《工程流體力學(xué)2》課程教學(xué)大綱

《工程流體力學(xué)2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程流體力學(xué)EngineeringFluidMechanics課程編碼SPE410511030開課院部石油工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)流體力學(xué)課程組學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)50講授44實(shí)驗(yàn)6上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)50適用專業(yè)海洋油氣工程授課語言中英文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、大學(xué)物理（2-1）、工程力學(xué)、大學(xué)物理（2-2）課程簡(jiǎn)介（必修）工程流體力學(xué)是石油工程、海洋油氣工程、油氣儲(chǔ)運(yùn)工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：流體的概念及其物理性質(zhì)、靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布規(guī)律及靜水總壓力問題、運(yùn)動(dòng)流體的研究方法、基本概念、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律以及動(dòng)量定律、層流和紊流流態(tài)、流動(dòng)阻力和水頭損失、壓力管路串并聯(lián)的水力計(jì)算、孔口管嘴泄流計(jì)算、邊界層理論基礎(chǔ)以及非牛頓流體的流動(dòng)等。本課程的教學(xué)目標(biāo)是通過各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生掌握和理解流體平衡和運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本理論和一般規(guī)律，掌握流體力學(xué)的常用計(jì)算方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力，為今后學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、從事專業(yè)工作和科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。結(jié)合流體力學(xué)科學(xué)家事跡和工程案例，開展愛國(guó)主義教育，幫助學(xué)生建立正確的人生觀和價(jià)值觀。EngineeringFluidmechanicsisanimportantprofessionalbasiccourseforpetroleumengineering,offshoreoilandgasengineering,oilandgasstorageandtransportationengineering,etc.Themainteachingcontentsofthiscourseinclude:theconceptoffluidanditsphysicalproperties,thepressuredistributionlawinstaticfluidandthetotalpressureprobleminstillwater,theresearchmethodsofmovingfluid,basicconcepts,thelawofconservationofmass,energyConservationLawandmomentumLaw,laminarflowandturbulentflowpattern,flowresistanceandheadloss,hydrauliccalculationofseries-parallelconnectionofpressurepipelines,calculationoforificenozzledischarge,theoreticalBasisofboundarylayerandflowofnon-Newtonianfluid,etc.Theteachinggoalofthiscourseistoenablestudentstomasterandunderstandthebasicconcepts,basictheoriesandgenerallawsoffluidbalanceandmovementthrougheachteachinglink,andmasterthecommoncalculationmethodsandbasicexperimentalskillsoffluidmechanics,improvetheabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblems,andlayagoodfoundationforfuturestudyofprofessionalknowledge,professionalworkandscientificresearch.Combiningthedeedsoffluidmechanicsscientistsandengineeringcases,carryoutpatrioticeducationtohelpstudentsestablishcorrectoutlookonlifeandvalues.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握流體力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，以及流體力學(xué)基本的研究方法是1.12M2目標(biāo)2：了解并認(rèn)識(shí)流體力學(xué)與工程實(shí)際的關(guān)系，培養(yǎng)應(yīng)用流體力學(xué)理論分析和解決實(shí)際工程問題的能力是2.23M3目標(biāo)3：掌握流體力學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能,并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。是4.24M4目標(biāo)4：在掌握流體力學(xué)課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，提高英語能力。是10.3三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1緒論緒論流體力學(xué)的研究任務(wù)，流體力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，流體力學(xué)的研究方法，流體力學(xué)科學(xué)家的愛國(guó)教育。M2,M42講授2自學(xué)2第1章第1章流體及其主要物理性質(zhì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，粘性，牛頓內(nèi)摩擦定律。/////31.11.1流體的概念流體的概念，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)。M1,M40.5講授0.5作業(yè)41.21.2流體的主要物理性質(zhì)流體的密度、重度、相對(duì)密度、壓縮性、彈性、膨脹性、粘性及牛頓內(nèi)摩擦定律。M1,M2,M42講授2作業(yè)51.31.3作用在流體上的力質(zhì)量力與表面力。M1,M40.5講授0.5作業(yè)6第2章第2章流體靜力學(xué)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：流體靜壓強(qiáng)的基本特性，流體平衡微分方程，等壓面，靜力學(xué)基本方程，平面總壓力和曲面總壓力的計(jì)算。/////72.12.1流體靜壓強(qiáng)及其特性流體靜壓強(qiáng)的概念、兩個(gè)特性及其證明。M1,M40.5講授0.5作業(yè)82.22.2流體平衡微分方程式流體平衡微分方程，等壓面。M1,M41.5講授1.5作業(yè)92.32.3重力作用下的流體平衡靜力學(xué)基本方程及其物理意義和幾何意義，壓強(qiáng)的表示方法，壓強(qiáng)分布圖，液式測(cè)壓計(jì)。M1,M2,M42講授2作業(yè)10實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1：靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)掌握靜止液體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)的測(cè)量方法。M32實(shí)驗(yàn)2撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告112.42.4測(cè)壓計(jì)測(cè)壓管，水銀測(cè)壓計(jì)、組合水銀測(cè)壓計(jì)，比圧計(jì)M1,M2,M41講授1作業(yè)122.52.5靜止流體作用在平面上的總壓力靜止流體作用在平面上總壓力的大小、方向及作用點(diǎn)的計(jì)算。M1,M2,M42講授2作業(yè)132.62.6靜止流體作用在曲面上的總壓力靜止流體作用在曲面上總壓力的大小、方向以及作用點(diǎn)的計(jì)算。M1,M2,M42講授2作業(yè)142.72.7物體在液體中的潛浮原理阿基米德原理，潛體和浮體在液體中的平衡和穩(wěn)定原理。M1,M2,M41講授1自學(xué)15第3章第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程及其工程應(yīng)用////163.13.1研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法歐拉法、拉格朗日法，歐拉法中加速度流場(chǎng)的描述，流動(dòng)的分類。M1,M41講授1作業(yè)173.23.2流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流線和跡線，流管、流束和總流，有效斷面、流量和平均流速。M1,M2,M42講授2作業(yè)183.33.3連續(xù)性方程一元流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，空間流體流動(dòng)的連續(xù)性方程。M1,M2,M41講授1作業(yè)193.43.4理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程（歐拉方程），理想流體沿流線的伯努利方程（能量方程）。M1,M2,M41講授1作業(yè)203.53.5伯努利方程及其應(yīng)用實(shí)際流體總流的伯努利方程，緩變流斷面和動(dòng)能修正系數(shù)，伯努利方程的應(yīng)用，水頭線及水力坡降。M1,M2,M44講授4作業(yè)21實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)2：流量計(jì)實(shí)驗(yàn)掌握孔板、文丘利節(jié)流式流量計(jì)的工作原理及用途，測(cè)定孔板流量計(jì)的流量系數(shù)，繪制流量計(jì)的校正曲線，了解兩用式壓差計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握兩用式壓差計(jì)的使用方法。M32實(shí)驗(yàn)2撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告223.63.6泵對(duì)液流能量的增加泵的揚(yáng)程、功率和效率。M1,M2,M41講授1作業(yè)233.73.7穩(wěn)定流動(dòng)量方程及其應(yīng)用穩(wěn)定流動(dòng)量方程的應(yīng)用：彎管水力計(jì)算問題、射流的反推力及自由射流對(duì)擋板的沖擊力計(jì)算。M1,M2,M42講授2作業(yè)24第4章第4章流動(dòng)阻力與水頭損失本章重點(diǎn)難點(diǎn)：流動(dòng)狀態(tài)，實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程(N-S方程)的應(yīng)用，圓管層流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，圓管紊流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，量綱分析，相似原理，沿程水頭損失和局部水頭損失計(jì)算/////254.14.1液流阻力產(chǎn)生的原因及分類濕周、水力半徑、粗糙度等基本概念，流動(dòng)阻力產(chǎn)生原因，水頭損失的分類。M1,M2,M40.5講授0.5作業(yè)264.24.2兩種流態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn)雷諾實(shí)驗(yàn)，層流、湍流流態(tài)，雷諾數(shù)。M1,M2,M40.5講授0.5作業(yè)27實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)3：流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)定沿程水頭損失hf與斷面平均流速v，繪制流態(tài)曲線，計(jì)算臨界雷諾數(shù)M32實(shí)驗(yàn)2撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告284.34.3實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程式實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程式（N~S方程）及其應(yīng)用。M1,M2,M42講授2作業(yè)294.44.4圓管層流分析圓管層流的流速分布、流量、切應(yīng)力分布及沿程水頭損失M1,M2,M41講授1作業(yè)304.54.5相似原理和量綱分析量綱和諧性原理，量綱分析的雷利法及Π定理，流動(dòng)相似的幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似，相似準(zhǔn)數(shù)。M1,M2,M42講授2作業(yè)314.64.6圓管湍流分析湍流水力光滑、水力粗糙，沿程水頭損失的達(dá)西公式，沿程水力摩阻系數(shù)λ的實(shí)驗(yàn)分析，非圓管的當(dāng)量直徑。M1,M2,M42講授2作業(yè)324.74.7局部水頭損失包達(dá)公式，局部水頭損失系數(shù)。M1,M2,M42講授2作業(yè)33第5章第5章壓力管路的水力計(jì)算本章重點(diǎn)難點(diǎn)：簡(jiǎn)單管路的水力計(jì)算，串并聯(lián)管路的水力計(jì)算、孔口與管嘴出流/////345.15.1簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算簡(jiǎn)單長(zhǎng)管水力計(jì)算的三類問題M1,M2,M41講授1作業(yè)355.25.2復(fù)雜長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管串聯(lián)、并聯(lián)、分支的水力特性及水力計(jì)算M1,M2,M41講授1作業(yè)365.35.3短管的水力計(jì)算綜合阻力系數(shù)，流量計(jì)算公式M1,M2,M41講授1作業(yè)375.45.4孔口和管嘴泄流孔口、管嘴的泄流特點(diǎn)，孔口、管嘴自由出流、淹沒出流的流量計(jì)算公式M1,M2,M41講授1作業(yè)385.55.4壓力管路中的水擊現(xiàn)象水擊的定義及產(chǎn)生原因，水擊波的傳播過程，水擊分類M1,M2,M41講授1自學(xué)39第6章第6章邊界層理論基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：邊界層概念，邊界層厚度，邊界層微分方程，邊界層分離/////406.16.1邊界層概念邊界層概念，邊界層的流態(tài)，邊界層的特點(diǎn)，邊界層厚度。M1,M2,M40.5講授0.5自學(xué)416.26.2邊界層方程量級(jí)對(duì)比分析，普朗特邊界層微分方程式。M1,M2,M40.5講授0.5自學(xué)426.36.3邊界層的分離現(xiàn)象曲面邊界層的流動(dòng)，邊界層分離機(jī)理、分離條件，壓差阻力和摩擦阻力。M1,M2,M41講授1自學(xué)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)工程流體力學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。題型主要有計(jì)算、推導(dǎo)和證明題。15%2平時(shí)表現(xiàn)1.隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。2.開展隨堂測(cè)試，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。20%3實(shí)驗(yàn)1、本課程6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共三次實(shí)驗(yàn)。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3、考核學(xué)生對(duì)流體力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及分析問題解決問題的能力。10%4期末考試1、閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2、主要考核學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空、簡(jiǎn)答題、證明題、推導(dǎo)題、計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)25%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案基本正確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案部分正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。2M1平時(shí)表現(xiàn)25%A-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)3次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案正確。B-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)2次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案基本正確。C-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)1次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案部分正確。D-不參與教學(xué)活動(dòng)，章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案不正確。3M1期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時(shí)作業(yè)25%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案基本正確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案部分正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。5M2平時(shí)表現(xiàn)25%A-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)3次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案正確。B-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)2次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案基本正確。C-參與不同形式的教學(xué)活動(dòng)1次以上；章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案部分正確。D-不參與教學(xué)活動(dòng)，章測(cè)試或隨堂測(cè)試答案不正確。6M2期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）7M3實(shí)驗(yàn)100%A-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得有效結(jié)論。B-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得比較有效的結(jié)論。C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析獲得有效的結(jié)論。D-實(shí)驗(yàn)過程中不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抄襲或未能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。