流体力学与流体机械教学大纲.doc

《流体力学及流体机械》课程教学大纲
一、课程性质、目的与任务
《流体力学及流体机械》是矿井通风与安全专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的本专业后继课程的学习提供必要基础知识和计算方法，同时，也为学生今后解决生产实际问题，打下理论基础。
本课程的主要任务是：
1．掌握流体的定义、主要物理性质、流体静压力概念及其两大特性；
2．熟悉流体压力测量及表示方法；会应用流体静力学基本方程式和等压面的概念解决工程实际问题；
3．应用连续方程、伯努里方程和动量方程进行管道中流体的流速、流量的测量和水力计算；
4．掌握流体流动的两种状态及其判别方法；熟练掌握流体流动的能量损失和流动阻力计算。
5．掌握不可压缩流体的二维流动研究的基本理论，掌握边界层的概念。
6．了解泵与风机的分类、工作原理和基本性能参数；
7．掌握叶片式泵与风机的叶型理论及对性能曲线的影响；
8．熟悉叶片式泵与风机性能曲线的意义、影响因素；
9．掌握离心泵的构造特点以及汽蚀与安装高度；
10．掌握叶片式泵与风机运行工况的稳定性、调节方式及其联合工作特性；
11．会应用相似理论进行泵于风机性能的分析；
12．了解常见故障的分析与排除。
二、教学内容与基本要求
（一）流体及其物理性质
1.基本内容
（1）流体的定义和特征；流体连续介质假设；
（2）流体的主要物理性质（包括密度、流体的压缩性、膨胀性及黏性）；
（3）流体的分类；
（4）作用在流体上的力（表面力及质量力）。
2.基本要求
（1）要让学生了解物质三态和流体定义及其特征；
（2）了解流体的分类，液体的表面性质；
（3）掌握作用在流体上的力的分类；
（4）理解流体连续介质假设的意义和理想流体假设的意义；
（5）掌握流体的主要物理性质。
3.重点、难点
（1）重点：流体的主要物理性质；
（2）难点：牛顿内摩擦定律。
（二）  流体静力学
1.基本内容
（1）流体静压强及其特性；
（2）流体平衡微分方程式，等压面的概念；
（3）在重力作用下的流体静力学基本方程式；
（4）绝对压强、计示压强和真空度；
（5）流体静力学基本方程的应用（各种液柱式测压计的原理）。
2.基本要求
（1）要明确流体静力学是研究流体在外力作用下静止平衡规律及其在工程实际中的应用；
（2）要让学生掌握流体静压强概念及其两大特性，掌握流体平衡微分方程式，掌握流体静力学基本方程式及其物理意义和几何意义；
（3）要正确理解等压面的概念，并会分析等压面；
（4）理解绝对压强、计示压强和真空度的概念及三者间关系；
（5）掌握各种液柱式测压计的结构，测压原理及适用范围。
3.重点、难点
（1）重点：等压面的概念；
（2）难点：流体静力学基本方程式及其应用。
（三）  流体流动的基本概念和方程
1.基本内容
（1）研究流体运动的两种方法；
（2）流动的分类；
（3）流体动力学的几个基本概念；
（4）流体流动的连续性方程；
（5）理想流体运动的微分方程及微元流束的伯努里方程及其物理意义和几何意义；
（6）伯努里方程应用（各种流量计原理）。
2.基本要求
（1）了解研究流体运动的两种基本方法、流动的分类和流体动力学的基本概念；
（2）掌握流体流动的连续性方程，掌握理想流体运动的微分方程，特别是理想流体微元流束的伯努里方程；
（3）掌握几种流速、流量计的测量原理.
3.重点、难点
（1）重点：流体流动的连续性方程和理想流体微元流束的伯努里方程。
（2）难点：应用连续方程、伯努里方程及流体静力学方程联立解决一维流动的流速（或流量）和压强的计算问题。
（四）  黏性流体的流动
1.基本内容
（1）黏性流体总流的伯努里方程。
（2）雷诺数及流体流动的两种状态。
（3）流体流动的能量损失与流动阻力。
（4）圆管中层流和紊流。
（5）沿程阻力和局部阻力计算及沿程阻力系数的实验研究。
（6）管道水力计算。
（7）边界层的概念。 
2.基本要求
（1）了解流体流动的两种状态，会用雷诺数判定流体的两种状态；
（2）掌握黏性流体总流的伯努里方程。
（3）掌握流体流动的能量损失和流动阻力的计算，会进行管道水力计算；
（4）掌握边界层概念及其特征。
3.重点、难点
（1）重点：黏性流体总流的伯努里方程，流动能量损失和流动阻力计算；
（2）难点：应用伯努里方程解决实际流体的水力计算。
 （五） 泵与风机绪论
1.基本内容
（1）泵与风机在热力发电厂中的应用；
（2）泵与风机的分类及其工作原理；
（3）泵与风机的主要性能参数；
（4）泵与风机的发展趋势及新技术动态。
2.基本要求
（1）了解泵与风机在热力发电厂中的应用及泵与风机的发展趋势及新技术动态；
（2）了解泵与风机的分类，掌握电厂中常用泵与风机的工作原理；
（3）牢固掌握泵与风机的主要性能参数。
3.重点、难点
（1）重点：泵与风机的主要性能参数以及电厂中常用泵与风机的工作原理；
（2）难点：泵与风机的主要性能参数。 
（六）  泵与风机的结构
1.基本内容
（1）泵与风机的主要工作部件；
（2）常用泵与风机的典型结构。
2.基本要求
（1）掌握泵与风机主要工作部件的作用、结构及工作原理；
（2）掌握电厂常用泵与风机的结构。
3.重点、难点
（1）重点：泵与风机主要工作部件的作用、结构及工作原理。
（七） 泵与风机的叶轮理论
1.基本内容
（1）离心式泵与风机的叶轮理论：离心式泵与风机的工作原理，流体在叶轮内的运动及速度三角形，能量方程式及其分析，离心式叶轮的叶型分析，有限叶片叶轮中流体的运动。
（2）轴流式泵与风机的叶轮理论：基本概念与能量方程式。
2.基本要求
（1）掌握离心式泵与风机的工作原理；
（2）掌握离心式和轴流式泵与风机流体在叶轮内的速度三角形绘制方法，并进行有关计算；
（3）牢固掌握离心式和轴流式泵与风机能量方程式的意义；
（4）掌握离心式泵与风机不同叶型对总能头及反作用度的影响；
（5）掌握有限叶片叶轮对总能头的影响及总能头的修正方法；
（6）了解轴流式泵与风机的基本型式。
3.重点、难点
（1）重点：离心式泵与风机的工作原理，流体在叶轮内的运动及速度三角形，离心式泵与风机能量方程式，离心式泵与风机叶型分析；
（2）难点：流体在叶轮内的运动及速度三角形，离心式与轴流式泵与风机能量方程式及其分析。
（八）泵与风机的性能
1.基本内容
（1）泵与风机的功率、损失和效率；
（2）离心式和轴流式泵与风机的性能曲线及及其测试方法。
2.基本要求
（1）牢固掌握泵与风机的功率和效率的计算方法；
（2）会分析泵与风机内各项损失产生的原因，并寻求减少损失的措施。
（3）掌握离心式和轴流式泵与风机的性能曲线特点及其绘制方法。
3.重点、难点
（1）重点：泵与风机的功率和效率的计算，离心式和轴流式泵与风机的性能曲线特点；
（2）难点：泵与风机内各项损失产生的原因，泵与风机的性能曲线的绘制方法。
（九）相似理论的应用
1.基本内容
（1）相似条件；
（2）相似定律及其特例；
（3）比转数及其应用；
（4）无因次性能曲线及通用性能曲线。
2.基本要求
（1）掌握相似定律及其特例；
（2）掌握比转数的计算方法及比转数的应用；
（3）了解无因次性能曲线及通用性能曲线。
3.重点、难点
（1）重点：相似定律及其特例，比转数的计算方法及比转数的应用；
（2）难点：无因次性能曲线及通用性能曲线。
（十）泵的汽蚀
1.基本内容
（1）汽蚀现象及其对泵工作的影响；
（2）吸上真空高度；
（3）汽蚀余量；
（4）汽蚀相似定律及相似比转数；
（5）提高泵抗汽蚀性能的措施。
2.基本要求
（1）了解汽蚀现象产生的原因和过程，及其对泵工作的影响；
（2）牢固掌握有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的概念，明确有效汽蚀余量和必需汽蚀余量对泵汽蚀性能的影响；
（3）明确吸上真空高度的概念，以及允许安装高度与允许吸上真空高度与汽蚀余量之间的关系，掌握允许安装高度与允许吸上真空高度的计算方法；
（4）能进行汽蚀比转数的计算；
（5）牢固掌握提高泵抗汽蚀性能的措施。
3.重点、难点
（1）重点：有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的概念，允许安装高度与允许吸上真空高度的计算方法，提高泵抗汽蚀性能的措施；
（2）难点：有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的概念，允许安装高度与允许吸上真空高度与汽蚀余量之间的关系，汽蚀比转数。
（十一）泵与风机运行
1.基本内容
（1）管道的特性曲线及工作点；
（2）泵与风机的联合工作；
（3）泵与风机的运行工况调节。
2.基本要求
（1）牢固掌握管道的特性曲线及工作点的意义；
（2）掌握泵与风机的联合工作方式及其特点；
（3）牢固掌握泵与风机的运行工况调节方式，特别是变速调节方式和和可动叶片调节方式。
3.重点、难点
（1）重点：泵与风机的工作点，泵与风机的联合工作，泵与风机的运行调节，泵与风机的振动和轴向推力的平衡问题；
（2）难点：工作点，联合工作方式。