同等学力加试工程流体力学

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页南昌工程学院《工程流体力学》课程教学大纲英文名称：EngineeringFluidMechanics课程编号：总学时：56实验学时：6总学分：3.5适用对象：热能与动力工程先修课程：高等数学、物理学、理论力学等大纲主撰人：张洁大纲审核人：张小兵一、课程性质、目的和任务1、课程性质：本课程是建造环境与设备工程及热能与动力工程专业的共有专业基础课程。2.、教学目的：是使学生控制流体力学的基本概念、基本原理、基本实验主意和实验技能，为后续专业课的学习提供充足的理论决定，为未来从事科学研究以及专业工作打下须要的理论基础。二、教学内容及要求：第1章：绪论授课学时：3内容及要求：1-1流体力学的任务及发展概况要求：了解流体力学的发展历史，了解流体力学的研究主意及其应用。1-2流体的主要物理性质内容：流体的密度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性和牛顿内摩擦定律、流体的表面张力和毛细现象要求：控制流体的密度及相对密度的定义；控制流体延续介质假定的须要性和合理性；了解不同流体粘性的成因，控制牛顿内摩擦定律，了解影响流体粘性的因素，控制理想流体的定义及其意义，了解黏度的测量主意；了解表面张力和毛细现象的成因。1-3流体的特征和延续介质假设内容：流体的特征和延续介质假设、流体延续介质假定要求：控制流体的定义，了解不同流体的特征；控制流体延续介质假定的须要性和合理性。1-4作用在流体上的力内容：表面力、质量力要求：控制流体的表面力的定义及种类；控制流体的质量力的定义及种类。思量题：1、流体有哪些特性？试述液体和蔼体特征的异同。2、什么是延续介质？在流体力学中为什么要建立延续介质这一理论模型？3、试讲述流体的密度、相对密度的概念，并说明它们之间的关系。4、何谓流体的压缩性和膨胀性？5、举例说明怎样决定流体是可压缩的或是不可压缩的。6、何谓流体的粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？静止流体是否有粘性？静止流体内部是否有粘性切向应力?7、为什么要提出理想流体这个假设？它与热力学中的理想气体有什么区别？8、什么是表面张力？试对表面张力现象作物理解释。9、作用在流体上的力有哪些？在什么情况下有惯性力？在什么情况下有摩擦力？第2章：流体静力学授课学时：12内容及要求：2-1流体静压强及其特性要求：控制流体静压强及其特性，流体静压强的分布逻辑，压强的计量基准和度量单位，了解液柱测压计的工作原理，控制作用在平面的液体压力和作用在曲面的液体压力的特性和计算。2-2流体平衡微分方程内容：流体平衡微分方程式、流体平衡条件、等压面要求：控制流体平衡微分方程式及其推导；控制流体的平衡条件，液体的相对平衡条件；控制流体等压面的概念和方程表示。2-3重力作用下的流体平衡内容：重力作用下的静力学基本方程、压强的度量要求：控制重力作用下的静力学基本方程的物理意义和几何意义；控制流体压强的度量单位，控制压i强的表压、绝对压力和真空度的概念。2-4流体静力学基本方程的应用内容：测压管、U形管测压计、U形管差压计、倾斜微压计要求：控制测压管的结构和工作原理；控制U形管测压计的结构和工作原理；控制U形管差压计的结构和测量原理；控制倾斜微压计的结构和测量原理。2-5平面上的静水总压力内容：总压力的大小、总压力的作用点要求：控制总压力大小的计算主意；控制总压力的作用点的求解主意。2-6

曲面的静水总压力内容：总压力的大小和方向、总压力的作用点、压力体的概念、静止液体作用在曲面上的总压力的计算程序要求：控制曲面静水总压力大小和方向的决定；控制曲面总压力的作用点的求解主意；控制压立体的概念和计算主意；控制静止液体作用在曲面上的总压力的计算程序。2-7

浮体与潜体的稳定性内容：浮体的原理、浮体与潜体的稳定性要求：控制浮体的计算原理；控制控制浮体的平衡条件，控制潜体的受力计算。思量题：1、流体的静压强有哪些特性？2、流体平衡微分方程是如何建立的？它的物理意义是什么？3、什么是等压面？等压面的特征方程是取何形式？等压面与单位质量力有什么关系？4、写出流体静力学基本方程的几种表达式。说明流体静力学基本方程的物理意义和几何意义。5、什么是绝对压强？表压？真空度？它们之间有什么关系？6、什么是压力体？7、重力为G的物体在液体中有哪些存在方式？如何决定？第3章：流体动力学授课学时：12内容及要求：3-1描述流体运动的两种主意要求：理解拉格朗日法和欧拉法描述流体运动的本质及其方程式。3-2流体运动的一些基本概念内容：定常流动和非定常流动、迹线与流线、流管、流束和总流、流量和平均流速、一维、二维和三维流动、匀称流和非匀称流要求：控制流体定常流动和非定常流动的本质区别；控制迹线与流线的概念及其区别；控制流管、流束和总流的概念以及应用原理；控制流量和平均流速的概念；控制一维、二维和三维流动的概念和数学表达；控制匀称流和非匀称流的概念。3-3流体流动的延续性方程内容：直角坐标系下延续性方程、微元流束和总流的延续性方程要求：控制直角坐标系下延续性方程的推导过程；控制微元流束和总流的延续性方程的形式。3-4理想流体的运动微分方程要求：控制理想流体运动微分方程的推导。3-5理想流体微元流束的伯努利方程内容：理想流体微元流束的伯努利方程、方程的物理意义和几何意义要求：控制理想流体微元流束的伯努利方程的推导；了解该方程的物理意义和几何意义。3-6伯努利方程的应用内容：皮托管、文特里流量计要求：控制皮托管的测量原理；了解文特里流量计的工作原理。3-7定常流动的动量方程和动量矩方程内容：定常流动的动量方程、定常流动的动量矩方程要求：控制定常流动的动量方程的形式；控制定常流动的动量矩方程的形式。思量题：1、研究流体运动的拉格朗日法和欧拉法的实质是什么？2、何为流线、迹线、有效截面、定常流动、非定常流动、一维流动、二维流动、三维流动？3、流线和迹线有什么区别？4、在什么条件下流场中的流线和迹线重合？5、伯努利方程各项的物理意义？6、动量方程能解决什么问题？第4章：粘性流体的流动阻力计算授课学时：7内容及要求：4-1流体运动与流动阻力的两种形式、粘性流体的匀称流动内容：过流断面上影响流动阻力的主要缘故、流体运动与流动阻力的两种形式要求：控制影响流动阻力的两个因素；控制流体阻力形式。4-2粘性流体的两种流动形态内容：雷诺实验、雷诺数、能量损失与平均流速的关系要求：控制雷诺实验的主意和内容；控制雷诺数反映的内容；控制关系曲线反映的逻辑。4-3流动损失分类内容：沿程阻力与沿程损失、局部阻力与局部损失要求：控制控制沿程阻力和沿程损失的计算；控制局部阻力与局部损失的含义和计算公式。4-4圆管中流体的层流运动内容：速度分布、流量及平均流速、切应力分布、沿程损失、动能修正系数要求：控制由牛顿内摩擦定律推导出的数学模型及其含义；了解圆管中速度分布曲线形状及其成因；控制圆管平均流速的概念，控制由平均流速计算流量的主意；控制圆管中切应力在流动断面上的分布曲线的推导；控制圆管沿程损失公式的推导；控制圆管流动中动能修正系数的推导。4-5

圆管中流体的紊流流动内容：紊流脉动现象与时均速度、紊流中的切向应力、紊流结构及“光洁管”和“粗糙管”、圆管中紊流有效截面上的切应力分布和速度分布、紊流中沿程损失的计算要求：了解紊流脉动现象，控制时均速度的概念；控制紊流中切向应力的特点和计算；控制层流底层的概念，控制粗糙管和光洁管的定义；了解圆管中有效截面上切应力分布和速度分布的概况；了解计算内容。4-6沿程阻力的实验研究内容：尼古拉兹实验、莫迪图要求：了解尼古拉兹人工粗糙管的概念，了解尼古拉兹实验曲线；了解莫迪图的结构和概念。4-7非圆形管道沿程损失的计算要求：了解非圆形管道沿程阻力计算的折算主意。4-8局部损失的计算内容：损失产生的缘故、局部损失的计算要求：了解局部阻力产生的各种缘故。4-9边界层理论基础、粘性流体的不匀称流动内容：边界层的概念、边界层的基本特征要求：控制边界层的概念的形成；控制边界层的基本特征。思量题：1、试从流动特征、速度分布、切应力分布和水头损失等方面来比较圆管中的层流和紊流特征。2、输水管道的流量一定时，随着管径增强，雷诺数是增强还是减少？3、流动阻力与能量损失分哪几种类型？试说明它们产生的缘故。对于有数段管道及数个管道附件的管道系统，其流动阻力应如何计算？4、什么叫时光平均流速？试说明紊流流动引用时光平均流速的合理性与须要性。5、何为普朗特混和长度理论？按照这一理论紊流中的切应力应如何计算？6、什么叫水力光洁管和水利粗糙管？与哪些因素有关？7、按照尼古拉兹实验曲线可将流动分为哪几个区域？各区域有什么特点？如何判别？沿程阻力系数如何决定？8、什么叫当量直径？为什么要引入当量直径的概念？9、什么叫边界层？边界层有哪些基本特性？第5章：有压管道水力计算授课学时：7内容及要求：内容：管道系统分类、管道水力计算的主要任务、串并联管道的水力计算、水击现象的描述、水击压强和传扬速度、水击波的分类及削弱水击的措施要求：了解各种管道的分类主意；控制管道水力计算的主要任务内容和主意；控制串联管道的概念和计算主意；控制并联管道的概念和计算主意；了解水击现象的理论描述；控制水击压强的概念和传扬速度的计算；了解水击波的分类和特性，了解削弱水击的措施。思量题：1、管道系统是如何划分的？管道水力计算的任务是什么？2、何为水击现象？分析水击现象时，必须考虑哪些因素的影响？3、为什么说要尽量避免发生直接水击？怎样减少水击压强？第6章：明渠定常匀称流授课学时：5内容及要求：内容：明渠相关概念、分类，明渠定常匀称流的水力计算，水力最佳断面要求：控制明渠相关概念；控制明渠匀称流的计算；认识明渠水力最佳断面和允许流速的概念。思量题：明渠是如何分类的？明渠定常匀称流水力计算相关因素有哪些？第7章：缝隙流授课学时：4内容及要求：内容：流经平行平面、倾斜平面及环形缝隙的流动，流经平行圆盘间的径向流动要求：控制缝隙流的相关概念；认识流经各种不同缝隙流动的原理及计算。三、实验（无）四、学时分配课程总学时为56，其中理论学时50，实验学时6。章次内容课堂讲授习题课合计一绪论213二流体静力学10212三流体动力学10212四粘性流体的流动阻力77五有压管道水力计算527六明渠定常匀称流325七缝隙