第一篇：《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱

英文名稱：Engineering Fluid Dynamics

學(xué)時(shí)：64 學(xué)時(shí)（其中實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）

先修課程：工程熱力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、普通物理

教學(xué)對(duì)象：熱能動(dòng)力工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生

教材：工程流體力學(xué)（山東工業(yè)大學(xué)孔瓏主編）（中國(guó)電力出版社）工程流體力學(xué)（歸柯庭等編）（科學(xué)出版社）

教學(xué)目的：

本課程是熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科生必修的三大專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，是學(xué)生學(xué)習(xí)后繼專(zhuān)業(yè)課程和從事本專(zhuān)業(yè)的科研、生產(chǎn)工作所必備的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種熱力和其它設(shè)備中的流體平衡和流動(dòng)的基本規(guī)律，深入了解流體繞過(guò)物體或流過(guò)某種通道時(shí)的速度分布、壓強(qiáng)分布、能量損失及流體同固體間的相互作用，為以后從事相應(yīng)的科學(xué)研究、工程應(yīng)用和實(shí)際操作提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

教學(xué)要求：

本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)側(cè)重于掌握流體力學(xué)的基本概念、基本規(guī)律、基本的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)技能，會(huì)推導(dǎo)一些基本的公式和方程，明確這些公式的物理意義，同時(shí)結(jié)合課后的習(xí)題練習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)熟練應(yīng)用這些基本公式，加深對(duì)流體平衡和流動(dòng)的理解，為進(jìn)一步研究特殊流體的流動(dòng)和流體在熱力設(shè)備中的特殊流動(dòng)規(guī)律及相應(yīng)的工程應(yīng)用服務(wù)。本課程的前三章內(nèi)容是整個(gè)課程的基礎(chǔ)，必須重點(diǎn)掌握，第四章是流體力學(xué)試驗(yàn)研究的理論基礎(chǔ)，第五、六章是熱能動(dòng)力工程中常見(jiàn)的管流計(jì)算，必須熟練應(yīng)用，最后三章是前述內(nèi)容的更深入化，為分析和進(jìn)一步研究工程實(shí)際中的復(fù)雜流動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)內(nèi)容：

第一章緒論（4學(xué)時(shí)）

1、流體的定義和特征

2、流體連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)

3、作用在流體上的力

4、流體的特性及主要物性參數(shù)（粘性、密度等）

5、液體的表面性質(zhì)

基本要求：

掌握流體連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)，了解作用在流體上的力和流體的主要物理性質(zhì)、液體的表面性質(zhì)。

重點(diǎn)：

流體的定義和特征、連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、作用在流體上的力、流體的主要物理性質(zhì)、液體的表面性質(zhì)。

難點(diǎn)：

流體的連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)、流體的粘性和液體的表面張力等都是以前未曾接觸過(guò)的新概念，必須準(zhǔn)確理解。

第二章流體靜力學(xué)（6學(xué)時(shí)）

1、流體的靜壓強(qiáng)及特性

2、流體平衡微分方程式

3、流體靜力學(xué)基本方程式

4、絕對(duì)壓強(qiáng)、計(jì)示壓強(qiáng)、液柱式測(cè)壓計(jì)

5、液體的相對(duì)平衡

6、靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力

7、靜止液體作用在物體上的浮力

基本要求：

掌握流體的靜壓強(qiáng)及特性、流體平衡微分方程式和流體靜力學(xué)基本方程式的主要推導(dǎo)過(guò)程。了解工程上常用的壓強(qiáng)的計(jì)示及測(cè)量方法。了解靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力和靜止液體作用在物體上的浮力。

重點(diǎn)：

掌握流體處于平衡狀態(tài)的條件和壓強(qiáng)的分布規(guī)律、平衡微分方程式、靜力學(xué)基本方程式。

難點(diǎn)：

流體處于平衡狀態(tài)的條件和壓強(qiáng)的分布規(guī)律、平衡微分方程式、靜力學(xué)基本方程式。

第三章流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和基本方程（8學(xué)時(shí)）

1、研究流體流動(dòng)的方法

2、流動(dòng)的分類(lèi)

3、跡線與流線

4、流管、流束、流量

5、系統(tǒng)與控制體

6、連續(xù)方程、動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程、能量方程

7、伯努利方程及其應(yīng)用

8、沿流線主法線方向壓強(qiáng)和速度的變化

9、粘性流體總流的伯努利方程

基本要求：

掌握流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和基本方程以及研究流體流動(dòng)的方法。廣泛地深入地理解連續(xù)方程、動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程、能量方程。熟練掌握伯努利方程及其應(yīng)用。

重點(diǎn)：

連續(xù)方程、動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程、能量方程、伯努利方程及其應(yīng)用。

難點(diǎn)：

準(zhǔn)確理解連續(xù)方程、動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程、能量方程的推導(dǎo)過(guò)程。熟練掌握伯努利方程及其應(yīng)用。

第四章相似原理和量綱分析（4學(xué)時(shí)）

1、流動(dòng)的力學(xué)相似

2、動(dòng)力相似準(zhǔn)則

3、流動(dòng)相似條件

4、近似的模型試驗(yàn)

5、量綱分析法

基本要求：

掌握流體流動(dòng)的力學(xué)相似性、動(dòng)力相似準(zhǔn)則、流動(dòng)相似條件。熟練應(yīng)用量綱分析法。

重點(diǎn)：

流體流動(dòng)的力學(xué)相似性、動(dòng)力相似準(zhǔn)則、流動(dòng)相似條件。熟練應(yīng)用量綱分析法。幾個(gè)重要的準(zhǔn)則數(shù)（雷諾數(shù)、歐拉數(shù)、馬赫數(shù)、柯西數(shù)、韋伯?dāng)?shù)等）的物理意義及其表達(dá)式。

難點(diǎn)：

相似原理和量綱分析法是以前未曾接觸過(guò)的，但它們是最基本的試驗(yàn)研究的理論處理方法，必須熟練掌握。

第五章管流損失和水力計(jì)算（6學(xué)時(shí)）

1、管內(nèi)流動(dòng)的能量損失

2、粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)、層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)

3、管道入口段中的流動(dòng)

4、沿程損失與局部損失

5、管道水力計(jì)算

6、液體的出流

7、水擊、氣穴、氣蝕簡(jiǎn)介

基本要求：

熟練掌握工程上常見(jiàn)的和基本的流體流動(dòng)的能量損失（沿程損失與局部損失）的計(jì)算過(guò)程，熟練應(yīng)用莫迪圖。準(zhǔn)確理解粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)（層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)）的基本概念、分類(lèi)。熟練計(jì)算管道中流體的水力過(guò)程。

重點(diǎn)：

基本的流體流動(dòng)的能量損失（沿程損失與局部損失）的計(jì)算過(guò)程，莫迪圖的應(yīng)用。粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)（層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)）的基本概念、分類(lèi)。熟練計(jì)算管道中流體的水力過(guò)程。

難點(diǎn)：

流體流動(dòng)的能量損失的計(jì)算。粘性流體的層流流動(dòng)與紊流流動(dòng)的基本概念、分類(lèi)。管道中流體的水力計(jì)算。

第六章氣體的一維流動(dòng)（6學(xué)時(shí)）

1、微弱擾動(dòng)的一維傳播、聲速、馬赫數(shù)

2、氣流的特定狀態(tài)和參考速度、速度系數(shù)

3、正激波

4、變截面管流

5、等截面摩擦管流、換熱管流

基本要求：

掌握流體一維流動(dòng)中的聲速和馬赫數(shù)的基本概念和計(jì)算過(guò)程。了解氣流的特定狀態(tài)和參考速度、速度系數(shù)，以及正激波的概念。掌握變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應(yīng)的一些定義量的概念和計(jì)算。

重點(diǎn)：

微弱擾動(dòng)的一維傳播、聲速、馬赫數(shù)是本章的基本點(diǎn)。變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應(yīng)的一些定義量的概念和計(jì)算是以后工程上經(jīng)常碰到的基本工程問(wèn)題的處理，必須深刻理解和掌握。

難點(diǎn)：

微弱擾動(dòng)的一維傳播過(guò)程。變截面管流、等截面摩擦管流、換熱管流中相應(yīng)的一些定義量的概念和計(jì)算。

第七章理想流體的有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)（10學(xué)時(shí)）

1、微分形式的連續(xù)方程、有旋流動(dòng)、無(wú)旋流動(dòng)

2、理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、伯努利方程、定解條件

3、渦線、渦管、渦束、渦通量的介紹

4、速度環(huán)量、斯托克斯定理等

5、有勢(shì)流動(dòng)、速度勢(shì)和流函數(shù)

6、幾種簡(jiǎn)單的不可壓縮流體的平面流動(dòng)、平面無(wú)旋流動(dòng)的疊加

7、平行流繞過(guò)圓柱體無(wú)環(huán)流的平面流動(dòng)、有環(huán)流的平面流動(dòng)

8、葉柵的庫(kù)塔—儒可夫斯基公式、庫(kù)塔條件

基本要求：

掌握流體理想流體的有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)、相應(yīng)運(yùn)動(dòng)微分方程和伯努利方程及其定解條件。了解有勢(shì)流動(dòng)、速度勢(shì)和流函數(shù)的概念。了解簡(jiǎn)單的不可壓縮流體的平面流動(dòng)、平面無(wú)旋流動(dòng)的疊加，以及平行流繞過(guò)圓柱體無(wú)環(huán)流的平面流動(dòng)、有環(huán)流的平面流動(dòng)。

重點(diǎn)：

理想流體的有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)、相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)微分方程和伯努利方程及其定解條件。有勢(shì)流動(dòng)、速度勢(shì)和流函數(shù)的概念。簡(jiǎn)單的不可壓縮流體的平面流動(dòng)、平面無(wú)旋流動(dòng)的疊加，以及平行流繞過(guò)圓柱體無(wú)環(huán)流的平面流動(dòng)、有環(huán)流的平面流動(dòng)。

難點(diǎn)：

有旋流動(dòng)和無(wú)旋流動(dòng)、相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)微分方程和伯努利方程及其定解條件。有勢(shì)流動(dòng)、速度勢(shì)和流函數(shù)的概念。簡(jiǎn)單的不可壓縮流體的平面流動(dòng)、平面無(wú)旋流動(dòng)的疊加，以及平行流繞過(guò)圓柱體無(wú)環(huán)流的平面流動(dòng)、有環(huán)流的平面流動(dòng)。

第八章粘性流體繞過(guò)物體的流動(dòng)（10學(xué)時(shí)）

1、不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程

2、不可壓縮粘性流體的層流流動(dòng)

3、邊界層、層流邊界層及其微分和積分方程

4、邊界層的位移厚度和動(dòng)量損失厚度

5、平板的層流邊界層、紊流邊界層、混合邊界層的近似計(jì)算

6、曲面邊界層的分離現(xiàn)象

7、繞過(guò)圓柱體的流動(dòng)、卡門(mén)渦街；物體的阻力及阻力系數(shù)、邊界層的控制

8、小雷諾數(shù)時(shí)繞過(guò)靜止圓球的定常平行流

9、自由淹沒(méi)射流

基本要求：

掌握不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，明確邊界層的概念與分類(lèi)及其微分方程和積分方程，熟悉流過(guò)平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計(jì)算。了解邊界層的分離現(xiàn)象、繞過(guò)圓柱體的流動(dòng)和卡門(mén)渦街的概念、以及流體的阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算。了解邊界層的控制方法。

重點(diǎn)：

邊界層是粘性流體繞過(guò)物體流動(dòng)時(shí)最基本的現(xiàn)象，而不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，建立邊界層的微分方程和積分方程是最基本的分析方法。必須熟悉流過(guò)平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計(jì)算。了解邊界層的分離現(xiàn)象、繞過(guò)圓柱體的流動(dòng)和卡門(mén)渦街的概念、以及流體的阻力和阻力系數(shù)的計(jì)算，了解邊界層的控制方法，為進(jìn)一步分析工程實(shí)際和深入的試驗(yàn)研究時(shí)出現(xiàn)的邊界層問(wèn)題提供基本的理論基礎(chǔ)。

難點(diǎn)：

不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、邊界層的微分方程與積分方程和流過(guò)平板的層流邊界層、紊流邊界層及混合邊界層的近似計(jì)算是本章的難點(diǎn)。

第九章氣體的二維流動(dòng)（2學(xué)時(shí)）

1、微弱擾動(dòng)在空間的傳播、馬赫錐

2、微弱擾動(dòng)波

3、斜激波

4、激波的反射和相交

5、激波與邊界層的相互干擾

基本要求：

本章為超音速流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的一些主要現(xiàn)象的描述和計(jì)算，只作一般了解。

實(shí)驗(yàn)安排（8學(xué)時(shí)）

1，流線演示2學(xué)時(shí)

2，沿程阻力的測(cè)定2學(xué)時(shí)

3，繞流圓柱體壓力分布的測(cè)定2學(xué)時(shí)

4，伯努里方程的應(yīng)用2學(xué)時(shí)

參考教材

1，華大學(xué)工程力學(xué)系編，流體力學(xué)基礎(chǔ)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，上冊(cè)1980，下冊(cè)1982。

2，西安交通大學(xué)流體力學(xué)教研室編，江宏俊主編，流體力學(xué)，上下冊(cè)，北京，高等教育出版社，1985。

3，（美）J.W,戴萊，D.R.F.哈里曼著，流體力學(xué)，郭子中，陳玉璞等譯，北京，人民教育出版社，1983。

第二篇：流體力學(xué)風(fēng)機(jī)與泵教學(xué)大綱

《流體力學(xué)風(fēng)機(jī)與泵》課程教學(xué)大綱

制定依據(jù)：本大綱根據(jù)2014版本科人才培養(yǎng)方案制定 課程編號(hào)：I0220024 學(xué)時(shí)數(shù)：48 學(xué)分?jǐn)?shù)：3 適用專(zhuān)業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料工程

先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué) 考核方式：考試

一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

本門(mén)課程講述流體的基本概念和屬性，尤其是流體與剛體和固體在力學(xué)行為方面的區(qū)別。以此為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，介紹流體靜平衡所遵循規(guī)律及點(diǎn)壓和面壓的計(jì)算方法，并以介紹流體運(yùn)動(dòng)的一系列基本概念為前提，推導(dǎo)出流體力學(xué)的三大基本方程。然后介紹管路系統(tǒng)的水力計(jì)算和流體孔口出流計(jì)算以及水擊現(xiàn)象的基本概念，并介紹相似性原理和因次分析方法，講述泵與風(fēng)機(jī)工作原理及典型結(jié)構(gòu)，了解泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行知識(shí)，重點(diǎn)掌握如何選擇泵與風(fēng)機(jī)。

本課程以流體力學(xué)基礎(chǔ)為主，流體力學(xué)部分學(xué)生主要應(yīng)掌握基本理論和計(jì)算方法，特別是一元流動(dòng)的基本理論和計(jì)算方法，需要牢固掌握泵與風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行維護(hù)知識(shí)。這為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算方法，同時(shí)，也為學(xué)生今后解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題打下理論基礎(chǔ)和技能準(zhǔn)備。

二、教學(xué)內(nèi)容與要求

理論教學(xué)（學(xué)時(shí)：48）緒論（2學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1．流體力學(xué)的研究對(duì)象、任務(wù)及應(yīng)用(B)； 2．作用在流體上的力(A)； 3．流體的主要力學(xué)性質(zhì)(A)； 4．流體的力學(xué)模型(B)。

（二）教學(xué)要求

1.理解流體力學(xué)的研究對(duì)象、任務(wù)及應(yīng)用，流體的力學(xué)模型； 2.掌握作用在流體上的力，流體的主要力學(xué)性質(zhì)； 作業(yè)：P12—P13，習(xí)題1-

3、1-

7、1-

9、1-

12、1-14。

流體靜力學(xué)（7學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1．流體靜壓強(qiáng)及其特性(A)； 2．流體平衡微分方程(A)；

3．重力作用下靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律(A)； 4．壓強(qiáng)的表示方法(A)； 5．液柱式測(cè)壓計(jì)(A)；

6．作用于平面上的液體總壓力(B)。

（二）教學(xué)要求

1.理解作用于平面上的液體總壓力；

2.掌握流體靜壓強(qiáng)及其特性，流體平衡微分方程，重力作用下靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律，壓強(qiáng)的表示方法，液柱式測(cè)壓計(jì)；

作業(yè)：P43—P47，習(xí)題2-

1、2-

3、2-

11、2-

19、2-

22、2-

23、2-

27、2-28。一元流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（7學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法(A)； 2.描述流場(chǎng)的幾個(gè)概念(B)； 3.連續(xù)性方程(A)； 4.恒定元流能量方程(A)； 5.過(guò)流斷面的壓強(qiáng)分布(A)； 6.恒定總流能量方程(A)； 7.能量方程的應(yīng)用(A)； 8.總水頭線和測(cè)壓管水頭線(B)； 9.恒定氣流能量方程(A)； 10.恒定流動(dòng)量方程(B)。

（二）教學(xué)要求

1.理解描述流場(chǎng)的幾個(gè)概念，總水頭線和測(cè)壓管水頭線，恒定流動(dòng)量方程；

2.掌握描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法，連續(xù)性方程，恒定元流能量方程，過(guò)流斷面的壓強(qiáng)分布，恒定總流能量方程，能量方程的應(yīng)用，恒定氣流能量方程；

作業(yè)：P85—89，習(xí)題3-

3、3-

5、3-

8、3-

9、3-

12、3-

13、3-

21、3-

25、3-

28、3-29。流動(dòng)阻力與能量損失（7學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.沿程損失和局部損失(A)； 2.兩種流態(tài)與雷諾數(shù)(A)； 3.圓管均勻流及其沿程損失(A)； 4.圓管中的層流運(yùn)動(dòng)(A)；

5.紊流運(yùn)動(dòng)的特(A)性和紊流阻力(A)； 6.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)(B)；

7.工業(yè)管道紊流阻力系數(shù)的計(jì)算(A)； 8.非圓管流的沿程損失(A)； 9.管道流動(dòng)的局部損失(B)； 10.減少阻力的措施(C)。

（二）教學(xué)要求

1.理解尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，管道流動(dòng)的局部損失，減少阻力的措施；

2.掌握沿程損失和局部損失，兩種流態(tài)與雷諾數(shù)，圓管均勻流及其沿程損失，圓管中的層流運(yùn)動(dòng)，紊流運(yùn)動(dòng)的特，性和紊流阻力，工業(yè)管道紊流阻力系數(shù)的計(jì)算，非圓管流的沿程損失；

作業(yè)：P126—129，習(xí)題4-

2、4-

5、4-

8、4-

19、4-

21、4-

23、4-

27、4-

29、補(bǔ)充習(xí)題2道。

孔口管嘴管路流動(dòng)（6學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容 1.孔口自由出流(A)； 2.孔口淹沒(méi)出流(A)； 3.管嘴出流(A)； 4.簡(jiǎn)單管路(A)； 5.管路的串聯(lián)與并聯(lián)(A)； 6.管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)(C)。

（二）教學(xué)要求

1.掌握孔口自由出流，孔口淹沒(méi)出流，管嘴出流，簡(jiǎn)單管路；

作業(yè)：P152－P155,習(xí)題5-

3、5-

8、5-

15、5-

17、5-

22、5-

24、補(bǔ)充習(xí)題1道。氣體射流（2學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.氣體空間淹沒(méi)紊流射流的特性(B)； 2.圓段面射流的運(yùn)動(dòng)分析(B)； 3.平面射流(B)； 4.溫差或濃差射流(B)； 5.有限空間射流(C)。

（二）教學(xué)要求 1.理解氣體空間淹沒(méi)紊流射流的特性，圓段面射流的運(yùn)動(dòng)分析，平面射流，溫差或濃差射流，有限空間射流；

作業(yè)：P179—P180，習(xí)題6-

1、6-

2、6-

6、6-

10、6-11。相似性原理和因次分析（3學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.力學(xué)相似性原理(A)； 2.相似準(zhǔn)數(shù)(B)； 3.模型率(B)； 4.因次分析法(A)。

（二）教學(xué)要求

1.理解相似準(zhǔn)數(shù)和模型率；

2.掌握力學(xué)相似性原理，因次分析法；

作業(yè)：P284—P285，習(xí)題10-

1、10-

3、10-

6、10-

11、補(bǔ)充習(xí)題一道。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)（5學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.工作原理及性能參數(shù)(A)；

2.離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程－歐拉方程(B)； 3.葉型及其對(duì)性能的影響(B);4.理論的流量－壓頭曲線和流量－功率曲線(A)； 5.泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線(B)； 6.相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)(B)； 7.相似律的實(shí)際應(yīng)用(A)。

（二）教學(xué)要求

1.理解離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程－歐拉方程，葉型及其對(duì)性能的影響，泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線，相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)；

2.掌握工作原理及性能參數(shù)，理論的流量－壓頭曲線和流量－功率曲線，相似律的實(shí)際應(yīng)用；

作業(yè)：P311—P312，思考題1、4，習(xí)題11-

4、11-

5、11-

6、11-

7、11-15.葉片式泵與風(fēng)機(jī)在管路上的工作分析及調(diào)節(jié)（4學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.管路性能曲線及工作點(diǎn)(A)； 2.泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作(A)； 3.離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)(A)； 4.管道內(nèi)的壓力分布(B)。

（二）教學(xué)要求

1.理解管道內(nèi)的壓力分布；

2.掌握管路性能曲線及工作點(diǎn)，泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作，離心式泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)； 作業(yè)：P329、思考題1、2、4。泵與風(fēng)機(jī)的安裝方法與選擇（3學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.離心式泵的構(gòu)造特點(diǎn)(C)；

2.離心泵正常工作所需附件及揚(yáng)程計(jì)算(A)； 3.泵的氣蝕與安裝高度(A)； 4.離心式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)(C)； 5.泵與風(fēng)機(jī)的選擇(C)。

（二）教學(xué)要求

1.理解離心式泵的構(gòu)造特點(diǎn)，離心式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)，泵與風(fēng)機(jī)的選擇； 2.掌握離心泵正常工作所需附件及揚(yáng)程計(jì)算，泵的氣蝕與安裝高度； 作業(yè)：P352，習(xí)題13-

1、13-

2、13-

4、13-

5、13-

6、13-7.其它常用泵及壓氣（縮）機(jī)（2學(xué)時(shí)）

（一）教學(xué)內(nèi)容 1.往復(fù)式泵(C)； 2.真空泵(C)； 3.深井泵(C)； 4.活塞式壓縮機(jī)(C)。

（二）教學(xué)要求

1.了解往復(fù)式泵，真空泵，深井泵，活塞式壓縮機(jī)；

三、考核方式

材料工程基礎(chǔ)課程的考核以平時(shí)考核和期末考試相結(jié)合，平時(shí)考核包括出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)等確定學(xué)生平時(shí)成績(jī)，平時(shí)考試成績(jī)占30%，卷面成績(jī)占70%。

四、參考教材及其它參考資料

1、參考教材：

《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》，蔡增基主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999年第4版

2、其它參考資料：

[1]《工程流體力學(xué)》，莫乃榕編著，華中科技大學(xué)出版社，2009年第2版

[2]《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》，周謨?nèi)手骶?，中?guó)建筑工業(yè)出版社，1994年第3版 [3]《流體力學(xué)與流體機(jī)械》，屠大燕主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994年第1版 [4]《流體力學(xué)》, 張兆順編，清華大學(xué)出版社，1999年第1版 [5]《流體力學(xué)》，姜興華等編，西南交通大學(xué)出版社，1999年第1版

執(zhí)筆人：侯偉 教研室主任簽字： 院長(zhǎng)院長(zhǎng)（部主任）簽字： 2014年07月05日

第三篇：《工程流體力學(xué)》課程引入PBL教學(xué)法探討

《工程流體力學(xué)》課程引入PBL教學(xué)法探討

【摘 要】針對(duì)工程流體力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性的不足，引入PBL教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)改革，詳細(xì)描述了《工程流體力學(xué)》課程PBL教學(xué)模式實(shí)施步驟，討論了PBL教學(xué)法實(shí)施效果，最后分析了成功實(shí)施PBL教學(xué)法需要注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】工程流體力學(xué)；問(wèn)題學(xué)習(xí)法；教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)： G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）32-0023-002

【Abstract】In Engineering Fluid Mechanics course，the traditional teaching method made it difficult to arouse the students’ initiative to study.To solve this problem，a teaching method based on PBL was presented.A detailed description of actualizing approaches based on PBL teaching method was demonstrated and the test result was discussed.Finally，the key issues of PBL teaching method were emphasized.【Key words】Engineering Fluid Mechanics； PBL； Teaching Mode

0 引言

工程流體力學(xué)課程作為能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)三大核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響能動(dòng)專(zhuān)業(yè)本科生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，甚至影響學(xué)生畢業(yè)后從事本?Ｒ倒ぷ韉氖と文芰?。该烤晣@哂懈拍畛橄蟆⒐?式繁多、推導(dǎo)復(fù)雜、應(yīng)用型強(qiáng)等特點(diǎn)[1]，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)出現(xiàn)積極性不高、學(xué)習(xí)效率低、對(duì)課程產(chǎn)生恐懼心理等不良情況，必須對(duì)工程流體力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革。本文分析了工程流體力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，引入PBL教學(xué)模式進(jìn)行改革，針對(duì)工程流體力學(xué)課程提出實(shí)施步驟，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行分析，討論了應(yīng)用PBL教學(xué)方法需要注意的問(wèn)題。工程流體力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問(wèn)題

結(jié)合工程流體力學(xué)課程特性，根據(jù)多年工程流體力學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法存在以下三方面問(wèn)題。

（1）傳統(tǒng)教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，沒(méi)有充分發(fā)揮學(xué)生積極性。傳統(tǒng)教學(xué)方法中教師主講，學(xué)生聽(tīng)課的模式，以學(xué)生熟悉掌握授課大綱內(nèi)容為目標(biāo)，教師傾力向?qū)W生灌輸知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性，在教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有充分的思考和理解，只是簡(jiǎn)單地對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行背誦，學(xué)生無(wú)法體會(huì)到工程流體力學(xué)課程魅力所在，也無(wú)法體會(huì)流體力學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的美妙之處。

（2）傳統(tǒng)教學(xué)方法不利于學(xué)生追根尋底精神的培養(yǎng)，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生對(duì)很多流體力學(xué)概念主要通過(guò)對(duì)課本的記憶，或者是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜索而得出，缺少了學(xué)生的思考、歸納和總結(jié)過(guò)程，也導(dǎo)致了整個(gè)課程的知識(shí)點(diǎn)是凌亂記憶的，存在只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林的學(xué)習(xí)現(xiàn)象，無(wú)法構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，學(xué)生無(wú)法將課程各章節(jié)之間的關(guān)系建立聯(lián)系。

（3）傳統(tǒng)教學(xué)方法導(dǎo)致課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果不理想，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。流體力學(xué)的研究方法主要有理論分析法、實(shí)驗(yàn)?zāi)M法、數(shù)值仿真法和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)法，這幾種方法相輔相成，相互驗(yàn)證。在工程流體力學(xué)課程中，很多結(jié)論和公式不是通過(guò)嚴(yán)密的理論推導(dǎo)而是基于系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)得出，傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)方式忽略實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)的講解、實(shí)驗(yàn)原理的探尋、理論與實(shí)踐的結(jié)合，不僅讓學(xué)生無(wú)法理解實(shí)驗(yàn)結(jié)論的意義以及對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用推廣，還讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟操作實(shí)驗(yàn)，無(wú)法理解其深層次含義。應(yīng)用PBL教學(xué)方法實(shí)施步驟

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的弊端，課程教學(xué)采用基于PBL教學(xué)法進(jìn)行改革。PBL教學(xué)法是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，也是近年來(lái)教育工作者研究的熱點(diǎn)[3-5]。該方法將學(xué)生置身于以問(wèn)題為中心的全新情景中，通過(guò)小組合作的方法探尋問(wèn)題的根源，利用課程知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析和解決問(wèn)題，達(dá)到掌握課程知識(shí)點(diǎn)的目的，經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程，促進(jìn)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、邏輯推理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

采用基于PBL教學(xué)模式后，需要依據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，規(guī)劃基于PBL教學(xué)方法實(shí)施過(guò)程，從而提高教學(xué)質(zhì)量?；赑BL教學(xué)方法的工程流體力學(xué)課程實(shí)施步驟如下：

（1）創(chuàng)建基于PBL模式的課堂討論小組。以專(zhuān)業(yè)為單位進(jìn)行分組，每組成員4-6人，為便于學(xué)生討論和團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)習(xí)可以自行組建團(tuán)隊(duì)，并推薦1名學(xué)生作為組長(zhǎng)，組長(zhǎng)接受教師分配的任務(wù)，負(fù)責(zé)組織本組組員進(jìn)行討論，協(xié)調(diào)組員對(duì)基于PBL模式所設(shè)置的問(wèn)題進(jìn)行討論，記錄討論過(guò)程，對(duì)討論結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)。

（2）根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)設(shè)置基于PBL模式問(wèn)題。根據(jù)工程流體力學(xué)課程教學(xué)大綱要求，對(duì)課程按照章和小節(jié)進(jìn)行劃分，以每2個(gè)學(xué)時(shí)作為時(shí)間單元，針對(duì)流體力學(xué)課程需要掌握的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)提問(wèn)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)提問(wèn)問(wèn)題時(shí)需要考慮到問(wèn)題的難度和廣度等因素，使得學(xué)生能通過(guò)自身的努力達(dá)到目標(biāo)，合理地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（3）通過(guò)查閱相關(guān)資料，小組內(nèi)部交流解決問(wèn)題。教師在每次授完課后布置基于PBL模式問(wèn)題給學(xué)生，小組組長(zhǎng)在課后組織本組組員進(jìn)行分工合作，查閱流體力學(xué)相關(guān)教材、電子數(shù)據(jù)庫(kù)等不同形式的參考資料，通過(guò)組員之間的深入交流和討論，提出基于流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)題解決方案或者對(duì)問(wèn)題給出合理解釋?zhuān)⒂涗浾麄€(gè)討論過(guò)程，總結(jié)討論結(jié)論。

（4）小組對(duì)問(wèn)題的解決進(jìn)行匯報(bào)。每次上課前，教師檢查學(xué)生對(duì)問(wèn)題的解決情況，隨機(jī)抽取1-2組的學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況。在學(xué)生匯報(bào)時(shí)，老師盡量做到每次請(qǐng)不同的學(xué)生來(lái)進(jìn)行匯報(bào)，保證班上所有的同學(xué)都積極參與到問(wèn)題的探討，這樣也便于教師對(duì)問(wèn)題學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的輔導(dǎo)，掌握整個(gè)班級(jí)的學(xué)情情況。

（5）教師點(diǎn)評(píng)與分析。通過(guò)學(xué)生的匯報(bào)，教師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，對(duì)表現(xiàn)良好的學(xué)生給予肯定，同時(shí)也能了解到學(xué)生在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)所涉及的前修課程知識(shí)和學(xué)生個(gè)性差異等情況，更加深入地了解班級(jí)學(xué)情情況，在接下來(lái)講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)可以做到有的放矢，更加突出講課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生也在有基礎(chǔ)的情況下認(rèn)真聽(tīng)課，在聽(tīng)課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)思考的片面性、不夠深入等問(wèn)題，同時(shí)聽(tīng)課也是對(duì)課前小組討論問(wèn)題的再一次復(fù)習(xí)，取得了良好的教?W效果。PBL教學(xué)方法實(shí)施效果

通過(guò)課后無(wú)記名問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要包括是否有必要采取基于PBL教學(xué)模式、對(duì)課程印象最深刻的知識(shí)點(diǎn)、對(duì)課程最感興趣的知識(shí)點(diǎn)、對(duì)教師講授印象最深的知識(shí)點(diǎn)、對(duì)小組討論印象最深的知識(shí)點(diǎn)等內(nèi)容，學(xué)生將調(diào)查結(jié)果以書(shū)面形式提交給教師。調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超過(guò)80%的學(xué)生認(rèn)為PBL教學(xué)方法對(duì)學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，值得提倡和推廣，很多學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方法提高了自主學(xué)習(xí)積極性，增加了同學(xué)之間的友誼，鍛煉了知識(shí)點(diǎn)歸納和分析的能力，增加了學(xué)習(xí)成就感。

同時(shí)也對(duì)采用PBL教學(xué)方法的班級(jí)進(jìn)行了縱向?qū)Ρ?，在試題題型、分值分布一樣且試題難度相當(dāng)?shù)钠谀┛荚囍?，采用了PBL教學(xué)方法的班級(jí)比往屆平均分高出5-8分，特別是在選擇題、填空題方面掌握程度明顯偏高，說(shuō)明PBL方法加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高了教學(xué)質(zhì)量?；赑BL教學(xué)方法討論

通過(guò)采用PBL教學(xué)方法可以提高工程流體力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，極大地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。然而，要成功采用PBL教學(xué)方法，教師還需要處理好以下三個(gè)方面問(wèn)題。

（1）PBL教學(xué)方法要求教師具有更深厚的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。在采用PBL教學(xué)模式后，教師不再是教學(xué)的主體，而變成學(xué)生是主體，學(xué)生在討論時(shí)所提出的問(wèn)題可能涉及面廣、凌亂且發(fā)散的，這就要教師需要更深厚和寬廣的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，及時(shí)歸納和總結(jié)學(xué)生提出的相關(guān)問(wèn)題，并將這些問(wèn)題巧妙地與課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，靈活地駕馭整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

（2）設(shè)計(jì)PBL教學(xué)問(wèn)題是關(guān)鍵。教師在設(shè)計(jì)PBL教學(xué)問(wèn)題之前，要對(duì)學(xué)生先修知識(shí)掌握情況進(jìn)行了解，要充分分析整個(gè)班級(jí)的學(xué)情情況，結(jié)合這些實(shí)際情況充分提煉課程知識(shí)點(diǎn)，形成難度適中又包括課程知識(shí)點(diǎn)的PBL教學(xué)問(wèn)題。

（3）調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性是核心。學(xué)生作為PBL教學(xué)方法的主體，其參與程度直接影響教學(xué)效果，在課程實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，討論小組的組合和組長(zhǎng)的選舉對(duì)教學(xué)影響很大，一個(gè)優(yōu)秀的組長(zhǎng)和配合默契的組員可以順利地完成所分配的問(wèn)題和任務(wù)，反之，便會(huì)出現(xiàn)任務(wù)完成不及時(shí)、完成質(zhì)量差、不能充分調(diào)動(dòng)所有組員積極性等問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝翠麗，倪玲英.《工程流體力學(xué)》本科課程引入CFD教學(xué)的探討[J].力學(xué)與實(shí)踐，2013，35（3）：91-93.[2]龐?S佶，陳俊俊，陳義勝，等.關(guān)于工程流體力學(xué)教學(xué)過(guò)程中的幾點(diǎn)思考[J].教育教學(xué)論壇，2015（45）：143-144.[3]高志軍，陶玉鳳.基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL）模式在教學(xué)中的應(yīng)用[J].電化教育研究，2009（12）：92-95.[4]李立，杜潔敏.大學(xué)英語(yǔ)分科教學(xué)背景下學(xué)術(shù)英語(yǔ)PBL教學(xué)模式研究[J].外語(yǔ)教學(xué)，2014，35（5）：55-58.[5]汪青.國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)院校PBL教學(xué)模式的應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題剖析[J].復(fù)旦教育論壇，2010，18（5）：88-91.

第四篇：流體力學(xué)課件

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，主要研究在各種力的作用下，流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律。下面小編給大家?guī)?lái)流體力學(xué)課件，歡迎大家閱讀。

流體力學(xué)課件

一、流體的基本特征

1.物質(zhì)的三態(tài)

在地球上，物質(zhì)存在的主要形式有：固體、液體和氣體。

流體和固體的區(qū)別:從力學(xué)分析的意義上看，在于它們對(duì)外力抵抗的能力不同。

固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。

流體：只能承受壓力，一般不能承受拉力與抵抗拉伸變形。

液體和氣體的區(qū)別：氣體易于壓縮;而液體難于壓縮;液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面;氣體能充滿任意形狀的容器，無(wú)一定的體積，不存在自由液面。

液體和氣體的共同點(diǎn)：兩者均具有易流動(dòng)性，即在任何微小切應(yīng)力作用下都會(huì)發(fā)生變形或流動(dòng)，故二者統(tǒng)稱為流體。

2.流體的連續(xù)介質(zhì)模型

微觀：流體是由大量做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成的，分子之間存在空隙，但在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1cm3液體中含有3.3×1022個(gè)左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.1×10-8cm。1cm3氣體中含有2.7×1019個(gè)左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.2×10-7cm。

宏觀：考慮宏觀特性，在流動(dòng)空間和時(shí)間上所采用的一切特征尺度和特征時(shí)間都比分子距離和分子碰撞時(shí)間大得多。

(1)概念

連續(xù)介質(zhì)(continuum/continuous medium)：質(zhì)點(diǎn)連續(xù)充滿所占空間的流體或固體。

連續(xù)介質(zhì)模型(continuum continuous medium model)：把流體視為沒(méi)有間隙地充滿它所占據(jù)的整個(gè)空間的一種連續(xù)介質(zhì)，且其所有的物理量都是空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)的一種假設(shè)模型：u =u(t,x,y,z)。

(2)優(yōu)點(diǎn)

排除了分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性。物理量作為時(shí)空連續(xù)函數(shù)，則可以利用連續(xù)函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)研究問(wèn)題。

3.流體的分類(lèi)

(1)根據(jù)流體受壓體積縮小的性質(zhì)，流體可分為：

可壓縮流體(compressible flow)：流體密度隨壓強(qiáng)變化不能忽略的流體。

不可壓縮流體(incompressible flow)：流體密度隨壓強(qiáng)變化很小，流體的密度可視為常數(shù)的流體。

注：

(a)嚴(yán)格地說(shuō)，不存在完全不可壓縮的流體。

(b)一般情況下的液體都可視為不可壓縮流體(發(fā)生水擊時(shí)除外)。

(c)對(duì)于氣體，當(dāng)所受壓強(qiáng)變化相對(duì)較小時(shí)，可視為不可壓縮流體。

(d)管路中壓降較大時(shí)，應(yīng)作為可壓縮流體。

(2)根據(jù)流體是否具有粘性，可分為：

實(shí)際流體：指具有粘度的流體，在運(yùn)動(dòng)時(shí)具有抵抗剪切變形的能力。

理想流體：是指既無(wú)粘性又完全不可壓縮流體，在運(yùn)動(dòng)時(shí)也不能抵抗剪切變形。

二、慣性

一切物質(zhì)都具有質(zhì)量，流體也不例外。質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一，是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大，慣性也越大。單位體積流體的質(zhì)量稱為密度(density)，單位：kg/m3。

三、壓縮性

1.壓縮性

流體的可壓縮性(compressibility)：作用在流體上的壓力變化可引起流體的體積變化或密度變化，這一現(xiàn)象稱為流體的可壓縮性。壓縮性可用體積壓縮率k來(lái)量度。

2.體積壓縮率k

體積壓縮率k(coefficient of volume compressibility)：流體體積的相對(duì)縮小值與壓強(qiáng)增值之比，即當(dāng)壓強(qiáng)增大一個(gè)單位值時(shí)，流體體積的相對(duì)減小值。

3.體積模量K

流體的壓縮性在工程上往往用體積模量來(lái)表示。體積模量K(bulk modulus of elasticity)是體積壓縮率的倒數(shù)。

k與K隨溫度和壓強(qiáng)而變化，但變化甚微。

說(shuō)明：a.K越大，越不易被壓縮，當(dāng)K時(shí)，表示該流體絕對(duì)不可壓縮。

b.流體的種類(lèi)不同，其k和K值不同。

c.同一種流體的k和K值隨溫度、壓強(qiáng)的變化而變化。

d.在一定溫度和中等壓強(qiáng)下，水的體積模量變化不大

一般工程設(shè)計(jì)中，水的K=2×109 Pa，說(shuō)明Dp =1個(gè)大氣壓時(shí)。Dp不大的條件下，水的壓縮性可忽略，相應(yīng)的水的密度可視為常數(shù)。

四、粘度

1.粘性

粘性：即在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，流體所產(chǎn)生的抵抗剪切變形的性質(zhì)。

2.粘度

(1)定義

流體的粘度：粘性大小由粘度來(lái)量度。流體的粘度是由流動(dòng)流體的內(nèi)聚力和分子的動(dòng)量交換所引起的。

(2)分類(lèi)

動(dòng)力粘度：又稱絕對(duì)粘度、動(dòng)力粘性系數(shù)、粘度，是反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：N"s/m2。

運(yùn)動(dòng)粘度ν：又稱相對(duì)粘度、運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。

(3)粘度的影響因素

流體粘度的數(shù)值隨流體種類(lèi)不同而不同，并隨壓強(qiáng)、溫度變化而變化。

1)流體種類(lèi)。一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體的粘度。

2)壓強(qiáng)。對(duì)常見(jiàn)的流體，如水、氣體等，m值隨壓強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計(jì)。

3)溫度。是影響粘度的主要因素。當(dāng)溫度升高時(shí)，液體的粘度減小，氣體的粘度增加。

a.液體：內(nèi)聚力是產(chǎn)生粘度的主要因素，當(dāng)溫度升高，分子間距離增大，吸引力減小，因而使剪切變形速度所產(chǎn)生的切應(yīng)力減小，所以m值減小。

b.氣體：氣體分子間距離大，內(nèi)聚力很小，所以粘度主要是由氣體分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)量交換的結(jié)果所引起的。溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，動(dòng)量交換頻繁，所以粘度增加。

3.牛頓內(nèi)摩擦定律

a.牛頓內(nèi)摩擦定律： 液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰液層間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。

說(shuō)明：

1)流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比?！獏^(qū)別于固體的重要特性:固體的切應(yīng)力與角變形的大小成正比。

2)流體的切應(yīng)力與動(dòng)力粘度m成正比。

3)對(duì)于平衡流體du /dy =0，對(duì)于理想流體m=0，所以均不產(chǎn)生切應(yīng)力，即t =0。

b.牛頓平板實(shí)驗(yàn)與內(nèi)摩擦定律

2.牛頓流體、非牛頓流體

牛頓流體(newtonian fluids)：是指任一點(diǎn)上的剪應(yīng)力都同剪切變形速率呈線性函數(shù)關(guān)系的流體，即遵循牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。

非牛頓流體：不符合上述條件的均稱為非牛頓流體

第五篇：(流體力學(xué)定義)

流體力學(xué)定義：

研究流體的平衡及運(yùn)動(dòng)規(guī)律 流體與固體之間的相互作用規(guī)律 以及流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其它形式的運(yùn)動(dòng)之間的相互作用規(guī)律的一門(mén)科學(xué)流體特征：

流體具有受到任何微小剪切力都能產(chǎn)生連續(xù)形變的特征 即流體的流動(dòng)性 不能抵抗拉力和切向力 但能承受壓力流體連續(xù)介質(zhì)模型：

流體由流體質(zhì)點(diǎn)組成 流體質(zhì)點(diǎn)充滿所占空間 流體質(zhì)點(diǎn)之間無(wú)任何間隙存在 流體質(zhì)點(diǎn)是微觀上充分大 宏觀上充分小的分子團(tuán)

流體的壓縮性：

在一定溫度下 作用在流體上的壓強(qiáng)增高時(shí)流體的體積將減小 這種特性稱為流體的壓縮性 不可壓縮流動(dòng)與不可壓縮流體： 流體的壓縮性及相應(yīng)的體積彈性模量是隨流體的種類(lèi) 溫度和壓力而變化的 當(dāng)壓縮性對(duì)所研究的流動(dòng)影響不大 可以忽略不計(jì)時(shí) 這種流動(dòng)稱為不可壓縮流動(dòng) 反之稱為可壓縮流動(dòng)流體的膨脹性：

在壓強(qiáng)一定的條件下 隨著流體溫度升高 其體積增大的性質(zhì)稱為流體的膨脹性流體的粘性：

粘性是指流體微團(tuán)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生切向做功的性質(zhì) 是流體發(fā)生機(jī)械能損失的根據(jù)溫度對(duì)粘性的影響： 液體隨溫度的升高 液體的粘度減小氣體：隨溫度的升高氣體的粘性增加

實(shí)際流體與理想流體： 實(shí)際流體具有粘性 因此在流體流動(dòng)時(shí)都產(chǎn)生粘性力 忽略粘性或假定沒(méi)有粘性的流體稱為理想流體

作用在流體上的力：1 表面力 包括壓力 切向力 2質(zhì)量力靜力學(xué)：研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡條件及其內(nèi)部的壓力分布規(guī)律。

靜止流體的壓強(qiáng)特征： 1流體靜壓強(qiáng)方向沿著作用內(nèi)面法線方向，即垂直指向作用面。2靜止流體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)與作用面方位無(wú)關(guān)，即在靜止流體中的任意點(diǎn)上，受到來(lái)自各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)大小均相等。壓強(qiáng)的表示方法：絕對(duì)壓強(qiáng) 相對(duì)壓強(qiáng) 真空壓強(qiáng)

靜力學(xué)基本方程的幾何意義：z 位置水頭 p/ρg 壓強(qiáng)水頭，z +p/ρg 總水頭。

靜力學(xué)基本方程的物理意義： 位置水頭z表示單位重量的流體從某一基準(zhǔn)面算起所有的位置勢(shì)能。簡(jiǎn)稱比位能。壓強(qiáng)水頭p/pg表示單位重量流體從壓強(qiáng)大為大氣壓強(qiáng)算起所具有的壓強(qiáng)勢(shì)能簡(jiǎn)稱比壓能

靜止流體作用在壁面上的力總壓力：

靜止流體作用在任意形狀面上的總壓力大小等于平面形心處的壓強(qiáng)乘以該平面的面積。靜止流體作用在曲面上的總壓力的大小和方向：

水平方向：水平方向投影面上所受的力。

垂直方向：壓力體的液重。壓力體：

由液體的自由表面（或其延伸面）承受壓力的曲面和由該曲面的邊線向上垂直引伸到自由液面（或其延伸面）的各個(gè)表面所圍成的體積。它是為求靜止流體作用在曲面上的力的垂直分量 拉格朗日法：

著眼于流體質(zhì)點(diǎn)本身的運(yùn)動(dòng)情況，考察流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，所以又稱跟蹤法。歐拉法：

著眼于流場(chǎng)的某個(gè)固定位置 觀察不同流體質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)該位置時(shí)的參數(shù)變化情況。又稱站崗法。跡線：

同一流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡線稱為跡線。流線：

某一瞬時(shí)，在流場(chǎng)中畫(huà)出由不同流體質(zhì)點(diǎn)組成的空間曲線，該曲線上任一點(diǎn)的切線方向與流體在該點(diǎn)的速度方向一致，這條曲線即為流線。

流管：在流場(chǎng)中任取一條不是流線的封閉曲線L 過(guò)曲線上各點(diǎn)做流線，由這些流線圍成的一個(gè)管狀曲面 稱為流管。

流束：流管內(nèi)全部流體的總和，稱為流束。

有效斷面： 在流束或總流中，與所有流線相互垂直的斷面稱為有效斷面。濕周 水力半徑 緩變流和急變流：

緩變流是指流場(chǎng)中流線之間夾角較小和流線曲率半徑比較大的流動(dòng)。不同時(shí)具備上面兩個(gè)條件的流動(dòng)稱為急變流 流函數(shù)的性質(zhì)： 1等流函數(shù)線為流線

2平面流動(dòng)中任意兩條流線間的流函數(shù)差值等于兩條流線間的單寬流量

層流 流體呈層狀流,層與層之間不相摻混

湍流 流體質(zhì)點(diǎn)邊撞擊邊摻混邊流動(dòng)

邊界層（附面層）：流體固壁附近的一個(gè)很薄的粘性流體流動(dòng)層，在此薄層內(nèi)流體速度梯度很大，薄層外流體速度梯度很小 粘性底層：

貼近壁面處厚度極薄的流體層，在這一層中，受壁面的制約 流動(dòng)仍保持為粘性層流狀態(tài)過(guò)渡區(qū)：

在粘性底層外有一個(gè)由粘性底層向湍流區(qū)發(fā)展的過(guò)渡層湍流區(qū)：

在距壁面稍遠(yuǎn)處 流動(dòng)為充分發(fā)展的湍流狀態(tài) 此區(qū)域稱為湍流區(qū)

水力光滑管: 當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，近壁處粘性底層完全掩蓋住管壁粗糙突起,此時(shí)粗糙度對(duì)湍流不起作用.水力粗糙管: 隨著雷諾數(shù)增加,當(dāng)管壁突起完全暴露在湍流區(qū)時(shí)形成粗糙管.幾何相似；

指原型流動(dòng)與模型流動(dòng)的空間及邊界對(duì)應(yīng)的幾何尺寸稱比例運(yùn)動(dòng)相似

指原型和模型兩個(gè)流場(chǎng)的空間和邊界所對(duì)點(diǎn)上的速度方向相同 大小成比例動(dòng)力相似

指原型和模型兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的各種同類(lèi)力方向相同 大小成比例

歐拉數(shù)物理意義 壓力與慣性力的比值

雷諾數(shù)物理意義 慣性力與粘性力的比值 局部阻力產(chǎn)生的原因

1流動(dòng)中流速的重新分布 2在漩渦中粘性力做功3流體中質(zhì)點(diǎn)相互摻混 撞擊引起的變化 減小局部損失的措施:減少沿程損失.1.減小管道長(zhǎng)度L.2.合理增大管徑d.3降低管壁當(dāng)量粗糙度.4.盡可能采用圓管.5.降低系統(tǒng)粘度

壓力管路: 凡是液體充滿全管,并在一定壓差下流動(dòng)的管路成為壓力管路

長(zhǎng)管：指流體沿管路流動(dòng)時(shí)的水頭損失以沿程損失為主 而局部損失和速度水頭二者的總和與沿程阻力相比很小

短管 指流體沿管道流動(dòng)時(shí)局部損失和速度水頭在損失中所占比例較大

串聯(lián)管路:不同管徑的管段逐漸收尾連接而成的管路.并聯(lián)管路:入口端和出口端分別連接在一起的兩條或兩條以上的簡(jiǎn)單管路或串聯(lián)管路.串聯(lián)管路各段流量相等 總阻力為各段阻力之和 并聯(lián)管路總流量為各支管流量之和 各支管阻力都相等

水擊現(xiàn)象：

在有壓管路系統(tǒng)中 由于閥門(mén)突然關(guān)閉或開(kāi)啟（或其它原因）使管內(nèi)流速發(fā)生突然變化 從而引起管內(nèi)壓力急劇交替升降的現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象 水擊波的傳播過(guò)程: 1.當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉后t=1/c時(shí)刻水擊壓力波傳至管路入口處.此時(shí)管路中液體全部收到壓縮.并停止了流動(dòng).同時(shí)整個(gè)管壁受壓膨脹.此過(guò)程為減速增壓過(guò)程.2.當(dāng)t=2/c時(shí)管內(nèi)壓力全部恢復(fù)到起始?jí)毫?并以U速度倒流.同時(shí)管壁全部恢復(fù)原狀.3.當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉后t=3/c時(shí).減壓波傳到管道入口處.主管內(nèi)流體處于低壓靜止?fàn)顟B(tài),管壁處于收縮狀態(tài).4.在t=4/c時(shí),不平衡斷面一次以速度C傳到閥門(mén)處.而此時(shí)正是第一個(gè)過(guò)程的開(kāi)始.水擊: 由于某種原因引起管內(nèi)液體流速突然變化,例如迅速開(kāi)關(guān)閥門(mén).突然停泵等.都會(huì)引起管內(nèi)壓力突然變化.這種現(xiàn)象叫管路中的水擊減小水擊的措施:

1適當(dāng)延長(zhǎng)閥門(mén)開(kāi)閉時(shí)間 2縮短受水擊影響的管道長(zhǎng)度來(lái)降低水擊壓力

3減小閥門(mén)關(guān)閉前管道中流速以減小水擊壓力

4在管路適當(dāng)位置上設(shè)置蓄能器,以吸收壓能.減小水擊壓力 5水擊壓力與水擊壓力波傳播速度有關(guān) 減小水擊壓力波速度就能減小水擊壓力流體質(zhì)點(diǎn)：宏觀上充分小，微觀上充分大的分之團(tuán)

流體的運(yùn)動(dòng)方式：

1、平移運(yùn)動(dòng)

2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

3、變形運(yùn)動(dòng)（線變形和角變形）

控制體：對(duì)于流體可用流道中連續(xù)流動(dòng)的流體的某一定界來(lái)推導(dǎo)，則這個(gè)界區(qū)叫做控制體。等壓面 在一種連續(xù)的靜止流體中 靜壓力相等的各點(diǎn)組成的面 性質(zhì)1等壓面就是等勢(shì)面2作用在靜止流體中的任一點(diǎn)的質(zhì)量力與通過(guò)該點(diǎn)的等壓面垂直3兩互不相混的流體處于平衡狀態(tài)時(shí)他們的分界面是等壓面 不可壓縮流體：在流動(dòng)過(guò)程中密度不變的流體為不可壓縮流體 為什么要減小水擊；水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)將影響管路系統(tǒng)的正常運(yùn)動(dòng)和水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 造成管壁和關(guān)鍵的破裂