流体力学的课件（优质4篇）
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浅谈流体力学实验教学探讨论文【第一篇】
浅谈流体力学实验教学探讨论文
摘要：实验是研究科学技术的重要手段，是流体力学教学的一个重要环节。在理论联系实际、激发学习兴趣、锻炼观察与分析能力、培养创新意识等方面探讨实验教学所起的重要作用。
关键词：流体力学，实验教学，创新意识
流体力学是力学的一个独立分支，它是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。在人们的生产和生活中随时随地都可遇到流体，所以流体力学与人类的日常生活和生产活动密切相关，是航空航天、水利工程、采矿冶金、给水排水、空调通风、土木建筑以及环境保护等学科重要的理论基础，应用范围十分广泛。
实验方法是研究科学技术的重要手段，由于流体运动的复杂性，使得流体力学离不开科学实验。现代流体力学就是在纯理论的古典流体力学与偏重实验的古典流体力学结合后才蓬勃发展起来的，理论分析、实验研究和数值计算是其三大支柱。因此，实验教学是流体力学课程必不可少的重要环节之一。通过实验教学，可以达到如下目的。
1、增强感性认识，巩固理论知识。
流体力学由于其理论的抽象、较多公式的繁杂，学起来普遍会感到比较吃力，时间一长就会逐渐失去学习的兴趣，只满足于死记硬背课本上的理论，不善于思考推究，其主观能动性得不到应有的发挥。而实验却可以较好地解决这一问题，通过实验，可以把抽象的理论知识转化为具体的、可见的液流现象，从而增强感性认识，在帮助理解流体力学的基础理论方面起到事半功倍的效果。
如雷诺实验，该实验的目的是观察层流、紊流的流态及其转换特征；测定临界雷诺数，掌握流态判别准则。实验过程中，先通过调整阀门开度，改变有压管中水流的流速，观察液流的流态转化，可以看到：管中水流流速较小时，颜色水是一条清晰的规则的直线，说明此时水流是分层流动，各流层间互不掺混，流态为层流；随着阀门逐渐开大，流速逐渐增加，管中颜色水开始出现摆动，由原来的直线变为曲线；继续增大流速，颜色水弯曲越来越厉害，终于不再保持一个线条，而是向四周扩散，与周围的清水混到一起，使整个管中的水流全部着色，表明此时液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，该流态为紊流。学生通过观察这一具体的、有趣的液流现象，极大地增强对粘性液体流动的感性认识，深刻地理解层流和紊流的本质特征；并且实验过程中还要求测定临界雷诺数，理解为什么把临界雷诺数作为流态判别准则。
2、观察液流现象，培养分析能力。
流体力学实验的一个非常重要的目的是，在观察液流现象，获得感性认识的基础上，还要思考实验中出现的各种问题，分析并总结流体的运动规律，由感性认识上升到理性认识，不仅可极大地提高学生分析问题和解决问题的能力，而且可以培养其独立的工作能力和实事求是的严谨的工作作风。
如流动现象演示实验可以观察管流、射流、明渠流的多种流动现象，演示边界条件对水头损失的影响。在逐渐扩大段可看到边界层分离而形成的漩涡，而在逐渐收缩段，主流和边壁没有分离，没有形成漩涡——说明逐渐扩大段的局部水头损失大于逐渐收缩段。在突扩段出现较大的漩涡，突缩段在收缩断面后出现较小的漩涡区，可见突扩比突缩有较大的局部损失，而且突扩、突缩比渐扩和渐缩漩涡区长，水头损失大。这也就是为什么工程中多采用圆弧形管嘴或喇叭形取水口而较少采用直角锐缘形管嘴的原因。
3、理论联系实际，培养探索能力。
传统的理论教学，教师往往向学生灌输大量的理论知识，学生处于被动接受的地位，理论与实际脱节的结果是抑制学生主动性和创造性的发挥，而要在这一方面有所改进，实验教学是一个非常好的手段。 如单圆柱绕流实验可以看到边界层分离状况、分离点位置以及卡门涡街的产生与发展过程。卡门涡街在工程实际中有很重要的意义。实验中要求学生根据实验现象，理论联系实际，分析为什么风吹电线，电线会发出共鸣？解决绕流体的振动问题有哪些途径？
而多圆柱绕流实验可看到流体混合、扩散、组合旋涡等流谱。多圆柱绕流广泛应用于传热系统的热交换器中：流体流经圆柱时，边界层内的流体与柱体发生热交换，柱体后的'旋涡起掺混作用，然后流经下一柱体，再交换，再掺混，换热效果较好。
由此可见，将实验现象与工程实践和生活实际联系起来，可有效地激发学生的学习兴趣，促进学生对实验的主动思维和积极探索，在一定程度上培养其创新意识和实践能力。
4、设计实验方案，培养创新能力。
实验是流体力学教学过程中不可或缺的重要环节，它不仅有助于强化理解书本上抽象、艰涩的理论知识，而且在激发学生创新意识、培养创新能力方面起着举足轻重的作用。
流体力学实验内容分为演示型和验证型两部分，其中以验证型实验为主。这些实验方法单一，学生只要按照实验指导书上的实验步骤一步一步地做下去，测量几个实验数据，进行简单的数据分析，就可形成1篇完整的实验报告。这种实验过程，学生只是在被动参与，其主观性和积极性没有得到发挥，更谈不上创新能力的培养。为此，在实验教学中有必要在演示型和验证型实验的基础上，有意识地增加几个综合性和设计性实验。
采用流体力学综合试验台，各管段采用丝扣连接，便于对不同材质管段进行替换，管线可以自由选择连接，在研究新型管材及其连接件时，可直接组合安装在管道上进行测量。如能量方程实验管段，其上既有测速管，又有测压管；既可测定断面平均流速，又可利用二者组成毕托管，测量管道中某点流速，还可利用测压管测定流动阻力。实验时，学生根据教师给定的实验目的和要求，查阅实验资料，设计实验方案，选择不同的管材和管段，有计划、有步骤地进行组合安装，记录完整的实验数据，进行严谨的数据分析，最后形成一份详实的实验报告。这种综合性、设计性实验，学生完成从设计、操作到分析的一个完整过程，可将所学的理论知识融会贯通，极大地锻炼学生分析问题、思考问题和解决问题的能力，在激发学生创新意识、启发创新思维、培养创新型人才方面起到事半功倍的作用。
5、结语。
流体力学是很多工科专业必修的一门专业基础课，理论性和实践性都很强，而实验是将流体力学基本理论与工程实践相结合的非常重要的教学环节。一方面，在对理论知识的理解和验证上，实验课有着理论教学无法替代的关键作用；另一方面，在锻炼学生操作能力、提高分析能力、激发学习兴趣、培养创新意识以及严谨的科学态度上，实验也是不可或缺的教学手段，有必要在实验的教学内容、教学方法和实验设备等方面进行进一步的探讨研究。
参考文献：
[1]蔡增基，龙天渝。流体力学泵与风机[M]。4版。北京：中国建筑工业出版社，
[2]吴班。流体力学实验教学改革探讨[J]。唐山学院学报，，3（2）：105—106
[3]杨晓新。流体力学综合试验台的开发与应用[J]。西安航空技术高等专科学校学报，，1（1）：73—74
[4]王英，谢晓晴，李海英。流体力学实验[M]。长沙：中南大学出版社，
流体力学试卷【第二篇】
流体力学试卷2
一、名词解释
1雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、恒定流动 8、流场 9、无旋流动 10、稳定流动 11、不可压缩流体 12、流场 13、无旋流动 14、有旋流动 15、驻点 16控制体 17理想流体
二、简答题
1、流体静压强的特性是什么？
2、尼古拉兹实验分区级意义是什么？ 3、运动粘滞系数r的物理意义是什么？
4、流体动力粘滞系数u的物理意义是什么？ 5、伯努利方程z?
pr?u
2
2g
?
常数中各项的物理意义？
6、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。
7、下式不可压缩流体N-S方程中，各项的物理意义是什么？ X
8、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？
?1?p
??（
?ux?x
22
??x
?
?uy?y
2
2
?
?uz?z
2
2
）?
dudt
x
三、计算题
1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=，d=，L=160mm，间隙内充满μ=・S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力，试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分）
2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。
3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？
4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=，d2=，过水流量若为Q=/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用
力及作用力的位置。（20分）
5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=，求总流量Q=？（20分）
1、有一钢板制风管，断面尺寸为
400mm?200mm，管内气流平均速度为
/s，气体运动粘滞系数为
×10?8m2/s，判断管内气体的流态？
2、一高压管末端接喷嘴，如下图所示，已知喷嘴出口直径为10cm，管道直径为
40cm，水在管中流量Q为/s，求管嘴对水流的`作用力。
3、已知不可压缩流体的流速分量为：ux?x2-y2，uy??2xy，uz?0，问该流
动是否为无旋流动？
4、已知平面流动的速度分量为：ux?x?t2，uy??y?t2；求：当t=1是过M（1,1）的流线方程。
5、一车间用直径为的风口送风，风口风速为/s，如长度比例常数
为4，确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为/s，则车间相应点的速度为多少？（已知空气的运动粘滞系数为
2
/s）
lmln
?116
6、对某一桥墩采用模型比例为
进行实验。已知模型中水流速度为
/s，实测模型桥墩受水流作用力为4N。求原型中相应的流速与作用
力。
7、在水平放置的管线中接弯管，直径从600mm逐渐减小到300mm，水流方
向偏转600如图所示，在直径较大一端压强为172kN/m2,求作用于弯管上的力的大小和方向，①当水不流动时；②当通过的流量为876L/s时；
8、一弧形闸门AB，宽4m，圆心角为求
作
用
于
闸
45，半径为
2m，闸门转轴恰好与水面平齐，
门的水静压力。
9、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为50mm的短管，形成管嘴出流，已知作用水头H=5m，管嘴出流流量系数u=，试问：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？
0、如图所示，一水平射流冲击光滑平板，流量为Q0,密度？，直径为d0，求：①平
板所受的冲击力。②流量Q1和Q2
11、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知
d1?200mm，d2?100mm，两管短长均为L=50m，
H?10m，沿程阻力系数
??,?A?,?B?,求：管道中水的流量、流速。
1、一根直径为d
1 = 的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径
为d 2 = 喷口，水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2 =20m/s，忽略一切损失，试计算低于喷口h = 4 m处水管截面上的压强p1。
p1
v1d1?v2d2
v1??20??10m/s
?
?z1??
v1
2
2g10
?
2
p2
?
?z2?
v2
2
2g20
2
p19807
2?
5
?4?
2?
p1??10Pa
22、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为 p = 106Pa，H = 3m，管嘴大小口直径 D = 5cm，d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F。
v1D?v2d
连续性方程v1?5?v2?1
v2?5v1
p1?p??H
静力学基本方程p1?106?9807?3
??10
p1
?v1
2
5
?
伯努利方程
2g
?
5
v2
2
2g?
v1
2
?109807
2?
?
25v1
2
2?
v1?/s
动量方程qV?
14
?Dv1?
2
14
??(5?10
?2
)???10
2?2
m/s
3
?qV(v2?v1)?
5
?F
14
?p1A1?F
?4
F??10?F?
??25?10?1000??10
?2
?4?
3、一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水，设排放时间t与液面高度h，重
力加速度g，流体密度ρ，粘度μ等参数有关，试用量纲分析法 （1）取h, g,ρ为基本量，求包含时间的无量纲量Π1 ； （2） 取d, g,ρ为基本量，求包含粘度的无量纲量Π2 。 解：f(d,t,h,g,?,?)?0
n=6
(1)取h, g,ρ为基本量
?1?hg?t
MTL?L(LT
a1
?2
a1b1c1
)(ML
b1
?3
)T
c1
0?c1
0??2b1?1b1?
12
0?a1?b1?3c1a1??1/2
gh
?1?
t
（2）取d, g,ρ为基本量
?2?d
0a20
g
b2
??
a2
?2
c2
MTL?L(LT)(ML
b2
?3
)MLT
c2
?1?1
0?c2?1c2??1 0??2b2?1b2??1/2 0?a2?b2?3c2?1a2??3/2
?2?d?2?
?3/2
g
?1/2
?
?1
?
??d
3/2
g
5、如图所示的抛物线闸门，宽度为b，铰接在B点上，建立如下坐标系后，抛物线闸门断面的方程为y=H-4x2。
1.求流体作用在闸门上总压力的水平分力Fx大小；（4分） 2.求流体作用在闸门上总压力水平分力Fx的作用中心hD；（4分）
3.求流体作用在闸门上总压力的竖直分力Fz大小；（4分） 4.求流体作用在闸门上总压力竖直分力Fz作用中心xD；（4分） 5.维持闸门平衡所需的F。（4分）
解：抛物线方程
y?H?4x
2
（1）水平分力的大小Fx??hcAx??
H2
Hb?
?Hb2
2
3
1
（2）水平分力压力中心hD?hc?
JchcAx
?
H
?12
H2
2
?b?H
?
?H?b
2H3
（3）垂直分力的大小Fy??Vp??Ab?（4）抛物面面积 A?
H/2
?bH
3
H?4x
2
H
??dxdy
D
?
?
dx?
dy?H
H/3
抛物面形心x?
1
??A
D
xd??
H3H3
H
3
H
?
H/2
xdx
?
H?4x
2
dy?
H
3
H
48H
4
y?
1A
??
D
yd??
H
?
H/2
dx?
4
H?4x
2
ydy?
45
H
竖直分力必然经过形心（（5）合力？F?
2
H
48
2
，
H
45
9H
2
），xD?
?4H
H
3
48
Fx?Fy?
?Hb
6
FH?Fx(H?hD)?FyxD
维持闸门平衡的力
F?
?bH(24?H)
144
22
合力与y轴夹角tg??
FxFy
?
32
H
sin??
Fx
?F
?
如图所示矩形敞口盛水车，长2L(m)，高h=2L (m)，静止时水深h1=L (m)。重力加速度为g(m/s2)。求水刚好不溢出时，盛水车的加速度a的大小。（5分）
解：自由面方程为：ax+gzs=0, 水刚好不溢出时， zs(x=-L)=h-h1，因此，-a(-L)/g=2L-L，即a=g。
五、如下左图所示，水由水箱1经圆滑无阻力的孔口水平射出冲击到以平板上，平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高为h1，水箱2中水位高为h2，两孔口中心重合，且d1=d2/2，当h1已知时，求h2高度。（10分）
六、如上右图所示断面突然缩小管道，已知两段面的直径分别为d1(mm)，d2(mm)，且d1=2d2=2d，流量为Q（l/s），水银比压计读数h（mmHg），水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，求从1-1断面流经2-2断面的能量损失hw。(10分)
如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。水从一容器通过锐边入口进入管系，局部损失系数为，钢管的内径均为d(m)，水在钢管内流动的沿程损失系数为λ，用水泵保持稳定的流量Q(m3/s)，水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，若在给定流量下水银差压计的示数为H(mm)。
1.计算水通过阀门的局部损失系数；（4分） 2.计算阀门前水的计示压强。（6分）
水银
期末考试流体力学试题【第三篇】
年1 月
|题号|一|二|三|四
l总分|
|分数
I
I
I
I
|得分|评卷人|
I
I
一 、 选 择题 ( 每 小题 3 分 ，A 臼 跚 共
1.在明渠均匀流中取一六面体，作用在该六面体上的表面力有( A.切向力、正压力
B. 正 压力
C. 正 压 力 、 重 力 D. 切 向 力 、 重 力
2. 在 水 箱 上 接 出 一 条 逐 渐 收 缩 锥 形 管 道 ， 末 端 设 有 间 门 己 控 制 流 量 ， 若 水 箱 内 水 面 随 时
间变化，当阔门开度一定时，管中水流为(
A. 恒 定 均 匀 流
)
B. 恒 定 非 均 匀 流 C. 非 恒 定 均 匀 流
D. 非 恒 定 非 均 匀 流 3. 等 直 径 圆 管 中 紊 流 的 过 流 断 面 流 速 分 布 是 (
A. 呈 抛 物 线 分 布
)
B. 呈 对 数 线 分 布
c.呈椭圆曲线分布
D. 呈 双 线 分 布
781
4. 总 水 头 线 与 测 压 管 水 头 线 的 基 本 规 律 之 一 ， 是 (
A. 总 水 头 线 总 是 沿 程 升 高
)
B. 总 水 头 线 总 是 在 测 压 管 水 头 线 的 上 方
c.测压管水头线沿程升高
D. 测 压 管 水 头 线 总 是 沿 程 下 降 的
5. 跌 水 的 形 成 条 件是 (
)
A.从急流过渡到急流
B. 从 急 流 过 搜 到 缓 流 c.从缓流过渡到缓流
D. 从 缓 流 过 渡 到 急 流
得分|评卷人
二、判断题(每题 2 . 5 分 ， 共15 分 )
1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。(
2. 长 管 是 指 管 道 几 何 长 度 较 长 的 管 道 。 (
)
)
3. 对 于 短 管 ， 若 管 路 ( 管 径 、 管 长 及 布 置 ) 完 全 相 同 、 作 用 水 头 相 等 ， 自 由 出 流 与 淹 没 出 流
的流量是相同的。(
)
(
4. 壁 面 粗 糙 的 管 道 一 定 是 水 力 粗糙 管 。 5. 恒 定 流 一 定 是 均 匀 流 。 (
)
) )
6. 在 恒 定 流 情 况 下 ， 流 线 与 迹 线 重 合 。 (
得分|评卷人
三、简答题(每题 5 分 ， 共 2 0 分 )
1.为什么要建立连续介质模型？ 2. 能 量 损 失 有 几 种 形 式 ? 产 生 能 量 损 失 的` 物 理 原 因 是 什 么 ?
3. 简 述 尼 古 拉 兹 实 验 中 沿 程 阻 力 系 数A 的 变 化 规 律 。
782
4. 如 图 所 示 管 路 系 统 ， I 、 皿 段 为 均 匀 管 ， II 段 为 收 缩 管 ( 收 缩 程 度 较 大 ) ，试问：
(1)当阀门开度一定时，若水箱中水面保持不变，各段管中是恒定流还是非恒定流？是均 匀流还是非均匀流？ (2) 当 间 门 开 度 一 定 时 ， 若 水 箱 中 水 面 随 时 间 而 下 降 ， 各 段 管 中 是 恒 定 流 还 是 非 恒 定 流 ?
=口
阀门
Q
H 一一--I- m
!得分|评卷人|
I
I
I
四、计算题(共 5 0 分 )
1.如图所示，容器中盛有水，右侧为一测压管；左侧为 - u形测压管，管中为水银。已知：
h=O. 5m
,h 2 =0. 2m ， 求 右 侧 测 压 管 中 水 面 高 度 h I ==? (1 2 分 )
「 L d i L
容器
寸 2 1 →
783
2. 如 图 所 示 ， 左 侧 为 密 闭 水 箱 ， 水 通 过 一 管 道 流 入 右 侧 水 箱 ， 已 知 左 水 箱 内 自 由 表 面 相 对
压强 p = 2 9 . 4 k Pa ， 两 水 箱 液 面 高 差 H = 2 . Om ， 管 长 l = 5 m ， 管 径 d = 0 . 2 0 m ， 管 路 沿 程 水 头 损 失系数 ;' = 0 . 0 2，在恒定流情况下，求通过流量？ 08 分 )
-?
'7
Pt
~
一一』可
飞7
1
?
I Q 干
3. 如 图 所 示 一 虹 吸 管 ， 上 下 有 水 位 差 为 H = 2 . 5 m ， 虹 吸 管 顶 部 与 上 游 水 面 高 差 为 h [ =
2. Om ， 虹 吸 管 顶 部 前 ， 管 长 为5. Om ， 虹 吸 管 顶 部 后 ， 管 长 为10. Om ， 管 径 d = 0 . 2 m ， 管 道 沿 程
阻力系数 ;' = 0 . 0 2，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数~J!l =3. 0 ，每个弯管局部阻力系数 ~ fi =
O. 3 ， 如= 求 :
(1)流量 Q = ?
(2) 虹 吸管最大真空 值车 = ? (20 分 )
pg
” -t!
::t::
J
784
试卷代号 : 1 1 2 3
中央广播电视大学 2 0 0 9 -2 0 1 0学年度第-学期“开放本科”期末考试(半开卷)
流体力学试题答案及评分标准
(供参考)
2010 年1 月
-、选择题{每小题 3分，共 1 5分)
1. D
2. D
2. X 3. .J
3. B
4.
4. B
5. D
二、判断题{每题 2 . 5分，共 1 5分}
1.
X
X
5. X
6. .J
三、简答题{每题 5分，共 2 0分}
1.答：液体(气体)是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。工程上研究的流体，关心的是 流体宏观的物理性质。把流体看成为由质点组成的连续体一一连续介质模型。目的是建立描
述流体运动的连续函数。便于应用数学工具，解决工程实际问题。
2. 答 : 有 沿 程 能 量 损 失 和 局 部 能 量 损 失 两 种 。 一 是 因 为 流 体 具 有 粘 滞 性 ， 二 是 因 为 固 体 边界条件的影响。
3. 答 : 尼 古 拉 兹 实 验 揭 示 了 沿 程 阻力 系 数A 的 变 化 规 律 ， 文 字 表 述 或 数 学 公 式 表 述 。
层流 : }， = f刷 ; 水力 光滑 区 : 时ω ; 过渡粗糙 区 : }， = f也 5) 粗糙区(阻力平方区 ) : }， = fφ。
4. 答 :
(1)各段管中都是恒定流； I 、 田 段 为 均 匀 流 . II 段 为 非 均 匀 流 a (2) 各 段 管 中 水 流 都是 非 恒 定 流 。 四、计算题{共 5 0分)
1.解：(1)画出两个等压面(通过 A点画一个，通过 U形测压管中水银液面画一个〉
(2) 列 方 程 z
PA =pgh l
PA 十pgh=PHgh 2
(1)
(2)
2 一05=
(5 分 )
将(1)式带入( 2 )整理得：
hI =(pHgh 2 - p g h ) / p g = 1 3 . 6h2 - h = 1 3 . 6XO.
答 z右侧测压管中水面高度 h I
=2. 22m a
(7 分 )
785
2. 解 z 以 右水 箱 水 面 为 基 准 面 ， 取 a = 1. 0 ， 管 道 进 口 局 部 损 失 'I = ， 管 道 出 口 局 部 损 失
'..=1.
0 ， 管 中 流速 U
(1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高
度
P 29400 JE= 百丽女汇石=3m( 水 柱 )
(2) 列 能 量 方 程 :
(6 分 )
H+主 +问+0+0+ ('I +).去+，..)三
2+3= (+土 + 1. ' ~.
0) 兰
, 2g
y
寸苟 o 乍 U 古d g 巧 = 7 . 0叫 盯 白 τ 5
(3) 流 量 z
膺d 2
11:
0
ω
Q 寸 v = “ . ~.~
O. 22
0
7=0. 2198m 3 /5=219. 8L/s
(6 分 )
答：通过流量 Q = 0 . 2 1 9 8 旷 I s .
3. 解 : (1 ) 以 上 游 水 面 为 基 准 面 ， 列 能 量 方程 z
轩 H+川 =川 +阳 =(ωω2 一一一++0. 3X3+2.. y , 1. 0ω) 一= 一 , _ . y , y . y ” y , _ 0+ v . . 2g
~'Y'2g
5+10 , _ _ , _ _, , _ , _ _ , . _, .J 2. 5 =μ15m/s
_..J
v= 1 v'2g ..1 8. 4 ?
0
QW-zw-n qz
=主子 u = lL-7一 o = 时/5
(8 分 )
(2) 以 上 游 水 面 为 基 准 面 ， 列 上 游 过 流 断 面 和 顶 部2-2 段 间 的 能 量 方 程 z
忡忡忡叫+去+丢+ u ht h ) 二
P. , ,. 1 二 v2 _ _ ,. _ , _ _~ 5 ,_ _ , _ _, 2. 4152 2=-hl-u+ 咛 + 如 + 如 ) 写 = 一 2 . 0 一 ( 川 + 队 0 2 0:2 ++0. 3)寸 7 pg
主主 = - 2 .
0 - 1. 428=-3. 428m(水柱 )
(8 分 )
(4 分 )
3 答： (1)流量 Q = O . 0758m /5
(2) 虹 吸 管 最 大 真空 值发 生 在 顶 部 ， 最 大 真 空 值 为 3 . 4 2 8 m ( 水 柱 )
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流体力学教学资源库建设论文【第四篇】
流体力学教学资源库建设论文
一、教学资源库建设的意义
（一）课程教学自身的内在需要
教学资源库建设应根据课程不同特点有针对性地进行。流体力学研究的对象是流体，其有别于固体的特殊性在于易变形和易流动性。流体力学的研究方法大多采用欧拉法，其着眼点是研究流体流过的区域即“场”上的流体物理量的变化，与大家熟知的针对固体运动的物理学或固体力学的研究方法不同。由于流体力学的上述特点，因而出现了许多新概念和新现象。例如定常、非定常，流线、迹线，层流、湍流，有旋、无旋，边界层、涡街，自由涡、下洗等许多概念在课堂上颇费口舌，介绍了半天学生往往还在云里雾里，难于理解。许多流动现象通常看不见、摸不着，教学内容抽象枯燥、晦涩难懂，采用传统教学方法，学生难于建立清晰的流动概念，因而学习存在畏难和抵触情绪，缺乏进一步学习的兴趣和动力。没有清晰的流动概念就无法提炼出合理的数学模型，势必影响到学生对相关知识点和课程内容的学习。而利用流场显示、小动画、虚拟仿真等方法获得的图形图像及视频等多媒体素材，在教学过程中只需播放几分钟甚至几秒钟，就能让学生加深理解、茅塞顿开，使课堂教学效果产生质的飞跃。采用多媒体的特写、慢镜、定格、细化、放大等技术再现流动现象，聚焦流动细节，使枯燥乏味的流动过程变得新颖有趣，既形象又清晰，提升了学生的感性认识和认知能力，一些流动画面甚至使学生终生难忘。因此，建设符合现代教育技术特点的资源库是流体力学课程教学的内在需要。目前，国家精品资源共享课是各高校课程建设关注的焦点与核心。教育部要求各高校在国家精品课程建设的基础上，进一步转型升级为国家精品资源共享课。可见要建设高水平的国家精品课程和资源共享课，也要以加强教学资源库的建设作为有力支撑。
（二）提高课堂教学质量的需要
提高教学质量需要高质量的教学资源库素材。教学资源在课堂上使用方便，能够突破时空的限制，在课程组成员之间具有高度的共享性、可重复性和可扩展性。教学资源具有形式的多样性，以其精美的画面、优美的音乐、逼真的动画和图像，图文声并茂，极具表现力。在教学活动中，善于使用教学资源库素材，可以使教学信息传递速度明显加快。在教学时数有限的条件下，通过将精彩素材引入课堂，以丰富的背景材料支持教学内容，教师可以传授更多的知识。例如，在讲述边界层分离时，需要探究边界层分离的必要条件是存在逆压梯度和壁面粘滞作用。采用基于实验室拍摄的流动视频进行教学，首先可以观察圆球驻点前方的来流，虽然存在逆压梯度，但边界层并未发生分离；其次观察顺来流方向放置的薄平板附近的流动，也可发现虽然存在壁面粘滞作用，但边界层也未发生分离，可见仅有逆压梯度或壁面粘滞作用边界层并不分离；但当在圆球驻点前方顺来流方向放置薄平板时，可以观察到在平板和圆球连接处的附近流动发生了边界层分离，从而说明了逆压梯度和壁面粘滞的共同作用是边界层分离的必要条件。进一步学生可能会问，逆压梯度和壁面粘滞作用是不是边界层分离的充分条件呢？通过流线体的绕流视频可以发现，在流线体的尾部表面，虽然也存在逆压梯度和壁面粘滞作用，但边界层并不分离，而当流线体长度不变、中间部位增厚逐渐过渡到钝体绕流时，由于钝体尾部表面逆压梯度增加，出现了边界层分离现象，所以可以说明逆压梯度和壁面粘滞作用只是边界层分离的必要条件而不是充分条件。在流体力学课程中，类似的流动现象还有很多，以前大多采用板书、图片等静态的讲授方式，讲授效果并不理想，而现在将丰富的流动视频引入课堂，相当于将实验室搬进了教室，不仅使学生有身临其境、眼见为实的现场感，而且大大节省了讲授时间，提高了教学效率和效果。由此可见，教学有法，教无定法，贵在得法。教学实践表明，基于课堂教学的'流体力学资源库建设与应用是提高教学质量的有效方法。
二、教学资源库建设的内容与重点
根据课程教学需要，将流体力学教学资源库建设内容分成“原始资源库”和“成品资源库”两大部分[3-4]。原始资源库内含文本库、图片库、动画库、视频库、音频库等原始素材。成品资源库内含PPT电子教案、例题习题库、试卷库、典型案例库、网络课程等成品素材，可以直接用于教学。前期以原始资源库的素材收集和建设为主，后期以成品资源库的素材整合和二次开发为主。后期建设需要通过教师的大量劳动进行再加工、再创造，因而是教学资源库建设的重点。建成的原始素材库内容主要包括五个方面：
（1）基于课程知识点的教学素材库建设。包括流体粘性、压缩性、流线、湍流等课程所有知识点。
（2）基于课程自然现象的教学素材库建设。包括大雁成人字形飞行、龙卷风的形成与演化等自然现象。
（3）基于课程相关的流体工程教学素材库建设。包括螺旋桨穴蚀、水击、球鼻首减阻等工程案例。
（4）基于课程最新科研成果的教学素材库建设。包括舰船水压场、超空泡流、水下滑翔机等最新科研进展。
（5）基于课程科学家相关事迹的教学素材库建设。包括欧拉、普朗特、冯卡门等科学研究的思想与方法。
建成的成品素材库内容主要包括四个方面：
（1）课程PPT电子教案的建设。包括融合原始素材、进行二次开发、符合教师教学要求的所有课件。
（2）课程概念题库的建设。包括体现课程知识点、重难点便于学生学习、复习、考核的重要概念。
（3）课程例题习题库的建设。包括反映课程重要理论、方程、定理的便于教学双方使用的例题习题。
（4）课程试题或试卷库的建设。包括覆盖课程主要内容、难易适度、便于对学生学习做出评价的试题试卷。
三、教学资源库建设的途径
（一）成立教学资源库建设小组
在课程建设牵引的基础上，以先进的教学理念为指导，以现代教育技术为依托，以提高人才培养质量为目的，以服务课程教学为重点，以课程组全体教师为主体，以课程资源的系统性、完整性为基本要求，立足课程特点和需求实际，注重课程资源的适用性和易用性，分工协作，群策群力，共同建设。成立课程教学资源库建设小组，建设人员包括课程组全体教师。课程负责人、资深教授主要负责顶层设计和规划，提出资源库建设的框架与方案，对建设内容进行审核和验收。骨干教师主要负责成品素材的二次开发、分类、筛选、优化与建设，对原始素材与课程内容进行深层次整合。青年教师主要负责原始素材的收集、整理和初次开发与建设。
（二）采用多种手段建设原始素材库
通过收集整理、购买引进、自主开发等多种方式，建设原始素材库。将搜集国外著名大学的教学专题片、开放课程和国内高等院校国家精品课程的流体力学素材作为首选，全方位获取各种免费公共教学资源。例如，现在可以在互联网上免费获取世界著名流体力学专家在实验室拍摄的流动演示专题视频，包括斯坦福大学教授讲授的“流场显示”，宾夕法尼亚州立大学教授讲授的“流体力学中的欧拉和拉格朗日方法”，麻省理工学院教授讲授的“涡量”、“压力场和流体的加速度”，剑桥大学教授讲授的“低雷诺数流动”，哈佛大学教授讲授的“边界层基础”和教授讲授的“流体中的波”，加利福尼亚理工学院教授讲授的“可压缩流体的槽道流动”，哥伦比亚大学教授讲授的“湍流”等。这些专题片概念清晰、流动形象、内容精湛，是非常珍贵的流体力学教学资源。国内在教育部主导推动下建设有国家精品课程资源网，汇集了上海交通大学、浙江大学、华中科技大学、西安交通大学等高校的流体力学精品课程视频素材，也可供浏览、下载和借鉴。互联网是获取免费资源素材的主渠道，但需注意注明链接出处，同时只用于教育用途而非商业目的。此外，资源的建设应处理好购买引进和自主开发的关系，若开发的难度大，但购买价格合理的话，可适当购买。依托课程建设、实验室建设和教改项目等投入的经费，可以对国内外的教学软件或研发单位制作的教学电子资源或教材出版中附带的光盘教学资源等采用购买方式有选择的补充。例如，清华大学李玉柱教授编写的“流体力学电子教案”，上海交通大学丁祖荣教授编写的“流体力学多媒体电子教案”、“流体力学网络课程”，浙江大学毛根海教授编写的“工程流体力学网络课程”等数字化教学资源，已由高等教育出版社出版发行。最后，对课程的关键素材，如无法免费获得或购置成本昂贵，可采取自主研发方式，制作原创素材，进行定制开发。海军工程大学曾在自己设计研制的流动循环显示水槽中，拍摄过《涡街》《粘性阻力与升力》《流场显示》等专题录像片，在教学过程中取得了很好的教学效果。自主开发的好处是可以锻炼教学队伍，制作的素材更能符合需求实际，而且拥有所研发素材的自主产权，可以在高校之间进行自由交流，实现资源互换共享。
（三）按照先进教学理念建设成品素材库
按照学科性、适用性、易用性原则循序渐进地建设成品素材库。成品素材库建设必须体现课程需求，并与课程标准、所用教材、讲授内容、学时安排等紧密结合起来。原始素材可以搜集很多，但质量参差不齐。有些原始素材概念定义不同，文字大小不一，公式符号有异，图像分辨率差异性很大，因而不能简单堆积、生搬硬套。在建设成品素材库的过程中，应该紧紧围绕课程的内容、知识点、重难点、特点和需求进行分类、整合、优化和二次开发，既要考虑有利于教师突破教学的重点与难点，又要考虑有利于学生的认知促进以及学习兴趣和动机的维持，使得所建成的成品资源库能够直接用于教学，支持教学，并能使教师快捷地找到所需要的资源，以实现教学的最优化。在成品素材库的建设中，我们将“身边的流体力学现象、流动的工程实际、最新的科研成果、科学研究的思想方法”等原始素材融入PPT电子教案，在课堂教学中取到了事半功倍的效果[5]。引入身边的流体力学现象，有利于激发学生的学习兴趣，使课堂教学生动有趣。引入流动的工程实际，可以增强学习的针对性和有效性，搭起理论和实践的桥梁。引入最新的科研成果，可以拓展学生视野，培养学生的创新精神和实践能力。引入科学家的生平事迹，可以激励学生热爱科学事业，并在潜移默化中掌握科学的研究方法。建成的知识点库、概念题库、例题习题库、PPT电子教案等，不仅可为教师提供便利的教学资源，而且也可适时提供给学生学习和复习使用。建成的试题库紧密结合课程标准和考试要求，包括概念、选择、计算和应用等内容，能够自由组卷或固定搭配出卷，可为考教分离、客观评价教学效果提供有利条件。
（四）立足课堂教学完善课程资源库
资源库的建设的目的在于应用。既要发挥课程组所有成员建设资源库的积极性，更要发挥这些成员应用于课堂教学并不断完善资源库的积极性。教学资源库的建设是一个动态过程，在建设和使用资源库时，需要坚持开放、共建、共享原则，形成资源建设共同体。开放就是资源要能方便地进行修改、重组和利用；共建就是要求课程组的全体教师参与建设，任务分解到人；共享就是要将建成的资源库素材，全部提供课程组教师免费使用。此外，建成的教学资源库在使用时，还需结合教师自身特点和不同的施训对象，进行个性化打造和优化。建设教学资源库需要付出辛勤的劳动，只有通过发挥课程组全体教师共建的力量，才能让每一位教师都共享丰富的教学素材，从而达到整体提高教学质量的目的。通过教学资源共建共享、课堂教学实践不断完善和定期经验交流机制，激发课程组全体教师不断参与教学资源动态更新与建设的积极性，使教学资源库处于持续使用与发展的良好状态之中。