《工程流体力学理论与进展1》课程教学大纲

《工程流体力学理论与进展1（2-1）》教学大纲一、课程基本信息课程名称工程流体力学理论与进展（2-1）TheoryandProgressofEngineeringFluidMechanics(2-1)课程编码SPE422512100开课院部石油工程学院课程团队流体力学课程组学分3.0课内学时50讲授44实验6上机0实践0课外学时50适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程数学分析（2-1）、数学分析（2-2）、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）、工程力学课程简介（必修）工程流体力学理论与进展（2-1）是本研一体化班（石油工程类）的一门重要的专业基础课。本课程的主要教学内容包括：流体的概念及其物理性质、静止流体内的压强分布规律及静水总压力问题、运动流体的研究方法、基本概念、质量守恒定律、能量守恒定律以及动量定律、层流和紊流流态、流动阻力和水头损失、压力管路串并联的水力计算、孔口管嘴泄流计算、边界层理论基础以及非牛顿流体的流动等。本课程的教学目标是通过各个教学环节使学生掌握和理解流体平衡和运动的基本概念、基本理论和一般规律，掌握流体力学的常用计算方法和基本实验技能，提高分析和解决实际问题的能力，为今后学习专业知识、从事专业工作和科学研究打下良好基础。结合流体力学科学家事迹和工程案例，开展爱国主义教育，帮助学生建立正确的人生观和价值观。ThetheoryandprogressofEngineeringFluidMechanics(2-1)isanimportantprofessionalbasiccourseofthisresearchintegrationclass(PetroleumEngineering).Themainteachingcontentsofthiscourseinclude:theconceptoffluidanditsphysicalproperties,thepressuredistributionlawinstaticfluidandthetotalpressureprobleminstillwater,theresearchmethodsofmovingfluid,basicconcepts,thelawofconservationofmass,energyConservationLawandmomentumLaw,laminarflowandturbulentflowpattern,flowresistanceandheadloss,hydrauliccalculationofseries-parallelconnectionofpressurepipelines,calculationoforificenozzledischarge,theoreticalBasisofboundarylayerandflowofnon-Newtonianfluid,etc.Theteachinggoalofthiscourseistoenablestudentstomasterandunderstandthebasicconcepts,basictheoriesandgenerallawsoffluidbalanceandmovementthrougheachteachinglink,andmasterthecommoncalculationmethodsandbasicexperimentalskillsoffluidmechanics,improvetheabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblems,andlayagoodfoundationforfuturestudyofprofessionalknowledge,professionalworkandscientificresearch.Combiningthedeedsoffluidmechanicsscientistsandengineeringcases,carryoutpatrioticeducationtohelpstudentsestablishcorrectoutlookonlifeandvalues.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，以及流体力学基本的研究方法是1.22M2目标2：掌握流体力学的基本实验技能,并能够对实验结果进行分析。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论流体力学的研究任务，流体力学的发展简史，流体力学的研究方法，流体力学科学家的爱国教育。M22讲授2自学2第1章第1章流体及其主要物理性质本章重点难点：连续介质假设，粘性，牛顿内摩擦定律。////31.11.1流体的概念流体的概念，连续介质假设。M10.5讲授0.5作业41.21.2流体的主要物理性质流体的密度、重度、相对密度、压缩性、弹性、膨胀性、粘性及牛顿内摩擦定律。M1,M22讲授2作业51.31.3作用在流体上的力质量力与表面力。M10.5讲授0.5作业6第2章第2章流体静力学本章重点难点：流体静压强的基本特性，流体平衡微分方程，等压面，静力学基本方程，平面总压力和曲面总压力的计算。////72.12.1流体静压强及其特性流体静压强的概念、两个特性及其证明。M10.5讲授0.5作业82.22.2流体平衡微分方程式流体平衡微分方程，等压面。M11.5讲授1.5作业92.32.3重力作用下的流体平衡静力学基本方程及其物理意义和几何意义，压强的表示方法，压强分布图，液式测压计。M1,M22讲授2作业10实验1实验1：静水压强实验掌握静止液体内部某点压强的测量方法。M1,M21讲授1作业112.42.4测压计测压管，水银测压计、组合水银测压计，比圧计M32实验2撰写实验报告122.52.5静止流体作用在平面上的总压力静止流体作用在平面上总压力的大小、方向及作用点的计算。M1,M22讲授2作业132.62.6静止流体作用在曲面上的总压力静止流体作用在曲面上总压力的大小、方向以及作用点的计算。M1,M22讲授2作业142.72.7几种质量力作用下的流体平衡等加速水平直线运动、等角速旋转运动。M1,M21讲授1自学15第3章第三章流体运动学与动力学基础本章重点难点：连续性方程、伯努利方程、动量方程及其工程应用////163.13.1研究流体运动的两种方法欧拉法、拉格朗日法，欧拉法中加速度流场的描述，流动的分类。M11讲授1作业173.23.2流体运动的基本概念流线和迹线，流管、流束和总流，有效断面、流量和平均流速。M1,M22讲授2作业183.33.3连续性方程一元流体流动的连续性方程，空间流体流动的连续性方程。M1,M21讲授1作业193.43.4理想流体运动微分方程理想流体运动微分方程（欧拉方程），理想流体沿流线的伯努利方程（能量方程）。M1,M21讲授1作业203.53.5伯努利方程及其应用实际流体总流的伯努利方程，缓变流断面和动能修正系数，伯努利方程的应用，水头线及水力坡降。M1,M24讲授4作业21实验2实验2：流量计实验掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途，测定孔板流量计的流量系数，绘制流量计的校正曲线，了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握两用式压差计的使用方法。M32实验2撰写实验报告223.63.6泵对液流能量的增加泵的扬程、功率和效率。M1,M21讲授1作业233.73.7稳定流动量方程及其应用稳定流动量方程的应用：弯管水力计算问题、射流的反推力及自由射流对挡板的冲击力计算。M1,M22讲授2作业24第4章第4章流动阻力与水头损失本章重点难点：流动状态，实际流体运动微分方程(N-S方程)的应用，圆管层流运动规律，圆管紊流运动规律，量纲分析，相似原理，沿程水头损失和局部水头损失计算////254.14.1液流阻力产生的原因及分类湿周、水力半径、粗糙度等基本概念，流动阻力产生原因，水头损失的分类。M1,M20.5讲授0.5作业264.24.2两种流态及判别标准雷诺实验，层流、湍流流态，雷诺数。M1,M20.5讲授0.5作业27实验3实验3：流动状态实验测定沿程水头损失hf与断面平均流速v，绘制流态曲线，计算临界雷诺数M32实验2撰写实验报告284.34.3实际流体运动微分方程式实际流体运动微分方程式（N~S方程）及其应用。M1,M22讲授2作业294.44.4圆管层流分析圆管层流的流速分布、流量、切应力分布及沿程水头损失M1,M21讲授1作业304.54.5相似原理和量纲分析量纲和谐性原理，量纲分析的雷利法及Π定理，流动相似的几何相似、运动相似和动力相似，相似准数。M1,M22讲授2作业314.64.6圆管湍流分析湍流水力光滑、水力粗糙，沿程水头损失的达西公式，沿程水力摩阻系数λ的实验分析，非圆管的当量直径。M1,M22讲授2作业324.74.7局部水头损失包达公式，局部水头损失系数。M1,M22讲授2作业33第5章第5章压力管路的水力计算本章重点难点：简单管路的水力计算，串并联管路的水力计算、孔口与管嘴出流////345.15.1简单长管的水力计算简单长管水力计算的三类问题M1,M21讲授1作业355.25.2复杂长管的水力计算长管串联、并联、分支的水力特性及水力计算M1,M21讲授1作业365.35.3短管的水力计算综合阻力系数，流量计算公式M1,M21讲授1作业375.45.4孔口和管嘴泄流孔口、管嘴的泄流特点，孔口、管嘴自由出流、淹没出流的流量计算公式M1,M21讲授1作业385.55.4压力管路中的水击现象水击的定义及产生原因，水击波的传播过程，水击分类M1,M21讲授1自学39第6章第6章非牛顿流体的流动本章重点难点：非牛顿流体的分类及其流变曲线和流变方程，塑性流体管流受力分析，塑性流体的结构流。////406.16.1非牛顿流体的分类及其流变方程非牛顿流体的分类，流变性、流变方程和流变曲线，常用流变模式。M11讲授1自学416.26.2非牛顿流体的结构流塑性流体管流受力分析，结构流。M11讲授1自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对工程流体力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有计算、推导和证明题。15%2平时表现1.随机检查学生上课精神状态、回答问题情况。2.开展随堂测试，实时掌握学生学习情况。20%3实验1、本课程6个学时实验，共三次实验。2、成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3、考核学生对流体力学知识的应用能力、实验操作能力以及分析问题解决问题的能力。10%4期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对流体力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题、填空、简答题、证明题、推导题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业30%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案基本正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案部分正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。2M1平时表现30%A-参与不同形式的教学活动3次以上；章测试或随堂测试答案正确。B-参与不同形式的教学活动2次以上；章测试或随堂测试答案基本正确。C-参与不同形式的教学活动1次以上；章测试或随堂测试答案部分正确。D-不参与教学活动，章测试或随堂测试答案不正确。3M1期末考试40%（见试卷评分标准）4M2实验100%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实验数据，获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分析实验数据，获得比较有效的结论。C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正确分析实验数据，但是结合理论分析获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，抄袭或未能按时完成实验报告。评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|工程流体力学,,中国石油大学出版社,2012.09,ISBN:9787563637614.（*主教材）2图书|流体力学,