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流体力学实验内容与教学目标


一、流体力学实验的性质、目的和任务:
    流体力学实验是能源与环境系统工程专业的必修学科基础实验课程。  本课程实验主要是使学生了解流体静力平衡状态下的平衡规律及流体静力学基本方程的验证;和流体运动基本原理及流体运动的描述方法。通过流体力学的数值仿真实验了解和掌握流动的规律,可视化流体的流动现象,为科学研究的流体力学问题分析和实际应用奠定良好的分析和数据处理能力,加深对工程流体力学中的理论知识的理解,培养学生的动手能力和实际问题分析能力。
二、教学内容、教学基本要求及教学重点与难点
1、流体静力学实验
    掌握用测压管测量流体静压强的技能;验证不可压缩流体静力学基本方程;通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨,进一步提高解决静力学实际问题的能力。
2、不可压缩流体恒定流动量定律实验
    验证不可压缩流体恒定流的动量方程;通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨,进一步掌握流体动力学的动量守恒定理。
3、沿程水头损失实验
    加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制lghf~lgv曲线;掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压力传感器或U型管测压的方法;将测得的Re~λ关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。
4、流动现象演示实验
    通过实验观察圆柱绕流的卡门涡街。
5、雷诺实验
    观察层流、紊流的流态及其转换特性;测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则; 学习雷诺数用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义。
6、Gambit几何建模
    了解CFD几何建模;掌握Gambit的几何建模和网格划分;理解网格的控制
7、Fluent软件的操作和使用
    了解fluent数值模拟软件;理解各种流体模型;掌握Fluent模拟的边界和模型等设置。
8、CFD雷诺实验
    通过数值实验学习雷诺实验,掌握CFD模拟流体质点的流线
三、课外学习及实验装置操作的要求:
    本课程是实验训练课,强调实验设计与实验操作的结合,重在强化综合运用所学专业知识。要求通过训练,每小组独立完成题库选题的方案设计和设备操作。所以除课内训练外,学生课外需自主学习,进一步检索和分析选题相关的科技文献,掌握相关理论知识点、各指标的测试原理及测试方法。要求学生课外自主检索《中国科技期刊网》文献并分析归纳、学习流体力学试验、气溶胶流动和沉积的Fluent模拟等专项试验、各种测试仪器的说明书等资料,并利用课外时间完善和细化实验方案。
四、教学方法:
    本课程是一门专业实验实践课程,强调实验设计和实验操作,要求通过科技文献检索与分析归纳,综合运用专业理论知识,每个小组独立完成实验方案的设计,实验指导教师审核修改。本课程的实验充分考虑实验性质和要求,分为验证性、综合性、设计性、研究性实验,具体分类见学时分配表。对于设计型试验由学生完成试验过程的设计,通过教师审核后方可试验;对于验证性试验,需要试验前对试验的要求和原理熟悉;对于综合性试验,除了要求对试验方案进行设计,需在试验数据分析的基础上对试验进行改进;研究性试验要求学生以项目的形式,对专项进行综合研究,获得研究论文为成果的试验结果。

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