中国石油大学：流体力学(电子教案)

1、拉格朗日法。
【掌握】
1、欧拉法及其加速度表达式；
2、流体运动的概念;
3、理想流体运动微分方程（欧拉方程)；
4、缓变流断面及其特性；
5、动能修正系数及其物理意义；
6、节流式流量计基本原理及流量计算公式；
7、驻压强及测速管原理；
8、流动吸力的基本原理；
9、水头线与水力坡降;
10、泵的扬程及功率。
【重点掌握】
习题
2-1
2-10
２-14
*2-15
2-１6
2－19
2－2１
２-22
2-25
＊选做
第三章
流体运动学与动力学基础
(共16学时，
课堂教学14学时，
实验2学时)
一、核心知识点
基本概念,欧拉运动微分方程,连续性方程(质量守恒)，伯努利方程(能量守恒）,动量方程(动量守恒)，方程的应用。
二、教学基本要求
【了解】
２、何谓管路特征曲线？有何用途?
3、长管的水力计算通常有哪几类问题?计算方法和步骤各如何？
４、串并联管路及其水力特征。
5、何谓管路综合阻力系数？何谓作用水头？如何确定综合阻力系数？
６、孔口和管嘴各有何特点?有什么区别？流量系数、流速系数、收缩系数的物理意义如何？它们之间成怎样的关系？
７、水击现象产生的物理原因是什么？
二、教学基本要求
【了解】
1、势函数;
2、巴斯加定律；
3、物体在液体中的潜浮原理。
【掌握】
1、流体静压力的概念及其两个特性;
2、流体平衡微分方程及其积分式；
3、等压面及其方程、性质；
4、几种质量力作用下的流体平衡(相对平衡问题)。
【重点掌握】
1、静力学基本方程及其应用（液式测压计）；
2、各种压强的表示方法;
二、教学基本要求
【了解】
１、Ｎ-Ｓ方程及各项含义;
2、紊流理论。
【掌握】
1、阻力产生的原因及分类；
2、层流和紊流及转化标准（雷诺数）;
3、因次齐次性原理及因次分析方法(π定理）;
4、相似原理,牛顿数及三个相似准数;
5、圆管层流分析结果;
6、水力光滑管与水力粗糙管。
【重点掌握】
1、沿程摩阻系数的计算方法；
3、何谓稳定流动和不稳定流动？试举例说明其区别。
4、何谓流线?流线有什么特点？流线与迹线有什么不同？方程?
５、引入断面平均流速有什么好处?它和实际流速有什么关系？
6、体积流量、质量流量和重量流量之间的关系如何？公式及单位？
7、连续性方程的物理意义如何?
8、欧拉运动微分方程式的物理意义如何？适用于什么情况?
５、N－S方程的物理意义是什么？
６、何谓相似原理?动力学相似包括、和。
7、常用的相似准数有哪些?公式和物理意义?
8、圆管层流速度分布公式、沿程水头损失的计算公式及其他相关公式。
9、水力光滑和水力粗糙如何划分?
10、怎样进行阻力实验来确定沿程水力摩阻系数λ和局部阻力系数ξ值？
１１、试总结计算水头损失的方法和步骤。
【掌握】
1、非牛顿流体运动的研究方法;
2、塑性流体的流动规律;
3、幂律流体的流动规律。
【重点掌握】
1、非牛顿流体及其流变方程。
三、实验
无。
四、思考与练习
1、非牛顿流体有哪些类型?各有何特点?
2、何谓流变曲线和流变方程？各种非牛顿流体的流变曲线如何?
3、何谓视粘度和结构粘度？
1、连续性方程；
2、实际流体总流的伯诺利方程（能量方程）,泵对液流能量的增加;
3、稳定流动量方程的应用。
三、实验
【必做】
1、孔板流量计实验。
【选做】
1、能量方程实验；
2、动量定律实验。
【演示】
1、烟风流线演示实验。
四、思考与练习
1、拉格朗日法和欧拉法在分析流体运动上有什么区别？为什么常用欧拉法?
２、欧拉法中流体的加速度如何表示?
7、牛顿内摩擦定律的内容、数学表达式、适用条件。
8、理想流体与实际流体的差别。
Ｐ１1
第一章
习题
1－5
1－9
第二章
流体静力学
(共1２学时，
课堂教学１0学时,
实验2学时)
一、核心知识点
证明流体力学定理的方法（微元分析法），流体平衡微分方程式,静力学基本方程式，等压面方程（测压计)，作用于平面和曲面上的力。
使用教材:工程流体力学
参考资料：工程流体力学学习指导书及配套习题集
课程简介
本课程是研究流体的运动和平衡规律以及流体和固体之间相互作用的一门科学,本课程的任务是系统介绍流体的力学性质、流体力学的基本概念和观点、基础理论和常用分析方法、有关的工程应用知识等;培养学生具有对简单流体力学问题的分析和求解能力,掌握一定的实验技能，为今后学习专业课程,从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实基础。
9、流束和总流的伯诺利方程式有何区别？其适用条件如何?各项的物理意义又如何？
10、什么是缓变流断面,其特征、水力特征?
11、动能修正系数的物理意义？其值有何特点?
1２、常用的节流式流量计有哪些?其基本原理如何?流量计算公式?
１3、何谓驻压强、总压强?测速管的基本原理如何?
１4、水头线的画法？何谓水力坡降?
3、平面总压力的计算;
4、曲面总压力的计算。
三、实验
【必做】
１、水静压强实验。
【演示】
1、平面静水总压力演示实验;
2、液体相对平衡演示实验。
四、思考与练习
１、流体静压力有哪些特性?如何证明?
2、试述流体平衡微分方程式的推导步骤,其物理意义和适用范围是什么？
3、等压面定义、方程及性质。
4、等压面及其特性如何?
学习建议
本课程要求学生具备较好的数学、物理和力学基础。需先修高等数学、大学物理学、理论力学等课程。学习过程中要侧重于流体力学分析问题、解决问题的方法，同时还应注意结合实验和工程实际问题，认真做好听课、复习、作业等环节内容。全面培养解决实际问题的能力。
章节
主要内容
上交作业
备注
绪论
(共1学时,
课堂教学1学时）
1、液体与气体有哪些不同性质？
2、连续介质假设的内容、引入的目的意义。
3、密度、重度、相对密度的定义及它们之间的关系。
4、流体的压缩性和膨胀性如何去度量？温度和压力对它们怎样影响?
5、流体的粘性?温度对液体和气体粘性的影响，原因何在？
6、作用在流体上的力，包括和？在何种情况下有惯性力?何种情况下没有摩擦力?
１5、何谓泵的扬程?泵的功率？
1６、何谓液流的动量方程?它可以解决哪些问题?
P82
第三章
习题
3-1
3-2
3-７
３-8
3-1０
３-11
3-12
3-1５
３-19
3-２０
３-2１
第四章
流体阻力和水头损失
(共1６学时,
课堂教学１２学时，
实验４学时)
一、核心知识点
形成阻力的原因,阻力分类及两种流态，实际流体的运动，实际流体运动微分方程式，因次分析方法、相似原理，水头损失的计算方法。
一、核心知识点
流体力学的研究对象、任务和方法,流体力学的发展简况。
二、教学基本要求
【了解】
1、流体力学的发展简况;
2、流体力学在石油工业中的地位和作用。
【掌握】
１、工程流体力学的研究对象、任务和方法。
【重点掌握】
无
三、实验
无
四、思考与练习
无
无
第一章
流体及其主要物理性质
（共3学时,
课堂教学3学时）
一、核心知识点
2、局部水头损失的计算公式;
3、水头损失的计算方法；
4、综合水力计算问题。
三、实验
【必做】
1、流动状态实验;
2、沿程水头损失实验。
【演示】
1、层流流线演示实验；
2、雷诺演示实验。
四、思考与练习
1、流动阻力产生的原因及分类。
2、湿周,水力半径,当量直径？
３、绝对粗糙度、平均粗糙度和相对粗糙度的概念？
4、两种流态各有何特点？如何判断流态?
5、静力学基本方程式的两个形式、几何意义和物理意义，使用条件；压强分布图的画法。
6、绝对压力、表压和真空度的意义及其间的相互关系如何？
７、液式测压计的水力学原理是什么？工作液的选择和量程范围及精度有什么关系？
8、何谓相对静止流体?分析的方法如何？单位质量力的分析，自由液面、等压面的确定。
P38
第二章
Ｐ141
第四章
习题
4－1
4-6
4-7
４-9
*4－10
4-１1
4－１7
4-23
＊选做
第五章
压力管路的水力计算
(共10学时,
课堂教学１0学时)
一、核心知识点
长管水力计算，短管水力计算，串并联管路和分支管路，孔口和管嘴出流,水击现象。
二、教学基本要求
【了解】
1、管路特性曲线；
2、第二类、第三类长管问题的水力计算;
P167
第五章
习题
５-１
5-2
５-６
5-7
5-8
5-1８
5-19
５-20
第六章
非牛顿流体运动基础
(共6学时,
课堂教学6学时）
一、核心知识点
非牛顿流体及其流变方程,非牛顿流体运动的研究方法,塑性流体的流动规律,幂律流体的流动规律。
二、教学基本要求
【了解】
1、判别非牛顿流体流动的Ｚ值方法;
２、非牛顿流体的物理参数测定。
3、水击过程分析；