工程流体力学课程项目
——孔口出流优化计算
组员：
指导教师：
●班级：
●日期：
目录
一、绪论 (3)
1．课题 (3)
2．MATLAB软件介绍 (3)
二、分工 (4)
三、理论计算 (4)
1．小孔口自由出流的计算方法 (4)
2.物体做平抛运动的计算公式 (6)
3.计算和分析 (7)
四、软件编程求解 (7)
五、总结心得 (9)
六、参考文献 (9)
一、绪论
1．课题
计算和分析，水头高度为H=4.5米的水箱，距离地面y处孔口水平出流距离为x，给出y和x表达式并绘制曲线，算出x达到最大值时y为多少？出流速度系数为0.96。
2．MATLAB软件介绍
MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
所以我们在这个三级项目中选择MATLAB。
二、分工
●制作WORD:杨洪禹王祥赵树水
●制作PPT:赵涵刘垚鑫
三、理论计算
1．小孔口自由出流的计算方法
如图所示，孔口中心的水头H不变，由于孔径较小，可以认为孔口各处的水头都为H。水流由各个方向向孔口集中射出，由于惯性的作用，液流的流线不能急剧改变而形成圆润曲线，约在离孔口d/2处的c-c断面收缩完毕后流入大气。c-c断面称为收缩断面，设收缩断面的面积为
A，孔口的面积为A，则
c
A/A=ε<1 (ε称为收缩系数)
c
以过孔口中心的水平面''
O-O为基准面，写出上游符合缓变流的
O-O 断面及收缩断面c-c 的能量方程
2
1g 2a c c c p p v H h g
200ανα++
=++γ2γ (公式一) c-c 断面的水流与大气接触，故 c p =a p 。因孔口出流是在一极短
的流程上完成的，可以只计流经孔口的局部阻力，即 1h = r h = 2
2c v g
ζ ，
ζ为孔口出流的局部阻力系数。因为是小孔口，流速分布均匀，可取 0α=c α=1.0，于是（公式一）可写成
()222
1g 222c c c v v v H g g g
20ν+=+ ζ=+ζ2 因而
c v （公式二） 令
?=?称为流速系数；2002v H H g =+，0H 为考虑行进流速
时的水头，称为作用水头或有效水头。则（公式二）成为
c v =因为行进流速0v 很小，与c v 相比可以忽略，因此c v 的金丝计算公式为
c v =
2.物体做平抛运动的计算公式
设物体做平抛运动时距地面的高度为H ，水平初速度为0v 。物体下落时间为t ，则
212
H gt =
物体落地时的水平位移为s ，那么 0s v t =
3.计算和分析
()2c v g H y =?- ＝()02g y .964.5- 212
y gt =
c x v t ==()4.5y y - （ 4.5y 0<<，0x > ）
21.92 4.5x y y =-+ ()2
21.92 2.25 2.25x y =--+
当 y 0<<2.25，x 为单调递增函数，当 y 2.25<<4.5 ，为单调递减函数，因此当 2.25y = ，x 取得最大值。最大值为4.32。
四、软件编程求解
MATLAB 软件编程代码：
>> cv=0.96; g=9.80; h=4.5; syms x y; v=sym('x*sqrt(g/(2*y))'); a=finverse(v)
a =
x/(g/(2*y))^(1/2)
>> b=sym('cv*sqrt(2*g*(h-y))')
b =
2^(1/2)*cv*(g*(h - y))^(1/2)
>> c=compose(a,b); y=0:0.01:4.5; d=eval(c); plot(y,d); [dmax.tp]=max(d)
dmax =
tp: 4.3200
>> str1={'当y=2.25是x取最大值4.3200'}
str1 =
'当y=2.25是x取最大值4.3200'
>> text(2,2,str1)
生成图形：
五、总结心得
通过此次工程流体力学课程设计,我们有很多的感触和收获，同时也学到了许多书本上没有的知识
加深了对这门课程的了解。平时我们对本课程可能只有一个大致的感性认识,并没有学会真正学会怎样用学到的具体原理解决实际问题,但我们在项目设计过程中通过问自己为什么，怎样解决问题。通过这些过程，加深了我们对所学知识的认识。学以致用是我们学习的真正目的，怎样用学到的知识解决实际问题是现代大学生必须具备的能力，此次项目的实施很好的锻炼了我们。为我们以后的学习，工作打下了良好的基础。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上
我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢!同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
六、参考文献
高殿荣张伟主编《工程流体力学》化学工业出版社
张志涌杨祖樱主编《MATLAB教程》北京航空航天大学出版社
第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
工程流体力学课程项目 ——孔口出流优化计算 组员： 指导教师： ●班级： ●日期： 目录 一、绪论 (3) 1．课题 (3) 2．MATLAB软件介绍 (3)
二、分工 (4) 三、理论计算 (4) 1．小孔口自由出流的计算方法 (4) 2.物体做平抛运动的计算公式 (6) 3.计算和分析 (7) 四、软件编程求解 (7) 五、总结心得 (9) 六、参考文献 (9) 一、绪论 1．课题 计算和分析，水头高度为H=4.5米的水箱，距离地面y处孔口水平出流距离为x，给出y和x表达式并绘制曲线，算出x达到最大值时y为多少？出流速度系数为0.96。
2．MATLAB软件介绍 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 所以我们在这个三级项目中选择MATLAB。 二、分工 ●制作WORD:杨洪禹王祥赵树水 ●制作PPT:赵涵刘垚鑫
一、 是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。 （ ） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 （ ） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 （ ） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。 （ ） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 （ ） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 （ ） 7. 流体的静压是指流体的点静压。 （ ） 8. 流线和等势线一定正交。 （ ） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 （ ） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（ ） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 （ ） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（ ） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。 （ ） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。 （ ） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。 （ ） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。 （ ） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （ ） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （ ） 二、 填空题。 1、1mmH 2O= Pa 2、描述流体运动的方法有 和 。 3、流体的主要力学模型是指 、 和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与 的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。串联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。 6、流体紊流运动的特征是 ，处理方法是 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 和 。 8、流体微团的基本运动形式有： 、 和 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 与 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 ，因而一切平面流动都存 在 ，但是，只有无旋流动才存在 。 13、雷诺数之所以能判别 ，是因为它反映了 和 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 、 、 、 和 。 15、毕托管是广泛应用于测量 和 一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为 和 。作用与液上的力包 括 ， 。 17、力学相似的三个方面包括 、 与 。 18、流体的力学模型是 模型。 19、理想气体伯努力方程2 u z -z p 2 g 21ργγα+ -+））（（中，） ）（（g 21z -z p γγα-+称 ， 称全压， 称总压。 20、紊流射流的动力特征是 。 21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 ，u 的单位为 。 22、浓差或温差射流的热力特征是 。 23、流体微团的运动是由 运动， 运动， 运动和 运动四种 基本运动形式符合而成。 24、几何相似是力学相似的 ，运动相似是模型实验的 ，动力相似是运动相似
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z p ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当p B 0 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2 液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而 言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管 4 中，该平面以上的水体亦为真 空区域。 （3）在测压管5 中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4 液面高于小水杯液面高度相等。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5 油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质 不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角较大，其h 较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5 及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2 及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5 个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5 与水箱之间不符合条件（4），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
工程流体力学课程三级项目 ——变水头下的液体出流研究报告 组员：邹佳辰 刘冬冬 薛岩东 赵日东 贾闯 指导教师：刘劲军 2014-10-10
燕山大学 燕山大学工程流体力学课程三级项目指导书 1、整体思路 将工程流体力学课程中学到的基础理论知识用于分析和解决工程实践中出现的问题，使学生在项目分析中深入理解如何将所学理论知识应用于解决实际问题的方法和思路。介绍先进的计算辅助计算方法，引导学生积极思考、学会学习、主动学习，综合训练学生能力，提高学生综合运用本专业基础理论知识，分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力，并为后续其他专业课程的学习打下基础。 2、目的和意义 (1)通过基于团队的学生分工协作，在充分分析讨论的基础上，给出解决问题的方案。使学生在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼和提高； (2)学会查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力； (3)更深地了解工程实践。 3、具体实施方案 1)教学时间安排 鼓励学生利用课外时间完成项目，课堂教学安排如下： (1) 设计内容讲解、汇报总结1学时 2)项目成绩 项目教学从属于课程教学，占本门课程总成绩的10%。成绩由二部分组成： (1) 组内互评5分，最优分和最差分相差不得小于1分； (2) 导师评分5分，最优分和最差分相差不得小于1分； 3)分组安排及指导老师 轧钢12－2班共25名学生，分成5个组；每个组4-5人，每组选1名组长。任课教师为指导老师。 4)课题设置 共设置5个题目，每个组随机抽取一题。
课题方向及要求： 课题四、变水头下的液体出流 一、项目目的 学习和掌握管变水头下液体出流计算方法，及其计算机求解。 二、项目要求 1)、查阅相关文献，查找符号分析方面的软件； 2)、掌握变水头下的液体出流； 3)、查找英制量纲与国标量纲的转换； 4)、计算和分析，半径为1m，高度为0.8m的倒圆锥容器装满水，在最低位开面积为24cm2的小孔，液流多长时间放尽？ 5）用软件编程求解。 三、要求在项目研究过程中： 1)、每组组长对组内人员的工作进行分工，每个组内成员根据自己的分工，向组长提交相应的研究报告； 2)、每个组内成员报告完成后，组长组织成员对每个成员的报告进行评议，并打分； 3)、指导教师对每名学生的研究报告进行评议，并打分； 4)、组内每个成员的报告汇总成总研究报告，并制作汇报PPT，完成后，向指导教师提出答辩申请； 5)、组织答辩，并打分。 四、提交形式 1)、汇总研究报告； 2)、汇报PPT。
工程流体力学基础作业 1-9 已知椎体高为H ，锥顶角为α2，锥体与锥腔之间的间隙为δ，间隙内润滑油的动力黏度为μ，锥体在锥腔内以ω的角速度旋转，试求旋转所需力矩M 的表达式。 解：以锥顶为原点，建立向上的坐标z δμτv = αωωtan z r v == 4cos tan 2d cos tan 2d tan cos tan 2d cos 24 303302202 H z z z z z z r M H H H ααδωπμα δαπμωδαωμααπτα π====???
1-10 已知动力润滑轴承内轴的直径2.0=D m ，轴承宽度3.0=b m ，间隙8.0=δmm ，间隙内润滑油的动力黏度245.0=μPa ·s ，消耗的功率7.50=P kW ，试求轴的转速n 为多少？ 解：力矩 ωδ μππδωμτ422223b D D Db D D A D F T =??=== 角速度 ω μπδω143b D P T P == μ πδωb D P 34= 转速 283042602603=== μπδπωπb D P n r/min
2-10 如果两容器的压强差很大，超过一个U 形管的测压计的量程，此时可 以将两个或两个以上的U 形管串联起来进行测量。若已知601=h cm ， 512=h cm ，油的密度8301=ρkg/m 3，水银的密度136002=ρkg/m 3。试求A 、B 两点的压强差为多少？ 解：A 1A 1gh p p ρ+= 1212gh p p ρ-= C 123gh p p ρ+= 2234gh p p ρ-= ()2B 14h h g p p B --=ρ
流体力学课程实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0化工工程师年终总结
化工工程师年终总结模板 紧张忙碌的20xx年即将过去，充满希望的20xx年已悄然而至。在过去的一年里，在单位领导的精心培育和教导下，通过自身的不断努力，无论是思想上、学习上还是工作上，都取得了长足的发展和巨大的收获，但也有不足，现将工作总结如下： 一、20xx年的工作成果 1、工作上，我一直严格要求自己，刻苦钻研业务，争当行家里手。就是凭着这样一种坚定的信念，为了尽快掌握催化裂化操作，我每天都风雨无阻，特别是冬天，冰天雪地，我常常要提前半个多小时上班，养成了早到单位的习惯，到了单位，先将劳保穿戴整齐，再认真检查各容器的液位和每一条伴热线，也是这个习惯，给了我充足的时间学习到更多的业务知识，为我的工作的顺利开展打下了良好的基础。我工作的岗位是反应外操，在日常工作上我尽心尽力，本着不断发现问题，解决问题的积极态度开展各项工作，十月份的一天夜里九点多钟，我忙碌了一天准备交班时，火炬被吹灭，这将导致酸性气体无法燃烧污染空气和危及人身安全。我和同事不顾一天的劳累又拿起管钳冲向火炬院，由于天黑风大很难点着火，但是我们没有放弃，不厌其烦，在采取了多种措施之后终于成功点燃火炬。 2、学习上，自从参加工作以来，我从没有放弃学习理论知识和业务知识。虽然我已取得大专学历，但我没有满足于现状，经常利用工作之余读书自学英语等知识。学习理论的同时，更加钻研业务，平时在工作中遇到不懂得问题，主动向老师傅请教，并详细做下记录以备以后参考，并把学到的知识融会到工作中去，
通过日积月累使业务水平不断提高。在单位组织的各项活动中我也积极响应，经常参加单位组织的各项培训和竞赛，于今年五月份参加了压力容器培训并顺利取证;于九月份参加局工人技术比武，取得了优异的成绩，展示了自我，受到了单位的嘉奖。 3、落实各项安全防护措施，个人安全意识有所增强。催化裂化操作是一项危险系数较高的工作，需要高度的责任心和严格的操作规程。因此我不断强化自我保护意识，坚持把安全工作放在首位，做到天天讲安全，天天贯彻安全，天天检查安全，不管任何作业项目，对安全防护措施都落实到位，做到心中有数，忙而不乱，确保作业中的安全。回顾我全年的各项工作，都能够安全高效地完成，无一例违反安全操作规程的作业。 二、工作中存在的问题 从事催化裂化工作以来，深深感受到工作的繁忙、责任的重大;大事、小事压在身上，往往重视了这头，却忽视了 那头，有点头轻脚重，没能全方位地进行系统地工作，主要表现在以下几个方面： ①、刚参加工作不久，没有足够的经验，对于大型设备的操作还不能熟练掌握。 ②、理论知识掌握不够扎实，实践能力还需提高，理论与实践联系不够。 以上问题，虽然对工作的影响不是很大，但我总觉得没有尽到一个催化裂化操作工的职责，在今后工作中自己将努力做到更好。
《工程流体力学》综合复习资料 一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压 强的平均值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为 4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为 s L /2，分析当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 三、简答题 1、 稳定流动与不稳定流动。 2、 产生流动阻力的原因。 3、 串联管路的水力特性。 4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 5、 静压强的两个特性。 6、 连续介质假设的内容。 7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。 8、 因次分析方法的基本原理。 9、 欧拉数的定义式及物理意义。 10、 压力管路的定义。 11、 长管计算的第一类问题。 12、 作用水头的定义。 13、 喷射泵的工作原理。 14、 动量方程的标量形式。 15、 等压面的特性。
最新大学工程流体力学实验-参考答案 参考答案 流体力学实验室 二○○六年 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指γp z +，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 （3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
1.粘性流体抵抗变形的特性。 2.流线在流场中某一瞬时处处与流体速度方向一致的曲线。 3.流量单位时间经过某一截面流体的数量。 4.速度环量在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。 5.边界层在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。 二．简答题( 20分每题10分) 1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。 2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图, 并说明其几何、运动、动力特征。 答: 几何特征: tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相似、动力特征: 各截面动量相等。 三、选择与填空( 30分) 1．两平板相距0.1mm, 中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体, 上平板相对下平板的运动速度为 3.5m/s, 则平板表面的切应力为39.9 Pa。( 3分) 7．如图2所示, 设H=3m, 不计损失, 则出口速度为7.67 m/s。( 2分) 8．两水管的有压流动相似, d1/d2=3, 则v2/v1= 3 。( 2分)
10．理想不可压流体作平面无旋流动, 其流函数为kxy , 则x v ＝ kx , y v ＝ -ky 。( 2分) 12．某正激波前速度系数为2.3, 则波后速度系数为 0.435 。( 1分) 13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播, 则来流速度在图a 中 B , 图b 中A 。( A ．Ma ＞1 B ．Ma ＜1 C ．Ma =1＝。( 1 分) 图5(a) 图5(b) 图6 14．设某管路的水力直径为4.8m, 则其水力半径为 1.2 m 。( 1分) 15．某二元不可压流场, 35x v x =, y x v y 215-=, 则过点( 1, 2) 的a x =75。( 2分) 17．某流场的速度分布为k xyz j yx i xy v 422-+=, 则该流场为 A 。( A ．不 可压 B ．可压缩) 。( 2分) 19．为了获得超声速气流应使用 B 。( A ．收缩喷管 B ．缩放喷管) 。 ( 1分) 1.流体是一种受任何微小 剪切力 作用时, 都会产生连续变形的物质。 2.作用于流体上的力按其性质能够分为表面力和 质量力 。 3.缓变流任意过流截面静压力分布特点: c g p z =+ρ 。
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
工程师个人专业技术总结三篇 【导语】眼间又到了年终岁尾，这一年就要在很充实忙碌的工作中过去了。《工程师个人专业技术总结三篇》是为大家准备的，希望对大家有帮助。 篇一 本人自一九八九年任化工工程师以来，在各专业技术人员的支持下，在本人的勤奋努力下，工作取得了一些成绩，以下谈谈我的几点工作体会。如有不够，敬请原谅。 一、专业技术人员应充分理解科技是第一生产力的意义，应将专业技术和市场经济紧密结合起来。 我认为，邓小平同志倡导的“科技是第一生产力”的深远意义，在于将专业技术转化为生产力，并应用到实践工作中，在转化过程中实现专业技术的升华，造就自己，体现个人对社会的价值。 将专业技术转化为生产力，我做了一定的工作，也取得了一定的成绩。比如91年，将我厂硫酸车间“一转一吸”生产工艺改为“二转二吸”生产工艺，原“一转一吸”生产流程所产生的二氧化硫转化率低，造成排放于空气的二氧化硫超标，产量低，影响了本公司的经济效益又污染了环境。通过这次改造，二氧化硫排放量达到国家的排放标准，并通过了省、市两级环保部门的验收，硫酸产量由原来年产1、5万吨提高到2万吨，大大满足了我厂磷肥生产的需要。还有更重要的一点是减少了空气污染，改善了工人工作环境和附近居民的生
活环境。 另外，1992年，我引进华南理工大学化工研究所研制的换热器新技术，即把硫酸车间换热器更换成空心环管壳式换热器。在这次技改中被换下的六台换热器，由原来的折流板式更换成空心环管壳式，使用面积由原来的1835M2减少到1210M2，气体总压降由原来的15050Pa降到6320Pa，硫酸产量均换87T/d计，所需用热面积由原来的22、1M2（t·d）降至14、58M2（t·d），使我厂每年节约生产用电270000KWh，达到节能降耗的目的，取得了直接经济效益。 在实行技术改革实践的过程中，成效比较显著的是普钙车间的湿法生产改造工程。1990年8月—12月，普钙车间投资120万元，将传统的干法生产改为湿法生产，年产量由原来的3万吨提高到6万吨。工艺流程缩短了，省略了干法生产中的干燥、配酸系统和除尘设备，从而使生产成本降低了，据统计，就燃料、电耗、大气污染三项每年共计节约50万元。 二、基础理论是搞好专业技术工作的前提。 “万丈高楼从地起”，人类历史从一开始就存在着这样一条自然规律，即人类无论从事何种社会活动都是从基础开始。基础是否牢固，直接影响其今后的发展，因此，没有基础，就谈不上发展，没有扎实的基础理论去指导专业技术工作，就没有技术成果的产生。而每一基础理论的突破，都孕育着一场技术革命，可见基础理论对专业技术工作来说，是何等的重要。 我一向都比较注重基础理论的学习，而且根据本企业的生产实际
32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2 二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 4、何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？ 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征？
燕山大学机械工程学院 工程流体力学项目报告 项目题目：管网计算机求解 课程名称：工程流体力学 指导教师：刘涛 小组成员：高佳星贾登甲 刘泽隋济泽 日期：2012年10月12日
应用计算机建模解决管网设计计算与优化调度问题是当前给水管网新理论、新技术发展的基本方向。通过合理的设计和运行管理,可以提高给水管网的管理效率,节约运行费用。国内外的科研工作者们已经做了大量工作并取得了相应的成果。以面向对象的高级语言如V B、V C开发的软件包已有不少得到了实际应用。但是由于管网计算问题本身的复杂性,采用此类高级语言来求解管网数学模型也带来了开发周期长,对计算机等硬件要求较高,计算速度较慢等问题。 M atlab是美国M athworks公司自20世纪80年代中期推出的数学软件,它源于矩阵运算,并已发展成一种高度集成的计算机语言。M atlab具有强大的科学运算能力,提供了灵活的程序设计流程、丰富的函数库以及与其他语言的接口功能,加上高质量的图形可视化处理与友好的界面设计风格,它已成为当今工程界最具活力,应用最广的软件之一。以M atlab作为开发平台,采用面向对象的可视化界面技术使用户能建立具有树状网和环状网的城市给水混合型管网可视化计算模型;并可根据管网的结构参数(如管网图形、管段长度、阻力系数、节点流量等)迅速进行平差计算得到各管段的流量和水头损失等水力要素。
一：项目目的及要求二：MATLAB软件介绍三：理论依据 四：编辑代码 五：计算机计算结果六：手算计算结果七：小组分工 八：小组成员感想
项目目的及要求 一：目的 学习和掌握管网串并联特性，复杂管网的计算方法，复杂管网的计算机求解 二：要求 1)查阅相关文献，查找符号分析方面的软件 2）掌握复杂管网的计算方法 3）计算和分析 MATLAB软件介绍 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据 分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三
工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ，
流体力学实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0工程流体力学三级项目报告模板
工程流体力学课程三级项目 ——*******研究报告组员： 指导教师：刘劲军 2014-10-10
燕山大学工程流体力学课程三级项目指导书见文档“**班级工程流体力学三级项目.docx”前2页
课题方向及要求 将文档“**班级工程流体力学三级项目.docx”中本组题目内容拷入。 小组分工及贡献
目录 摘要.....................................................................................错误！未定义书签。第1章绪论 (5) 1.1课题背景 (5) 1.1.1 [单击此处输入条标题] (5) 第2章[单击此处输入章标题] (5) 2.1 [单击此处输入节标题] (5) 第3章[单击此处输入章标题] (6) 3.1 [单击此处输入节标题] (6) ····················· ····················· 结论 (2) 心得 (2) 参考文献 (3)
第1章绪论 1.1 课题背景 [单击此处输入正文内容] (宋体、小四号字，行距20磅) …………………………………………………… 1.1.1 [单击此处输入条标题] [单击此处输入正文内容(宋体、小四号字，行距20磅)] …………………………………………………… 第2章[单击此处输入章标题] 2.1 [单击此处输入节标题] [单击此处输入正文内容(宋体、小四号字，行距20磅)] ……………………………………………………表1 中文表题居中（表随文出现） 换行时此处对齐 基本要求表中文字中文采用小5号宋体。 注：表注采用小5号宋体 公式主体居中，编号右对齐。 图表居中，图注小5号字。 图1 XXXXX
《工程流体力学》习题答案（杜广生主编） 第一章 习题 1. 解：依据相对密度的定义：13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：2 31.976/CO kg m ρ=，2 32.927/SO kg m ρ=，2 31.429/O kg m ρ=， 2 31.251/N kg m ρ=，2 30.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为： 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为 4atm 的空气的等温体积模量： 34101325405.310T K Pa =?=? ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量： 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解：根据运动粘度计算公式：