下载文档原格式
流体力学教学大纲课程编号：140135课程名称：流体力学英文名称：Fluid Mechanics学分：2.5学时：42适用年级专业（学科类）：土木工程一、课程概述（一）课程性质流体力学是一门土木工程专业的主要技术基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握水流宏观运动的基本规律、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见土木工程中的水力计算方法，并具备初步的试验量测技能，为学习后续课程和从事专业技术工作打下基础。
（二）教学目标与要求1、具有较为完整的理论基础,包括：掌握流体力学的基本概念；熟练掌握分析流体运动的总流分析方法,熟悉量纲分析与实验相结合的方法,了解求解简单平面势流的方法；掌握流体运动能量转化和水头损失规律,对绕流流阻力有一定了解；具有对一般流动问题的分析和计算能力,包括：水力荷载的计算；管道、渠道和堪过流能力的计算,井的渗流计算；.水头损失的分析和计算。
2、掌握测量水位、压强、流速、流量的常规方法。
具有观察水流现象,分析实验数据和编写报告的能力。
（三）重点和难点该课程中牛顿内摩擦定律，流体静压强及作用在平面和曲面上的总压力的计算，描述流体运动的的欧拉法，连续性方程、伯努利方程和动量方程的建立及其工程应用，流体力学的相似准则、无量纲数和量纲齐次性原理，两种水头损失计算、沿程阻力系数和紊流的特征，短管和长管的水力计算，明渠均匀流的水力计算、明渠非均匀流水面曲线的定性分析及定量计算，小桥（涵）孔径的水力计算，达西渗流定律、集水廊道和单井产水量计算等是本课程的重点和难点。
（四）与其他课程的关系前修课程：高等数学，普通物理，理论力学和材料力学（基础部分）。
流体力学课程在专业教学中将为水文学、土力学、工程地质、土木工程施工、建筑设备等多门专业基础课程和专业课程阐释所涉及的流体力学原理,帮助学生进一步认识土木工程与大气和水环境的关系。
（五）教材及教学参考书1、刘鹤年，流体力学（第二版），中国建筑工业出版社，2004年7月。
流体的流动管道和管路系统流体的流动管道和管路系统是现代工业中广泛应用的重要设备，它们承载着各种液体和气体的运输和输送任务。
本文将探讨流体的流动特性、管道和管路系统的组成以及在实际工程中的应用。
一、流体的流动特性流体的流动特性是指流体在管道中运动时所表现出的属性。
主要包括流速、流量、压力和阻力等。
1. 流速：流速是单位时间内流体通过管道某一截面的体积或质量。
它可以影响到流体的输送效率和运动状态。
2. 流量：流量是单位时间内通过管道某一截面的流体体积或质量。
它是衡量管道输送能力的重要指标。
3. 压力：压力是流体对于管道内壁面的作用力。
它与流速和管道截面积相关，可以通过流体的密度和流速计算得出。
4. 阻力：阻力是流体在管道中运动时受到的阻碍力。
它与管道的摩擦和流体的黏性有关。
二、管道和管路系统的组成管道和管路系统由管道、管件、阀门、泵站等组成，各个组成部分协同工作，实现流体的输送和控制。
1. 管道：管道是流体运输的通道，一般由金属、塑料或玻璃等材料制成。
常见的管道类型包括钢管、铜管和塑料管等。
2. 管件：管件用于连接、分流或改变管道的方向。
常见的管件有弯头、三通、四通、法兰等。
3. 阀门：阀门用于控制流体的流动和压力。
常见的阀门类型有截止阀、调节阀、安全阀等。
4. 泵站：泵站用于提供流体的动力。
它通过泵将流体从低压区域输送到高压区域，保证流体在管道内的正常流动。
三、管道和管路系统的应用管道和管路系统广泛应用于石油、化工、冶金、建筑等领域。
下面以石油工业为例，介绍管道和管路系统在实际工程中的应用。
1. 输油管道：输油管道用于将石油从油田输送到加工厂或储存设施。
它要求管道具有良好的密封性和耐压能力，以确保石油的正常输送。
2. 输气管道：输气管道用于将天然气从生产地输送到城市或工业区。
它要求管道具有一定的抗腐蚀性和耐高压能力，以确保天然气的安全运输。
3. 炼油装置：炼油装置中的管道和管路系统用于将石油在各个加工工段之间输送。
管路串并联实验报告流体力学实验目的：1.通过实验，了解和掌握管路串并联的基本原理和流体力学的相关概念；2.通过实验，掌握串并联管路的流量计算方法；3.通过实验，验证管路串并联对流量和压力的影响。
实验原理：1.管路串联实验原理：当两个管路串联时，流入和流出的质量流量相等，即m1=m2；由连续性方程可得，A1v1=A2v2，其中A为横截面积，v为流速；令Q1=A1v1为第一个管路的流量，Q2=A2v2为第二个管路的流量，则Q1=Q22.管路并联实验原理：当两个管路并联时，流入和流出的压力相等，即p1=p2；由伯努利定律可得，p1 + 0.5ρv1^2 + ρgh1 = p2 + 0.5ρv2^2 +ρgh2，其中ρ为流体密度，g为重力加速度，h为管道高度差；令Δp1=p1-p2为流体流过第一个管路时的压力损失，Δp2=p2-p3为流体流过第二个管路时的压力损失，则Δp1=Δp2实验设备：1.串联管路实验装置：包括输液瓶、流量计、球阀、直径不同的管道；2.并联管路实验装置：包括输液瓶、压力计、球阀、直径不同的管道。
实验步骤：1.串联管路实验：a)打开球阀，使开度最大，待流量计稳定后记录流量Q1和压力p1；b)关闭球阀，改变流量计跨度，使流量变为Q2，打开球阀，待流量计稳定后记录流量Q2和压力p2；c)比较Q1和Q2的大小，并记录相应的压力差。
2.并联管路实验：a)打开球阀，调整压力计，使压力差为Δp1，待压力计稳定后记录流量Q1；b)改变压力计跨度，使压力差变为Δp2，待压力计稳定后记录流量Q2；c)比较Q1和Q2的大小。
数据处理：1.串联管路实验：a)计算不同流量下的压力差Δp=p1-p2；b)绘制流量-压力差曲线，并进行线性拟合，得到斜率k1；c)使用Q1=Q2，计算出k2=Δp1/Δp2；d)比较k1和k2的大小，验证串联管路对流量和压力的影响。
2.并联管路实验：a)计算不同压力差下的流量比值Q2/Q1；b)使用Δp1=Δp2，计算出Q2/Q1的理论值；c)比较计算结果与实测值的误差，验证并联管路对流量和压力的影响。
串联并联流量变化化工原理串联和并联是流体力学中常用的两种流量变化方式。
在化工工艺中，流体流动的方式和速度对于反应的效果和产量都有重要影响。
本文将介绍串联和并联流量变化的化工原理。
一、串联流量变化的化工原理串联是指将多个流体单元依次连接在一起，使流体从一个单元流向另一个单元。
在串联中，流体的流动方式是连续的，流量的变化是逐渐累加的。
串联流量变化的化工原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个化工生产线，需要通过两个反应器来完成反应过程。
第一个反应器的流量为Q1，第二个反应器的流量为Q2。
当两个反应器串联时，总的流量为Q1+Q2。
串联流量变化的化工原理可以用以下公式表示：总流量 = Q1 + Q2其中，Q1和Q2分别表示两个反应器的流量。
通过串联流量变化，可以实现对反应过程的控制和调节。
二、并联流量变化的化工原理并联是指将多个流体单元同时连接在一起，使流体从一个入口分流到多个出口。
在并联中，流体的流动方式是同时的，流量的变化是分支的。
并联流量变化的化工原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个化工生产线，需要通过两个反应器来完成反应过程。
第一个反应器的流量为Q1，第二个反应器的流量为Q2。
当两个反应器并联时，总的流量为Q1和Q2的和。
并联流量变化的化工原理可以用以下公式表示：总流量 = Q1 + Q2其中，Q1和Q2分别表示两个反应器的流量。
通过并联流量变化，可以实现对反应过程的增加产能和提高效率。
三、串联和并联的应用串联和并联的流量变化在化工工艺中有着广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 反应器的串联：在某些反应过程中，需要通过多个反应器来实现连续反应。
通过串联反应器可以控制反应的速率和产量。
2. 设备的并联：在某些化工生产过程中，为了提高产能和效率，可以将多个设备并联使用。
通过并联可以增加流量和处理能力。
3. 管道的串联和并联：在管道输送液体或气体的过程中，可以通过串联和并联的方式来调节流量和压力。
