工程流体力学教学大纲

本教学大纲详细说明了在学习中的重点，以及从课时可以看出其的认知程度

《工程流体力学》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程英文名称：Engineering Hydrodynamics

2、课程类别：专业基础课程

3、课程学时：总学时88，实验学时12

4、学分：5.5

5、先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《工程力学》

6、适用专业：油气储运工程

7、大纲执笔：油气储运教研室郑云萍

8、大纲审批：石油工程学院学术委员会

9、制定（修订）时间：2006.11

二、课程的目的与任务

工程流体力学是油气储运工程专业的一门主要专业基础课程。它的主要任务是通过各个教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，提高学生分析和解决实际问题的能力，为以后学习专业知识，从事专业技术工作和科研打下必要的流体力学基础。

三、课程的基本要求

通过本课程的学习，了解流体的物理性质，掌握流体的平衡规律、流体的运动规律、流体与其接触的固体壁面间的受力特点、压力管路中的水力计算、气体动力学基础知识及非牛顿流体运动规律等内容。

四、教学内容要求及学时分配

1. 流体及其主要物理性质（4学时）

1）具体内容

工程流体力学的研究对象

流体的特性、连续介质的假说

流体的密度和重度

流体的压缩性、膨胀性和粘性

作用在流体上的力

2）重点：流体的物性及作用在流体上的力

3）难点：粘性

4）基本要求

正确理解流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律

正确理解流体连续介质、理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念2.流体静力学（10学时）

1）具体内容流体静压强及特性

流体平衡微分方程式

流体静力学基本方程式

压力的基准和计量

流体相对平衡

静止流体作用在平面上的力

静止流体作用在曲面上的力

2）重点：流体静压强的特性，流体静力学基本方程式的应用，静止流体作用在平面、曲面上的力

3）难点：静止流体作用在平面、曲面上的力

4）基本要求

掌握流体静压强的概念及其性质

掌握流体平衡微分方程式及应用，能够熟练地进行点压强和总压力的计算

3. 流体运动学与动力学基础（14学时）

1）具体内容

研究流体运动的拉格朗日法及欧拉法

流体运动的基本概念

恒定流动的连续性方程

理想流体运动微分方程式

理想流体伯努利方程式

实际流体伯努利方程式及其意义

伯努利方程式的应用

泵对液体能量的增加

系统与控制体

动量定理及其应用

2）重点：流体运动的基本概念，伯努利方程式的应用，泵对流体能量的增加，动量定理的应用

3）难点：实际流体伯努利方程式的推导，输运公式的推导，能量方程、动量方程的灵活应用

4）基本要求

了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象描述流体运动的概念

掌握连续性方程式，流体微团运动的基本形式和理想流体运动微分方程式（欧拉运动方程式）

牢固掌握流体运动的总流分析法，能够比较灵活地综合运用连续方程式，能量方程式（伯

努利方程式）和动量方程式计算总流问题

4. 流体阻力和水头损失（14学时）

1）具体内容

实际流体运动微分方程式

管路中流动阻力产生的原因及分类

因次分析和相似原理

层流与紊流

圆管层流分析

紊流理论浅析

管路中的沿程阻力

局部阻力

附面层理论基础

2）重点：因次分析和相似原理中的基本概念，π定理的具体应用，圆管层流的运动规律，沿程及局部阻力的计算

3）难点：实际流体运动微分方程式（纳维—司托克斯方程式）的推导

4）基本要求

掌握流体运动微分方程式（纳维—司托克斯方程式）及应用

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

掌握流体运动的两种流动状态及其判别

掌握圆管中层流的流动规律

了解能量损失阻力系数和水头损失的原因，明确影响阻力系数的因素，熟练掌握计算阻力系数和水头损失方法

了解边界层概念和边界层分离现象

5. 压力路的水力计算（12学时）

1）具体内容

管路特性曲线

长管的水力计算

沿程均匀泄流

短管的水力计算

孔口和管嘴出流

2）重点：长管、短管的水力计算

3）难点：复杂长管、短管的水力计算

4）基本要求

理解长管、短管，串联、并联管路的水力特性的概念

掌握有压定常管流的水力计算，掌握孔口、管嘴的水力计算

6. 一元非恒定流动（4学时）

1）具体内容

一元非恒定流动基本方程式（连续性方程式、运动方程式）

水击现象及水击压力的计算

理想流体的水击波动方程式

变水头泄流与排空

2）重点：水击压力的计算，变水头泄流与排空

3）难点：理想流体的水击波动方程式推导

4）基本要求

了解管路中水击现象，能够进行水击压力计算

了解变水头泄流与排空的水力计算

7. 理想流体二元不可压缩流动（4学时）

1）具体内容

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

2）重点：概念及理论推导

3）难点：理论推导

4）基本要求

了解本章所涉及到的概念、能确定流体的速度势及流函数

8. 一元气体动力学基础（8学时）

1）具体内容

气体动力学基本概念

微小扰动在空气中的传播

气体一元恒定流动基本方程式（能量方程式、状态方程式、动量方程式）理想气体一元等熵流动的特性

绝热气流压缩性的影响

气流速度与断面形状间的关系

气体从管嘴的等熵出流

实际气体在管道中的定常流动

2）重点：气体一元等熵流动的特性

3）难点：气体一元等熵流动的特性

4）基本要求