工程流体力学课程概述
工程流体力学课程教学大纲
《工程流体力学》课程教学大纲英文名称：Engineering Fluid Mechanics课程编号：学时数：72其中实验学时数：12课程性质：必修课先修课程：高等数学，理论力学等适用专业：建筑环境与能源应用工程专业一、课程的性质、目的和任务本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备工程专业的一门主要技术基础课。
是该专业工程技术人员必须掌握的知识。
它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。
学生通过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分析、解决问题的能力。
是后续专业课程学习的基础。
课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。
2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。
本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论，以及水力计算的基本方法。
使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基础。
二、课程教学内容及基本要求第1章绪论1.1 作用于流体上的力1.2 流体的主要力学性质1.3 牛顿内摩擦定律1.4 流体的力学模型基本要求：了解本课程在专业及工程中的应用；掌握流体主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念。
第2章流体静力学2.1 流体静压强及其特性2.2 流体静压强的分布规律2.3 流体静压平衡微分方程及其积分形式2.4 重力作用下流体静压分布规律2.5 压强的测量、计算与应用2.6 作用于平面的流体静压力2.7 作用于曲面的流体静压力2.8 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡基本要求：理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用；掌握平面和曲面受压力的计算方法。
中国石油大学工程流体力学教案
中国石油大学工程流体力学教案一、课程简介工程流体力学是研究流体在工程中的应用和行为的科学，它涉及到流体的运动规律、动力学特性以及流体与固体相互作用的规律。
本课程旨在使学生掌握流体力学的基本理论、方法和应用，为他们在石油工程、化工、能源等领域的工作提供必要的流体力学知识。
二、教学目标通过本课程的学习，学生应能：1. 理解并掌握流体力学的基本概念、原理和定律；2. 运用流体力学的理论和方法分析和解决实际工程问题；3. 掌握流体力学在石油工程等领域的应用；4. 培养科学思维和创新能力，提高工程实践能力。
三、教学内容第一部分：流体力学基础1. 流体的性质和流动分类2. 流体静力学3. 流体动力学第二部分：流体流动的数值模拟1. 数值模拟的基本原理和方法2. 流体流动的数值模拟实例第三部分：流体与固体的相互作用1. 流体对固体的作用力2. 流体与固体的相互作用实例第四部分：流体力学在石油工程中的应用1. 油气藏流体力学2. 油井流动分析3. 油气管道流动分析四、教学方法采用课堂讲授、案例分析、上机实习相结合的教学方法。
通过讲授流体力学的基本理论和方法，分析实际工程案例，使学生掌握流体力学的应用技能。
利用上机实习环节，让学生亲自动手进行流体流动的数值模拟，提高他们的实践能力。
五、教学评价课程结束后，进行闭卷考试，考试内容涵盖课程的全部教学内容。
还将在学习过程中进行课堂讨论、上机实习等形式的平时考核，全面评估学生的学习效果。
六、教学安排1. 流体的性质和流动分类课时：2学时2. 流体静力学课时：4学时3. 流体动力学课时：6学时4. 数值模拟的基本原理和方法课时：4学时5. 流体流动的数值模拟实例课时：4学时6. 流体对固体的作用力课时：4学时7. 流体与固体的相互作用实例课时：4学时8. 油气藏流体力学课时：4学时9. 油井流动分析课时：4学时10. 油气管道流动分析课时：4学时七、教学资源1. 教材：工程流体力学教材及相关参考书2. 课件：教师制作的课件3. 案例分析：实际工程案例及相关数据4. 数值模拟软件：FLUENT、ANSYS等流体力学模拟软件八、教学建议1. 提前预习，加强课堂互动：学生应提前预习教材，了解课程内容，积极参与课堂讨论，提高学习效果。
工程流体力学
详细描述
随着智能化技术的发展，智能流体控制与调节系统的研 究逐渐成为工程流体力学的前沿领域。通过引入人工智 能、大数据等技术，实现对流体系统的实时监测、预测 和控制，提高流体系统的稳定性和可靠性，为工程实际 提供更好的技术支持。
THANKS FOR WA点一
实验设备
风洞、水槽、压力容器等，用于模拟流体流动和测试流体 动力性能。
要点二
测量技术
压力传感器、流量计、速度计等，用于测量流体的压力、 流量和速度等参数。
数值模拟方法与软件
数值模拟方法
有限元法、有限差分法、边界元法等，通过数值计算 来模拟流体流动。
数值模拟软件
ANSYS Fluent、CFX、SolidWorks Flow Simulation等，用于进行流体动力学分析和模拟。
流体流动的动量方程
一维动量方程
描述流体在一维流动过程中的动量守恒，包括流体的速度、压力 和阻力等。
二维动量方程
描述流体在二维流动过程中的动量守恒，包括流体的速度、压力 和阻力等。
三维动量方程
描述流体在三维流动过程中的动量守恒，包括流体的速度、压力 和阻力等。
流体流动的湍流模型
雷诺平均模型
通过引入雷诺应力来描述湍流中流体的动量交换， 用于模拟湍流流动。
工程流体力学实验与模拟的应用
航空航天
飞机和航天器的空气动力学性能测试和优化 设计。
汽车工程
汽车车身和发动机的流体动力学性能测试和 优化设计。
能源工程
风力发电机叶片和核反应堆冷却系统的流体 动力学性能测试和优化设计。
环境工程
污水处理和排放系统的流体动力学性能测试 和优化设计。
06 工程流体力学前沿研究与 展望
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科，它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识，它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论，它研究的是流体中的物理量，如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容，是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科，是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性，是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学，包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容，也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中，如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用，可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段，也可以为工程设计和技术开发提供依据。
工程流体力学
我们将会看到，是否忽略粘性影响将对流动问题的处理带来很大的区别，理想流体假设可以大大简化理论分析过程。 而 是流体的客观属性，所以往往是在变形速率不大的区域将实际流体简化为理想流体。
ΔV
流体的压缩性
V
流体能承受压力，在受外力压缩变形时，产生内力（弹性力）予以抵抗，并在撤除外力后恢复原形，流体的这种性质称为压缩性。
长度单位：m（米）
质量单位：kg（公斤）
时间单位：s（秒）
流体力学课程中使用的单位制
SI 国际单位制（米、公斤、秒制）
三个基本单位
导出单位，如：
01
密度 单位：kg/m3
02
力的单位：N（牛顿），1 N=1 kgm/s2
03
应力、压强单位：Pa（帕斯卡），1Pa=1N/m2
04
动力粘性系数 单位：Ns/m2 =Pas
05
运动粘性系数 单位：m2/s
06
体积弹性系数 K 单位： Pa
07
一般取海水密度为
常压常温下，空气的密度是水的 1/800 与水和空气有关的一些重要物理量的数值 1大气压，40C 1大气压，100C
空气的密度随温度变化相当大，温度高，密
度低。
水的密度随温度变化很小。 1大气压，00C 1大气压，800C
04
流体不能承受集中力，只能承受分布力。
02
一般情况下流体可看成是连续介质。
03
力学
§1－1 课程概述
工程流体力学的学科性质
研究对象 力学问题载体
宏观力学分支 遵循三大守恒原理
流体力学
水力学
流体
水
力学
强调水是主要研究对象 偏重于工程应用，水利工程、流体动力工程专业常用
工程流体力学课程简介
《工程流体力学》课程简介
课程性质、目的和意义
本课程是机械设计自造及其自动化、环境工程、矿物加工工程专业的一门必修专业基础课，是建筑工程、安全工程、采矿工程专业的一门选修课。
工程流体力学课程是研究流体平衡和运动规律的科学，在学习高等数学、大学物理等课程的基础上，通过本课程的学习，使学生掌握流体平衡和运动的基本理论和工程计算方法，并能够根据所学知识分析和解决相应的工程设计实践中面临的流体平衡和流动问题，同时为学生在相关专业的课程设计及毕业设计或相关专业的继续深造打下基础。
课程体系中的定位
先修课程：高等数学、大学物理。
后续课程：液压传动、流体机械。
该课程以前修课程为基础，是前期基础课向专业课的转折，又是后续专业课程的重要基础。
课程教学目标
了解和掌握对流体力学中流体物理性质的基本概念。
掌握流体静力学、流体运动学、流体动力学以及相似原理与量纲分析的基本理论和规律。
掌握静止流体静压力和壁面受力计算方法，掌握流体运动状态的判断方法，掌握连续性方程、流体动量方程、伯努利方程和动量矩方程的工程应用。
掌握圆管内的粘性流动水头损失计算，会进行管道设计的水力计算。
掌握缝隙流、明渠流、堰流和渗流力学的基本原理和计算方法。
了解流体力学对工程实际问题的解决方法和思路，能够根据所学知识分析和解决工程设计实践中面临的流体流动的问题。
流体力学课程介绍.
流体力学课程介绍
本课程使用教材为莫乃榕主编的《工程流体力学》。
流体力学和应用固体力学是力学的两个不同分支，它们不是相互孤立的，在分析问题和解决问题中既有相同之处又有不同之处，通过讲授了解流体的主要物理性质、流体静力学、流体运动学、理想流体动力学基本方程、不可压缩粘性流体的一元流动、可压缩流体的一元流动、不可压缩粘性流体的流动、膨胀波和激波和量纲分析和相似原理，使应用固体力学专业的学生学习流体力学可加深对固体力学专业课程内容的理解，提高分析和解决问题的能力。
在解决工程实际问题时往往需要多学科、多专业的交叉，学习流体力学可拓宽学生的知识面，为今后的工作和学习奠定坚实基础。
《工程流体力学》 Engineering fluid mechanics
第一章
二、表面力(Surface Force)又称面积力；
定义：作用于流体表面上的力,与作用的表面积大小 成正比。 拉力、压力、切力 表面力包括法向力和切向力；
法向力：垂直于流体表面 P= pA 切向力：与流体表面相切 T=τA
第一章 应力：单位面积上的表面力，正应力(压强)和切向力,
单位：N /m2 , Pa
lim
V 0
M V
p3(1-2-2)
均质流体内部各点处的密度均相等：
ρ——流体的密度， kg/m ； m ——流体的质量, kg； V ——该流体的体积， m3 。
m V 3
p3(1-2-1)
三、重力特性
第一章
流体受地球引力的特性，称重力特性，用容重表示。
容重(Specific Weight): 指单位体积流体的重量。单位: N/m3
工程流体力学课程的学习要求
1.掌握流体力学的基本理论，基本原理； 2.能运用流体力学的基本理论解决工程实际中的问题； 3.掌握流体力学的基本计算技巧，熟练运用“三大方程” 进 行实际工程的计算和设计； 4.了解水泵(风机)的类型、性能及结构特点； 5.掌握水泵(风机)各种性能参数(流量、扬程、功率)的计算； 6.能根据工程的设计要求进行水泵(风机)选型、安装和调节。
葛洲坝水利枢纽是长江干流上新建的第一座水利枢 纽，被誉为长江第一明珠；
葛洲坝水利枢纽奠基于70年代初，竣工于80年代， 工程总投资48.48亿元人民币； 大江电厂、二江电厂总装机21台，总容量271.5万KW ，年均发电量153亿KW.h； 截至1999年电厂累计发电2320亿KW.h，人均创造劳 动产值71.8万元； 战胜大于45000m3/s特大洪水43次，1998年8月在长 江发生特大洪水期间三次超常规拦蓄洪峰，为缓解 长江中下游灾情、避免荆江分洪做出了突出贡献。
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工程流体力学课程概述
2. 课程的性质
工程流体力学是高等学校工程基础类课程。 基础类学科是指解释自然界中的一些普遍规律的学科。比如 用万有引力来解释苹果为什么会从树上掉下来等。 工程基础类课程是基础课和专业课的桥梁。 同时，工程流体力学也能直接解决一些工程实际问题。它是本 专业的核心课程。
工程流体力学课程概述
工程流体力学课程概述
实验授课部分，共8学时
实验1：水静力学综合实验 实验2：伯努利能量方程实验测定 实验3：雷诺数的测定和流动阻力水头损失测量实验 实验4：节流式流量计测量实验（孔板和文丘里流量计）
工程流体力学课程概述
6. 课程学习的基本要求 （1）熟悉和掌握流体平衡、运动的基本运动规律、基本方程，
工程典型应用。
（2）学习方法
• 浏览预习：把握内容、疑难点； • 听课理解：重点在预习中的疑难点； • 课后作业：理解、思考、应用。并计入学习考核的一部分； • 课外拓展：文献、资料、论坛等。 • 认真阅读1.7 工程流体力学学习导论，根据自己的情况研究一套适
合自己的学习方法。
3. 课程的科技、工程地位
工程流体力学是动力工程、机械工程、石油和化学工程、城市 建筑工程、环境工程、航空航天工程以及生物工程等诸多领域研究 和应用的最基础的知识之一。参考1.7节的阅读材料。
4. 课程的专业地位
管道流体输送； 流体机械（泵、压缩机、风机、分离机）； 能源动力等
工程流体力学课程概述
5. 课程的内容
理论授课部分，共48学时 第1章 流体的性质（4） 第2章 流体静力学（6） 第3章 流体运动的基本方程（10） 第4章 量纲分析与相似理论（2） 第5章 黏性流体管内流动（12） 第6章 明渠流动（2） 第7章 黏性流体绕流流动（6） 第8章 孔口和缝隙的水力计算（自学） 第9章 气体动力学基础（6）（未讲章节自学）
工程流体力学
Engineering fluid mechanics
工程流体力学课程概述
课程概述
1. 课程的研究内容 2. 课程的性质 3. 课程的科技、工程地位 4. 课程的专业地位 5. 课程的内容 6. 课程学习的基本要求
工程流体力学课程概述
1. 课程的研究内容
力学与数、理、化、天、地、生并列为七大基础学科。 力学包括：《理论力学》、《材料力学》、《弹性力学》、《 流体力学》，流体力学是这四大力学的重要分支。 流体力学是研究流体的运动平衡和运动规律的科学。 包括： 静力学：静止流体的平衡条件和压力分布； 运动学：流体的运动特征和规律； 动力学：在外力作用下流体的运动规律及固体壁面的作用力、 阻力等。