流体力学(西华大学)
流体力学(西华大学)
5000+人选课
更新日期:2023/02/04
开课平台 智慧树
开课高校 西华大学
开课教师 赵琴杨小林李秋实江启峰杜海
学科专业 工学 力学类
开课时间 2023/03/01 - 2023/06/30
课程周期 13 周
开课状态 未开课
每周学时 -
课程简介
风鼓起帆,船破水前行,海鸟在天空飞翔,流体的力在我们的生活中无所不在。流体力学在人类同自然界作斗争和生产实践中逐步发展起来。大禹治水,疏而不堵;李冰分流诱导,修建了世界留存的最早的水利工程——都江堰。两千多年,流体力学已发展成为基础科学体系的一部分,是具有壮美、优美、奇美于一体的科学,同时又在工业、农业、交通运输、天文学、地学、生物学、医学等方面得到广泛应用。目前,人们一方面根据工程技术的需要进行流体力学应用性的研究,另一方面更深入地开展基础研究探求流体的复杂流动规律和机理。本课程强调流体力学在工程中的应用,包括流体静力学和动力学两大模块,涉及流体一元恒定总流的三大方程。通过本课程的学习,掌握流动的基本概念,会对简单流动现象进行分析,利用基本方程解决工程中的流动问题。现在让我们一起打开流体力学大门,领略其科学之美。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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流体力学简介
流体力学的研究对象与研究方法
赵琴
流体力学发展简史
赵琴
连续介质模型
赵琴
流体的主要物理性质
密度、压缩性和膨胀性
赵琴
粘性
赵琴
作用在流体上的力
赵琴
流体静力学
流体静压强的特性
杨小林
流体平衡微分方程
杨小林
流体静力学基本方程
流体静力学基本方程的导出
杨小林
流体静力学基本方程的意义
杨小林
压强的不同表达方式
杨小林
静压强分布图
杨小林
等压面的应用
杨小林
流体的相对平衡
杨小林
静止流体作用于平面上的总压力
杨小林
静止流体作用于曲面上的总压力
杨小林
流体动力学基础
研究流体运动的两种方法
赵琴
欧拉法的基本概念
欧拉法的基本概念(上)
赵琴
欧拉法的基本概念(下)
赵琴
总流的连续性方程
赵琴
总流的伯努利方程
理想流体运动微分方程
赵琴
理想元流的伯努利方程
赵琴
毕托管测流速
赵琴
相对运动的伯努利方程
赵琴
粘性总流的伯努利方程
赵琴
文丘里管测流量
赵琴
特殊情况的伯努利方程
赵琴
伯努利方程的应用
赵琴
总流的动量方程
杨小林
管路、孔口和管嘴的水力计算
流动阻力和水头损失
赵琴
粘性流动的两种流态
赵琴
圆管层流运动
赵琴
圆管湍流流动沿程损失的计算
赵琴
局部水头损失的计算
赵琴
有压管流的水力计算
赵琴
孔口、管嘴出流
定水头孔口出流
赵琴
定水头管嘴出流
赵琴
变水头孔口出流
赵琴
相似理论与量纲分析
相似理论
流动相似
赵琴
相似准则
赵琴
模型实验
赵琴
量纲分析
量纲的基本概念
赵琴
量纲分析法
赵琴
  • 第一章 绪论

    流体力学是力学的一个重要分支学科,研究流体在平衡或运动时所遵循的基本规律及其在工程中的应用。本章主要讲述流体力学的基本概念涉及流体力学的发展简史、流体的连续介质模型及主要物理性质。

  • 1.1 流体力学简介

    本小节主要讲述流动性、流体力学的学科实质及工程中的广泛应用、流体力学的三种研究方法,以及从中国和西方两条线介绍流体力学的历史发展。

  • 1.2 连续介质模型

    本节主要讲述流体的连续介质模型假设和质点的概念,提出物理量是时间和空间的连续函数。

  • 1.3 流体的主要物理性质

    本小节主要讲述流体密度的表述形式、流体的压缩性、体积压缩系数(或体积弹性模量)、膨胀性、体积膨胀系数、不可压缩流体以及流体的重要物理属性——粘性

  • 1.4 作用在流体上的力

    本节主要讲述作用于流体的两种外力——质量力和表面力。

  • 第二章 流体静力学

    研究流体在静止或平衡状态下的力学规律叫流体静力学,本章主要研究流体静压强的特性及分布规律、静止流体作用于平面壁和曲面壁上的总压力。

  • 2.1 流体静压强的特性

    本节主要介绍流体静压强的两项特性,重点对特性2予以证明。

  • 2.2 流体平衡微分方程

    本小节在推导得到理想流体运动微分方程基础上导出流体平衡微分方程。

  • 2.3 流体静力学基本方程

    本节主要从流体静力学基本方程的导出、流体静力学基本方程的意义、压强的不同表达方式、静压强分布图以及等压面的应用几个方面讲述流体静力学基本方程相关知识。

  • 2.4 流体的相对平衡

    液体随容器一起运动时,液体质点之间相对位置不变,各质点与容器的相对位置也不改变,称为液体处于相对平衡状态。本节以容器等角度旋转时的相对平衡为例,介绍静压强的分布规律、等压面方程。

  • 2.5 静止流体作用于平面上的总压力

    本节研究静止液体中平面壁的总压力的大小和压力中心位置的确定。

  • 2.6 静止流体作用于曲面上的总压力

    本节研究静止液体中二向曲面的总压力大小的确定,重点是分析压力体。

  • 第三章 流体动力学基础

    研究流体在运动过程中的力学规律叫流体动力学,本章主要讲述流体的运动要素随时间和空间的变化规律,并建立运动要素与所受外力之间的关系式。重点是流体一元恒定流动的基本方程,即连续性方程、伯努利方程和动量方程。

  • 3.1 研究流体运动的两种方法

    本节主要介绍研究流体的两种方法——拉格朗日法和欧拉法,重点是用欧拉法描述质点的加速度。

  • 3.2 欧拉法的基本概念

    本节主要讲述基于欧拉观点的流体运动的基本概念:恒定流与非恒定流;三维、二维、一维流动;迹线与流线;流面、流管、过流断面;流量、断面平均流速;均匀流与非均匀流;有压流、无压流、射流,等等。

  • 3.3 总流的连续性方程

    连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的应用。本节根据质量守恒关系,推导三维流动连续性微分方程,并建立总流的连续性方程。

  • 3.4 总流的伯努利方程

    本节主要从理想流体运动微分方程、理想元流伯努利方程、毕托管测流速等方面剖析总流的伯努利方程。

  • 3.5 总流的动量方程

    总流动量方程是质点系动量定理在流体力学中的应用,用以解决运动流体对固体边壁的作用力计算。本小节从质点系动量定理出发推导得到基于欧拉观点的动量方程,并阐述其应用条件和注意事项。

  • 第四章 管路、孔口和管嘴的水力计算

    将总流的伯努利方程和连续性方程应用于工程实际。本章主要讲述有压管流和孔口、管嘴出流的水力计算。

  • 4.1 流动阻力和水头损失

    本节介绍流动阻力和水头损失的分类,水头损失的计算公式。

  • 4.2 粘性流动的两种流态

    英国科学家雷诺通过实验找到了两种流态。本节讲述雷诺实验原理、两种流态的定义、雷诺判据、沿程损失与流态的关系。

  • 4.3 圆管层流运动

    本节主要研究圆管定常层流运动参数特点,包括断面速度分布、切应力分布、流量大小以及沿程阻力系数计算。

  • 4.4 圆管湍流流动沿程损失的计算

    本节通过尼古拉兹实验曲线,分析了沿程阻力系数在不同流区的特征,并提出了湍流流动沿程阻力系数的计算方法。

  • 4.5 局部水头损失的计算

    本节运用伯努利方程和动量方程联立方法推导得到圆管突扩情况下局部水头损失的理论公式,另外介绍了圆管突缩等其它情况下局部水头损失的计算。

  • 4.6 有压管流的水力计算

    管路系统可分为简单管路和复杂管路,管路的水力计算可分为按长管计和按短管计。本节以实例说明了简单管路的水力计算方法,对于复杂管路只涉及串联和并联两种管路的流动特性。

  • 4.7 孔口、管嘴出流

    本节推导出孔口和管嘴定水头自由和淹没出流的流量公式,提出了收缩系数、流速系数、流量系数的表达式,并证明得到圆柱形外管嘴的真空抽吸作用。

  • 第五章 相似理论与量纲分析

    本章主要讲述模型实验的理论基础——相似理论,以及探索性研究实验的理论基础——量纲分析。

  • 5.1 相似理论

    本小节介绍了模型和原型流动相似的条件,重点提出了判断动力相似的各相似准则以及提出了模型率的选择和模型设计步骤,其中选择合适的相似准则开展模型设计是重点。

  • 5.2 量纲分析

    本小节介绍量纲的基本概念以及量纲和谐性原理以及以量纲和谐性原理为基础,提出瑞利法和布金汉π定理两种量纲分析方法。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 绪论

    1.1 流体力学简介

    1.2 连续介质模型

    1.3 流体的主要物理性质

    1.4 作用在流体上的力

    视频数6
  • 第二章  作业测试
    第二章 流体静力学

    2.1 流体静压强的特性

    2.2 流体平衡微分方程

    2.3 流体静力学基本方程

    2.4 流体的相对平衡

    2.5 静止流体作用于平面上的总压力

    2.6 静止流体作用于曲面上的总压力

    视频数10
  • 第三章  作业测试
    第三章 流体动力学基础

    3.1 研究流体运动的两种方法

    3.2 欧拉法的基本概念

    3.3 总流的连续性方程

    3.4 总流的伯努利方程

    3.5 总流的动量方程

    视频数13
  • 第四章  作业测试
    第四章 管路、孔口和管嘴的水力计算

    4.1 流动阻力和水头损失

    4.2 粘性流动的两种流态

    4.3 圆管层流运动

    4.4 圆管湍流流动沿程损失的计算

    4.5 局部水头损失的计算

    4.6 有压管流的水力计算

    4.7 孔口、管嘴出流

    视频数9
  • 第五章  作业测试
    第五章 相似理论与量纲分析

    5.1 相似理论

    5.2 量纲分析

    视频数5
  • 期末考试