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上海标普--流体力学
文章导读: 流体力学是一门理论性很强,物理概念抽象,内容涉及大量高等数学问题。流体力学本身具有宽广的工程应用背景,许多工程问题需要应用流体力学的基本理论来解决。它是船舶与海洋工程类专业本科学生必修的一门重要专业基础课,其后续课程如船舶静力学、船舶阻力、船舶推进等都是以它为基础的。本课程又是许多相关专业研究生的必修课。近几年造船工业迅猛发展,我校船舶与海洋工程是国家重点学科,又是校级品牌专业,毕业生连续几年就业率接近100% ,研究生生源充足,本课程理应建设成为船舶与海洋工程专业重要的支撑课程和核心课程。如何让学生掌握这样一门难学又有十分重要的课程,必须改革陈旧的、平铺直叙的、灌输式的、枯燥的教学方式。 一.内容体系结构 本课程理论体系严密,从流体静力学,运动学、理想流体动力学、粘性流体动力学、到专题内容如旋涡理论、势流理论、波浪理论、边界层理论、机翼理论、相似理论以及管内流动问题等...
 流体力学是一门理论性很强,物理概念抽象,内容涉及大量高等数学问题。流体力学本身具有宽广的工程应用背景,许多工程问题需要应用流体力学的基本理论来解决。它是船舶与海洋工程类专业本科学生必修的一门重要专业基础课,其后续课程如船舶静力学、船舶阻力、船舶推进等都是以它为基础的。本课程又是许多相关专业研究生的必修课。近几年造船工业迅猛发展,我校船舶与海洋工程是国家重点学科,又是校级品牌专业,毕业生连续几年就业率接近100% ,研究生生源充足,本课程理应建设成为船舶与海洋工程专业重要的支撑课程和核心课程。如何让学生掌握这样一门难学又有十分重要的课程,必须改革陈旧的、平铺直叙的、灌输式的、枯燥的教学方式。

一.内容体系结构
本课程理论体系严密,从流体静力学,运动学、理想流体动力学、粘性流体动力学、到专题内容如旋涡理论、势流理论、波浪理论、边界层理论、机翼理论、相似理论以及管内流动问题等。实验教学是缺一不可的环节,是理论教学的辅助内容又决不能完全成为配角,应在学生的动手能力,创新思维、分析问题、解决问题能力的培养中起着举足轻重的作用,因此本课程改革了以往的教学内容安排体系,增加了实验教学时数,使之与船舶与海洋工程专业的培养目标紧密结合。

二.教学内容组织方式与目的
既要严密而又不失流体力学的系统性,要求学生掌握坚实的流体力学理论基础;又要活跃课堂,激发学生的学习兴趣,调动学生的思维积极性,培养学生的创性思维能力以及分析问题和解决问题的能力。本课程采用多媒体授课,在讲授流体力学基本理论和相关概念的同时,配以大量具有时空感的流动显示视频资料,对学生理解有关抽象的流动概念十分有效;同时采用启发、讨论的方式将有关流动概念以身边常见的流动问题采用有趣的提问提出,引导学生深入学习内容的问题实质。
在自编教材的基础上配套编写了《流体力学课外指导书》,不仅给出了大量例题,思考题,还对课程的重难点进行了总结,归纳,为学生自主提供了条件。此外,借助网络资源,设计了网上模拟测试系统,通过登陆练习学生可以检验自己的学习效果,为学生自主学习提供了空间。
教学实践证明确实达到了调动学生思维积极性、活跃课堂、提高学习兴趣,促进学生主动学习等近期目标。有关培养学生创性思维能力以及分析问题和解决问题的能力等远期目标,无疑必须建立在学习兴趣、以及思维积极性得以提高的前提下,可以肯定这种教学模式有利于达到这一远期目标。

三.理论课教学内容
1.流体力学专业关系的介绍,流体性质,连续介质模型,作用与流体上的力。 (2学时)
2.推导欧拉平衡方程,静力学方程,流体作用于平板上的作用力及压力中心,流体作用于曲壁上的作用力,阿基米德定理(4学时)
3.研究流体运动的两种方法,几个基本概念,续性方程,流体微动分析,旋涡运动与无旋
运动,速度势与流函数。(6学时)
4.推导欧拉运动方程、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。(8学时)
5.旋涡运动的概念、汤姆逊定理、海姆霍兹定理,述毕—沙定理及应用,兰金组合涡。(5学时)
6.不可压缩流体平面无旋流动与流函数、势函数的关系,势流流动求解思路、理想流体流动的物面条件,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。(7学时)
7.波浪运动基本方程、边界条件,微振幅波的前提、特点、性质、以及波速、波长、周期等波浪运动参数,流体质点的运动规律,压力分布,水波分类,波能与兴波阻力,波群与波群速。(6学时)
8.推导N—S方程,介绍二元平板间流动。(3学时)
9.相似的概念、相似理论、方程分析法、因次分析法、相似准则数指导模型试验及实验结果的换算。(4学时)
10.粘性流体的两种流态、圆管内层流流动、湍流特性、圆管内湍流流动及特点、沿程阻力系数、局部阻力系数,简单管路计算。(5学时)
11.边界层的概念、曲面边界层的分离,形状阻力、物体阻力以及减阻方法等。推导边界层基本方程和边界层动量积分方程及两个厚度的意义,平板层流边界层和湍流边界层的求解,平板混合边界层、船体摩擦阻力的计算.(6学时)
12.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,升力线理论。(4学时)

课程的重点
作用于流体上的力。欧拉平衡方程,静力学方程,平板、曲壁上合压力及压力中心。研究流体运动的两种方法,连续性方程,旋涡运动,无旋运动,速度势与流函数。
欧拉方程、拉格郎日、伯努利积分,几何意义、物理意义以及应用,动量定理应用。
旋涡运动的概念、汤姆逊定理及推论,毕—沙定理及应用,兰金组合涡。
不可压缩平面无旋流动与流函数、势函数的关系,势流流动求解思路、物面条件,简单平面势流、绕圆柱有环量流与无环量流动,附加惯性力与附加质量。
波浪运动基本方程、边界条件,微振幅波的前提、特点、性质、波速、波长、周期,流体质点的运动规律,压力分布,水波分类,波能与兴波阻力,波群与波群速。
N—S方程及简单问题的求解。
相似理论与因次分析法、相似准则数,模型试验及实验结果的换算。
两种流态、圆管内层流、湍流,湍流特性、沿程、局部阻力系数,简单管路计算。
边界层概念、边界层分离,形状阻力、减阻方法。边界层基本方程和边界层动量积分方程及两个厚度的意义,平板层流和湍流边界层,混合边界层、船体摩擦阻力计算。
机翼的几何特性、流体动力特性、库塔—如可夫斯基定理,有限翼展机翼,升力线理论。

课程的难点
曲壁上合压力,研究流体运动的两种方法、应用。旋涡运动的概念、汤姆逊定理及推论,毕—沙定理及应用。附加惯性力与附加质量。波能与兴波阻力,波群与波群速,N—S方程及简单问题的求解,湍流特性。边界层分离,形状阻力,边界层动量积分方程及两个厚度的意义。 流体动力特性、库塔—如可夫斯基定理,有限翼展机翼,升力线理论。

解决的办法
1. 涉及难理解的物理概念问题的难点,主要借助于多媒体动画辅助讲解,采用讨论式教学方法解决难点问题。例如旋涡运动,波群与波群速,边界层分离,形状阻力,升力线等。
2. 涉及有关流体力学问题求解方法例如动量定理,附加惯性力与附加质量,N—S方程及简单问题的求解等,采用论式教学方法解决难点问题。
3.涉及方程推导等难点,采用先交代推导思路,在讲解推导细节的方法,例如欧拉方程,动量定理,边界层动量积分等。
更新日期:2015-06-15 10:04:37  浏览次数:752次  作者:admin  【打印此页】  【关闭】  【返回上一页
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