《工程流體力學2》課程教學大綱

《工程流體力學2》教學大綱一、課程基本信息課程名稱工程流體力學EngineeringFluidMechanics課程編碼SPE410511030開課院部石油工程學院課程團隊流體力學課程組學分3.0課內學時50講授44實驗6上機0實踐0課外學時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（2-1）、高等數(shù)學（2-2）、大學物理（2-1）、工程力學、大學物理（2-2）課程簡介（必修）工程流體力學是石油工程、海洋油氣工程、油氣儲運工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課。本課程的主要教學內容包括：流體的概念及其物理性質、靜止流體內的壓強分布規(guī)律及靜水總壓力問題、運動流體的研究方法、基本概念、質量守恒定律、能量守恒定律以及動量定律、層流和紊流流態(tài)、流動阻力和水頭損失、壓力管路串并聯(lián)的水力計算、孔口管嘴泄流計算、邊界層理論基礎以及非牛頓流體的流動等。本課程的教學目標是通過各個教學環(huán)節(jié)使學生掌握和理解流體平衡和運動的基本概念、基本理論和一般規(guī)律，掌握流體力學的常用計算方法和基本實驗技能，提高分析和解決實際問題的能力，為今后學習專業(yè)知識、從事專業(yè)工作和科學研究打下良好基礎。結合流體力學科學家事跡和工程案例，開展愛國主義教育，幫助學生建立正確的人生觀和價值觀。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.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：掌握流體力學的基本概念、基本原理和基本方法，以及流體力學基本的研究方法是1.12M2目標2：了解并認識流體力學與工程實際的關系，培養(yǎng)應用流體力學理論分析和解決實際工程問題的能力是2.23M3目標3：掌握流體力學的基本實驗技能,并能夠對實驗結果進行分析。是4.24M4目標4：在掌握流體力學課程知識的基礎上，提高英語能力。是10.3三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1緒論緒論流體力學的研究任務，流體力學的發(fā)展簡史，流體力學的研究方法，流體力學科學家的愛國教育。M2,M42講授2自學2第1章第1章流體及其主要物理性質本章重點難點：連續(xù)介質假設，粘性，牛頓內摩擦定律。/////31.11.1流體的概念流體的概念，連續(xù)介質假設。M1,M40.5講授0.5作業(yè)41.21.2流體的主要物理性質流體的密度、重度、相對密度、壓縮性、彈性、膨脹性、粘性及牛頓內摩擦定律。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章流體靜力學本章重點難點：流體靜壓強的基本特性，流體平衡微分方程，等壓面，靜力學基本方程，平面總壓力和曲面總壓力的計算。/////72.12.1流體靜壓強及其特性流體靜壓強的概念、兩個特性及其證明。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基本方程及其物理意義和幾何意義，壓強的表示方法，壓強分布圖，液式測壓計。M1,M2,M42講授2作業(yè)10實驗1實驗1：靜水壓強實驗掌握靜止液體內部某點壓強的測量方法。M32實驗2撰寫實驗報告112.42.4測壓計測壓管，水銀測壓計、組合水銀測壓計，比圧計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、方向及作用點的計算。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、方向以及作用點的計算。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15第3章第三章流體運動學與動力學基礎本章重點難點：連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程及其工程應用////163.13.1研究流體運動的兩種方法歐拉法、拉格朗日法，歐拉法中加速度流場的描述，流動的分類。M1,M41講授1作業(yè)173.23.2流體運動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的連續(xù)性方程，空間流體流動的連續(xù)性方程。M1,M2,M41講授1作業(yè)193.43.4理想流體運動微分方程理想流體運動微分方程（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伯努利方程及其應用實際流體總流的伯努利方程，緩變流斷面和動能修正系數(shù)，伯努利方程的應用，水頭線及水力坡降。M1,M2,M44講授4作業(yè)21實驗2實驗2：流量計實驗掌握孔板、文丘利節(jié)流式流量計的工作原理及用途，測定孔板流量計的流量系數(shù)，繪制流量計的校正曲線，了解兩用式壓差計的結構及工作原理，掌握兩用式壓差計的使用方法。M32實驗2撰寫實驗報告223.63.6泵對液流能量的增加泵的揚程、功率和效率。M1,M2,M41講授1作業(yè)233.73.7穩(wěn)定流動量方程及其應用穩(wěn)定流動量方程的應用：彎管水力計算問題、射流的反推力及自由射流對擋板的沖擊力計算。M1,M2,M42講授2作業(yè)24第4章第4章流動阻力與水頭損失本章重點難點：流動狀態(tài)，實際流體運動微分方程(N-S方程)的應用，圓管層流運動規(guī)律，圓管紊流運動規(guī)律，量綱分析，相似原理，沿程水頭損失和局部水頭損失計算/////254.14.1液流阻力產生的原因及分類濕周、水力半徑、粗糙度等基本概念，流動阻力產生原因，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)及判別標準雷諾實驗，層流、湍流流態(tài)，雷諾數(shù)。M1,M2,M40.5講授0.5作業(yè)27實驗3實驗3：流動狀態(tài)實驗測定沿程水頭損失hf與斷面平均流速v，繪制流態(tài)曲線，計算臨界雷諾數(shù)M32實驗2撰寫實驗報告284.34.3實際流體運動微分方程式實際流體運動微分方程式（N~S方程）及其應用。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，流動相似的幾何相似、運動相似和動力相似，相似準數(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，沿程水頭損失的達西公式，沿程水力摩阻系數(shù)λ的實驗分析，非圓管的當量直徑。M1,M2,M42講授2作業(yè)324.74.7局部水頭損失包達公式，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算本章重點難點：簡單管路的水力計算，串并聯(lián)管路的水力計算、孔口與管嘴出流/////345.15.1簡單長管的水力計算簡單長管水力計算的三類問題M1,M2,M41講授1作業(yè)355.25.2復雜長管的水力計算長管串聯(lián)、并聯(lián)、分支的水力特性及水力計算M1,M2,M41講授1作業(yè)365.35.3短管的水力計算綜合阻力系數(shù)，流量計算公式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，孔口、管嘴自由出流、淹沒出流的流量計算公式M1,M2,M41講授1作業(yè)385.55.4壓力管路中的水擊現(xiàn)象水擊的定義及產生原因，水擊波的傳播過程，水擊分類M1,M2,M41講授1自學39第6章第6章邊界層理論基礎本章重點難點：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，邊界層厚度。M1,M2,M40.5講授0.5自學416.26.2邊界層方程量級對比分析，普朗特邊界層微分方程式。M1,M2,M40.5講授0.5自學426.36.3邊界層的分離現(xiàn)象曲面邊界層的流動，邊界層分離機理、分離條件，壓差阻力和摩擦阻力。M1,M2,M41講授1自學四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對工程流體力學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力。題型主要有計算、推導和證明題。15%2平時表現(xiàn)1.隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。2.開展隨堂測試，實時掌握學生學習情況。20%3實驗1、本課程6個學時實驗，共三次實驗。2、成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3、考核學生對流體力學知識的應用能力、實驗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，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學生對流體力學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空、簡答題、證明題、推導題、計算題等。50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，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-獨立思考、按時完成，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，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。2M1平時表現(xiàn)25%A-參與不同形式的教學活動3次以上；章測試或隨堂測試答案正確。B-參與不同形式的教學活動2次以上；章測試或隨堂測試答案基本正確。C-參與不同形式的教學活動1次以上；章測試或隨堂測試答案部分正確。D-不參與教學活動，章測試或隨堂測試答案不正確。3M1期末考試50%（見試卷評分標準）4M2平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，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-獨立思考、按時完成，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，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。5M2平時表現(xiàn)25%A-參與不同形式的教學活動3次以上；章測試或隨堂測試答案正確。B-參與不同形式的教學活動2次以上；章測試或隨堂測試答案基本正確。C-參與不同形式的教學活動1次以上；章測試或隨堂測試答案部分正確。D-不參與教學活動，章測試或隨堂測試答案不正確。6M2期末考試50%（見試卷評分標準）7M3實驗100%A-實驗過程中認真完成實驗要求，得到正確的實驗結果，實驗報告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實驗數(shù)據(jù)，獲得有效結論。B-實驗過程中認真完成實驗要求，得到正確的實驗結果，實驗報告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實驗數(shù)據(jù)，獲得比較有效的結論。C-實驗過程中認真完成實驗要求，不能得到正確的實驗結果，實驗報告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實驗數(shù)據(jù)，但是結合理論分析獲得有效的結論。D-實驗過程中不能完成實驗要求，不能得到正確的實驗結果，抄襲或未能按時完成實驗報告。