定有压流的计算
第四节沿程均匀泄流管道中的恒定有压流
. 沿程连续均匀泄流
. 沿程多孔口等间距等流量出流
习题要点：沿程均匀泄流管道计算
第五节管网中的恒定有压流计算基础
. 枝状管网
. 环状管网
习题要点：枝状管网计算、环状管网平差计算
本章重点、难点：重点：短管、长管水力计算。
本章教学要求：掌握短管(虹吸管、水泵吸水管、有压涵管等)的水力计算、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算，理解环状管网的水力计算的原理与方法，了解有压管路中水击产生的原因及危害预防。
第六章孔口、管嘴、闸孔出流和堰流
第一节恒定薄壁孔口出流
. 孔口出流分类
. 薄壁小孔口自由出流
. 薄壁大孔口自由出流
. 薄壁孔口淹没出流
习题要点：孔口出流计算
第二节管嘴出流。