1、工程流体力学（）考试基本要求适用专业：石油工程、油气储运学 时: 64-80大纲编写人：陈小榆- 1 -一、课程的性质和地位工程流体力学(一) 是为石油工程专业学生开设的必修的专业基础技术课程。石油和天然气都是流体，在石油和天然气的开采、储存、运输等过程中都离不开流体力学的知识，因此工程流体力学课程在石油工程中占有非常重要的地位。本门课程从流体力学的基本原理出发，主要阐述流体的流动规律，它是学习后继专业课程的基础，同时也能直接用于解决工程实际问题，因此工程流体力学课程是一门理论性和应用性都非常强的学科，通过这门课程的学习可以培养学生分析问题和解决问题的能力。开设本课程的目的工程流体力学是石油工
2、程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。二、课程的基本要求1.了解流体的主要物理性质；2.掌握流体静力学、运动学及动力学的基本理论、基本方程及其工程应用；3.掌握流动阻力与水头损失力的计算；4.掌握压力管道的水力计算；5.了解一元非恒定流动基本概念及基本计算；6.了解气体动力学有关基础知识，并会进行有关参数的计算；7.了解非牛顿流体的有关概念，掌握非牛顿流体水头损失的计算方法。三、考试内容和考核目标第一章
3、 流体及其主要物理性质（2 学时）(一)学习目标1.了解流体的概念及特性；正确理解流体连续介质模型；2.掌握流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；正确理解理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念；3.会分析作用在流体上的力。(二) 课程内容第一节 流体的概念1. 流体的定义及特性；2. 流体的连续介质模型。第二节 流体的主要物理性质流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性 、流体的粘性及 表面张力。第三节 作用在流体上的力- 2 -(三) 考核知识点1. 流体的定义及特性；2. 流体的主要物理性质：流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性 、流体的粘性及表面张力；3. 分析作用
4、在流体上的力。(四) 考核要求1. 识记(1) 流体的特性；(2) 流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性 、流体的粘性及表面张力的定义及这些物理量的单位。2. 领会(1) 不可压缩流体的概念；(2) 连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型；(3) 速度梯度的物理意义；(4) 牛顿内摩擦定理；(5)质量力和表面力。3. 简单应用(1) 运动粘度和动力粘度的关系；(2) 牛顿内摩擦力的计算；(3) 流体的压缩性和膨胀性的计算；4. 综合应用(1) 会分析作用在流体上的力；(2) 粘性阻力的计算分析。第二章 流体静力学(8 学时)(一) 学习目标1. 掌握流体静压强及其特性；2.了解流体平衡
5、微分方程建立的思路和过程；3. 掌握等压面的方程和等压面的性质；4. 了解静力学基本方程式的推导过程和方程的意义及适用条件；5. 掌握压力的测量标准及压力的单位；6. 了解测压计的原理，掌握测压管和比压计测量一点的压力和比较两点压差的方法；7. 了解等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡。8. 掌握静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；- 3 -9. 掌握静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法；(二) 课程内容第一节 流体静压强及其特性(0.5 学时)1. 流体静压强及其特性第二节 流体平衡微分方程式(1.5 学时)1. 流体平衡微分方程式的建立
6、2. 流体平衡微分方程式的积分3.等压面第三节 重力作用下的流体平衡(2 学时)1. 静力学基本方程式；2. 静力学基本方程式的意义；3. 压力的测量标准；4.测压计。第四节 几种质量力作用下的流体平衡(1 学时)1. 等加速水平运动容器中流体的相对平衡； 2. 等角速度旋转容器中流体的相对平衡第五节 静止流体作用在平面上的总压力(1 学时)1. 总压力的大小；2. 总压力的作用点。第六节 静止流体作用在曲面上的总压力(2 学时)1.总压力的大小；2.总压力的作用点。(三) 考核知识点1. 流体静压强及其特性；2. 等压面的方程和等压面的性质；3. 静力学基本方程式的几何意义、物理意义及适用条
7、件；4. 用测压管和比压计测量一点的压力和比较两点的压差；5. 等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡；6. 静止流体作用在平面上的总压力及作用点；7. 静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。(四) 考核要求1识记(1) 流体静压强及其特性；(2) 等压面的定义和等压面的性质；- 4 -(3) 绝对压力、相对压力、真空压力的定义和它们之间的关系；(4) 绝对静止、相对静止；(5) 压力体。2. 领会(1) 流体平衡微分方程建立的思路和过程；(2) 静力学基本方程式的推导过程；(3) 静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；(4) 静止流体作用在曲面上的总压
8、力及作用点的计算方法。3. 简单应用(1)已知质量力求等压面方程；(2)已知质量力求静压力的分布规律；(3) 计算静止液体中任一点的静压力；(4) 计算静止液体中两点的压差；(5) 画压力体。4. 综合应用(1) 应用静力学基本方程式计算静止流体作用在平面上的总压力及作用点；(2) 应用静力学基本方程式计算静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。第三章 流体运动学和动力学基础(12 学时)(一) 学习目标1. 了解研究流体运动的两种方法；2. 掌握流体运动的基本概念；3. 掌握连续性方程、理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程及其应用；4. 掌握泵的扬程、有效功率的计算；5. 掌握稳
9、定流的动量方程及其应用。(二) 课程内容第一节 研究流体运动的两种方法(1 学时)1. 拉格朗日法； 2. 欧拉法第二节 流体运动的基本概念(1 学时)1. 稳定流和不稳定流；2. 迹线和流线；3. 流管、流束和总流；4. 有效断面、流量和平均流速第三节 连续性方程(1 学时)1. 一元流动的连续性方程；- 5 -2. 空间流动的连续性微分方程；第四节 理想流体运动微分方程式及伯努利方程(2 学时)1. 理想流体运动微分方程式；2. 理想流体运动的伯努利方程；第五节 实际流体总流的伯努利方程(3 学时)1. 实际流体微小流束的伯努利方程；2. 实际流体总流的伯努利方程；（1） 、缓变流断面；（
10、2） 、动能修正系数。3. 总流伯努利方程的应用（1） 、水头线的绘制（2） 、泵装置的水力计算（3） 、流速测量 毕托管（4） 、流量测量 文丘里管（5） 、流体的吸力 喷射泵第六节 泵对液流能量的增加(1 学时)1. 扬程；2. 功率。第七节 系统和控制体(1 学时)1. 系统2. 控制体3. 输运公式。第八节 稳定流的动量方程(2 学时)1.稳定流动量方程的建立2.动量方程的应用（1） 、流体作用于弯管的力；（2）射流的背压；（3） 、自由射流对挡板的压力。(三) 考核知识点1. 研究流体运动的两种方法；2. 流体运动的基本概念；3. 稳定流动的连续性方程；4. 理想流体运动的伯努利方程
11、式、实际流体总流的伯努利方程式的意义及适用条件；伯努利方程式的应用；5. 水头线；6. 泵的扬程、有效功率；7. 动量定理及其应用。- 6 -(四) 考核要求1. 识记(1) 研究流体运动的两种方法；(2) 流体运动的基本概念：稳定流和不稳定流、迹线和流线、 流管、流束和总流、 有效断面、流量和平均流速；(3) 泵的扬程、有效功率；(4) 系统、控制体；2. 领会(1) 连续性方程的物理意义；(2) 理想流体伯努方程的几何意义和物理意义；(3) 理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程的适用条件；(4) 水头线的变化趋势、伯努利方程式的应用注意事项；(3) 动能修正系数和动量修正系数
12、的物理意义。3. 简单应用(1) 欧拉法中加速度的计算；(2) 体积流量和重量流量的转换；(3) 已知流量求断面的平均流速；（4）已知速度场求流线方程；（5）泵的扬程、有效功率的计算；（6）水头线的绘制。4综合应用(1) 伯努利方程在工程中的应用计算；(2) 动量方程在工程中的应用计算；第四章 流体阻力和水头损失(14 学时)(一) 学习目标1. 了解流动阻力产生的原因及分类；2. 掌握流体运动的两种流动状态及其判别标准；3. 了解实际流体运动方程式（纳维司托克斯方程式）的建立过程，掌握圆管中层流的流动规律；4. 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；5. 了解紊流的产生
13、原因，了解紊流的运动参数的特点，了解雷诺方程的推导过程及雷诺应力；6. 了解影响沿程阻力系数的因素，熟练掌握沿程水头损失和局部水头损失的计算方法；- 7 -(二) 课程内容第一节 流动阻力产生的原因及分类(1 学时)1. 流动阻力产生的原因；2. 流动阻力的分类第二节 两种流态及转化标准(1 学时)第三节 实际流体运动微分方程 N-S 方程(1 学时)1、应力形式微分方程的推导2、N-S 方程的推导：（1） 、切向应力与应变的关系。（2） 、法向应力与应变的关系。第四节 圆管层流分析(1 学时)第五节 因次分析和相似原理(4 学时)1.因次分析（1） 、物理量的因次（2） 、因次齐次性（3）
14、、 定理2. 相似原理（1） 、流动相似的概念几何相似 运动相似 动力相似（ 2） 、相似准则Re 数 、Fr 数 、Er 数第六节 紊流的理论分析(2 学时)1. 紊流的产生原因；2. 紊流的运动参数特点；3. 雷诺方程的推导过程及雷诺应力；4. 水力光滑、水力粗糙第七节 尼古拉兹实验及沿程阻力系数 的计算公式(2 学时)1.尼古拉兹实验2. 的计算3. 非圆管沿程阻力计算第八节 局部水力摩阻(2 学时)(三) 考核知识点1. 流动阻力产生的根本原因；流动阻力的分类；2. 流体运动的两种流动状态及其流态的判别标准；3. 实际流体运动方程式（纳维司托克斯方程式）的应用；4. 圆管层流分析；5.
15、 因次分析和相似原理；6. 层流边层、水力光滑、水力粗糙7. 沿程阻力系数 的计算、局部水力摩阻的计算。- 8 -(四) 考核要求1. 识记(1) 水力半径；沿程阻力、局部阻力；(2) 物理量的因次、因次齐次性；(3) 几何相似 运动相似 动力相似；(4) Re 数 、Fr 数 、Er 数的物理意义；(5) 雷诺应力；水力光滑、水力粗糙。2. 领会(1) 流动阻力产生的根本原因；(2) 流态的判别标准为何用雷诺数而不用临界流速；(3) 定理；(4) 模型设计及相似律的选择。(5)紊流流态的划分；3. 简单应用(1) 流态的判别；(2) 定理的求解步骤；(3) 模型设计及相似律的选择；(4) 沿
16、程阻力系数 的计算；(5) 局部水力摩阻的计算。4. 综合应用(1) 由实际流体运动方程式（纳维司托克斯方程式）求解流体运动的速度；(2) 沿程水头损失和局部水头损失的计算；第五章压力管路的水力计算(8 学时)(一) 学习目标1. 理解长管、短管的概念，掌握串联、并联管路的水力特性；2. 掌握有压稳定流动时管路的水力计算；3. 掌握孔口、管嘴的水力计算。(二) 课程内容第一节 简单长管的水力计算 (2 学时)1、沿程水头损失的综合公式 mdLQhf522、管路特性曲线；3、三类水力计算问题。- 9 -第二节 复杂管路的水力计算(2 学时)1、串并联管路的水力特点；2、分支管路的水力计算。第三节
17、 短管的水力计算(2 学时)1、综合阻力系数；2、短管实用计算通式。第四节 孔口和管嘴泄流(2 学时)1、定水头孔口泄流；2、定水头管嘴泄流。(三) 考核知识点1. 管路特性曲线；2. 长管、短管的水力计算；3. 孔口和管嘴泄流。(四) 考核要求1. 识记(1) 长管、短管；管路特性曲线；(2) 串联管路、并联管路、分支管路；(3) 综合阻力系数；(4) 孔口的收缩系数；(5) 流速系数、流量系数的物理意义；2. 领会(1) 三类水力计算问题；(2) 综合阻力系数的计算；(3) 流量系数与流速系数、孔口的收缩系数的关系；(4) 为何管嘴出流比孔口出流流量大。3. 简单应用(1) 简单长管的第一类水力计算问题；(2) 串联管路、并联管路的水力计算。4. 综合应用(1) 简单长管的第一、第二类水力计算问题；(2) 串并联管路的水力计算。第六章一元不稳定流 (4 学时)(一) 学习目标1. 了解一元不稳定流的基本方程；2. 了解管路中水击现象，能够进行水击压力计算；3. 了解变水头泄流与排空的水力计算。
