spContent=本课程是为过程装备与控制工程专业开设的一门必修的专业基础课,它的任务是使学生掌握流体力学的基本概念,基本原理和基本技能,并具有一定的分析、解决本专业中涉及流体力学和流体机械问题的基本能力,为学习后续课程及以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。
本课程是为过程装备与控制工程专业开设的一门必修的专业基础课,它的任务是使学生掌握流体力学的基本概念,基本原理和基本技能,并具有一定的分析、解决本专业中涉及流体力学和流体机械问题的基本能力,为学习后续课程及以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。
—— 课程团队
课程概述
理论知识方面:1、掌握流体的主要力学性质。2、掌握流体在静止和相对平衡时压强的分布规律,静止流体作用在固体壁面上总压力的计算。3、熟练掌握一元流体运动的基本方程。4、熟练掌握阻力损失的基本概念与计算,管道流动的水力计算。5、掌握理想流体和粘性流体的力学基本概念——运动微分方程。6、掌握流体力学相似性原理和量纲。7、掌握典型流体机械:压缩机和泵的典型结构与工作原理。
本课程理论结合实际,讲述了流体静力学、流体动力学等基本流体理论,遵循少而精的原则,并与工程实际相结合,配有丰富的插图及动画,真正做到了理论联系实践,培养了学生的实践、创新能力,同时提高了综合分析解决实际工程的能力。
授课目标
通过课程学习,学生应该达到下列课程目标:
1、掌握流体的主要力学性质
2、掌握流体在静止和相对平衡时压强的分布规律,静止流体作用在固体壁面上总压力的计算
3、掌握流体动力学基本理论知识,能够运用连续性、能量、动量三大方程解决流体力学中的实际问题
4、掌握流体力学相似性原理
5、掌握常用泵和压缩机的典型结构与工作原理。
成绩 要求
课程考核分为期末闭卷考试和平时学习考核两部分,课程考核总成绩=期末考试成绩*50%+平时成绩*50%。平时考核主要包括在线作业、在线单元测试、专题研究(演讲汇报)、课堂讨论、在线答疑等项目。
课程大纲
绪论
课时目标:流体力学的发展简史;流体力学的研究内容和方法;流体的定义和特征;作用在流体上的力;流体的主要物理性质。
1.1 流体力学的发展简史
1.2 流体力学的对象及其特点
1.3 流体力学的物理性质
1.4 流体的黏性
流体静力学
课时目标:流体静力学主要研究平衡(静止)流体的力学规律及其在工程中的应用,主要包括平衡流体的压强分布和对物体表面的作用力。
2.1 平衡流体上的作用力
2.2 流体平衡的微分方程
2.3 流体静力学基本方程
2.4 静压强的计算与测量
2.5 流体的相对平衡
2.6 平衡流体对壁面的作用力
流体运动学基础
课时目标:流体运动学主要研究流体的速度、加速度等运动参数的变化规律。本章主要介绍描述流体运动的两种方法、流体运动分类、连续性方程等
3.1 描述流体运动的两种方法
3.2 流体运动的基本概念
3.3 连续性方程
流体动力学基础
课时目标:流体动力学研究流体在外力作用下的运动规律及其与边界的相互作用。本章主要根据物理学中的牛顿运动定律、动量守恒定律和能量守恒定律推导流体力学中的动量方程和能量方程。
4.1 元流的伯努利方程
4.2 总流的伯努利方程
4.3 动量方程
相似理论与量纲分析
课时目标:实验是探索流动规律和解决工程实际问题的重要手段,相似理论与量纲分析是指导实验的理论基础。实验研究以其可靠性、真实性,在建立物理模型和检验理论及其数值计算结果的正确性方面起着根本性的作用,实验研究也是探索新现象、发展新理论的主要手段。
5.1 相似理论的基本概念
5.2 相似三定理
5.3 量纲
黏性不可压缩流体的管内流动
课时目标:本章主要讨论黏性流体在管内流动的损失问题。管内流动的能量损失与流态、管道壁面的粗糙度有关,除少数问题可以采用理论分析的方法获得外,大多数问题只能通过实验确定。
6.1 流动阻力与能量损失
6.2 圆管中的层流
6.3 圆管中的湍流
典型流体机械——泵
课时目标:泵属于通用机械,在国民经济各部门中用来输送液体的泵种类繁多,用途很广。在各种泵中,尤以离心泵应用最为广泛,其具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点,所以本章以离心泵为主,着重讨论离心泵的工作原理、典型结构和汽蚀等,对其他的泵仅作简要的概述。
7.1 典型结构
7.2 工作原理
7.3 泵的气蚀
典型流体机械——容积式压缩机
课时目标:容积式压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机。由于容积式压缩机大多有活塞,估又称“活塞”式压缩机。本章介绍容积式压缩机的典型结构与工作原理。
8.1 容积式压缩机的概述
8.2 容积式压缩机的工作原理
8.3 容积式压缩机的热力学性能
典型流体机械——离心压缩机
课时目标:本章介绍离心压缩机的典型结构与特点;阐述其基本工作原理及喘振现象。
9.1 工作原理
9.2 典型结构零部件
9.3 喘振
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预备知识
参考资料
《流体力学与流体机械》 主 编:王贞涛
出版社:机械工业出版社
出版或修订时间:2015年10月
《工程流体力学》 主 编:高殿荣,张伟
出版社:化学工业出版社
出版或修订时间:2017年11月