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流体力学基本知识 流体力学

2017年11月11日 来源:流体力学基本知识 大字体小字体

  1、连续性假设:流体是有大量分子构成,分子之间有间隙,但在工程应用中,认为流体是连续的,质点之间没有空隙。2、不可压缩流体:液体的体积受压力和温度的影响很小,工程上通常不加考虑。3、理想流体假设:流体无粘性,研究无粘性的流体,可以大大简化问题,更容易得到流体的基本规律。4、定常流动假设:流动参数不随时间变化。

  本课程是过程装备和控制工程专业的核心课程,由大连理工大学化工机械学院流体与粉体教研室承担建设。课程负责教师们在刘志军教授的带领下,从2000年开始从事本课程的教学工作,师资队伍年富力强,教学经验丰富。尤其是近几年,为了进一步提高教学质量,适应新时期本科教育的发展需要,本课程在授课方式、教学方法和手段、课程内容的组织和安排、教学资源数字化等方面进行了一系列力度较大的改革,取得了好的结果。经过团队的共同努力,本课程于2013年已建成为辽宁省资源共享课。

  一、保证学生掌握流体力学中涉及的基本概念和理论;二、培养学生合理应用模型和基础理论分析和解决流体流动问题的能力;三、要求学生理解一些流动现象中所涉及的具体的流体力学知识,例如管内流动、边界层流动和绕流阻力等。

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  一、课程的性质和任务本课程的任务是使学生对流体及其运动规律有基本的认识,在理论和实践上掌握典型化工单体设备中流体流动规律。在着重讲述流体的性质,平衡规律和流动的几个基本方程(连续方程、能量方程及动量方程)的基础上,进一步讲述了理想和粘性流体二元流动的基本知识。对流体运动的边界层理论和湍流理论,作了较深入的讲解。使学生利用所学知识,分析和解决工业生产过程中的实际问题。

  二、课程内容和学时分配一、绪论(建议学时数:2学时)内容:(1)流体的定义;(2)流体力学的范围;(3)流体力学的基本定律;(4)分析方法;(5)解题步骤和方法;(6)量纲和单位制

  本课程的学习环节包含:授课视频学习、参与课程讨论、完成章节练习题和研讨题、参加期末考试。

  流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体,所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体,大气包围着整个地球,地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。

  课程学习成绩由两部分构成:(1)过程考核(课堂测验、课堂讨论、课后作业、分组研讨等):课堂测验,考察课程内容掌握情况;参与一定次数的课堂交流讨论;完成课后各章节作业,考核作业完成的质量;完成分组研讨报告,考察研讨报告和汇报报告的完成质量。过程考核占40%。(2)期末考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占60%。完成课程学习并参加考试可获得证书。证书分两种等级:总评成绩在60分至79分为合格证书,总评成绩在80分至100分为优秀证书。

  流体力学是应用面非常广的专业基础课,在航空、航天、机械、动力、化工、能源、环境等专业领域涉及广泛。本课程希望建立学生知识结构和能力结构的对应关系,从而培养学生数学、自然科学和工程知识的应用能力、对工程问题的识别和提炼、定义和表达、分析和实证的能力以及运用技术、技能和现代工程工具从事工程实践的能力。最终,为今后学生在学习专业课程,从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。

  《微积分》、《工程热力学》、《材料力学》、《理论力学》、《大学物理》。

  当前,流体力学的研究手段更加先进,与各类工程专业结合更为密切,与其他学科的交叉渗透更加广泛深入。一方面突显出学习流体力学的重要性,同时也表明流体力学这门学科的复杂程度。虽然我们每天处处接触流体,但学生普遍缺乏对流体的感性认识。此外,流体力学理论性较强,概念抽象,数学功底要求高,使流体力学课程历来被认为是教师难教、学生难学的课程之一。针对这一实际问题,团队教师在对照国内外先进教学经验的基础上,更加注重培养学生的学习兴趣和动手实践的积极性,更多地为学生提供分析和讨论实际流体力学问题的平台,鼓励学生多思考、多应用,从而建成了具有一定特色的课程体系。

  在射流的外边界上,射流与周围介质相互作用将产生及不稳定的漩涡,这些大大小小的漩涡运动和分布都是杂乱无章的、随机的,在边界层内由于漩涡的运动使流体质点之间产生交换,交换的结果是:在射流边界层内产生沿射流横向和轴向的时均速度变化。中将射流分为初始段、基本段和消散段。射流初始段由喷嘴出口至转折面区域。射流一离开喷嘴就与环境介质发生剧烈的动量交换和紊动扩散,但仍有一部分处于中心线附近的射流介质保持喷嘴出口初始速度,这部分介质组成了等速核心,是射流的精华。任等速核心的内部不存在横向部分或纵向的速度梯度,各点的速度大疗向均相同,因此它属于一种有势流动(无旋运动),等速核心也势流核射流的内边界和外边界之间的区域为剪切层,该区域是由射流介质与环境介质相掺混而形成的紊流混合区。在该区内存在速度梯度,因而产生雷诺应力,随着靶距的增加核心区逐渐减小。射流基本段转折面以后消散段间的区域。射流起始段后较长一段射流为射流基本段。该段内射流轴向流速及动压力逐渐减少,其变化呈双曲线关系,而在垂直于轴心的截面上,轴向动压力与流速自最大值迅速减至边界上的最小值,其变化呈高斯曲线关系,同时,该段水刀内射流仍保持完整,并且有紧密的内部结构。

  二、基本概念(建议学时数:2学时)内容:(1)连续介质模型;(2)速度场;(3)一维、二维和三维流动;(4)均匀流动和均匀流场;(5)迹线、脉线和流线;(6)应力场;(7)牛顿型流体:粘性;(8)非牛顿流体;(9)流体运动的描述和分类

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