工程流体力学总复习题
一、名词解释
1. .流体：易流动的物质，包括液体和气体。
2.理想流体：完全没有黏性的流体。
3.实际流体：具有黏性的流体。
4.黏性：是流体阻止发生变形的一种特性。
5.压缩性：在温度不变的条件下，流体在压力作用下体积缩小的性质。
6.膨胀性：在压力不变的条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。
7. 自由液面：与大气相通的液面。
8.重度：流体单位体积内所具有的重量。
9.压力中心：总压力的作用点。
10.相对密度：某液体的密度与标准大气压下4℃(277K)纯水的密度之比。
11.密度：流体单位体积内所具有的质量。
12.控制体：流场中某一确定不变的区域。
13.流线：同一瞬间相邻各点速度方向线的连线。
14. 迹线：流体质点运动的轨迹。
15.水力坡度：沿流程单位长度的水头损失。
16.扬程：由于泵的作用使单位重力液体所增加的能量，叫泵的扬程。
17.湿周：与液体接触的管子断面的周长。
18.当量长度：把局部水头损失换算成相当某L当管长的沿程水头损失时，L当即为当量长度。
19.系统：包含确定不变流体质点的任何集合。
20.水力粗糙：当层流底层的厚度小于管壁粗糙度时，即管壁的粗糙突起部分或全部暴露在
紊流区中，造成新的能量损失，此时的管内流动即为水力粗糙。
21.压力体：是由受压曲面、液体的自由表面或其延长面和由该曲面的最外边界引向液面或
液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积。
22.长管：可以忽略管路中的局部水头损失和流速损失的管路。
23.短管：计算中不可以忽略的局部水头损失和流速损失的管路。
24.层流：流动中黏性力影响为主，流体质点间成分层流动主要表现为摩擦。
25.紊流：雷诺数大于2000的流动，表现的是液体质点的相互撞击和掺混。
26.当量直径：对于非圆形的管路，当量直径等于水力半径的1/4倍。
27.水力半径：管路的断面面积与湿周之比。
28.等压面：自由液面、受压曲面和受压曲面各端点向上引至自由液面构成的封闭曲面所围
成的体积。
29.真空压力：是指流体的绝对压力低于大气压力产生真空的程度。
30.表压：以当地大气压为基准而计量的压力。
31.绝对压力：是以绝对真空为基准计量的压力。
32.实压力体：压力体和液体在受力曲面的同侧，此压力体称作实压力体。
33.虚压力体：压力体和液体在受力曲面的异侧，此压力体称作虚压力体。
34.位变加速度：由位置变化引起的加速度。
35.时变加速度：因时间变化引起的加速度。
36.流束：充满在流管内部的流体。
37.流管：在流场中作一封闭曲线，通过该曲线上各点作流线所构成的管状表面。
38.有效断面：流束或总流上垂直于流线的断面。
39.质量流量：单位时间内通过有效断面的流体质量。
40.水头：液柱的高度。
41.浮体：漂浮在液面上的物体。
42.潜体：完全淹没在液体中的物体。
43.体积流量：单位时间内所通过的流体体积。
44.稳定流：流场中每一空间点所有的运动参数均不随时间变化。
45.缓变流：指流线之间的夹角比较小和流线曲率半径比较大的流动。
46.动能修正系数：实际动能与理想
47.量纲：用来表征各种物理量性质和种类的。
48.单位：用来度量各种物理量数值大小的尺度。
49.雷诺数：表示惯性力与黏滞力的比。
50.有压管流：液体完全充满的管路。
51.简单管路：单一一条管线，无任何分支的管路。
52.孔口出流：液体自容器壁或底上的孔洞泄出。
53.小孔口：当孔口的高度小于孔口形心在液面以下深度的1/10时，此孔口叫做小孔口。
54.自由出流：孔口出流于大气中的流动。
55.淹没出流：出流于液体中的流动。
56.流速系数：实际流速与理想流速之比。
57.流量系数：实际流量与理想流量之比。
58.管嘴：在孔口上接一段长度为3-4倍孔口直径的短管。
二、填空（10分）
1．液体和气体具有相同的特性，即（不能保持一定的形状，有很大的流动性）；
2．液体的分子距比气体的分子距（小）；
3．（黏性）是流体阻止发生变形的一种特性；
4．当流体处于（静止或相对静止）状态时，不存在内摩擦力；
5．作用在流体上的力分为（质量力）和（表面力）两大类；
6．流体包括（液体）和（气体）；
7．流体静压力是由（流体自由表面上的静压力）和（从该点到自由表面的单位面积上的液柱重力）两部分组成；
8．流体密度ρ=960kg/m3，则相对密度δ=（0.96 ）；
9．流体相对密度δ=0.95，则密度ρ=（950 ）kg/m3；
10．静力学基本方程式的适用条件是（重力作用下的连续、均质、平衡流体）;
11．流体密度ρ=1000kg/m3、黏度μ=10-3PA.s，v =( 10-6 )m2/s;
12．液体中斜平面的压力中心在形心之（下）；
13．绝对压力= 表压力+（大气压力）；
14．真空度=大气压力-（绝对压力）；
15．单位重量静止流体的总比能为（比位能）与（比压能）之和。
16．流体黏度μ= 10-3PA.s、v=10-6 m2/s, ρ=( 1000 ) kg/m3;
17．液体中垂直平面的形心在压力中心之（上）；
18．压力体是由（受压曲面）、（液体的自由表面或其延长面）和（由该曲面的最外边界引向液面或液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积）三部分组成的。
19．静止流体中任何一点上各个方向的静压力（大小相等），与作用方向无关；
20．静压力的方向永远（沿着作用面的内法线方向）；
21．用欧拉法描述流体的流动时，加速度由（时变加速度）和（位变加速度）两部分组成；22．流线不能相交也不能（折转）；
23．单位时间内通过的流体体积，称为（体积流量）；
24．动能修正系数是（实际动能）和（理想动能）的比值；
25．物理量流量Q的量纲为（[L3/T] ）；
26．物理量速度v的量纲为（[L/T] ）；
27．物理量密度ρ的量纲为（[M/L3] ）；
28．雷诺数的物理意义为（惯性力）与（黏滞力）的比；
29．圆管中的流体由层流变成紊流的临界雷诺数是（2000 ）；
30．圆管层流断面的平均流速是最大流速的（0.5 ）倍；
31．圆管层流断面的最大流速是平均流速的（2 ）倍；
32．水力半径=（断面面积）/（湿周）；
33．对于圆管来说，水力半径越大，阻力（越小）；
34．流体流动存在两种流动状态，即（层流）和（紊流）；
35．雷诺数越大，表明（惯性力）占主要地位；
36．紊流流动可分为三部分，即（层流底层）、（过渡区）和（紊流核心区）；
37．管路中全流程总的水头损失等于所有（沿程水头损失）与（局部水头损失）的总和；38．从层流转变到紊流时的临界流速称为（上临界流速）；
39．从紊流转变到层流时的临界流速称为（下临界流速）；
40．流体流动阻力分为（沿程阻力）和（局部阻力）两类；
41．圆管层流断面的最大流速是在（圆管轴心）处；
42．在圆管层流中的水力摩阻系数λ等于（64/Re）；
43．管路中的局部水头损失和流速损失在计算中可忽略不计，该管路称为（长管）；44．在长输管路中在某一区间加大管径来降低（水力坡度），以达到（延长输送距离）的目的；
45．在长输管路中在某一区间并联管线，以达到（降低水头损失）和（增大输送量）的目的；46．发生水击现象的物理原因主要是由于液体具有（惯性）和（压缩性）；
47．串联管路的各管段的（流量）相等；
48．串联管路的全管段的总水头损失等于（各管段水头损失之和）；
49．并联管路中各分段管路的（水头损失）相等；
50．并联管路的全管段的总流量等于（各分段管路的流量之和）；
三、选择题：（10分）
1．作用水头相同时，孔口的流量要比相同直径的管嘴流量 B
A.大; B 小； C 相同； D 无法确定。
2.已知水流的沿程阻力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 D
A层流区； B 紊流光滑区；C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。3.在平衡液体中，质量力与等压面 C
A重合； B 平行； C 正交。
4.流体流动时，流场各点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为 A
A恒定流 B 非恒定流 C 非均匀流 D 均匀流
5.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线 C
A重合 B 相交 C 相切 D 平行
6. 在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计（如图二），当箱顶部压强Po ＝1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使Po＝2个大气压时。则△h应为（C）
A．△h=－760mm(Hg) B．△h= 0mm(Hg) C．△h= 760mm(Hg) D．△h=1520mm(Hg)
7.流体流动时，流场各窨点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为（A）A．定常流B．非定常流C．非均匀流D．均匀流
8.在同一瞬时，流线上各个流体近质点的速度方向总是在该点与此线（C）
A．重合B．相交C．相切D．平行
9.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压p也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油机动的出力F1，F2，F3的大小关系是（忽略活塞重量）（A）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＜F2＜F3 D．F1＝F3＞F2
10.三个容积完全相等的容器，联接如图示，先将阀门a,b关闭，阀门c开启，压强计p指示为0，将容器I充入压缩空气，绝对压强为300KPa，容器抽成真空度为30KPa。先关闭阀门c，再开启阀门a和b，这时，压强计p的读数应该是（设当地大气压是100KPa）（A）A．56.7 KPa B．76.7 KPa C．90.0 KPa D．110.0 KPa
11.下列说法中，正确的说法是（ B ）
A ． 理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒
B ． 理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒
C ． 理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒
D ． 理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒
12.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（ A ）
A ．C Z g p =+ρ
B ．P ＝
C C ．C 2g v g p 2=+ρ
D ． C 2g v Z g p 2=++ρ
13.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系统α等于（ B ）
A ． 1
B ．2
C ．3
D ．2000
14.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H ＝常数，液面压强
为大气压，则从管
口流出的水与汽油之间的速度关系是（ C ）
A ． V 水＜V 油
B ．V 水＜V 油
C ．V 水＝V 油
D ． 难以确定的
15．当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re 的增大，其沿程损
失系数λ将（ C ）
A ． 增大
B ．减小
C ．不变
D ．增大或减小
16．水自水箱经管路流出，如图所示，若把管路阀门再关小一些，阀门前后的测压管1与2
的液面高度变化将是（ A ）
A ． h1升高，h2降低
B ．h1降低，h2升高
C ．h1与h2都降低
D ．h1与h2都升高
17.流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。（A）
A．1B．1.75C．1.75~2 D．2
18.管路水力计算中的所谓长管是指（C）
A．长度很长的管路
B．总能量损失很大的管路
C．局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路
E．局部损失与沿程损失均不能忽略的管路
19.作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 B
A大; B 小； C 相同； D 无法确定。
20.根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强A
A数值相等; B 数值不等;C 仅水平方向数值相等D 铅直方向数值最大。
21.已知水流的沿程水力摩擦系数λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于D
A层流区； B 紊流光滑区；
C 紊流过渡粗糙区；
D 紊流粗糙区。
22.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 B
A 1 kN/m2
B 2 kN/m2
C 5 kN/m2
D 10 kN/m2
23．紊流的断面流速分布规律符合 A
A对数分布； B 直线分布； C 抛物线分布； D 椭圆分布。
24.液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 C
A层流区； B 紊流光滑区；
C 紊流过渡粗糙区；
D 紊流粗糙区。
25静止液体中同一点沿各方向上的压强 A
A数值相等; B 数值不等; C 仅水平方向数值相等。
27.水泵的扬程是指 B
A水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失；
C 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。
28.紊流粗糙区的水头损失与流速成 B
A一次方关系； B 二次方关系；C 1.75～2.0次方关系。
29.在平衡液体中，质量力与等压面（3）
（1）重合；（2）平行；（3）正交。
30.雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数(3 )
(1)急流和缓流；(2)均匀流和非均匀流；
(3)层流和紊流；(4)恒定流和非恒定流。
31.图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1，则A、B 两测压管中的液面必为(2)
(1) B 管高于A 管；(2) A 管高于B 管；(3) AB 两管同高。
32.紊流的断面流速分布规律符合（1）
( 1 )对数分布；( 2 )椭圆分布；
( 3 )抛物线分布；( 4 )直线分布。
33..盛水容器a 和b 的测压管水面位置如图(a)、(b) 所示，其底部压强分别为p a和p b。若两容器内水深相等，
则p a和p b的关系为（1）
( 1) p a> p b(2) p a< p b(3) p a = p b(4) 无法确定
34.层流断面流速分布规律符合
( 1 )对数分布；( 2 )直线分布；
( 3 )抛物线分布；( 4 )椭圆分布。
35.佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（1）
( 1 )急流和缓流；( 2 )均匀流和非均匀流；
( 3 )层流和紊流；( 4 )恒定流和非恒定流。
36.紊流中粘滞底层厚度δ比绝对粗糙高度?大得多的壁面称为（1）
（1）光滑面( 2 )过渡粗糙面（3）粗糙面（4）以上答案均不对
37.静止液体中同一点各方向的压强（（1））
（1）数值相等（2）数值不等（3）仅水平方向数值相等（4）铅直方向数值最大
38.图示容器内有一放水孔，孔口设有面积为A的阀门ab，容器内水深为h，阀门所受静水总压力为（（2））
（1）0.5γhA；（2）γhA（3）0.5γh2A；（4）γhA2
39.图示为两种液体盛于容器中、且密度ρ2＞ρ1，则A、B两测压管中的液面必为（（2））
（1）B管高于A管（2）A管高于B管（3）AB两管同高
40.图示两管道的管长L、管径d、流量q v及水温均相同，但测压管水面h1>h2，则两管糙率n l与n2的关系为（（1））
（1）n1 > n2（2）n l < n2（3）n l = n2（4）无法确定
三 、填空题
1.作用于静止（绝对平衡）液体上的面积力有 压力 ，质量力有 重力 。
2.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。
3.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。
4.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0 。
5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 总机械能 大小，就能判别出流动方向。
6.产生紊流附加切应力的原因是 脉动 。
7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的 内法线 方向。
8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与 速度梯度 有关。
9.渐变流流线的特征是 近似为平行直线 。
10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为 恒定流 。
11.局部水头损失产生的主要原因是 漩涡 。
12.直径为d 的半满管流的水力半径R = d/4 。
13.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大 。
14.动力粘性系数与运动粘性系数的关系υ=μ/ρ。
15.常见的流体力学模型是连续介质、 不可压流体、 理想流体。
16.根据流体运动边壁是否沿程变化，把能量损失分为两类：沿程损失、局部损失。
17.紊流阻力平方区也叫阻力粗糙区 （自模区）。
18.一般情况下，给水管道中的流速不大于2.5～3.0m/s ，不小于 0.25m/s 。
19.能量方程中g v 22
α项的能量含义为：单位重量液体所具有的流速动能。
20.圆管半径m r 1=，满管流动时的水力半径R 为 0.5 米；如果正常水深m h 20=，则水力半径R 为 0.5 米
21.从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成 层 流与 紊 流。
22.只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失的 31
23.测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。 三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B —B
水击可分类为 （1） 直接水击
和 （2） 间接水击 。
25.牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动
26.理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性__。
27.实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。
29.作用于静止（绝对平衡）液体上的面积力有 压力 ，质量力有 重力 。
30.液体质点的运动形式有 平移、变形、旋转 。
四、简答题：（ 10分）
1.液体和气体有哪些不同性质？
答：（1）液体的分子距较难缩小，不易压缩；液体能形成自由液面。 （2）气体的分子距较大，易压缩；气体不能形成自由液面，需密封在容器内且
均匀充满容器。
2.流体和固体有哪些不同性质？
答：（1）流体只能抵抗压力，不能抵抗拉力和切力，不能保持一定的形状。（2）固体具有抵抗压力、拉力和切力三种能力，在外力作用下仅发生很小变形，而且到一定程度后变形就停止。
3.牛顿内摩擦定律的内容是什么？
答：流体内摩擦力的大小与流体的性质有关，与流体的速度梯度和接触面积成正比。
4.液体和气体的黏性有何区别？原因是什么？
答：（1）温度升高时液体的黏滞系数降低，流动性增加。这是因为液体的黏性主要是由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，黏滞系数就要降低。（2）温度升高时，气体的黏滞系数增大。造成气体黏性的主要原因时气体内部分子的热运动。当温度升高时，气体分子的热运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧，所以，气体的黏性将增大。
5.作用在流体上的力，包括哪些力？
答：作用在流体上的力，按力的表现形式分为质量力和表面力两类。质量力包括重力、直线惯性力和离心惯性力；表面力包括压力和切力。
6.流体静压力有哪些特性？
答：（1）静压力方向永远沿着作用面的内法线方向；（2）静止流体中任何一点上各个方向的静压力大小相等，与作用方向无关。
7.等压面及其特性是什么？
答：静压力相等的各点所组成的面称为等压面。等压面的特性有：（1）等压面是等势面；（2）等压面与质量力互相垂直；（3）两种互不相溶的流体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。
8.何谓压力体？
答：压力体是由受压曲面、液体的自由表面或其延长面和由该曲面的最外边界引向液面或液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积三部分组成的。
9.欧拉法中加速度如何表示？
答：用欧拉法描述流体的流动时，加速度由两部分组成：时变加速度和位变加速度。
10、通常根据什么将流动分为稳定流动和不稳定流动、理想流体的流动和实际流体的流动？
答：通常根据流体的流动要素是否随时间变化，将流动分为稳定流动和不稳定流动；
通常根据把流体看作是否具有黏性，将流动分为理想流体的流动和实际流体的流动。
11、流线有何特点？
答：（1）不稳定流时，流线形状随时间变化；（2）稳定流时，流线形状不随时间变化，流线与迹线重合；（3）流线不能相交也不能折转，只能平缓过渡。
12、连续性方程的物理意义是什么？
答：流体在单位时间流出和流入单位体积空间的质量差与其内部质量变化的代数和为零。
13、欧拉运动微分方程的适用条件是什么？
答：（1）理想流体；（2）可压缩和不可压缩流体；（3）稳定流和不稳定流。
14、节流式流量计的基本原理是什么？
答：当管路中液体流经节流装置时，液流断面收缩，在收缩断面处流速增加，压力降低，使节流装置前后产生压差，可通过测量压差来计量流量的大小。
15、常用的节流式流量计有哪些？
答：常用的节流式流量计有孔板、喷嘴和文丘利管。
16、什么叫无量纲量？
答：当某一物理量的量纲可简化为零时，该物理量称为无量纲量。
17、什么叫量纲和谐原理？
答：一个正确、完整的反映客观规律的物理方程中，各项的量纲是一致的，叫量纲和谐原理。
18、什么叫π定理？
答：任何一个物理过程，如果包含有n个物理量，涉及到m个基本量纲，则这个物理过程可由n个物理量组成的（n-m）个无量纲量所表达的关系式来描述。由于这些无量纲量用π来表示，这个定理叫π定理。
19、液流阻力是怎样产生的？
答：流体在管道内流动，由于管壁界面的限制，使流体与壁面相接触，发生流体质点与管壁之间的摩擦与撞击而消耗能量，形成阻力。
20、液流阻力表现为哪些形式？
答：液流阻力分为沿程阻力和局部阻力两大类。
21、液流阻力是怎样分类的？
答：根据流体运动边界状况的不同，把流体流动的阻力分成类。在边壁沿程不变的管段上，流动阻力只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力；在边界急剧变化的局部区段，会产生较大的局部阻力。
22、为什么可用水力半径表示断面对阻力的影响？
答：通常把与液体接触的管子断面的周长叫湿周，湿周越长，阻力越大。但是只靠湿周并不能全面地表明管径大小和形状对阻力的影响，管路断面面积的大小也是影响阻力的一个重要因素。水力半径是断面面积与湿周的比值，它标志着管路的几何形状对阻力的影响。
23、层流有什么特点？
答：层流主要表现为流体质点的摩擦与变形。
24、紊流有什么特点？
答：紊流主要表现为流体质点的相互撞击与掺混。
25、为什么用雷诺数判别流态能够说明流动阻力的物理本质？
答：雷诺数能同时反映出流速、管径和流体物理性质对流态的影响，综合了引起流动阻力的内外因，揭示了流动阻力的物理本质。
26、在工程上为什么采用下临界雷诺数作为判别流态的标准？
答：实验表明，不论流体的性质和管径如何变化，下临界雷诺数接近常数，但上临界雷诺数很不稳定，所以，通常采用下临界雷诺数作为判别流态的标准
27、简述绝对粗糙度、平均粗糙度和相对粗糙度的区别？
答：（1）壁面的粗糙突出部分的高度称为绝对粗糙度；（2）把所有壁面的粗糙突出部分的高度取平均值，该平均值称为相对粗糙度；（3）绝对粗糙度与管子直径（或半径）的比值称为相对粗糙度。
28、水力光滑与水力粗糙如何划分的？
答：（1）当层流底层的厚度大于壁面的绝对粗糙度时，层流底层以外的紊流区域完全感受不到壁面粗糙度的影响，流体好象在完全光滑的管子中流动一样，称为水力光滑；（2）当层流底层的厚度小于壁面的绝对粗糙度时，壁面粗糙度将对紊流流动发生影响，这种管内流动称为水力粗糙。
29、何谓有压管路？
答：管道中流体过水断面边界完全与壁面接触，不存在自由表面的流动管路。
30、长管和短管是如何划分的？
答：在管路的水力计算时，根据沿程水头损失和局部水头损失所占的比例，可以把管路分为长管和短管两大类。如果管路中的局部水头损失和流速水头所占的比例很小，在计算中可以忽略不计，这种管路称为长管。反之，如果管路中的局部水头损失和流速水头所占的比例较大，在计算中可以不能忽略，这种管路称为短管。
31、长管的水力计算通常有哪几类问题？
答：长管的水力计算通常有三类问题：（1）已知流量、管道尺寸、管件，计算管路系统的阻力损失；（2）给定流量、管长、所需管件和允许压力降，计算管路直径；（3）已知管道尺寸、管件和允许压力降，求管路中流体的流速或流量。
32、串联管路有何特点？
答：（1）串联管路中各个管段的流量相等；（2）全管段的总水头损失为各段水头损失的总和。
33、在输油管上，串联管路可用来解决哪些问题？
答：在流量一定的情况下，由于串联的大管径比小管径的水力坡度要小，所以在长输管路上常在某一定区间加大管径来降低水力坡度，以达到延长输送距离的目的。
34、并联管路有何特点？
答：（1）并联管路中流量的总和等于各个支管段的总流量；（2）并联管路中各个支管段的水头损失相等。
35、在输油管路上，并联管路可用来解决哪些问题？
答：在输油管路上，常常利用铺设并联的付线，以达到增大输送量和降低水头损失的目的。
36、分支管路的流动特点是什么？
答：（1）对于不可压缩流体，总管的流量等于各支管流量之和；（2）由于支管的存在，主管内各部分流量不同，主管的阻力损失必须分段加以考虑；（3）流体在某一分支点处无论其以后向何处分流，其机械能为一定值。
37、什么叫管路特性曲线？
答：在已知管长、管径和液体性质的情况下，给定不同的流量，即可算出相应的水头损失与流量的关系曲线，称为管路特性曲线。
38、孔口出流有何特点？
答：液流经孔口时，流线不能折转，所以出流后将形成收缩断面，其位置一般在距孔口高度的1/2处。
39、什么叫收缩系数？
答：当全部和完善收缩时，收缩断面的面积将最小，把收缩断面的面积与孔口的断面面积之比，称为收缩系数。
40、在同样水头和面积的情况下，为什么通过管嘴的流量比通过孔口的流量大？
答：由实验证明，在同样水头和面积的情况下，因为管嘴的流量系数大于孔口的流量系数，所以通过管嘴的流量比通过孔口的流量大。
2009 年 秋季学期 工 程 流 体 力 学 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 班号 学号 姓名 一、解释下列概念：（20分） 1. 连续性介质模型、粘性、表面力、质量力 2. 等压面、压力体、流线、迹线 简述“流体”的定义及特点。 3. 恒定流动、非恒定流动、牛顿流体、正压流体 简述 Euler “连续介质模型”的内容及引入的意义。 4.动能修正因数、动量修正因数、水力半径、当量直径 简述“压力体”的概念及应用意义。 5. 有旋运动、无旋运动、缓变流动、急变流动 .简述研究“理想流体动力学”的意义。
二.简答题（10分） 1.流体粘性产生的原因是什么？影响流体粘性的因素有哪些？ 2.粘性的表示方法有几种？影响流体粘性的因素有哪些？ 3.举例说明等压面在静力学计算中的应用 4. 举例说明压力体在静力学计算中的应用 说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法 三．推导题（30分） 1试推导:流体在直角坐标系中非恒定可压缩流体连续性微分方程式为： 2．试推导粘性流体应力形式的运动微分方程 2．试从粘性流体应力形式出发推导粘性流体的运动微分方程（N-S 方程） 4. 由恒定流动、不可压缩流体流体微小流束的伯努利方程出发，推求粘性流体总流的伯努利方程，并指出其使用条件。 5.推求粘性不可压缩流体作恒定流动时的动量方程式 试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上有: z+p/ρg=c 1.试证明：粘性流体的动压强为 四、已知某流速场速度分布为 ,,x y z v yz t v xz t v xy =+=+= 10 d V dt ρ ρ+?=u v g ()1 3 xx yy zz p σσσ=- ++
《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。
一、 二、 三、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。（错误） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正 确） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错 误） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正 确） 7.流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8.流线和等势线一定正交。 （正确） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正 确） 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。（正确） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正 确） 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。（正确） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正 确） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错 误） 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。（错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误） 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 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惯性力 与粘性力的对比关系。 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。
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：
)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，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水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)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 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 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对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，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 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，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 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、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 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？
水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、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。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、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。 (×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们 的正常水深不等。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×)
《工程流体力学》复习题及参考答案 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点 22、自动模型区 二、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。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= 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
第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大
1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场 —— 充满运动流体的空间称为流场 流线—— 流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管—— 由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束—— 流管内所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量 Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+??+??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++=
工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解：0y x xy yx u u x y ττμ??? ?==+= ????? 24x x u p a x μμ?'=-=-?，24y y u p a y μμ?'=-=?， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+ 5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动（如图 所示），由于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布。（请将 d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较） 解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为 y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。 由例５－1中的（11）式可得 2d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=- - （１） 当d 0d p x =时，y u v h =，速度ｕ为直线分布，这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。它只是由于平板运动，由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。 当 d 0d p x ≠时，即为一般的柯埃梯流动，它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成，速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- （２） 式中2d ()2d h p p v x μ= - （３） 当p ＞０时，沿着流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值；当p ＜０时，沿流动方向压强增加，则可能在静止壁面附近产生倒流，这主要发生p ＜－１的情况． 5－3 设明渠二维均匀（层流）流动，如图所示。若忽略空气阻力，试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2 x g u zh z ，单宽流量 3 sin 3 gh q 。
工程流体力学试题库 工程流体力学试题一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字 母填在题后的括号内。 1.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 2.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是:从B管进高压油，A管排油时平台上升(图 一的左图);从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原 设计意图，将A、B两管联在一起成为 C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机 升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 3.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p=1个大气压时，两测压计水银柱高0之差?h=h-h=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p=2个大气压时。则?h应为( ) 120 A.?h=-760mm(Hg) B.?h=0mm(Hg)
C.?h=760mm(Hg) D.?h=1520mm(Hg) .流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) 4 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 6.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )
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，
六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN, tan = P y /P x =1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30 。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系 数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。 解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2)4(2 ∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?==== ∑ξχ d A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3 ===∴ vA Q v 即倒虹吸管通过的流量为2.091m 3/s 。 3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：
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 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρ μν=，斯(s m /2) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相 等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ 8、 g V d l h f 22λ=，g V h j 22 ξ=
流体力学 绪论 第一章流体的基本概念 第二章流体静力学 第三章流体动力学 第四章粘性流体运动及其阻力计算 第五章有压管路的水力计算 第六章明渠定常均匀流 第九章泵与风机 绪论 一、流体力学概念 流体力学——是力学的一个独立分支，主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。 研究内容：研究得最多的流体是水和空气。 1、流体静力学：关于流体平衡的规律，研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系； 2、流体动力学：关于流体运动的规律，研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。 基础知识：主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程（反映物质宏观性质的数学模型）和物理学、化学的基础知识。 二、流体力学的发展历史
流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通 江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的 马人建成了大规模的供水管道系统等等。 流体力学的萌芽：距今约2200年前，希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文，他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发展。 15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。 流体力学的主要发展： 17世纪，力学奠基人牛顿（英）在名著《自然哲学的数学原理》（1687年）中讨论了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。但是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础，他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。 之后，皮托（法）发明了测量流速的皮托管；达朗贝尔（法）对运动中船只的阻力进行了许多实验工作，证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯努利（瑞士）从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。 欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起，位势流理论有了很大进展，在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动，德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中，流体的粘性并不起重要作用，即所考虑的是无粘性流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。 19世纪，工程师们为了解决许多工程问题，尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学，部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究，这就形成了水力学，至今它仍与流体力学并行地发展。1822年，纳维（法）建立了粘性流体的基本运动方程；1845年，斯托克斯
一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。 2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4．连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题（每题2分，共18分） 1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ； 2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向 总是在该点与此流线（ ） A ．相切； B ．重合； C ．平行； D ．相交。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是： A ．保持水平； B ．沿程上升； C ．沿程下降； D ．前三种情况都有可能。 4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s 5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=； D ．a v p p p +=。 6．下列说法正确的是： A ．水一定从高处向低处流动； B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；
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 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ
《工程流体力学》综合复习资料 一、 单项选择 1、实际流体的最基本特征是流体具有 。 A 、粘滞性 B 、流动性 C 、可压缩性 D 、延展性 2、 理想流体是一种 的流体。 A 、不考虑重量 B 、 静止不运动 C 、运动时没有摩擦力 3、作用在流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是 。 A 、表面力 B 、万有引力 C 、分子引力 D 、粘性力 4、静力学基本方程的表达式 。 A 、常数=p B 、 常数=+γ p z C 、 常数=+ +g 2u γp z 2 5、若流体内某点静压强为at p 7.0=绝，则其 。 A 、 at p 3.0=表 B 、Pa p 4 108.93.0??-=表 C 、 O mH p 27=水 真 γ D 、 mmHg p 7603.0?=汞 真 γ 6、液体总是从 大处向这个量小处流动。 A 、位置水头 B 、压力 C 、机械能 D 、动能 7、高为h 的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的 静水总压力为 。 A 、2 h γ B 、 2 2 1h γ C 、22h γ D 、h γ 8、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面()21d d >上 流动参数关系为 。 A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< 9、并联管路的并联段的总水头损失等于 。 A 、各管的水头损失之和 B 、较长管的水头损失
5 三、说明下列概念（共20分） 1.什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（5分） 答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。（1分） 迹线就是流体质点运动的轨迹。（1分） 流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。（1.5分））2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。（1.5分） 2.简述伯努利方程 =const 的物理意义和几何意义。（5分） 答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可以互相转化，但 总和不变。（1分） 几何意义：在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。（1分） 总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。（2分） 水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的总水头线是水平的。（1分） 3.有旋流动、无旋流动 有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。（2分） 无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。（2分） 4.流动相似条件（6分） 答：1）有相同的微分方程（2分） 2）单值条件相似（2分） 3）由单值条件中的物理量的相似准则数相等（2分） 四. 推求突然扩大能量损失计算公式（20分） 解：如图，由连续性方程解： （4分）得： （ 2分） 由动量方程： （4分） 列伯努利方程： g v g p g v g p 222 22211+=+ρρ （4分） （4分） 即 （2分） 五、如图所示，有一圆柱滚门，长度l=10m ，直径D=4m ，上游水深H 1=4m ，下游水深H 2=2m ，求作用于圆柱滚门上的水平和铅垂方向的分压力。（12分） 2211v A v A ρρ=21 21v A A v = 12 12v A A v =)()(121212211v v q A A p A p A p V -=-+-ρg v A A g v A A v v g h j 2)1(2)1()(212221*********-=-=-=g v g v h j 22222211ξξ==
第1 章、流体的定义与物理性质 一、主要内容 1.1、流体的定义： 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。能够流动的物体称为流体， 包括气体和液体。 1.2、流体力学的研究对象： 流体力学是以流体为研究对象，研究流体处于平衡和运动状态时的力学规律(如：压力与速度分布等)，以及流体与固体的相互作用及流动过程中的能量损失。 本章的主要内容可以总结为三个三：这就是三个基本特征；三个基本特性；三个力学模型。 1.3、流体的三个基本特征： 1.3.1、易流性： 流动性是流体的主要特征。 组成流体的各个微团之间的内聚力很小，任何微小的剪切力都会使它产生变形，(发生连续的剪切变形)——流动。 1.3.2、形状不定性： 流体没有固定的形状，取决于盛装它的容器的形状，只能被限定为其所在容器的形状。 1.3.3、连续性： 流体能承受压力，但不能承受拉力，对切应力的抵抗较弱，只有在流体微团发生相对运动时，才显示其剪切力。因此，流体没有静摩擦力。 1.4、三个基本特性 1.4.1、流体的惯性： 物质维持原有运动状态的特性称为惯性，它是物质本身固有的属性，运动状态的任何变化都必须克服惯性的作用。 衡量惯性大小的物理量是质量，也可以用单位体积的质量即密度表示。 (1)、流体的密度： 流体的密度是指单位体积的流体的质量。 ρ=dm/ dV kg /m 3 (2)、流体的比容： 流体的比容是指单位质量流体的体积。 v ＝1 /ρm 3 / kg (3)、流体的重度： 流体的重度是指单位体积的流体所具有的重量(所受的重力)。 =γdG/ dV= N /m 3 (4)、流体的比重： 流体的比重是指流体的重量与温度为4 0 C 时同体积蒸馏水的重量之比，无量纲。 (5)、混合气体的密度： 混合气体的密度可按各组份气体所占体积百分数计算。 1.4.2、流体的压缩性与膨胀性： (1)、流体的压缩性： 流体的体积随压力变化的特性称为流体的压缩性。压缩性的大小用压缩系数来度量。即： Pa p V V 1??-=β
工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测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。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (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、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水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。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γ 。 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h 0，由式，从而求得γ 。 4.如测压管太细，对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；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm， =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 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，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，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。因为只有全部具备下列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），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒
一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：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。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；