工程流体力学Ⅰ考试基本要求Word文件下载.docx
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2.领会
（1）不可压缩流体的概念；
（2）连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型；
（3）速度梯度的物理意义；
（4）牛顿内摩擦定理；
（5）质量力和表面力。
3.简单应用
（1）运动粘度和动力粘度的关系；
（2）牛顿内摩擦力的计算；
（3）流体的压缩性和膨胀性的计算；
4.综合应用
（1）会分析作用在流体上的力；
（2）粘性阻力的计算分析。
第二章流体静力学（8学时）
（一）学习目标
1.掌握流体静压强及其特性；
2.了解流体平衡微分方程建立的思路和过程；
3.掌握等压面的方程和等压面的性质；
4.了解静力学基本方程式的推导过程和方程的意义及适用条件；
5.掌握压力的测量标准及压力的单位；
6.了解测压计的原理，掌握测压管和比压计测量一点的压力和比较两点压差的方法；
7.了解等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡。
8.掌握静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；
9.掌握静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法；
第一节流体静压强及其特性（0.5学时）
1.流体静压强及其特性
第二节流体平衡微分方程式（1.5学时）
1.流体平衡微分方程式的建立
2.流体平衡微分方程式的积分
3.等压面
第三节重力作用下的流体平衡（2学时）
1.静力学基本方程式；
2.静力学基本方程式的意义；
3.压力的测量标准；
4.测压计。
第四节几种质量力作用下的流体平衡（1学时）
1.等加速水平运动容器中流体的相对平衡；
2.等角速度旋转容器中流体的相对平衡
第五节静止流体作用在平面上的总压力（1学时）
1.总压力的大小；
2.总压力的作用点。
第六节静止流体作用在曲面上的总压力（2学时）
1.总压力的大小；
2.总压力的作用点。
（三）考核知识点
1.流体静压强及其特性；
2.等压面的方程和等压面的性质；
3.静力学基本方程式的几何意义、物理意义及适用条件；
4.用测压管和比压计测量一点的压力和比较两点的压差；
5.等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡；
6.静止流体作用在平面上的总压力及作用点；
7.静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。
1．识记
（1）流体静压强及其特性；
（2）等压面的定义和等压面的性质；
（3）绝对压力、相对压力、真空压力的定义和它们之间的关系；
（4）绝对静止、相对静止；
（5）压力体。
（1）流体平衡微分方程建立的思路和过程；
（2）静力学基本方程式的推导过程；
（3）静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；
（4）静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法。
（1）已知质量力求等压面方程；
（2）已知质量力求静压力的分布规律；
（3）计算静止液体中任一点的静压力；
（4）计算静止液体中两点的压差；
（5）画压力体。
（1）应用静力学基本方程式计算静止流体作用在平面上的总压力及作用点；
（2）应用静力学基本方程式计算静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。
第三章流体运动学和动力学基础（12学时）
1.了解研究流体运动的两种方法；
2.掌握流体运动的基本概念；
3.掌握连续性方程、理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程及其应用；
4.掌握泵的扬程、有效功率的计算；
5.掌握稳定流的动量方程及其应用。
第一节研究流体运动的两种方法（1学时）
1.拉格朗日法；
2.欧拉法
第二节流体运动的基本概念（1学时）
1.稳定流和不稳定流；
2.迹线和流线；
3.流管、流束和总流；
4.有效断面、流量和平均流速
第三节连续性方程（1学时）
1.一元流动的连续性方程；
2.空间流动的连续性微分方程；
第四节理想流体运动微分方程式及伯努利方程（2学时）
1.理想流体运动微分方程式；
2.理想流体运动的伯努利方程；
第五节实际流体总流的伯努利方程（3学时）
1.实际流体微小流束的伯努利方程；
2.实际流体总流的伯努利方程；
（1）、缓变流断面；
（2）、动能修正系数。
3.总流伯努利方程的应用
（1）、水头线的绘制
（2）、泵装置的水力计算
（3）、流速测量—毕托管
（4）、流量测量—文丘里管
（5）、流体的吸力—喷射泵
第六节泵对液流能量的增加（1学时）
1.扬程；
2.功率。
第七节系统和控制体（1学时）
1.系统
2.控制体
3.输运公式。
第八节稳定流的动量方程（2学时）
1.稳定流动量方程的建立
2.动量方程的应用
（1）、流体作用于弯管的力；
（2）射流的背压；
（3）、自由射流对挡板的压力。
1.研究流体运动的两种方法；
2.流体运动的基本概念；
3.稳定流动的连续性方程；
4.理想流体运动的伯努利方程式、实际流体总流的伯努利方程式的意义及适用条件；
伯努利方程式的应用；
5.水头线；
6.泵的扬程、有效功率；
7.动量定理及其应用。
（1）研究流体运动的两种方法；
（2）流体运动的基本概念：
稳定流和不稳定流、迹线和流线、流管、流束和总流、有效断面、流量和平均流速；
（3）泵的扬程、有效功率；
（4）系统、控制体；
（1）连续性方程的物理意义；
（2）理想流体伯努方程的几何意义和物理意义；
（3）理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程的适用条件；
（4）水头线的变化趋势、伯努利方程式的应用注意事项；
（3）动能修正系数和动量修正系数的物理意义。
（1）欧拉法中加速度的计算；
（2）体积流量和重量流量的转换；
（3）已知流量求断面的平均流速；
（4）已知速度场求流线方程；
（5）泵的扬程、有效功率的计算；
（6）水头线的绘制。
4．综合应用
（1）伯努利方程在工程中的应用计算；
（2）动量方程在工程中的应用计算；
第四章流体阻力和水头损失（14学时）
1.了解流动阻力产生的原因及分类；
2.掌握流体运动的两种流动状态及其判别标准；
3.了解实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）的建立过程，掌握圆管中层流的流动规律；
4.掌握因次分析法，掌握力学相似概念和主要相似准则的意义及用途；
5.了解紊流的产生原因，了解紊流的运动参数的特点，了解雷诺方程的推导过程及雷诺应力；
6.了解影响沿程阻力系数的因素，熟练掌握沿程水头损失和局部水头损失的计算方法；
第一节流动阻力产生的原因及分类（1学时）
1.流动阻力产生的原因；
2.流动阻力的分类
第二节两种流态及转化标准（1学时）
第三节实际流体运动微分方程—N-S方程（1学时）
1、应力形式微分方程的推导
2、N-S方程的推导：
（1）、切向应力与应变的关系。
（2）、法向应力与应变的关系。
第四节圆管层流分析（1学时）
第五节因次分析和相似原理（4学时）
1.因次分析
（1）、物理量的因次
（2）、因次齐次性
（3）、π定理
2.相似原理
（1）、流动相似的概念
几何相似运动相似动力相似
（2）、相似准则
Re数、Fr数、Er数
第六节紊流的理论分析（2学时）
1.紊流的产生原因；
2.紊流的运动参数特点；
3.雷诺方程的推导过程及雷诺应力；
4.水力光滑、水力粗糙
第七节尼古拉兹实验及沿程阻力系数λ的计算公式（2学时）
1.尼古拉兹实验
2.λ的计算
3.非圆管沿程阻力计算
第八节局部水力摩阻（2学时）
1.流动阻力产生的根本原因；
流动阻力的分类；
2.流体运动的两种流动状态及其流态的判别标准；
3.实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）的应用；
4.圆管层流分析；
5.因次分析和相似原理；
6.层流边层、水力光滑、水力粗糙
7.沿程阻力系数λ的计算、局部水力摩阻的计算。
（四）考核要求
（1）水力半径；
沿程阻力、局部阻力；
（2）物理量的因次、因次齐次性；
（3）几何相似运动相似动力相似；
（4）Re数、Fr数、Er数的物理意义；
（5）雷诺应力；
水力光滑、水力粗糙。
（1）流动阻力产生的根本原因；
（2）流态的判别标准为何用雷诺数而不用临界流速；
（3）π定理；
（4）模型设计及相似律的选择。
（5）紊流流态的划分；
（1）流态的判别；
（2）π定理的求解步骤；
（3）模型设计及相似律的选择；
（4）沿程阻力系数λ的计算；
（5）局部水力摩阻的计算。
（1）由实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）求解流体运动的速度；
（2）沿程水头损失和局部水头损失的计算；
第五章压力管路的水力计算（8学时）
1.理解长管、短管的概念，掌握串联、并联管路的水力特性；
2.掌握有压稳定流动时管路的水力计算；
3.掌握孔口、管嘴的水力计算。
第一节简单长管的水力计算（2学时）
1、沿程水头损失的综合公式
2、管路特性曲线；
3、三类水力计算问题。
第二节复杂管路的水力计算（2学时）
1、串并联管路的水力特点；
2、分支管路的水力计算。
第三节短管的水力计算（2学时）
1、综合阻力系数；
2、短管实用计算通式。
第四节孔口和管嘴泄流（2学时）
1、定水头孔口泄流；
2、定水头管嘴泄流。
1.管路特性曲线；
2.长管、短管的水力计算；
3.孔口和管嘴泄流。
（1）长管、短管；
管路特性曲线；
（2）串联管路、并联管路、分支管路；
（3）综合阻力系数；
（4）孔口的收缩系数；
（5）流速系数、流量系数的物理意义；
（1）三类水力计算问题；
（2）综合阻力系数的计算；
（3）流量系数与流速系数、孔口的收缩系数的关系；
（4）为何管嘴出流比孔口出流流量大。
（1）简单长管的第一类水力计算问题；
（2）串联管路、并联管路的水力计算。
（1）简单长管的第一、第二类水力计算问题；
（2）串并联管路的水力计算。
第六章一元不稳定流（4学时）
1.了解一元不稳定流的基本方程；
2.了解管路中水击现象，能够进行水击压力计算；
3.了解变水头泄流与排空的水力计算。
第一节一元不稳定流的基本方程（1学时）
1.连续性方程；
2.运动方程。
第二节 水击现象（1学时）
第三节 水击压力的计算（1学时）
第四节水击基本方程
本节不要求。
第五节变水头泄流及排空（1学时）
1.自流不稳定泄流原理；
2.自流泄油时间的实用图解法。
1.惯性水头；
2.相长；
直接水击、间接水击；
3.正反射、负反射；
（1）相长、直接水击、间接水击；
（2）正反射、负反射；
（1）惯性水头的物理意义；
（2）水击现象的成因、水击的传播和反射；
（1）相长的计算；
（2）水击波传播速度的计算；
（3）最大水击压力的计算。
（1）变水头泄流及排空时间的计算。
第七章理想流体二元不可压缩流动（4学时）
1）了解本章所涉及到的概念、能确定流体的速度势及流函数。
2）流体微团运动的分析、势流和涡流；
平面势流；
势流的迭加原理；
绕流的升力和阻力。
第一节流体微团运动的分析、势流和涡流（1学时）
1.流体微团运动的分析
2.势流和涡流
第二节平面势流（1学时）
1.速度势和流函数、流网
2.几种简单的不可压缩流体平面势流
第三节 势流的叠加原理（1学时）
第四节绕流的升力和阻力（1学时）
1.流体微团的三种运动形式；
2.线变形率、角变形率、旋转角速度的计算；
3.势流和涡流
4.速度势及流函数；
5.绕流的升力和阻力；
（1）流体微团的三种运动形式；
（2）势流和涡流的定义；
（1）涡量、速度环量；
（2）绕流的阻力的组成、升力的产生原因；
（1）线变形率、角变形率、旋转角速度的计算；
（2）已知速度分量求速度势和流函数；
（3）已知速度势求流函数；
（4）已知流函数求速度势
（1）绕流的升力和阻力的计算。
第八章气体的运动（8学时）
1.掌握可压缩流体一元恒定流动的基本方程；
2.正确理解压力波的传播、声速和马赫数的概念；
3.掌握完全气体做一元等熵稳定流动时滞止状态下滞止参数与静参的关系、临界状态下临界参数与滞止参数的关系；
了解极限速度与速度系数的概念；
4.了解可压缩流体在变截面管中的流动；
5.了解实际气流的等截面管流。
第一节气体动力学诸方程（1学时）
1、连续方程；
2、状态方程；
3、能量方程；
第二节 弱扰动波的传播（1学时）
1、弱扰动波的传播速度-声速；
2、微弱扰动在亚声速和超声速气流中的传播。
第三节 气体的参考状态与气体动力学函数（2学时）
1、气体的参考状态
（1）、滞止状态
（2）、临界状态
（3）、气体的极限速度umax，速度系数λ
2、气体动力学函数
第四节 变截面管中的等熵流动（2学时）
1.截面积变化对气流运动的影响；
2.渐缩喷管；
3.拉瓦尔喷管。
第五节实际气流的等截面管流（2学时）
1、实际气流绝热流；
2、粘性对绝热管其它参数的影响。
1.气体动力学诸方程；
2.声速；
马赫数；
速度系数；
3．滞止参数与静参的关系；
临界参数与滞止参数的关系；
4.截面积变化对气流运动的影响；
5.渐缩喷管的流动特征；
6.渐缩喷管的流动特征。
（1）声速的概念及其物理意义；
（2）马赫数的概念及其物理意义；
（3）滞止状态与滞止参数；
（4）临界状态与临界参数。
（1）声速的物理意义；
（2）马赫数的物理意义；
（3）引入速度系数的意义。
（1）声速的计算；
（2）状态方程的应用；
（3）滞止参数与静参的关系计算；
（4）临界参数与滞止参数的关系计算。
（1）渐缩喷管的流动特征及其工况；
（2）拉瓦尔喷管的流动特征及其工况。
第九章非牛顿流体的流动（8学时）
1.了解非牛顿流体的流变性、本构方程等概念和非牛顿流体的分类；
2.掌握幂律流体和宾汉流体在圆管和环空管中的流动规律；
3.了解幂律流体和宾汉流体的流变参数测定原理。
第一节非牛顿流体的基本概念、非牛顿流体的分类（1学时）
第二节纯粘性无时变性非牛顿流体流变方程（1学时）
第三节非牛顿流体的定常层流流动（2学时）
1、牛顿流体的圆管层流；
2、幂律流体的圆管层流；
3、宾汉流体的圆管层流。
第四节非牛顿流体的圆管紊流（2学时）
1、幂律流体的圆管层流；
2、宾汉流体的圆管层流；
第五节非牛顿流体流变测量的测量（2学时）
1、毛细管流变仪；
2、旋转粘度计；
1.非牛顿流体的基本概念；
2.纯粘性无时变性非牛顿流体流变方程；
3.幂律流体、宾汉流体做圆管层流、圆管紊流时的水力计算；
4.非牛顿流体流变测量的特点。
（1）非牛顿流体；
流变性；
流变曲线、流变方程；
（2）剪切稀化、剪切稠化；
触变性、震凝性；
（3）管流特性参数；
（1）视粘度（表观粘度）；
（2）幂律流体、宾汉流体的流变方程；
综合Re数；
（3）非牛顿流体流变测量的特点；
（4）细管流变仪的工作原理、旋转粘度计的工作原理。
（1）幂律流体、宾汉流体做圆管层流、圆管紊流时的水头损失计算；
1）非牛顿流体在圆管和非圆管中流动时水头损失的计算。
四、学习教材和主要参考书
指定的教材、参考书籍
教材：
《工程流体力学》袁恩熙编，石油工业出版社1995年版
五、有关说明与实施要求
（一）关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明
在本大纲的“考核知识点与考核要求中，对各个知识点按四个能力层次（“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”）分别提出要求，这些层次之间具有递进等关系。
四个能力层次的含义：
识记：
要求能够识别和记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容（如定义、定理、定律、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤及特征、特点等），并能根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。
领会：
要求能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵和外延，熟悉其内容要点和它们之间的联系，并能根据考核的不同要求，做出正确的解释、说明和论述。
简单应用：
要求能够运用本课程中规定的少量知识点，分析和解决一般应用问题。
如简单的计算、绘图和分析、论证等。
综合应用：
要求能够运用本课程中规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题。
如简单计算、绘图、简单设计、编程和分析、论证等。
（二）自学方法指导
本课程是一门基础知识与应用技能并重的课程，因而在学习方法上也有其自身的特点。
概括地说就是：
对基本概念性的知识要弄清楚，对基本应用的操作要上机反复练习，对书中的习题要认真独立完成，还要注意归纳总结，勤做笔记，以巩固所学知识。
在学完全部内容之后可再做一些综合练习，以使自己的操作技能得到进一步提高。
为了帮助大家提高自学效果，以下几点方法可供参考：
1、学习过程中要始终结合本大纲来学，在阅读教材的每一章内容之前，应先参看考试大纲中的这一章的知识点和学习要求，了解重点和难点以及对各知识点的能力层次的要求，能做到自学起来心中有数，从而能把握住学习内容的轻重和自学进度。
2、读教材时要循序渐进，先粗读后细读。
对大纲指出的重点要精读，吃透每一个知识点；
对概念性的知识要深刻理解；
对基本操作方法要熟练掌握并融会贯通。
3、本课程是一门实践性很强的课程，因此，在学习过程中要实践，通过实践加深对教材内容的理解，提高学习效率。
4、认真完成书中的习题有助于理解、消化、掌握和巩固所学的知识。
应做到每一章学习结束后，章末的习题都能独立、正确、熟练地完成。
5、遇到疑难问题如果一时无法解决但不影响后续内容学习的可以暂搁一搁，之后可以利用社会助学或考前辅导之际得解决，也可找同学商量，集思广益，进行讨论。
6、学习时要注意归纳、总结和比较，以求对知识点的融会贯通。
（三）对社会助学的要求
1、应以本大纲的制定的教材为基础、本大纲为依据进行辅导，不能随意增删内容或更改要求。
2、应熟知本大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点，正确把握各知识点要求达到的层次，深刻理解对各知识点的考核要求。
3、应对学习方法进行指导，提倡“仔细阅读教材，认真完成习题；
主动获取帮助，依靠自己学通”的学习方法。
4、应注意对考生自学能力的培养，引导考生逐步学会独立学习、独立思考、独立操作。
在自学过程中要学会自己提出问题，经过分析自己做出判断，从而解决问题。
5、本课程共5学分。
因此应注意对考生实际操作能力的培养，不能简单地仅帮助考生解决这个问题，而是要善于启发、引导考生弄清为什么会出现这样的问题，用什么方法可以解决这类问题。
以使考生理解问题出现的原因，掌握解决问题的办法。
（四）关于命题考试的若干问题
1、本大纲各章所规定的考试知识点及知识点下的知识细目都属于考核的内容，考试命题覆盖到各章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。
如第一、六、七、九章主要考概念，第二、三、四、五、七、八章是重点，主要考计算。
2、试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：
“识记”占30%，“领会”占30%，“简单应用”占20%，“综合应用”占20%。
3、试卷难易程度要合理，可分为：
易，较易，较难和难四个等级。
每份试卷中不同难度试卷的分数比例一般一次为：
2：
3：
2。
4、试卷的主要题型主要有：
填空、判断正误、名词解释、简答、一般计算和综合计算。
5、考试采用闭卷考试方式，时间为120分钟；
试卷
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