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1、船舶与海洋工程流体力学教学大纲一、课程基本信息课程名称船舶与海洋工程流体力学Ship and Marine Engineering Fluid Mechanics课程编码SPE420911040开课院部石油工程学院课程团队流体力学课程组学分4.0课内学时64讲授64实验0上机0实践0课外学时64适用专业船舶与海洋工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）.大学物理（2-1）、理论力学、大学物理（2-2）课程简介 （必修）船舶与海洋工程流体力学是船舶与海洋工程本科专业的一门专业基础课，主要讲授内容包括：流体的概念及物理性质、流体的运动和 平衡规律、流体和固体之间相互作用、外部
2、绕流等问题。通过本课程的学习，使学生掌握船舶流体力学的基本知识、原理和计算方法，包 括流体的基本性质，流体平衡及运动的基本规律，简单的管路计算，漩涡和势流理论以及边界层基本知识，能运用基本理论分析和解决工 程实际问题，为从事专业工作、科研和其它专业课的学习打下良好的基础。Ship and Marine Engineering Fluid Mechanics is a professional basic course for undergraduate majors in ship and marine engineering. It is a science that mainly stud
3、ies the laws of fluid motion and balance, the interaction between fluid and solid, and the flow around. The task of this course is to enable students to master the basic knowledge, principles and calculation methods of ship fluid mechanics through various teaching links, including the basic properti
4、es of fluids, fluid balance and basic laws of motion, simple pipeline calculation, vortex and potential flow theory and basic knowledge of boundary layer, can use basic theory to analyze and solve practical engineering problems, in order to engage in professional work, the study of scientific resear
5、ch and other professional courses lays a good foundation.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解并认识船舶流体力学与工程实际的关系，掌握流体平衡和运动的基本概念、基本理论、 一般规律和研究方法，能够针对船舶与海洋工程领域内的复杂工程问题建立适当的数学或物理模型是2. 12M2目标2 ：基于船舶流体力学的科学原理，培养应用理论分析和解决船舶与海洋工程中的复杂工程问题 的能力是4. 1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论
6、船舶流体力学的任务，流体力学的发展，流体力学的研究方法Ml2讲授2自学2第1章第1章流体的主 要物理性质本章重点难点：连续介质假设，粘性，牛顿内摩擦定律/31. 11.1流体的概念流体的概念，连续介质假设Ml0.5讲授0.5作业41.21.2流体的物理性 质密度、重度、相对密度、压缩性、膨胀性、粘性及牛顿内摩擦 定律Ml, M21讲授1作业51.31.3作用在流体上 的力质量力和表面力Ml0.5讲授0. 5作业6第2章第2章流体静力 学本章重点难点：静压强的两个基本特性，流体平衡微分方程 式，等压面，静力学基本方程，平面总压力和曲面总压力的计 算/72. 12.1流体静压强及 其特性流体静压强
7、的基本概念、两个基本特性及其证明Ml0.5讲授0.5自学82.22. 2流体平衡微分 方程式流体平衡微分方程，等压面Ml0.5讲授0.5自学92.32.3重力作用下的 流体平衡静力学基本方程及其物理意义和几何意义，压强分布图，压强 的表示方法，液式测压计Ml, M22讲授2作业102.42. 4静止流体作用 在平面上的总压力静止流体作用在任意形状平面上总压力的大小、方向以及作用 点的计算Ml, M22讲授2作业112.52. 5静止流体作用 在曲面上的总压力静止流体作用在曲面上总压力的大小、方向以及作用点的计 算，压力体的确定Ml, M22讲授2作业122.62.6物体在液体中阿基米德原理，潜
8、体和浮体在液体中的平衡和稳定原理Ml1讲授1自学的潜浮原理13习题课 1第2章课后习题 点评点评课后习题总体情况，讲解主要存在问题及错误的知识点Ml, M21讨论1自学14第3章第3章流体运动 学基础本章重点难点：拉格朗日法和欧拉法，流体运动的几何表示， 连续性方程，流体微团运动分析与速度分解定理，速度势和流 函数/153. 13.1描述流体运动 的两种方法欧拉法与拉格朗日法，流体质点的加速度Ml1讲授1作业163.23.2流体运动的几 何描述流线和迹线，流管、流束和总流，有效断面、流量和平均流 速，流动的分类（定常流动/非定常流动、均匀流/非均匀流、 一维/二维/三维流动、正压/斜压流体）M
9、l1讲授1作业173.33. 3流体微团运动 分析流体微团运动分析，亥姆霍兹速度分解定理Ml1讲授1自学183.43. 4连续性方程系统与控制体，输运公式，一元流体流动的连续性方程，空间 流体流动的连续性方程Ml1讲授1作业193.53. 5速度势和流函 数有旋流动与无旋流动，速度势和流函数，复势和复速度Ml2讲授2作业20第4章第4章流体动力 学基础本章重点难点：纳维-斯托克斯方程，理想流体运动微分方程 式，实际流体总流的伯努利方程，稳定流动量方程/214. 14.1纳维-斯托克 斯方程纳维-斯托克斯方程，二平行平板间流体运动分析Ml2讲授2作业224.24. 2理想流体运动 微分方程式理想
10、流体运动微分方程（欧拉方程），理想流体沿流线的伯努利 方程Ml1讲授1自学234.34. 3实际流体总流 的伯努利方程实际总流伯努利方程，缓变流及动能修正系数，水头线及水力 坡降，伯努利方程的应用：一般的水力计算、节流式流量计、 测速管、流动吸力、泵，空泡和船吸等现象简析Ml, M24讲授4作业244.44. 4稳定流动量方稳定流动量方程的应用：弯管水力计算问题、射流的反推力及Ml, M22讲授2作业程自由射流对挡板的冲击力计算、螺旋浆推进器推力25第5章第5章液流阻力 与水头损失本章重点难点：雷诺实验，圆管层流运动规律，圆管湍流运动 规律，量纲分析和相似原理，沿程水头损失及局部水头损失的 计
11、算/265. 15.1液流阻力产生 的原因及分类湿周、水力半径、粗糙度等基本概念，流动阻力产生原因，水 头损失的分类Ml0.5讲授0.5自学275.25. 2流体的两种流 动状态及判别标准雷诺实验，层流、湍流流态，雷诺数Ml0.5讲授0. 5自学285.35.3圆管层流分析圆管层流的流速分布、流量、切应力分布及沿程水头损失Ml, M21讲授1作业295.45. 4相似原理和量 纲分析量纲分析的雷利法及兀定理，流动几何相似、运动相似和动力 相似，相似准数Ml, M23讲授3作业305.55.5圆管湍流分析湍流水力光滑、水力粗糙的定义，沿程水头损失的达西公式， 沿程水力摩阻系数人的实验分析，非圆管
12、的当量直径Ml, M22讲授2作业315.65. 6局部水头损失包达公式，局部水力摩阻系数Ml, M21讲授1作业325.75.7压力管路和孔 口出流压力管路的水力计算，孔口与管嘴泄流Ml, M22讲授2作业33习题课 2第35章课后习题 点评点评课后习题总体情况，讲解主要存在问题及错误的知识点Ml, M22讨论2自学34第6章第6章流体的涡 旋运动本章重点难点：涡量、涡线、涡管、涡通量，速度环量与 Stokes定理，Kelvin定理，旋涡不生不灭定埋，亥姆霍兹二 定理/356. 16. 1涡流的基本概 念涡量、涡线、涡管、涡通量（旋涡强度）、分布涡与集中涡等Ml1讲授1自学366.26. 2
13、斯托克斯定理速度坏量与Stokes定理Ml, M21讲授1作业376.36. 3汤姆孙定理开尔文定理（汤姆孙定理）、拉格朗日定理Ml1讲授1自学386.46.4亥姆霍兹定理亥姆霍兹二定理Ml1讲授1自学396.56. 5旋涡的诱导速旋涡的诱导速度场，兰金涡Ml, M21讲授1作业度和兰金涡40第7章第7章势流理论本章重点难点：拉格朗日方程，平面势流基本解，势流叠加原 理，圆柱绕流，保角变换法，映像法，附加质量/417. 17.1不可压势流的 基本方程和边界条 件拉格朗日方程和势流的伯努利方程，边界条件及解法概述Ml1讲授1作业427.27. 2简单平面势流平行等速流、点源和点汇、点涡、平面偶极
14、Ml1讲授1作业437.37. 3势流叠加原理势流叠加原理，几种简单平面势流的叠加Ml, M21讲授1作业447.47.4绕圆柱体的流 动绕圆柱体无环量和有环量流动Ml, M22讲授2作业457.57.5保角变换法平移变换，旋转变换，儒柯夫斯基变换，平板无环量和有环量 绕流Ml, M22讲授2自学467.67. 6映像法直壁的干扰，圆形壁的干扰，地面效应，风洞壁和水池壁产生 的映像Ml, M21讲授1自学477.77.7附加质量附加质量，绝对速度势、相对速度势、牵连速度势，圆柱体附 加质量Ml, M21讲授1自学48第8章第8章边界层理 论本章重点难点：边界层的概念，普朗特边界层微分方程，边界
15、 层动量积分关系式，平板边界层近似计算，边界层的分离与控 制，绕流物体的阻力，机翼理论/498. 18.1边界层概念边界层的定义，边界层流态，边界层厚度Ml1讲授1自学508.28. 2边界层微分方 程式量级对比分析，普朗特边界层微分方程式Ml1讲授1自学518.38. 3边界层动量积 分关系式冯卡门动量积分关系式，平板层流边界层、平板湍流边界层 以及平板混合边界层的近似计算Ml, M21讲授1作业528.48.4边界层的分离 和控制曲面边界层的流动，边界层分离现象与分离机理，边界层分离 形状阻力Ml1讲授1自学538.58.5圆柱与圆球的卡门涡街，斯特罗哈数，圆柱与圆球绕流，流动阻力与减阻方
16、Ml, M22讲授2作业绕流阻力法548.68. 6机翼理论绕流的阻力与升力，翼型的几何特性，机翼的动力学特征，库 塔-茹科夫斯基升力定理Ml, M22讲授2自学55习题课 3第68章课后习题 点评点评课后习题总体情况，讲解主要存在问题及错误的知识点Ml, M22讨论2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况、参与讨论情况等5%2平时作业1、每周布置23道题目，平均每次课1道题以上。2、成绩采用白分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3、考核学生对船舶流体力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力
17、，题型主要有计 算题、证明题、作图题。20%3随堂测试1、4次左右的随堂测试，每次耗时20分钟。2、成绩采用白分制，根据测试完成情况评分。3、考核学生对船舶流体力学基本知识的灵活应用能力，学生在作业基础上能够分析解决进阶问题的能力，题型主要有 作图题、计算题、证明题。20%4期末考试1、半开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、考核学生对船舶流体力学基本知识的综合应用能力，学生运用所学知识分析和解决复杂问题的能力，题型主要有简 答题、作图题、证明题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步
18、骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时 完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完 成，作图基本规范，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式比较合理、答案部分准确。D-作业抄袭，未 能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2Ml随堂测试30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时 完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图基本规范，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式比较合理、答案部分准确。D-测试抄袭，未 能按时完成，作图不规
19、范，解题思路混乱3Ml期末考试40%（见试卷评分标准）4M2平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时 完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完 成，作图基本规范，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式比较合理、答案部分准确。D-作业抄袭，未 能按时完成，作图不规范，解题思路混乱5M2随堂测试30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时 完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考
20、、按时完 成，作图基本规范，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式比较合理、答案部分准确，D-测试抄袭，未 能按时完成，作图不规范，解题思路混乱6M2期末考试40%（见试卷评分标准）7/平时表现100%A-参与不同形式的教学活动3次以上。B-参与不同形式的教学活动2次以上。C-参与不同形式的教学活 动1次以上。D-不参与教学活动。评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1船舶流体力学，中国石油大学出版社，2018. 02, ISBN:978-7-5636-5786-5.住主教材）2图书1船舶流体力学，朱仁庆等，国防工业出版社，2015.3图书1船舶流体力学，夏国泽，华中科技大学出版社，2003.4图书1流体力学及其工程应用，（美）E 约翰芬纳莫尔，约瑟夫B 弗朗兹尼，机械工业出版社，2006.