中国石油大学工程流体力学例题等资料.docx

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中国石油大学工程流体力学例题等资料

《工程流体力学》※<学习目的和要求>

 本课程的目的是通过各种教学环节，使学生掌握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。

能运用基本理论分析和解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打好基础。

本课程要求学生首先具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括高等数学、大学物理学、线性代数、工程力学等；其次，强调学生认真做好预习、听课、复习、作业四环节内容。

本课程教学过程中要求教师侧重于流体力学的基本知识、原理和计算方法讲解，同时还应注意结合实验和工程实际问题，进行流体力学分析问题、解决问题思维方式和能力的全面培养。

做到：

1）认真备课

①熟悉教学大纲，再三研究教材，查阅资料，认真备课；

②了解学生的基本情况，便于因材施教。

2）教法多样、学法研究

为进一步提高教学水平，培养学生素质和能力，采取的措施：

①从教学方法上，从实际出发适当地采用课堂讨论、质疑、自学、“一比一教学法”、“单元教学法”等多种不同形式教学方法,丰富了教学活动。

②从传授学法上，帮助学生知道如何学习，引导学生有效地使用教材和相应的参考书；指导学生听课要有针对性；教会学生善于系统整理，使知识系统化，培养学生善于概括归纳的逻辑思维能力；对促进学生的多向创造性思维有着不可抵估的作用。

3）教书育人

传授知识的同时，结合学生思想动态、流体实例进行教书育人。

重视学生平时表现，督促学生时时努力，避免出现“平时不努力，考试搞突击”不良现象，有利于学生知识的有效积累和能力的全面提高。

4）做好课后工作

①认真批改作业，要求自己全批；

②安排定期答疑同时，进行不定期随时答疑；

③和学生们多交流，了解实际情况，对学习基础差、学习目的不明进行多帮助。

※<内容提要>

（一）流体的基本概念和物理性质

1．流体的概念

2．连续介质假设

3．流体的物理性质

4．作用在流体上的力

5．常用单位制简介

（二）流体静力学

1．流体静压强及其特性

2．流体平衡微分方程式

3．流体静力学基本方程及其应用

4．相对平衡

5．流体作用在平面上的总压力

6．流体作用在曲面上的总压力

7．浮体与潜体的稳定性

（三）流体运动与动力学基础

1．研究流体运动的两种方法

2．流体运动的基本概念

3．连续性方程

4．欧拉运动微分方程

5．伯努利方程及其应用

6．拉格朗日方程及其意义

7．稳定流动量方程及应用

（四）液流阻力与水头损失

1．液流阻力产生的原因及分类

2．流体的两种流动状态

3．相似原理和因次分析

4．圆管层流流动

5．圆管紊流流动

6．紊流沿程水头损失的分析及计算

7．局部水头损失分析及计算

（五）压力管路的水力计算

1．简单长管的水力计算

2．复杂管路的水力计算

3．孔口与管嘴泄流

4．水击现象及水击压力的计算

5．习题课

（六）非牛顿流体运动基础

1．非牛顿流体及其流变方程

2．非牛顿流体运动的研究方法

3．塑性流体的流动规律

4．幂律流体的流动规律

5．判别非牛顿流体流动的Z值方法

6．非牛顿流体的物理参数测定

《工程流体力学》教学大纲

英文名称：

EngineeringFluidMechanics

课程编码：

0222114学分：

4.0参考学时：

64实验学时：

8

上机学时：

适用专业：

油气储运B、F

大纲执笔人：

周晓君系（教研室）主任：

孙宝江

※一、课程目标

本课程是油气储运专业的一门重要技术基础课，它的任务是通过各种教学环节，使学生掌握流体平衡和运动的一般规律及其相关的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，培养学生应用基本理论和方法来分析和解决实际问题的能力，为后续专业知识的学习、从事专业工作和科学研究打下理论基础。

※二、基本要求

本课程要求学生具备较好的数学和力学基础，并掌握相关的物理定律。

预修课程为：

高等数学、大学物理、工程力学等。

本课程需要适当联系专业，以分析流动现象，讲明理论为主，不过分强调专业而削弱基本理论的讲授。

※三、教学内容与学时分配建

绪论2学时

1．流体的概念

2．流体作为连续介质的假设

（一）流体的主要物理性质4学时

1．流体的密度、压缩性与膨胀性

2．流体的粘性

3．作用在流体上的力

（二）流体静力学8学时

1．流体静压强及其特性

2．流体平衡微分方程式等压面

3．流体静力学基本方程及其应用

4．多种质量力下的相对平衡

5．静止流体作用在平面和曲面上的总压力

6．静止流体中的浮力Archimedes原理

（三）流体运动与动力学基础12学时

1．研究流体运动的两种方法

2．流体运动的基本概念

3．连续性方程

4．欧拉运动微分方程

5．伯努利方程及其应用

6．泵与系统能量的增加

7．稳定流动量方程

（四）液流阻力与水头损失10学时

1．液流阻力产生的原因及分类

2．流体的两种流态

3．实际流体运动微分方程

4．相似原理和因次分析

5．圆管层流流动

5．圆管内的湍流流动

6．湍流沿程水头损失的分析及计算

7．圆管沿程水头损失的实验分析

8．局部水头损失分析

（五）压力管路的水力计算6学时

1．简单长管的水力计算

2．复杂管路的水力计算

3．短管的水力计算

4．孔口与管嘴泄流

（六）一元非定常流动6学时

1．一元非定常流动基本方程

2．水击现象

3．水击压强的计算

4．变水头泄流时间的计算

（七）气体动力学基础8学时

1．可压缩流体一元定常流动基本方程

2．滞止参数、声速与Mach数

3．微小扰动在气流中的传播

4．Laval喷管与收缩喷管

（八）实验课8学时

1．水静压强实验

2．流量计实验

3．流态实验

4．沿程阻力实验

※四、教材及主要参考资料

   1．工程流体力学，袁恩熙主编，石油工业出版社，1986；

2．工程流体力学，贺礼清主编，石油大学出版社，2001；

3．工程流体力学，闻德荪主编，高等教育出版社，1996；

4．流体力学，郑洽馀、鲁钟琪主编，机械工业出版社，1980；

5．工程流体力学学习指导书，倪玲英、王汝元主编，校内印刷，1996。

中国石油大学（华东）

《工程流体力学》课程教学（自学）基本要求

适用层次：

本科适应专业：

工科各专业

总学时：

64实验学时：

8

学分：

4使用教材：

工程流体力学编者：

袁恩熙出版社：

石油工业出版社

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。

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）

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

流体的概念，流体的主要物理性质，作用在流体上的力。

二、教学基本要求

【了解】

1、流体的概念和特性；

2、表面张力。

【掌握】

1、连续介质假设；

2、密度，重度，相对密度（比重）；

3、膨胀性，压缩性；

4、表面力，质量力。

【重点掌握】

1、粘性；

2、牛顿内摩擦定律。

三、实验

【演示】

1、流体粘滞性演示实验。

四、思考与练习

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？

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。

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；

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？

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

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】

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】

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