中国石油大学：流体力学（电子教案）huhi

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1、使用教材材：工程程流体力力学参考资料料：工程程流体力力学学习习指导书书及配套套习题集集课程简介介本课程是是研究流流体的运运动和平平衡规律律以及流流体和固固体之间间相互作作用的一一门科学学，本课课程的任任务是系系统介绍绍流体的的力学性性质、流流体力学学的基本本概念和和观点、基基础理论论和常用用分析方方法、有有关的工工程应用用知识等等；培养养学生具具有对简简单流体体力学问问题的分分析和求求解能力力，掌握握一定的的实验技技能，为为今后学学习专业业课程，从从事相关关的工程程技术和和科学研研究工作作打下坚坚实基础础。学习建议议本课程要要求学生生具备较较好的数数学、物物理和力力学基础础。需先先修高等等数学

2、、大大学物理理学、理理论力学学等课程程。学习习过程中中要侧重重于流体体力学分分析问题题、解决决问题的的方法，同同时还应应注意结结合实验验和工程程实际问问题，认认真做好好听课、复复习、作作业等环环节内容容。全面面培养解解决实际际问题的的能力。章节主要内容容上交作业业备注绪论（共1学学时，课堂教学学1学时）一、 核心知识识点流体力学学的研究究对象、任任务和方方法，流流体力学学的发展展简况。二、 教学基本本要求【了解】1、流体体力学的的发展简简况；2、流体体力学在在石油工工业中的的地位和和作用。【掌握】1、工程程流体力力学的研研究对象象、任务务和方法法。【重点掌掌握】无三、 实验无四、 思考与练练习

3、无无第一章流体及其其主要物物理性质质（共3学学时，课堂教学学3学时）一、 核心知识识点流体的概概念，流流体的主主要物理理性质，作作用在流流体上的的力。二、 教学基本本要求【了解】1、 流体的概概念和特特性；2、 表面张力力。【掌握】1、 连续介质质假设；2、 密度，重重度，相相对密度度（比重重）；3、 膨胀性，压压缩性；4、 表面力，质质量力。【重点掌掌握】1、 粘性；2、 牛顿内摩摩擦定律律。三、 实验【演示】1、流体体粘滞性性演示实实验。四、 思考与练练习1、液体体与气体体有哪些些不同性性质？2、连续续介质假假设的内内容、引引入的目目的意义义。3、密度度、重度度、相对对密度的的定义及及它们

4、之之间的关关系。4、流体体的压缩缩性和膨膨胀性如如何去度度量？温温度和压压力对它它们怎样样影响？5、流体体的粘性性？温度度对液体体和气体体粘性的的影响，原原因何在在？6、作用用在流体体上的力力，包括括和？在何何种情况况下有惯惯性力？何种情情况下没没有摩擦擦力？7、牛顿顿内摩擦擦定律的的内容、数数学表达达式、适适用条件件。8、理想想流体与与实际流流体的差差别。P11第一章习题1-51-9第二章流体静力力学（共122学时，课堂教学学10学时时，实验2学学时）一、 核心知识识点证明流体体力学定定理的方方法（微微元分析析法），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

5、上的力。二、 教学基本本要求【了解】1、 势函数；2、 巴斯加定定律；3、 物体在液液体中的的潜浮原原理。【掌握】1、 流体静压压力的概概念及其其两个特特性；2、 流体平衡衡微分方方程及其其积分式式；3、 等压面及及其方程程、性质质；4、 几种质量量力作用用下的流流体平衡衡（相对对平衡问问题）。【重点掌掌握】1、 静力学基基本方程程及其应应用（液液式测压压计）；2、 各种压强强的表示示方法；3、 平面总压压力的计计算；4、 曲面总压压力的计计算。三、 实验【必做】1、水静静压强实实验。【演示】1、 平面静水水总压力力演示实实验；2、 液体相对对平衡演演示实验验。四、 思考与练练习1、流体体静压

6、力力有哪些些特性？如何证证明？2、试述述流体平平衡微分分方程式式的推导导步骤，其其物理意意义和适适用范围围是什么么？3、等压压面定义义、方程程及性质质。4、等压压面及其其特性如如何？5、静力力学基本本方程式式的两个个形式、几几何意义义和物理理意义，使使用条件件；压强强分布图图的画法法。6、绝对对压力、表表压和真真空度的的意义及及其间的的相互关关系如何何？7、液式式测压计计的水力力学原理理是什么么？工作作液的选选择和量量程范围围及精度度有什么么关系？8、何谓谓相对静静止流体体？分析析的方法法如何？单位质质量力的的分析，自自由液面面、等压压面的确确定。P38第二章习题2-12-1002-144*2

7、-1152-1662-1992-2112-2222-255*选做第三章流体运动动学与动动力学基基础（共166学时，课堂教学学14学时时，实验2学学时）一、 核心知识识点基本概念念，欧拉拉运动微微分方程程，连续续性方程程（质量量守恒），伯伯努利方方程（能能量守恒恒），动动量方程程（动量量守恒），方方程的应应用。二、 教学基本本要求【了解】1、 拉格朗日日法。【掌握】1、 欧拉法及及其加速速度表达达式；2、 流体运动动的概念念；3、 理想流体体运动微微分方程程（欧拉拉方程）；4、 缓变流断断面及其其特性；5、 动能修正正系数及及其物理理意义；6、 节流式流流量计基基本原理理及流量量计算公公式；7、

8、 驻压强及及测速管管原理；8、 流动吸力力的基本本原理；9、 水头线与与水力坡坡降；10、 泵的扬程程及功率率。【重点掌掌握】1、 连续性方方程；2、 实际流体体总流的的伯诺利利方程（能能量方程程），泵泵对液流流能量的的增加；3、 稳定流动动量方程程的应用用。三、 实验【必做】1、孔板板流量计计实验。【选做】1、 能量方程程实验；2、 动量定律律实验。【演示】1、烟风风流线演演示实验验。四、 思考与练练习1、拉格格朗日法法和欧拉拉法在分分析流体体运动上上有什么么区别？为什么么常用欧欧拉法？2、欧拉拉法中流流体的加加速度如如何表示示？3、何谓谓稳定流流动和不不稳定流流动？试试举例说说明其区区别。

9、4、何谓谓流线？流线有有什么特特点？流流线与迹迹线有什什么不同同？方程程？5、引入入断面平平均流速速有什么么好处？它和实实际流速速有什么么关系？6、体积积流量、质质量流量量和重量量流量之之间的关关系如何何？公式式及单位位？7、连续续性方程程的物理理意义如如何？8、欧拉拉运动微微分方程程式的物物理意义义如何？适用于于什么情情况？9、流束束和总流流的伯诺诺利方程程式有何何区别？其适用用条件如如何？各各项的物物理意义义又如何何？10、什什么是缓缓变流断断面，其其特征、水水力特征征？11、动动能修正正系数的的物理意意义？其其值有何何特点？12、常常用的节节流式流流量计有有哪些？其基本本原理如如何？流流

10、量计算算公式？13、何何谓驻压压强、总总压强？测速管管的基本本原理如如何？14、水水头线的的画法？何谓水水力坡降降？15、何何谓泵的的扬程？泵的功功率？16、何何谓液流流的动量量方程？它可以以解决哪哪些问题题？P82第三章习题3-13-23-73-83-1003-1113-1223-1553-1993-2003-211第四章流体阻力力和水头头损失（共166学时，课堂教学学12学时时，实验4学学时）一、 核心知识识点形成阻力力的原因因，阻力力分类及及两种流流态，实实际流体体的运动动，实际际流体运运动微分分方程式式，因次次分析方方法、相相似原理理，水头头损失的的计算方方法。二、 教学基本本要求【了

11、解】1、N-S方程程及各项项含义；2、紊流流理论。【掌握】1、 阻力产生生的原因因及分类类；2、 层流和紊紊流及转转化标准准（雷诺诺数）；3、 因次齐次次性原理理及因次次分析方方法（定理）；4、 相似原理理，牛顿顿数及三三个相似似准数；5、 圆管层流流分析结结果；6、 水力光滑滑管与水水力粗糙糙管。【重点掌掌握】1、 沿程摩阻阻系数的的计算方方法；2、 局部水头头损失的的计算公公式；3、 水头损失失的计算算方法；4、 综合水力力计算问问题。三、 实验【必做】1、 流动状态态实验；2、 沿程水头头损失实实验。【演示】1、 层流流线线演示实实验；2、 雷诺演示示实验。四、 思考与练练习1、流动动阻

12、力产产生的原原因及分分类。2、湿周周，水力力半径，当当量直径径？3、绝对对粗糙度度、平均均粗糙度度和相对对粗糙度度的概念念？4、两种种流态各各有何特特点？如如何判断断流态？5、NS方程的的物理意意义是什什么？6、何谓谓相似原原理？动动力学相相似包括括、和。7、常用用的相似似准数有有哪些？公式和和物理意意义？8、圆管管层流速速度分布布公式、沿沿程水头头损失的的计算公公式及其其他相关关公式。9、水力力光滑和和水力粗粗糙如何何划分？10、怎怎样进行行阻力实实验来确确定沿程程水力摩摩阻系数数和局部部阻力系系数值？11、试试总结计计算水头头损失的的方法和和步骤。P1411第四章习题4-14-64-74-

13、9*4-1104-1114-1774-233*选做第五章压力管路路的水力力计算（共100学时，课堂教学学10学时时）一、 核心知识识点长管水力力计算，短短管水力力计算，串串并联管管路和分分支管路路，孔口口和管嘴嘴出流，水水击现象象。二、 教学基本本要求【了解】1、 管路特性性曲线；2、 第二类、第第三类长长管问题题的水力力计算；3、 水击过程程分析；4、 水击压力力的计算算。【掌握】1、 第一类长长管问题题的水力力计算；2、 串联和并并联管路路的水力力计算；3、 短管的水水力计算算；4、 孔口和管管嘴泄流流计算；5、 水击现象象及产生生原因。【重点掌掌握】1、压力力管路的的水力计计算。三、 实

14、验【演示】1、 孔口管嘴嘴演示实实验；2、 水击演示示实验。四、 思考与练练习1、何谓谓压力管管路？长长管和短短管如何何划分？2、何谓谓管路特特征曲线线？有何何用途？3、长管管的水力力计算通通常有哪哪几类问问题？计计算方法法和步骤骤各如何何？4、串并并联管路路及其水水力特征征。5、何谓谓管路综综合阻力力系数？何谓作作用水头头？如何何确定综综合阻力力系数？6、孔口口和管嘴嘴各有何何特点？有什么么区别？流量系系数、流流速系数数、收缩缩系数的的物理意意义如何何？它们们之间成成怎样的的关系？7、水击击现象产产生的物物理原因因是什么么？P1677第五章习题5-15-25-65-75-85-1885-1995-200第六章非牛顿流流体运动动基础（共6学学时，课堂教学学6学时）一、 核心知识识点非牛顿流流体及其其流变方方程，非非牛顿流流体运动动的研究究方法，塑塑性流体体的流动动规律，幂幂律流体体的流动动规律。二、 教学基本本要求【了解】1、判别别非牛顿顿流体流流动的ZZ值方法法；2、非牛牛顿流体体的物理理参数测测定。【掌