管中流体流动状态与管状态的关系

管中流动状态与管状态的关系

摘要本文通过雷诺实验介绍了流体流动的两种状态，即层流和湍流，并且介绍了圆管和其他异性管的临界雷诺数。随后用纳维-斯托克斯公式分析层流圆管和缝隙中的流动状态，简单介绍了一种用于分析湍流

关键词雷诺实验层流湍流圆管流动缝隙流动

众所周知，流体的流动阻力及速度分布均与流体的流动状态紧密相关。因此，流体的流动状态的研究无疑具有非常重要的理论价值与实际意义。

1883年英国物理学家雷诺通过大量实验，发现了流体在管道中流动是存在两种内部结构完全不同的流动状态，即层流和湍流。两种流动状态可通过实验来观察，即雷诺实验。

一、流体状态的分类与界定

1、雷诺实验

雷诺数代表惯性力和粘性力之比，雷诺数不同，这两种力的比值也不同，由此产生内部结构和运动性质完全不同的两种流动状态。这种现象用图1-a所示的雷诺实验装置可以清楚地观测出来。

图表 1雷诺实验装置

容器6和3中分别装满了水和密度与水相同的红色液体，容器6由水管2供水，并

由溢流管1保持液面高度不变。打开阀8让水从玻璃管7中流出，这时打开阀4，红色液体也经细导管5流入水平玻璃管7中。调节阀8使管7中的流速较小时，红色液体在管7中呈一条明显的直线，将小管5的出口上下移动，则红色直线也上下移动，红色水的直线形状都很稳定，这说明此时整个管中的水都是沿轴向流动，流体质点没有横向运动，不相互混杂，如图1-b所示。液体的这种流动状态称为层流。当调整阀门8使玻璃管中的流速逐渐增大至某一值时，可以看到红线开始出现抖动而呈波纹状，如图1-c所示，这表明层流状态被破坏，液流开始出现紊乱。若管7中流速继续增大，红线消失，红色液体便和清水完全混杂在一起，如图1-d所示，表明此时管中流体质点有剧烈的互相混杂，质点运动速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则的脉动现象，这是的流动状态称为湍流。如果将阀门8逐渐关小，湍乱现象逐渐减轻，当流速减小至一定值时，红色水又重新恢复直线形状出现层流。

层流和湍流是两种不同性质的流动状态，是一切流体运动普遍存在的物理现象。

层流时液体流速较低，液体质点间的粘性力其主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动。粘性力的方向与流体运动方向可能条相反、可能相同，流体质点受到这种粘性力的作用，只可能沿运动方向降低或是加快速度而不会偏离其原来的运动方向，因而流体呈现层流状态，质点不发生各向混杂。

湍流时液体流速较高，液体质点间粘性的制约作用减弱，惯性力逐渐取代粘性力而成为支配流动的主要因素，起主导作用。沿流动方向的粘性力对质点的束缚作用降低，质点向其他方向运动的自由度增大，因而容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋，这就是湍流。

2、雷诺数

流体的流动状态可用雷诺数来判断。

实验结果证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还与管道内径d、液体的运动粘度ν有关。而用来判别流体状态的是由这三个参数所组成的一个无量纲数——雷诺数Re

Re=vd

ν

（式1）

雷诺数的物理意义表示了液体流动是惯性力与粘性力之比。如果液流的雷诺数相同，则流动状态亦相同。

流体由层流转变为湍流时的雷诺数和由湍流转变为层流时的雷诺数是不相同的，前者称为上临界雷诺数，以Re’c表示；后者称为下临界雷诺数，以Re c表示。两相比较可知：

Re>Re’c时，管中流动状态是湍流。

Re

Re c< Re

图表2涡旋形成过程

因此，一般都用数值小的下临界雷诺数作为判别流体状态的依据，称为临界雷诺数Re cr，即：

Re>Re cr时，管中流动状态是湍流。

Re

3、水力直径

一般雷诺数vl

ν中的特征尺寸l在圆形管道中取为直径，因而圆管的雷诺数是vd

ν

。圆管

直径与断面A和断面上流体固体接触周长S的关系

4A

=4

π

d

d2

πd

=d

（式2）

异形管道也可以用过流断面面积A与过流断面上流体与固体接触周长S之比的4倍来作为特征尺寸。这种尺寸称为水力直径，用d H表示

d H=4

A

（式3）

于是异形管道的雷诺数为R e=v d H

ν，圆形管道的雷诺数仍然是R e=v d H

ν

=vd

ν

，这二

者是一致的。

其中S又称为通流截面的湿周。

水力直径的大小对管道的通流能力的影响很大。在流通截面面积A一定时，水力直径大，代表流体和管壁的接触周长短，管壁对流体的阻力小，通流能力大。在面积相等但形状不同的所有通流截面中，圆形管道的水力直径最大。

常见流体管道的临界雷诺数由实验求得，如表1所列。比较Re与Re c的大小即可判别这几种异形管道中的流动状态。

表格1常见流体管道的临界雷诺数

二、层流

1、圆管中的层流

分析定常不可压缩流体在圆管中的层流，可以从纳维-斯托克斯（N-S）公式出发，结合层流运动的特点建立常微分方程。根据元观众层流的数学特点对N-S方程式进行简化，定常不可压缩完全扩展段的管中层流具有如下五方面的特点。

（1）只有轴向运动

取Oxyz坐标系，使y轴与管轴线重合，如图3所示，因为层流中没有纵向跳动，故

图表3圆管层流

v y ≠0，v x =v z =0

于是去掉v x 、v z 后，N-S 方程式变成

f y ?1ρ

?p

?y +υ ?2v y ?x 2+?2v y ?y 2+?2v y ?z 2 =?v y ?t +v

f x ?

1ρ

?p

=0 f z ?1ρ?p

=0

（式4）

（2）定常、不可压缩 定常流动?v

y ?t =0

有不可压缩流体的连续方程式

?v x +?v x +?v x

=0 可得?v

x ?y =0 于是

?2v y ?y 2=0

（3）速度分布的轴对称线

由于壁面的摩擦，在Oxz 坐标面，即管中的过流断面上各点速度是不同的，但圆管流动是轴对称的，因而速度v y 沿x 方向、z 方向以及任意半径方向的变化规律应该相同，而且v y 只随r 变化。

故?2v

y

?y

=?2v y

?z

?2v y

?r

d2v y

dy

（4）等径管路压强变化的均匀性

由于壁面摩擦及瘤体内部的摩擦，亚抢眼流动方向是逐渐下降的，但在等径管路上

这种下降应是均匀的，单位长度上的压强变化率?p

?y

可以用任何长度l上的压强变化的平均值表示。即

?p

=dp

=?

p1?p2

=?

?p

式中“?”号说明压强变化率dp

dy

是负值，压强沿流动方向下降。

（5）管道中质量力不影响其流动性能

如果管路是水平的，则

f x=f y=0，f z=?g

从（式4）的第二、三式可以看到在Oxz断面，也就是过流断面上，流体压强是按照流体静力学的规律分布，而在第一个方程式中，质量力的投影f y=0，故而质量力对水平管道的流动性是没有影响的。非水平管道中质量力只影响位能，亦与流动特性无关。

根据上述五个特点，（式4）就可以简化为

?p ρl +2υ

d2v y

=0

或d 2v

y

dr2=??p

2μl

积分得dv y

dr =??p

2μl

r+C

当r=0时，管轴线上的速度远离管壁，有最大值，故dv y

dr

=0。于是积分常数C=0，得

dv y dr =?

?p

2μl

r

（式5）

这就是用纳维-斯托克斯公式所得到的一个一阶常微分方程。

2、缝隙中的层流

（1）平行平面缝隙与同心环形缝隙

由于活塞与缸筒之间的同心环形缝隙在平面上展开以后也是平行平板间的流动问题，因此图4所示剖面图实质上代表这两种那个情况，这种流动是其他各种缝隙流动的

基础。

设平板长为l,宽为B ，缝隙高度为δ，取如图4所示的坐标轴，讨论缝隙两端具有压强差Δ?p =p 1?p 2、且上面平板（活塞）以匀速度v 0运动情况下，平板间液体的流动问题。

图表4平行平板间的流动

层流时物体运动速度v y =v y z ，v x =v z =0，再考虑到定常、连续、不可压缩、忽略质量力，则N-S 方程可以简化为

?1ρ

?p

+υ?2v y =0 ?

1ρ

?p

?x =0 ?1ρ

?p ?z =0

（式6）

后两个公式说明，压强p 只是沿y 方向变化。又因为平板缝隙大小沿y 方向是不变的，因而p 在y 方向的变化率应该是均匀下降的，于是

v y =?p

2μl δz ?z 2

+v 0z

δ

(式7)

这就是平行平板间的速度分布规律，公式右端包括两项：第一项是由压强差造成的流动，v y 与z

的关系是二次抛物线规律，这种流动称为压差流。第二项是由上平板

运动造成的流动，v y与z是一次直线规律，这种流动称为剪切流。

（2）偏心环形缝隙

偏心缝隙展开以后本来不是平行平板，但是在相对偏心距较小的情况下，由微元角度dθ所夹的两个微元弧段可以近似的看作是平行平板，它的微元宽度是dB=rdθ。

当柱塞具有直线速度v0，且在l长柱塞两端存在压强差?p时，经过这一微元面积?dB的泄露流量dq v有

dq v=?pδ3

12μl

(1+εcosθ)3rdθ+

v0δ

2

(1+εcosθ)rdθ

从θ=0到θ=2π积分，即可得经过整个偏心缝隙的流量

q v=[?pδ3

12μl

1+

3

2

ε

2

+

v0δ

2

]πd

三、湍流

湍流中不断速度有脉动，而且一点上的流体压强等参数都存在类似的脉动现象，但是要想从理论上找出速度脉动的规律是极为困难的。

研究湍流，唯一可行的方法就是统计时均法。这种方法不是着眼于瞬时状态，而是以某一个适当时间段内的时间平均参数作为基础去研究这短时间内的湍流时均特性，时间段的长短可视湍流的脉动情况而定，一般并不甚长。有时二三秒也就足够了。将瞬时值用几秒钟内的时均值代替并不妨碍对湍流的了解。

时均法的确切定义是

t

x1,x2,x3=1

μ

t0+T

t0

x1,x2,x3,t dt

随机量的平均值符号规定如下：在这个量上加"-"表示平均值，在一横之上再加的

符号表示平均的方法。例如，(t)

V i 表示随机速度按时间的平均值；(τ)

V i

表示随机速度按体

积的平均值；(ρ)

V i

表示随机速度按概率的平均值。

上式中的V i x1,x2,x3,t是任一次试验结果，积分限中的下线t0可以任意取，即一次试验中，从任何时候开始都不能影响平均值的结果。关于这一点，我们可以这样来理解。同一次试验中取不同起始时刻，相当于同条件下重复的不同试验，既然不同次试验的平均值都相等，那么不同起始时刻的平均值也应相等。上式中的积分区域T从理

论上来说应趋向无限大，但在实用上，只要取足够长的有限时间间隔即可。

最后应当指出，时均法只能用来描述对时均值而言的定常湍流流动。

总之，应用时均法需满足下列要求：平均值与平均的起始时刻t0及时间间隔（只要足够长）T无关。而且平均值本身不再是时间的函数，因此，时均法只能用于讨论定常的湍流流动。

运用统计时均法可以将湍流分为两个组成部分：

一部分是用时均值表示的时均流动；一部分是用脉动值表示的脉动运动。

前者代表运动的主流，后者反映湍流的本质，它对时均流动中的一切特性无不产生巨大影响，也就是因为湍流中存在着这种脉动运动ing才使得时均流动表现出与层流的巨大差异。

实际上湍流是一个不可分割整体，所谓分成两个部分，这只是一种研究问题的方法而已。

四、结论

研究流体流动类型是一个流体力学的一份重要组成部分，对于研究流体的管中运动状态、能量损失等问题具有重要意义。在分类上层流与湍流两种流体流动方式所产生的效果是不同的，在这方面需要运用到流体力学方面的知识，比如，层流是流体在流动时比较常见的流动方式，它所产生的效率（即所作的功）是比较稳定、持续的，而湍流是流体一种旋转的流动，由于，流体旋转流动时其旋转的中心容易形成“真空”旋涡，使一些杂质被分离，湍流流动相对于层流来说更为复杂。所以，研究流体流动的类型对于一般工业中解决流体流动中的能量消耗计算问题有重要的实际意义，以便设计管路系统和泵、风机等的选择。在航空工业领域对飞机外形的设计，发动机的研制，进行风洞实验等都有很重要是实用价值。

致谢语：感谢一个学期以来彭云峰老师为我们讲解流体力学课，让我对流体力学的知识有了大致的了解，对我今后的学习有了很大的帮助。

参考文献

[1] 张也影.流体力学[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 许福玲陈尧明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2008年

[3] 赵朝林.如何判别层流和湍流[J].大学物理，1993年，第12卷第7期：16-20页

[4] 郑永令.流体流动状态与伯努利方程[J].大学物理，1994年，第13卷第8期：1-4页

流体流动习题答案

流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______. 答案：Re=d ｕρ/μ ; 105； 湍流 2. 某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________. 答案： 1m/s 3. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为s/,其体积流量为______.平均流速为_______.答案：s ；s 4. 管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于. 5. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿， 其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流； ≈； 层流； ＝ umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区的大气压为720mmHg) 答案： ； ×104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。 8．流体静压强P 的作用方向为（ B ） A ．指向受压面 B ．垂直指向受压面 C ．垂直受压面 D ．平行受压面 9. 层流与湍流的本质区别是 ( D ) A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 10. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??=

流体力学判断按章节

绪论 1、在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。（√ ） 2、在连续介质假设的条件下，可以不研究液体分子的运动。（√） 3．连续介质概念的意义在于将液流中的一切物理量都可视为空间和时间的不连续函数。（√） 4、流体质点指流体内的固体颗粒。（×） 5、无论液体处于何种状态下，其粘滞性是存在的。（√） 6、流速梯度du/dy发生变化时，动力黏度不变的液体均属于牛顿液体。（√） 7、对于不可压缩液体，动力黏度相等的液体，其运动黏度也相等。（√） 8、液体的内摩擦力与液体的速度呈正比。（×） 9、牛顿液体是液体的切应力与剪切变形速度呈线性关系的液体。（√） 10、无论是静止的还是运动的液体，都不存在切力。（×） 11、凡是切应力与剪切变形速度不呈线性关系的液体，都是非牛顿液体。（√） 12、在常温、常压下水的运动黏度比空气的运动黏度大。（×） 13、两种不同种类的液体，只要流速梯度相等，它们的切应力也相等。（×） 14、液体和气体的运动黏度均随温度的升高而减小。（×） 15、液体的粘性是液体具有抵抗剪切变形的能力。（√） 16、液体剪切变形的大小与剪切作用时间的长短无关。（√） 17、公式适用于牛顿液体和非牛顿液体。（×） 18、液体在静止状态下和运动状态下都能具有粘滞性（√） 19、理想液体是自然界中存在的一种不具有粘性的液体。（×） 20、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 21．液体的粘滞系数值随温度的升高而增大。（×） 22、体积模量K值越大，液体越容易压缩。（×） 23、通常情况下研究液体运动时，可不考虑表面张力的影响。（√） 24、液体表面的曲率半径越大，表面张力的影响越大。（×） 25、选择测压管管径的大小，要考虑液体表面张力的影响。（√） 26、作用在液体上的力分为质量力和面积力两大类。（√） 27．重力、惯性力是常见的表面力。（╳） 28、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。（╳） 29．静止液体内可能存在切应力。（╳） 流体静力学 1、静水压强的大小与受压面的方位无关。（√） 2、静水压强的方向与受压面平行。（╳） 3、由于静水压力具有大小和方向，所以静水压强是液体空间坐标和方向的矢量函数。（╳） 4、静水压强的方向指向受压面，因而静水压强是矢量。（╳） 5、当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时必定存在真空。（√） 6、静水压强的方向一定垂直指向受压面。（√） 7、静水压强仅是由质量力引起的。（√） 8．静水压强的方向指向受压面，故静水压强是矢量。（╳） 9、相对压强可以大于、等于或小于零。（√ ） 10．相对压强必为正值。（╳） 11、水力学的真空现象是指该处没有任何物质。（╳） 12、当液体发生真空时，其相对压强必小于零。（√） 13、某点相对压强为-5千帕、真空度为千帕是可能的。（╳） 14、绝对压强可以为正值也可以为负值。（╳） 15、某点存在真空，是指该点的绝对压强小于大气压强。（√） 16、真空压强可以为正值也可以为负值。（╳） 17、静水压强仅仅是空间坐标的函数。（√） 18、等压面必为等势面，等压面与质量力正交。（√） 19、相对静止液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面。（√ ） 20、相对静止液体的等压面一定是水平面。（╳） 21、重力与其它质量力同时作用时，等压面为水平面。（╳） 22、静止液体的等压面一定是水平面。（√） 23、等压面与质量力垂直。（√） 24、同一种液体的同一水平面都是等压面。（╳） 25．同一种静止液体中，某点的测压管水头值将随该点的位置变化。（× ） 26、静止液体中任一点的机械能相等。（前提条件：静止、同种、连续）（× ） 27、某轻质油（牛顿液体）处于静止状态，则液体内各点的为常数。（╳） 28、重力和其他质量力同时作用时，相对静止液体中的任一点的压强可用公式表示。（╳） 29、均质、连通的静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。（√） 30、在重力作用下平衡的液体中，各点的单位势能相等。（╳）

第一章.流体流动习题及答案

一、单选题 1．单位体积流体所具有的（ A ）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（ A ）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（ D ）。 A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 4．气体是（ B ）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ C ）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（ A ）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（ D ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（ A ）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（ A ）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（ D ）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（ B ）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A )。 A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；

流体在管道中对流动规律——流动能量损失的确定.

流体在管道中对流动规律——流动能量损失的确定流体流动时会产生能量损失，只有知道流体流动过程的能量损失，才能用柏努利方程解决流体输送中的实际问题。流体流动过程的能量损失一般简称为流体阻力。 一、流体阻力的产生原因 1．黏度 理想流体在流动时不会产生流体阻力，因为理想流体是没有黏性的，实际流体流动时会产生流体阻力，是因为实际流体有黏性。流体的黏性是流体流动时产生能力损失的根本原因，而流体层与层之间、流体和壁面之间的相对运动是产生内磨擦阻力，引起能量损失的必要条件。流体黏性的大小用黏度来表示，其数值越大，在同样的流动条件下，流体阻力就会越大。 流体黏度的定义为：两层流体之间单位面积上的内磨擦与速度梯度为之比，用符号μ表示，其单位是：Pa ·s 液体的黏度随温度升高减小，气体的黏度则随温度升高而增大。压力变化时，液体的黏度基本不变；气体的黏度随压力的增加而增加得很少，在一般工程计算中可忽略，只有在极高或极低的压力下，才需要考虑压力对气体黏度的影响。某些常用流体的黏度，可以从有关手册中查得。 流体流动时产生的能量损失除了与流体的黏性、流动距离有关外，还取决于管内流体的流速等因素。流速对能量损失的影响与流体在流道内的流动形态有关。 2．流体的流动型态 1883年著名的科学家雷诺用实验揭示了流体流动的两种截然不同的流动型态。 实验装置：图1-36，在1个透明的水箱内，水面下部安装1根带有喇叭形进口的玻璃管，管的下游装有阀门以便调节管内水的流速。水箱的液面依靠控制进水管的进水和水箱上部的溢流管出水维持不变。喇叭形进口处中心有一针形小管，有色液体由针管流出，有色液体的密度与水的密度几乎相同。 实验现象： ①当玻璃管内水的流速较小时,管中心有色液体不扩散，呈现一根平稳的细线流,沿玻璃管的轴线向前流动（如图1-36(a）所示）。 ②随着水的流速增大至某个值后，有色液体的细线开始抖动，弯曲，呈现波浪形（如图1-36（b）所示）。

管中流体流动状态与管状态的关系

管中流动状态与管状态的关系 摘要本文通过雷诺实验介绍了流体流动的两种状态，即层流和湍流，并且介绍了圆管和其他异性管的临界雷诺数。随后用纳维-斯托克斯公式分析层流圆管和缝隙中的流动状态，简单介绍了一种用于分析湍流 关键词雷诺实验层流湍流圆管流动缝隙流动 众所周知，流体的流动阻力及速度分布均与流体的流动状态紧密相关。因此，流体的流动状态的研究无疑具有非常重要的理论价值与实际意义。 1883年英国物理学家雷诺通过大量实验，发现了流体在管道中流动是存在两种内部结构完全不同的流动状态，即层流和湍流。两种流动状态可通过实验来观察，即雷诺实验。 一、流体状态的分类与界定 1、雷诺实验 雷诺数代表惯性力和粘性力之比，雷诺数不同，这两种力的比值也不同，由此产生内部结构和运动性质完全不同的两种流动状态。这种现象用图1-a所示的雷诺实验装置可以清楚地观测出来。 图表 1雷诺实验装置 容器6和3中分别装满了水和密度与水相同的红色液体，容器6由水管2供水，并

由溢流管1保持液面高度不变。打开阀8让水从玻璃管7中流出，这时打开阀4，红色液体也经细导管5流入水平玻璃管7中。调节阀8使管7中的流速较小时，红色液体在管7中呈一条明显的直线，将小管5的出口上下移动，则红色直线也上下移动，红色水的直线形状都很稳定，这说明此时整个管中的水都是沿轴向流动，流体质点没有横向运动，不相互混杂，如图1-b所示。液体的这种流动状态称为层流。当调整阀门8使玻璃管中的流速逐渐增大至某一值时，可以看到红线开始出现抖动而呈波纹状，如图1-c所示，这表明层流状态被破坏，液流开始出现紊乱。若管7中流速继续增大，红线消失，红色液体便和清水完全混杂在一起，如图1-d所示，表明此时管中流体质点有剧烈的互相混杂，质点运动速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则的脉动现象，这是的流动状态称为湍流。如果将阀门8逐渐关小，湍乱现象逐渐减轻，当流速减小至一定值时，红色水又重新恢复直线形状出现层流。 层流和湍流是两种不同性质的流动状态，是一切流体运动普遍存在的物理现象。 层流时液体流速较低，液体质点间的粘性力其主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动。粘性力的方向与流体运动方向可能条相反、可能相同，流体质点受到这种粘性力的作用，只可能沿运动方向降低或是加快速度而不会偏离其原来的运动方向，因而流体呈现层流状态，质点不发生各向混杂。 湍流时液体流速较高，液体质点间粘性的制约作用减弱，惯性力逐渐取代粘性力而成为支配流动的主要因素，起主导作用。沿流动方向的粘性力对质点的束缚作用降低，质点向其他方向运动的自由度增大，因而容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋，这就是湍流。 2、雷诺数 流体的流动状态可用雷诺数来判断。 实验结果证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还与管道内径d、液体的运动粘度ν有关。而用来判别流体状态的是由这三个参数所组成的一个无量纲数——雷诺数Re Re=vd ν （式1） 雷诺数的物理意义表示了液体流动是惯性力与粘性力之比。如果液流的雷诺数相同，则流动状态亦相同。

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。

10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的 最大流速的关系为（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵

流体力学考试判断(附答案)教学文案

流体力学考试判断(附 答案)

1、相对压强可以大于、等于或小于零。（√） 2、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。( √ ) 3、相对静止液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面。（√） 4、重力与其它质量力同时作用时，等压面为水平面。（╳） 5、平面上静水总压力的大小等于压力中心点的压强与受压面面积的乘积。（╳） 6、泵与风机在管路系统中工作时，必须满足能量的供求平衡。（√） 7、静止液体的等压面一定是水平面。（√） 8、物体的浮力就是作用在该物体上的静水总压力的水平分力。（╳） 9、水力学的真空现象是指该处没有任何物质。（╳） 10、当管流过流断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。( × ) 11、曲面上静水总压力的水平分力等于曲面的铅垂投影面上所受静水总压力。（√） 12、物体的浮力就是作用在该物体上的静水总压力的垂直分力。（√） 13、当液体发生真空时，其相对压强必小于零。（√） 14、均质、连通的静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。（√） 15、某点相对压强为-5千帕、真空度为4.9千帕是可能的。（╳） 16、作用在任意平面上的静水总压力的作用点与平面的形心重合。（╳） 18、任意受压面上的平均压强等于受压面形心点的压强。（╳） 19、静止液面下的矩形平板的总压力作用中心与闸板形心重合。（╳） 20、圆柱曲面上静水总压力的作用点就是曲面的中心。（╳） 21、等压面与质量力垂直。（√） 22、相对静止液体的等压面一定是水平面。（╳） 23、绝对压强可以为正值也可以为负值。（╳） 24、和大气相通容器的测压管液面一定与容器内液面高度相同。（√） 25、曲面静水压力的铅直分力的大小和方向均与压力体中液体受到的重力相同。（╳） 26、曲面上静水总压力的铅直分力的大小等于压力体的体积。（╳） 27、等角速度旋转容器中液体的等压面为旋转抛物面。（√） 28、某点存在真空，是指该点的绝对压强小于大气压强。（√） 29、静止流体中某点压强的大小，不仅与其淹没深度有关还与受压面的方位有关。( ╳ ) 30、二向曲面上静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力和垂直分力的交点。（√） 31、同一种液体的同一水平面都是等压面。（╳） 32、真空压强可以为正值也可以为负值。（╳） 33、浮力P z等于物体的重量G时，物体下沉。（╳） 34、曲面上静水总压力的铅直分力等于曲面的水平投影面上所受的静水总压力。（╳） 35、由于静水压力具有大小和方向，所以静水压强是液体空间坐标和方向的矢量函数。（╳） 36、某轻质油（牛顿液体）处于静止状态，则液体内各点的 g p zρ + 为常数。（╳） 37、在重力作用下平衡的液体中，各点的单位势能相等。（╳） 38、静水压强仅仅是空间坐标的函数。（√） 39、沉在静止水底物体，其重心和浮心必重合。（╳） 40、重力和其他质量力同时作用时，相对静止液体中的任一点的压强可用公式 gh p p+ = 0表示。（╳） 41、静水压强的大小与受压面的方位无关。（√） 42、静止液体中受压面的形心可以是静水总压力的作用点。（√） 43、静水压强的方向指向受压面，因而静水压强是矢量。（╳） 44、静水压强的方向与受压面平行。（╳） 45、当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时必定存在真空。（√） 46、等压面必为等势面，等压面与质量力正交。（√） 47、静水压强的方向一定垂直指向受压面。（√） 48、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。（╳） 49、不论平面在静止液体中如何放置，其静水总压力的作用点永远在平面形心之下。（╳） 50、静水压强仅是由质量力引起的。（√） 51．管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（×）52．渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。( √ ) 53．在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。( × ) 54．管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（×）

单元练习 流体流动及输送机械(答案)

单元练习：流体流动及输送机械 一、填空题（仅供练习使用，需掌握基本概念与基本公式） 1. 层流时，摩擦系数λ与Re的关系为λ=64/Re。 2. U型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R增大，应更换一种密度比水 小的指示液。 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于流体势能提高和 阻力损失。 4. 离心泵前必须先灌泵是因为空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小 而不能将液体吸入泵内。 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数 为P，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将增大。6. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变 为层流态），水流量将减小，摩擦系数增大，管路总阻力损失增大。（增大，减小，不变） 二、选择题 1. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处的大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力 2．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（ C ） A. 四分之一 B. 一半 C .二倍 D. 四倍 3. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ A ） A. 压力表 B. 真空表 C. 高度表 D. 速度表 4. 流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（ A ） A.层流 B. 湍流 C.过渡流 D. 漩涡流 三、简答题 1. 离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？ 答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的5～7倍，为保护电机，关闭出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。 2. 汽蚀现象产生的原因是什么？会造成什么样的结果？

《流体力学》复习参考答案(2015年整理)解读

流体力学 习题解答

选择题： １、恒定流是: (a) 流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；(c) 各过流断面的速度分布相同。（b） 2、粘性流体总水头线沿程的变化是：(a) 沿程下降 (a) 沿程下降；（b) 沿程上升；(c) 保持水平；(d) 前三种情况都可能； 3、均匀流是：（b)迁移加速度（位变）为零； (a) 当地加速度（时变）为零；（b)迁移加速度（位变）为零； （c）向心加速度为零；(d)合速度为零处； 4、一元流动是：(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； (a) 均匀流；（b) 速度分布按直线变化；(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； 5、伯努利方程中各项水头表示：(a) 单位重量液体具有的机械能； (a) 单位重量液体具有的机械能；（b)单位质量液体具有的机械能； (c)单位体积液体具有的机械；(d)通过过流断面流体的总机械能。 6、圆管层流，实测管轴线上流速为４m/s，则断面平均流速为：：(c)2m；(a) 4m；（b）3.2m；(c)2m； 7、半圆形明渠，半径r=4m，其水力半径为：(a) ４m；（b）3m；(c) 2m；(d) 1m。 8、静止液体中存在：(a) 压应力；（b）压应力和拉应力；(c) 压应力和剪应力；(d) 压应力、拉应力和剪应力。 （1）在水力学中，单位质量力是指（c、） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。

流体力学练习题及答案

流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（）。 A．惯性力B．粘滞力 C．压力 D．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（）。 A．粘性是实际流体的物性之一 B．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D．流体运动粘度的国际单位制单位是m2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（）。 A．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B．流体速度场的不稳定性

C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲[]F 是（ ）。 A. []1-MLt B. []21--t ML C. []11--t ML D. []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

( ) 的流场。 A．理想流体作定常流动 B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向 ( ) 。 A．流量逐渐减少 B．阻力损失量与流经的长度成正比 C．压强逐渐下降 D．雷诺数维持不变10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等 B．之和为单位质量流体的总能量损失 C．一定相等 D．相等与否取决于支管长度是否相等

管道设计审核试题答案汇总

中 国 特种 设 备 检 测研 究 院 第 五 期 全国 压力 管道 审核 人员 资 格考 试卷 题 一、判断题，请在后面的括号内打“√正确，×错误”（15 分） 1．爆炸危险区域是：爆炸性混合物出现的或预期可能出现的数量达到足以 要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。（√） 2.2.8 P-9 2．选用无约束金属波纹管膨胀节时应注意：两个固定支座之间的管道应具 有同样的直径并成一条直线，且仅能布置一个波纹管膨胀节。（ √ ）7.2.14 3．泵布置在室内时，两排泵净距不应小于 1.5m 。泵端与泵侧与墙之间的净 距应满足操作、检修要求且不宜小于 2m 。（ × ） 5.1.26 4．可燃气体、液体烃、可燃液体的塔区平台应设置不少于两个通往地面的 梯子作为安全疏散通道，但长度不大于 15m 的甲类气体或甲、乙 A 类液体 设备的平台或长度不大于 8m 的乙 B 、丙类液体设备的平台，可只设一个梯 子。 （ × ） 5.1.48 5．用于奥氏体不锈钢的隔热材料制品的氯离子含量不应大于 25ppm ，或应 符合 GBJ126—89《工业设备及管道绝热工程施工验收规范》有关规定。 （√）5.3.5（5）P-248 6．阀门应进行壳体压力试验和密封试验的要求有：用于 GC2 级管道的阀门 应每批抽查 5％，且不少于一个。 （ × ）5.4.7 7．按 GB50235 的规定，承受内压的地上管道及有色金属管道试验压力应为 准考证号码：

设计压力的1.5 倍，且不低于0.4MPa。（√）5.4.36 P-270 8．金属加工残余应力的存在会给材料的性能带来一系列不利的影响：它会 使材料的强度略有下降，但塑性和韧性略有升高。（×）6.1.1 p281 9．当 介质构成湿硫化氢应力腐蚀开裂的环境条件时，应用的材料的使用状态应 为正火、正火加回火、退火或调质状态。（√ ）6.5.4 10．气体的密度随压力的变化而变化，属于可压缩流体范畴。但当气体管道 进出口端的压差小于进口端压力的20％时，仍可近似地按不可压缩流体计算 管径，其误差在工程允许范围之内。（√）2.1.7 11．最高工作压力大于等于0.1MPa（表压），输送介质为气（汽）体、液化气体的管道均属于安全监察的压力管道。（×） 12．蒸汽管道或可凝性气体管道的支管宜从主管的下方接出（入），以便于 排凝。（×） 13．任意工作压力下输送火灾危险为甲、乙类介质的管道均属于安全监察的 范围。（√） 14．装置的控制室、变配电室、化验室、办公室等应位于爆炸危险区以外， 且位于甲类设备全年最小频率风向的上风侧。（√） 15．压力荷载和持续载荷作用下产生的应力为一次应力，一次应力太大导致 疲劳破坏。（） 16．蠕变和应力松弛两种现象的实质是相同的，都是高温下随时间发生的弹 性变形的积累过程。（√） 17．冷紧的目的是将管道的热应变一部分集中在冷态，从而降低管道在热态 下的热胀应力和对端点的推力和力矩，同时改变热胀应力的范围。（）18．对于敏感设备相连的管道，宜采用冷紧，冷紧比宜取0.7。（）19．管道柔性设计是保证管道是足够的柔性以吸收由于热胀、冷缩及端点位移产生的变形；防振设计是保证管系有一定的刚度；两者的关系是一致的。

第十章：粘性流体的一元流动

第十章粘性流体的一元流动 问题： 同学们到开水房打开水，水龙头离锅炉的距离近还是短，灌满一壶水所花的时间短本章内容 1．粘性流体流动的两种流动状态 2．等截面圆管内的定常层流（泊肃叶流动） 3．等截面圆管内的定常湍流 4．水头损失 5.湍流基本特征 6.管路水力计算 本章重点： 1.两种流动状态的概念及其判别准则，临界雷诺数，转捩的概念。 2.平均速度，最大速度，摩擦速度，粘性底层的概念。 3.等截面圆管内定常层流的速度分布，切应力分布规律。 4.等截面圆管内定常湍流的速度分布，切应力分布规律。 5.湍流特征，湍流切应力在近壁面处的特征。 6.湍流度，时间平均值的概念。 7.沿程阻力、局部阻力产生的原因。 8.沿程阻力系数与雷诺数和粗糙度的关系。 10.水力光滑管的概念，平方阻力、自动模拟的概念。 11.简单管路的水力计算。 本章难点： 1.湍流特征 2.湍流应力的概念 §10-1 管路计算的基本方程式 第四章中已经将伯努利方程推广到有限大流束（粘性流体的伯努利方程）：

w h g U a p z g U a p z +++=++222 2222211 1 1γγ (10--1) 推导如下：若设流线上1～2两点之间的水头损失为hw ， 理想流体伯努利方程改写为：w h g v p z g v p z '+++=++ 222 222211 1γγ 上式各项乘于γdQ 在整个过流断面上积分： ??? '+++=++Q Q w Q dQ h dQ g v p z dQ g v p z γγγγγ)2()2(2 2222 11 1 (10--2) 缓变流：过流断面上流线几乎为相互平行的直线。否则称为急变流。如下图所示， 缓变流特性：在缓变流断面上，沿流线的法线方向有（证明略） 常数=+ γ p z (10--3) 则积分 ? + =+ Q Q p z dQ p z γγ γγ )()( (10--4) 现令积分 ? =Q Q g U a dQ g v γγ222 2 (10--5) U 为过流断面上平均流速，v 为微小流束上流速。 由连续性方程Q=AU ，及dQ=vdA ，则 ? ? ? == =dA U v A dQ U v Q Q g U d g v a Q Q 332 2 )(1)(122γθγ 为简便起见令

化工原理流体流动试题(跟答案)

化工原理第1章 化工原理试题(附答案) 姓名 _________ 班级 _________ 学号 __________ 一、填空题: 1.( 3分) 题号 1001 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000 kg.m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为1 [m.s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型 为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 10; 湍流 2.( 3分) 题号 1002 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000 kg. m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.15 [m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型 为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 1500; 层流 3.( 3分) 题号 1003 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为2[m.s] 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 5,46X10; 湍流 4.( 3分) 题号 1004 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水，在内径为d=10[mm]，以流速为0.5[m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为__ ___. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 1366; 层流 5.( 2分) 题号 1005 第 1章知识点: 600 难度: 易 某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流 速为2m.s,此时管内的平均流速为_____________. ***答案*** 1m.s 6.( 2分) 题号 1006 第 1章知识点: 600 难度: 易 某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流 速为3m.s,此时管内的平均流速为_____________.

流体流动测验题及答案

流体流动 一选择与填空（4×15 共 60分） 1.①孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______， 变_______；后者是恒_______，变______。 ②边长为0.5m的正方形通风管道,其当量直径为_________。 答：①截面，压差，压差，截面；② 0.5 。 2.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ =_______，在粗糙管内呈 湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。 答： 64/Re ， Re ，ε/d 3.对如图所示的测压装置，分别写出ΔＰ＝Ｐ1－Ｐ2 （ａ）图ΔＰ_____________，（ｂ）图ΔＰ________________， （ａ）ΔＰ＝Ｒｇ（ρm－ρ） （ｂ）ΔＰ＝Ｒｇρ 4．下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ａｂ与ｃｄ两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则： ①ΔＰab__＜____ΔＰcd，②ｈf ab____＝_____ｈf cd ，③R1__＝_____R2 (填＝、＞、＜ )

5．层流与湍流的本质区别是：________。 Ａ．湍流流速>层流流速Ｂ．流道截面大的为湍流，截面小的为层流 Ｃ．层流的雷诺数<湍流的雷诺数Ｄ．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动 6．水从大管流入小管，管材相同，d大＝2d小,管内流动为层流，则小管每米直管中因流动阻力产生的压降是大管中的____________________倍？ A、8 B、16 C、32 D、＞32 二计算题 1．某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 =50 mm。求A、B两处的表压强。 解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所 产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为 P A≈P C,P B≈P D。 P A≈P C =ρH2O gR3 +ρHg gR2 = 1000×9.81×0.05 + 13600×9.81×0.05 = 7161 N/m2（表压） P B≈P D = P A +ρHg gR1 = 7161 + 13600×9.81×0.4 = 6.05×104 N/m2（表压） 2．水以2.5m/s的流速流经Φ38×2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一Φ38×3 mm 的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的 压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm记），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（水的密度取为1000 kg/m3）

流体流动习题及答案

流体流动习题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。 A A. ； B. 101kPa； C. 。 19.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。 C A. 2； B. 8； C. 4。 20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。 C

流体力学考试判断(附答案)

1、相对压强可以大于、等于或小于零。（√） 2、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。( √ ) 3、相对静止液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面。（√） 4、重力与其它质量力同时作用时，等压面为水平面。（╳） 5、平面上静水总压力的大小等于压力中心点的压强与受压面面积的乘积。（╳） 6、泵与风机在管路系统中工作时，必须满足能量的供求平衡。（√） 7、静止液体的等压面一定是水平面。（√） 8、物体的浮力就是作用在该物体上的静水总压力的水平分力。（╳） 9、水力学的真空现象是指该处没有任何物质。（╳） 10、当管流过流断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 ( × ) 11、曲面上静水总压力的水平分力等于曲面的铅垂投影面上所受静水总压力。（√） 12、物体的浮力就是作用在该物体上的静水总压力的垂直分力。（√） 13、当液体发生真空时，其相对压强必小于零。（√） 14、均质、连通的静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。（√） 15、某点相对压强为-5千帕、真空度为4.9千帕是可能的。（╳） 16、作用在任意平面上的静水总压力的作用点与平面的形心重合。（╳） 18、任意受压面上的平均压强等于受压面形心点的压强。（╳） 19、静止液面下的矩形平板的总压力作用中心与闸板形心重合。（╳） 20、圆柱曲面上静水总压力的作用点就是曲面的中心。（╳） 21、等压面与质量力垂直。（√） 22、相对静止液体的等压面一定是水平面。（╳） 23、绝对压强可以为正值也可以为负值。（╳） 24、和大气相通容器的测压管液面一定与容器内液面高度相同。（√） 25、曲面静水压力的铅直分力的大小和方向均与压力体中液体受到的重力相同。（╳） 26、曲面上静水总压力的铅直分力的大小等于压力体的体积。（╳） 27、等角速度旋转容器中液体的等压面为旋转抛物面。（√） 28、某点存在真空，是指该点的绝对压强小于大气压强。（√） 29、静止流体中某点压强的大小，不仅与其淹没深度有关还与受压面的方位有关。( ╳ ) 30、二向曲面上静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力和垂直分力的交点。（√） 31、同一种液体的同一水平面都是等压面。（╳） 32、真空压强可以为正值也可以为负值。（╳） 33、浮力P z等于物体的重量G时，物体下沉。（╳） 34、曲面上静水总压力的铅直分力等于曲面的水平投影面上所受的静水总压力。（╳） 35、由于静水压力具有大小和方向，所以静水压强是液体空间坐标和方向的矢量函数。（╳） 36、某轻质油（牛顿液体）处于静止状态，则液体内各点的 g p zρ + 为常数。（╳） 37、在重力作用下平衡的液体中，各点的单位势能相等。（╳） 38、静水压强仅仅是空间坐标的函数。（√） 39、沉在静止水底物体，其重心和浮心必重合。（╳） 40、重力和其他质量力同时作用时，相对静止液体中的任一点的压强可用公式 gh p p+ = 0表示。（╳） 41、静水压强的大小与受压面的方位无关。（√） 42、静止液体中受压面的形心可以是静水总压力的作用点。（√） 43、静水压强的方向指向受压面，因而静水压强是矢量。（╳） 44、静水压强的方向与受压面平行。（╳） 45、当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时必定存在真空。（√） 46、等压面必为等势面，等压面与质量力正交。（√） 47、静水压强的方向一定垂直指向受压面。（√） 48、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。（╳） 49、不论平面在静止液体中如何放置，其静水总压力的作用点永远在平面形心之下。（╳） 50、静水压强仅是由质量力引起的。（√） 51．管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（×）52．渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。( √ ) 53．在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。( × ) 54．管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（×）55．渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。( √ ) 56、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。（√） 57、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。（×）