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第一章流体的物理性质
流体流动与输送过程中,流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。因此,首先要了解流体的常见物理性质,包括密度、压缩性和膨胀性、受力、表面张力等,还需要理解连续介质模型。
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●1.1流体的定义和特征
需理解流体区别于固体的基本特征, 理解气体和液体的区别。
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●1.2流体的连续介质模型
需掌握连续介质模型的基本思想、适用条件、局限以及意义。
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●1.3流体的压缩性和膨胀性
掌握压缩系数、体积模量、膨胀系数的概念,掌握可压缩流体和不可压缩流体的概念。
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●1.4作用在流体上的力
掌握质量力和表面力的概念和计算方法。
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●1.5流体的粘性
掌握流体黏性的产生机理,掌握牛顿内摩擦定律,理解温度、压力对流体黏性的影响,
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●1.6表面张力
理解表面张力产生的原因
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●1.7毛细现象
掌握表面张力造成曲面内外两侧的压强差。
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●1.8牛顿流体和非牛顿流体
牛顿流体和非牛顿流体
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第二章流体静力学
流体静力学是研究流体在静止或相对静止状态下的受力平衡规律及其在工程上应用的科学,通过本章的学习,可以掌握静止或相对静止流体内部静压强的分布规律,以及流体对壁面的作用力。
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●2.1流体静压强及其特性
掌握流体静压强的两个特性。
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●2.2流体的平衡微分方程
掌握流体平衡微分方程的推导,掌握该方程的物理意义和使用。
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●2.3重力场中静止流体内部压强
掌握重力场中静止流体内部压强的分布规律。
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●2.4非惯性坐标系中的静止液体
掌握匀加速直线运动和等角速度旋转运动的流体内部压强分布规律。
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●2.5静止液体对平板的作用力
掌握静止液体对平板的作用力的计算方法。
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●2.6静止液体对曲面的作用力
掌握静止液体对曲面的作用力的计算方法。
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●2.7流体静力学习题
基于流体静力学的知识进行习题练习。习题
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第三章流体流动的基本方程
流体动力学基本方程将质量、动量和能量守恒定律用于流体运动得到的联系流体速度、压力、密度和温度等物理量的关系式,得到流体运动过程中各个量的变化规律。
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●3.1研究流体运动的两种方法
掌握欧拉法和拉格朗日法的思量、优缺点。
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●3.2质点导数
掌握质点导数的推导和物理意义。
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●3.3流动的分类
掌握流动分类的方法和含义。
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●3.4流线和迹线
掌握流线和迹线的概念。
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●3.5流体流动的基本概念
掌握流管、柳树、总流等流体流动的基本概念。
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●3.6积分形式的连续性方程
掌握积分形式的连续性方程的推导和物理意义。
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●3.7微分形式的连续性方程
掌握微分形式的连续性方程的推导和物理意义。
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●3.8积分形式的动量方程
掌握积分形式的动量方程的推导和物理意义。
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●3.9伯努利方程的推导
掌握积分形式的动量方程的推导和物理意义。
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●3.10伯努利方程的应用(上)
针对不同的工程问题进行伯努利方程的应用。
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●3.11伯努利方程的应用(下)
针对不同的工程问题进行伯努利方程的应用。
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●3.12实际流体微小流束的柏努利方程
掌握实际流体微小流束的伯努利方程的推导、物理意义和应用。
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●3.13能量方程
掌握能量方程的推导、物理意义和应用。
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●3.14管流能量方程
掌握管流能量方程的推导、物理意义和应用。
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●3.15流体流动的基本方程习题
基于流体流动基本方程的知识进行习题练习。
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第四章旋涡理论和势流理论
在流体运动中,有旋流动和无旋流动是理想流体运动的两种类型。本章对流体微团的运动进行分析,得出无旋运动和有旋运动的概念,然后讨论理想流体运动的基本方程和求解。
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●4.1流体微团的运动分析
对流体微团的运动进行分解,掌握线变形速度、剪变形速度和平均旋转角速度的计算方法。
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●4.2有旋运动和无旋运动
掌握有旋运动和无旋运动的定义和判断方法。
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●4.3理想流体运动微分方程
掌握理想流体运动微分方程的推导、物理意义和应用。
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●4.4欧拉积分和伯努利积分
掌握欧拉积分和伯努利积分的推导、物理意义和应用。
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●4.5旋涡的基本概念
掌握旋涡的基本概念。
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●4.6速度环流和斯托克斯定理
掌握速度环流的概念和斯托克斯定理的应用。
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●4.7速度势和流函数
掌握速度势和流函数的概念、性质和判断方法。
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●4.8几种简单的平面势流及其叠加
掌握几种简单的平面势流的势函数、流函数及其叠加方法。
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●4.9旋涡理论和势流理论习题
基于旋涡理论和势流理论进行习题练习。
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第五章相似原理和量纲分析
本间阐述和实验有关的一些理论性基本知识。两个规模不同的流动相似是流体力学实验时必须面对的问题。量纲分析法用于寻求一定物理过程中,相关物理量之间规律性联系的一种方法。
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●5.1流动相似原理
掌握几何相似、运动相似和动力相似的概念和比例关系。
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●5.2常用的相似准则数
掌握雷诺数、弗劳德数、欧拉数等常用的相似准则数的物理意义。
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●5.3量纲与物理方程的量纲齐次性
掌握常见物理量的导出量纲,理解量纲齐次性原理。
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●5.4量纲分析与П定理
掌握量纲分析方法和П定理分析物理量间的规律。
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●5.5模型实验与相似原理
掌握模型试验需满足的主相似准则。
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●5.6相似原理和量纲分析习题
根据相似原理和量纲分析的理论知识进行习题练习。
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第六章粘性流体管内流动
实际流体都是有粘性的,在流体的内部各个流层之间会存在相对运动和切向应力造成能量损失,切向应力还会影响法向应力的性质。为了保证管内流体的顺利流动,对管内粘性流体的流动损失的研究是非常重要的。
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●6.1粘性流体管内流动(上)
掌握线性流体微团的应力分析。
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●6.2粘性流体管内流动(下)
掌握线性流体微团的切应力和正应力的计算方法。
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●6.3不可压缩黏性流体的运动微分方程
掌握不可压缩黏性流体的运动微分方程的推导、物理意义和应用。
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●6.4黏性流体的两种流动状态
掌握黏性流体层流和湍流两种流态的判断方法。
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●6.5管内流动的两种损失
掌握管内流动的沿程损失和局部损失的计算方法。
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●6.6流体在圆管中的层流流动
掌握流体在圆管中的层流流动的切应力、流速、流量、沿程损失系数等计算方法。
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●6.7流体在圆管中的湍流流动(上)
掌握流体在圆管中的湍流流动的特点,以及普朗特混合长度理论的含义。
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●6.8流体在圆管中的湍流流动(下)
掌握湍流流动的物理结构、水力光滑管和粗糙管的概念。
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●6.9管道的水力计算(上)
掌握管道的水力计算的求解思路,以及水力长管和短管的含义。
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●6.10管道的水力计算(下)
掌握串联、并联和分支管道流动的计算方法。
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●6.11粘性流体管内流动习题
根据粘性流体管内流动理论进行习题练习。习题
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第七章粘性流体绕物体的流动
根据工程的实际情况,流动分为内流和外流。粘性流体绕流物体时由于黏性摩擦力的作用,产生流动损失,并在一定的条件下发生流动分离现象,对边界层理论和流动分离现象的研究,为保证粘性流体顺利绕流物体有重要的意义。
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●7.1边界层的概念
掌握平板层流边界层的微分方程和边界层动量积分方程的推导、物理意义和应用。
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●7.2边界层的基本方程
平板层流边界层的微分方程和边界层动量积分方程
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●7.3边界层动量积分方程、平板层流边界层的计算
掌握利用边界层动量积分方程进行平板层流边界层的计算的方法。
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●7.4边界层分离的现象与原因
理解边界层分离的现象与原因。
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●7.5物体在流体中运动的阻力
掌握物体在流体中运动的摩擦阻力和压差阻力。
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●7.6圆柱绕流边界层与阻力(上)
理解圆柱绕流随来流雷诺数的增大,发生的物理现象和损失。
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●7.7圆柱绕流边界层与阻力(下)
分析讨论减小压差阻力的措施
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●7.8粘性流体绕物体的流动习题
根据粘性流体绕物体的流动理论进行习题练习。
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第八章气体动力学基础
气体动力学是流体力学的一个分支,在连续介质假设下,研究与热力学现象有关的气体的运动规律及其与相对运动物体之间的相互作用。气体在低速流动时属不可压缩流动,其热力状态的变化可以不考虑;但在高速流动(如马赫数大于0.3左右)时,气体的压缩效应不能忽略 ,其热力状态也发生明显的变化,气体运动既要满足流体力学的定律,也要满足热力学的定律。流体力学和热力学的紧密结合,便形成了气体动力学。
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●8.1微弱扰动的一维传播
掌握微弱扰动的一维传播特征。
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●8.2微弱扰动在空间流场中的传播特征
掌握微弱扰动在空间流场中的传播特征。
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●8.3气流的参考状态
掌握气流的滞止状态、极限状态和临界状态参数的计算方法。
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●8.4收缩喷管中的流动
掌握收缩喷管中的流动过程中的参数变化规律和计算方法。
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●8.5缩放喷管中的流动
掌握缩放喷管中的流动过程中的参数变化规律和计算方法。
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●8.6气体动力学基础习题
更具气体动力学基础理论进行习题练习。





