1. Water is pumped at a constant velocity 1m/s from large reservoir resting on the floor to the open top of an absorption tower. The point of discharge is 4 meter above the floor, and the friction losses from the reservoir to the tower amount to 30 J/kg. At what height in the reservoir must the water level be kept if the pump can develop only60 J/kg?
2222112f 1U P U P w=Z g+h (Z g+)22ρρ
++-+ U 1=0 12P =P 10Z = W=60j/kg f h 30/kg =
2U =1m/s 2(60300.5)/g 3m Z =--=
21Z Z Z 431m ?=-=-=
2. The fluid (density 1200 kg/m 3 ) is pumped at a constant rate 20 m 3 /h from the large reservoir to the evaporator. The pressure above the reservoir maintains atmosphere pressure and the pressure of the evaporator keeps 200 mmHg (vacuum). The distance between the level of liquid in the reservoir and the exit of evaporator is 15 meter and frictional loss in the pipe is 120 J/kg not including the exit of evaporator, what is the pump effective work and power if the diameter of pipe is 60 mm?
22112212f U U Z g+W Z g+h 22
ρρP P ++=++ 10P = 5422200P x1.013x10 2.67x10N /m 760
=-=- 31200Kg /m ρ= 1U 0= f h 120J /kg =
22V 20U 1.97m /s A 3600*4006
===π/*. 1Z 0= 2Z 15= 42
2.67x101.97W 15x9.81120246.88J /kg 12002
=-+++= N W Q 246.88x1200x20/3600=1646W ρ==
3. Water comes out of the pipe (Φ108x4 mm), as shown in Fig. The friction loss of the pipeline which does not cover the loss at the exit of pipe can be calculated by the following equation:
h f =6.5U 2
where U is the velocity in the pipe, find
a. water velocity at section A-A'.
b. water flow rate, in m 3 /h.
22112212f U U Z g+
Z g+h 22ρρP P +=++ 1U 0= 12P =P 1Z 6m = 2Z 0=
2f h 6.5U = 2
2U 6x9.81 6.5U 2
=+ U 2.9m/s = 23V=UA=2.94x01
x360082m /h =π/.
4. Water passes through the variable pipe. The velocity in the small pipe is 2.5 m/s. The vertical glass tubes are inserted respectively at the section A and B to measure the pressure (see fig.) If the friction loss between two section is 15 J/kg, what is the water column difference between two glass tubes? By the way, draw the relative liquid column height of two tubes in the Fig.
a a
b b U A U A = 2b U 2.5*(33/47)1.23m /s == 22a a b b a b f U U Z g+Z g+h 22
ρρP P +=++ a b Z =Z 22a b b a f U U h 22
ρρP P -=-+221.23/2 2.5/21512.63=-+= a b P P R g ρ-=? 3312.63R=1.29x10m 9.8x10
-?=
5. A centrifugal pump takes brine (density 1180 kg/m 3 , viscosity 1.2 cp) from the bottom of a supply tank
and delivers it into another tank. The line between the tanks is 300 m of 25 mm diameter pipe (inner diameter). The flow rate is 2 m 3 /h. In this line, there are two gate valves, four elbows (90o ) and one return bend, what is the friction loss if the roughness of pipe is 0.025 mm?
22
f fst flocal U U h h h 4f k d 22
l ∑=+=+∑ 31180kg /m ρ= 300m, d=0.025m l =
3-3v 2m /h =1.2cp=1.2x10Pa.s μ=
k=0.025mm k/d=0.025/25=0.001
c l r k =0.4 k =1 k =2x0.07=0.14
el re k 4x0.75 3 k 1.5-2.2===
2u v /A 2/(3600x /4x0.025)1.13m /s π===
4u d Re 2.78x10ρμ
== f 0.063= 2f 2h 4x0.0063x300/0.025x1.13/2+
(0.4+1+2x0.07+4x0.7+1.5)x1.13/2 =197.86J/kg
∑=
6. The orifice meter (diameter of orifice 0.0001 m) is installed for measuring the flow rate. The indicating liquid of orifice is mercury if U shape pressure gauge reading is 0.6 meter and orifice coefficient can be taken
as 0.61, what is the flow rate of water?
o u c =
20o 0V u s 0.61x /4x0.0001π==
835.8x10m /s -=
7. Water flows through a pipe with a diameter di 100 mm as shown in figure.
a. when the valve is closed, R is 600 mm and h equals 1500 mm. While the valve opens partially, R=400 mm and h=1400 mm, f=0.00625 (Finning factor) and k c =0.5 (contraction coefficient), what is the flow rate of water, in m 3 /h?
b. If the valve opens fully, what is the pressure of section 2-2', in N/m 2 ? The equivalent length of the valve is
1.5 m and the Fanning factor f keeps the same?(ρH2O =1000kg/m 3, ρHg =13600kg/m 3)
(1) the valve opens partially ,for selection 1-1’ and 2-2’ , we have 22112212f 1-2u u gZ gZ h 22ρρ
P P ++=+++ 2212Hg H o 0 g(R h)39630N/m ρρP =P =-= 2212f1-2c u u u 0 Z =0 h 4f +k 2.13u d 22
===l We can get Z1 from the valve closed
21Hg H O h=1.5m R=0.6m Z gR/h 6.66m ρρ=-=
229.81x6.66u /2 2.13u 39630/1000=++
23h u=3.13m/s V 3600x /4x0.1x3.1388.5m /h π==
(2) when the valve opens fully, for section 1-1’ and 3-3’, we have 22331113f1-3u u gZ gZ h 22ρρ
P P ++=+++ 311Z 0 Z 6.66m u =0== 22e f1-3c u 3.1.5h (4f k )(4x0.00625x +0.5) 4.81u d 20.01
l l ++=+== 229.81x6.66u /2 4.81u =+ u 3.51m/s =
For section 1-1’ and 2-2’
22112212f1-2u u gZ gZ h 22ρρ
P P ++=+++ 112120 Z 6.66 Z 0 u 0 u 3.51P ===== 2
2f1-2c l u h (4f k )(4x0.00625x15/0.10.5)3.51/226.2J /kg d 2
=+=+= 22
229.81x6.66 3.15/226.2N 32970m
ρP =++P =
8. The rotameter is installed to measure the water flow rate, as shown in figure. If the total length including equivalent length of pipeline A is 10 m and the reading of rotameter is 2.72 m 3 /h, what is the flow rate for pipeline B? (f A =0.0075, f B =0.0045)
For parallel pipe line fA fB total A B
22A fA A 2
A h h V V +V u (l+le) 2.72h 4f 4x0.0075x10/0.053/2()d 23600x /4x0.053π∑=∑=∑∑== 0.333J /kg = 22
B fB B B B 23B B B B u (l+le)h 4f 4x0.0045x2/0.3/2xu 0.333d 2
u 2.36m /s V =u A 2.36x /4x0.23600m /h π∑∑======
10. A flat furnace wall is constructed of 120 mm layer of sil-o-cel brick, with a thermal conductivity 0.08 w/(m o C), backed by a 150 mm of common brick, of conductivity 0.8 w/(m o C), the temperature of inner face of the wall is 1400 o , and that of the outer face is 200o C.
a. What is the heat loss through the wall in w per square meter.
b. To reduce the heat loss to 600 w/m 2 by adding a layer of cork with k 0.2 w/(m o C) on the outside of common brick, how many meters of cork are requied? a. 2Q t 1400200711N /m 11L R 0.080.8
0.120.15
∑?-===∑+ b. 600=(1400-200)/(0.12/0.08+0.15/0.8+x/0.2)
x=0.0625m
13. Air at the normal pressure passes through the pipe (d i 20 mm) and is heated from 20o C to 100o C. What is the film heat transfer coefficient between the air and pipe wall if the average velocity of air is 10 m/s? The properties of air at 60 o C are as follows:
density 1.06 kg/m 3 , viscosity 0.02 cp, conductivity 0.0289 w/(m o C), and heat capacity 1 kJ/kg-K
443u d 10x0.02x1.06 Re=1.06x10100.02x10
ρμ-==>
12T +T 20100T=6022+==℃ 0.14
1ωμμ??= ???
10000.020.0010.6920.0289p c x x k μ==Pr= ()
()0.81/3081/34Nu 0027Re Pr 0.027x 1.06x10x 0.69239.66==.=. ()2i i i h d 39.66 h 39.66x0.0289/0.02=57.22w/m .k k ==
14. A hot fluid with a mass flow rate 2250 kg/h passes through a ?25x2.5 mm tube. The physical properties of fluid are as follows:
k=0.5 w/(m o C), C p =4 kJ/kg-K, viscosity 10-3 N-s/m 2 , density 1000 kg/m 3 Find:
a. Heat transfer film coefficient h i , in w/(m 2 -K).
b. If the flow rate decreases to 1125 kg/h and other conditions are the same, what is the h i ?
c. If the diameter of tube (inside diameter) decreases to 10 mm, and the velocity u keeps the same as that of case a, calculate h i .
d. When the average temperature of fluid and quantity of heat flow per meter of tube are 40 o C and 400 w/m, respectively, what is the average temperature of pipe wall for case a?
e. From this problem, in order to increase the heat transfer film coefficient and enhance heat transfer, what kinds of methods can you use and which is better, explain?
Hint: for laminar flow, Nu=1.86[Re Pr]1/3
for turbulent flow Nu=0.023Re 0.8 Pr 1/3 (1) 444N 2250x4
u d Gd d 3600x x0.02Re 3.98x10100.001
ρππμμμ=====> ()()1/30.8081/3424Nu 0023Re Pr 0.023x 3.98x10
220.1
0.5Nuk 220.1x0.5hi 5500w /m k d 0.02??== ???=
==.=. (2) 12w 2w = 4421Re Re /2=2x1010=> 0.80.82211Nu Re 0.5Nu Re ??== ??? 0.8i2i1h 0.5h = ()0.82i2h 5500x0.53159w /m k == (3) 4433
3u d 2000x0.01Re 2x10100.001
ρμ===> 0.81/3Nu 0.023Re Pr = ()2hi=6347w/m k
(4)i i w w Q=h A (t-t )=400=500x2x0.02(t-t )π
w t=40t 39.41=℃ ℃
(5) there methods : increase u or hi or decrease d
The first is better
15. In a double pipe exchange (Φ23x2 mm), the cold fluid (Cp=1 kJ/kg, flow rate 500 kg/h) passes through
the pipe and the hot fluid goes through the outside. The inlet and outlet temperatures of cold fluid are 20 and 80 o , and the inlet and outlet temperatures of hot fluid are 150 and 90o , respectively. The h i (film coefficient inside pipe) is 700 w/(m 2 o C)and overall heat transfer coefficient U o (based on the outside surface of pipe) is 300w/(m 2 o C), respectively. If the heat loss is ignored and the conductivity of pipe wall (steel) is taken as 45 w/(m o C), find:
(1) heat transfer film coefficient outside the pipe h o ?
(2) the pipe length required for counter flow, in m?
(3) what is the pipe length required if the heating medium changes to saturated vapor(140 o C) and it condenses to saturated liquid and other conditions keep unchanged?
(4) When the exchanger is used for a year, it is found that it cannot meet the need of production (the outlet temperature of cold fluid cannot reach 80 o C), explain why? (a) 0m o 0i i m d l d 111230.002x23h Vo h d kd 300700x1945x21
??=-+=-- ??? 1/h0=1/U0-(do/hidi+bdo/kdm)=1/300-23/700*19-0.002*23/45*21
()20h 642.9w/m k =
12t +t LMTD=702
??℃= Q=UoAo ?Tm=mcCp(Tcb-Tca) 300*2π*0.023*70L=500/3600*1000*(80-20)
L=5.4m
(c) 8020LMTD=
86.514020ln 14080
-=--℃ 1122L t 70/86.5L t ?==? 2L 0.81L1 4.4m == (d) scale is formed on the outside ,V 0 is decreased
16. Water flows turbulently in the pipe of Φ25x2.5 mm shell tube exchanger. When the velocity of water u is 1 m/s, overall heat transfer coefficient Uo (based on the outer surface area of pipe) is 2115 w/(m 2 o C). If the u becomes 1.5 m/s and other conditions keep unchanged, Uo is 2660 w/( m 2 o C ). What is the film coefficient ho outside the pipe? (Heat resistances of pipe wall and scale are ignored)
o i h h Uo 111+= (1) o
i o h h U 1'1'1+= (2) (1)-(2)= 0.80.80.80.81211111121152660u C u C 1C 1.5C
-=-=- C=2859 i
o h Uo h 111-= ho=8127W/(m2K)
17. Water and oil pass parallelly through an exchanger which is 1 m long. The inlet and outlet temperatures of water are 15 and 40 o C, and those of oil are 150 and 100 o C, respectively. If the outlet temperature of oil decreases to 80 o C, and the flow rates and physical properties and inlet temperatures of water and oil maintain the same, what is the pipe length of new exchanger? (Heat loss and pipe wall resistance are neglected) ()()h h 12c c 21m Q W C T -T W C t t VA t ==-=?
()()h h 12c c 21W C T -T 'W C t 't =-
2150100401515080t 15
--=-- 2t 50=℃ 21
2m1112m2L T T 't 1508092.51.85L T T t 15010069.8
-?-===-?- 2m1m2L 1.85m L1=1m t 92.5 t 69.8=?=?=
18. Air which passes through the pipe in turbulent flow is heated from 20 to 80 o C. The saturated vapor at 116.3 o C condenses to saturated water outside the pipe. If air flow rate increases to 120% of the origin and inlet and outlet temperatures of air stay constant, what kind of method can you employ in order to do that? (Heat resistance of pipe wall and scale can be ignored)
)(111ca cb pc c m i i T T C m T A h -=?=1Q
)'(2212ca cb pc c m i T T C m T A h -=?=2Q 128.012112
i22.12.1h m m c c m i m T T m m T h T ??===
?? )803.116/()203.116ln(20801
---=?m T )
80/()20ln(20802---=?h h m T T T Th=118.5oC
19. Water flows through the pipe of a Φ25x2.5 mm shell-tube exchanger from 20 to 50 o C. The hot fluid (C p
1.9 kJ/kg o C, flow rate 1.25 kg/s) goes along the shell and the temperatures change from 80 to 30 o C. Film coefficients of water and hot fluid are 0.85kw/(m 2 o C) and 1.7 kw/(m 2 o C). What is the overall heat transfer coefficient Uo and heat transfer area if the scale resistance can be ignored? (the conductivity of steel is 45w/(m o C).
W=1.25Kg/s Cp=1.9Kj/kg ℃
()()2h p 12Q W C T T 1.25x1.9x 80-30119Kw =-==
m 3010t 30ln 10
-?= ()200m 00i i m 1V 472w/m k d l d 1h h d kd ++==3
2i 0m Q 119x10A 13.9m V t 472x18.2===?
20. A spherical particle (density 2650 kg/m 3) settles freely in air at 20 o C (density of air 1.205 kg/m 3 , viscosity 1x10-5 Pa.s). Calculate the maximum diameter of particle if the settle obeys the Stoke s’ Law?
Re ≤1 ()2p t p D g U 18D ρρμμρP -== ()
2
3p 18D g μρρρP =- ()1/3
-10
p 18x10D 1.205x9.81x 2650-1.205??= ? ???
=3.85x10-5
21. A filter press(A=0.1 m 2 ) is used for filtering slurry. The vacuum inside the filter is 500 mm Hg. One liter filtrate can be got after filtering of 5 min and 0.6 more liter filtrate is obtained after 5 more min. How much filtrate will be got after filtering of 5 more min?
for filter press 22e V 2VV =KA θ+
5 min 22e 12V 0.1x5K +=(1)
10min 22e 1.62x1.6V 0.1x10K +=(2)
From (1) (2),we can see Ve=0.7 K=48
15 min 22V 2x0.7V=48x0.1x15+ V=2.07m 3
/h
22. The following data are obtained for a filter press (A=0.0093 m 2) in a lab.
------------------------------------------------------------------------------------------------
pressure difference (kg f /cm 2 ) filtering time (s) filtrate volume (m 3 )
1.05 50
2.27?10-3
660 9.10?10-3
3.50 17.1 2.27?10-3
233 9.10?10-3
Find
1) filtering constant K, q e , t e at pressure difference 1.05 kg f /cm 2 ?
2) if the frame of filter is filled with the cake at 660 s, what is the end filtering rate (dV/dt)E at P 1.05 kg f /cm 2 ?
3) compressible constant of cake s?
For p=1.05Kg/cm 2
2e 2
e 2e q 2qq K 0.002270.0002272x q 50K 0.00930.000930.000910.000912x q 660K 0.000930.00093θ
+=??+= ???
??+= ???
We can see K=0.015 qe=0.026
For p=3.5Kg/cm 2
1-s K=2k ?P 1-s K'=2k '?P 1s K 'K '-?P ??= ??P ?? ()
2E e V KA 2V+V d d θ??= ???
23. A slurry is filtered by a 0.1 m 2 filter press at constant pressure if the cake is incompressible. The filter basic equation is as follows:
(q+10)2 = 250(t+ 0.4)
where q---l/m 2 t----min
find (1) how much filtrate is got after 249.6 min?
(2) if the pressure difference is double and the resistance of cake is constant, how much filtrate can be obtained after 249.6 min? (cake is imcompressible)
（1）let θ=249.6 ()()2q+10250x 249.60.4=+ q=240 V=qA=240*0.1=24
(2) K 2k =?P K'2k '=?P
'2?P =?P K'2K 500== ()()2
q'+10500x 249.60.4=+ q ’=343.6 v=34.36
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量
9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。
中英文对照外文翻译(文档含英文原文和中文翻译)
14选择的材料取决于于高流动速度 降解或材料由于疲劳，腐蚀，磨损和气蚀故障糜烂一次又一次导致泵运营商成本高昂的问题。这可能通过仔细选择材料的性能以避免在大多数情况下发生。一两个原因便可能导致错误的材料选择：（1）泵输送的腐蚀性液体的性质没有清楚地指定（或未知），或（2），由于成本的原因（竞争压力），使用最便宜的材料。 泵部件的疲劳，磨损，空化攻击的严重性和侵蚀腐蚀与流速以指数方式增加，但应用程序各种材料的限制，不容易确定。它们依赖于流速度以及对介质的腐蚀性泵送和浓度夹带的固体颗粒，如果有的话。另外，交变应力诱导通过压力脉动和转子/定子相互作用力（RSI）真的不能进行量化。这就是为什么厚度的叶片，整流罩和叶片通常从经验和工程判断选择。 材料的本讨论集中在流之间的相互作用现象和物质的行为。为此，在某些背景信息腐蚀和经常使用的材料，被认为是必要的，但是一个综合指南材料的选择显然是超出了本文的范围。在这一章中方法开发出促进系统和一致方法选择材料和分析材料的问题领域。四个标准有关，用于选择材料暴露于高流动速度： 1.疲劳强度（通常在腐蚀环境），由于高的速度在泵本身与高压脉动，转子/定子的相互作用力和交变应力。 2.腐蚀诱导高的速度，特别是侵蚀腐蚀。 3.气蚀，由于已广泛在章讨论。 4.磨耗金属损失造成的流体夹带的固体颗粒。 磨损和汽蚀主要是机械磨损机制，它可以在次，被腐蚀的钢筋。与此相反，腐蚀是一种化学金属，泵送的介质，氧和化学试剂之间的反应。该反应始终存在- 即使它是几乎察觉。最后，该叶轮尖端速度可以通过液压力或振动和噪声的限制。 14.1叶轮和扩散的疲劳性骨折 可避免的叶轮叶片，整流罩或扩散器叶片的疲劳断裂施加领域的状态;它们很少观察到。在高负荷的泵，无视基本设计规则或生产应用不足的医疗服务时，这种类型的伤害仍然是有时会遇到。的主要原因在静脉或罩骨折包括： ?过小的距离（间隙B或比D3*= D3/ D2）叶轮叶片之间扩散器叶片（表10.2）。 ?不足寿衣厚度。 ?不足质量：叶片和护罩之间的圆角半径缺失或过于引起的小，铸造缺陷，脆性材料（韧性不足）热处理不足。 ?可能地，过度的压力脉动引起的泵或系统，第一章。10.3。 ?用液压或声叶轮的固有模式之间共振激发。也可能有之间的一个流体- 结构交互叶轮的侧板，并在叶轮侧壁间隙流动.. 转子/定子的互动和压力脉动章中讨论。10产生交替在叶轮叶片的压力和所述整流罩以及在扩散器叶片。这些应力的准确的分析几乎是不可能的（甚至虽然各组分能很好通过有限元程序进行分析），因为叶轮由不稳定压力分布的水力负荷不能定义。它不仅取决于流在叶轮，集电极和侧壁的差距，同时也对声学现象，并可能在脉动系统（也指章。10.3）。为了开发一致的实证过程评估装载叶轮和扩散器，用于选择叶片和护罩厚度或对所述的损伤的分析中，可以使用下一个均匀的负荷的简单梁的模型作为起点。因此，封闭的叶轮或扩散器的叶片是通过夹紧在两端的梁建模。开式叶轮或扩散器的描述由光束夹紧在一端，但游离在其他。根据表14.1和14.2的计算是基于以下assumptions1： 1.考虑叶片的最后部分中，在所述叶轮出口处的束夹在两者的宽度为X =5×e和跨度L = B2（E =标称叶片端厚度没有可能配置文件）。如果刀片是异形，平均叶片厚度青霉用于确
《例题力学》典型例题 例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝30的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度 δ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。求油的动力粘性系数。 解：由牛顿内摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝ 又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律：0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()32 4 gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010 m U S θδμ--?????==≈????? 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m 、轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 解：由牛顿内摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝ 粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?= 克服油的粘性阻力所消耗的功率：
()()3 223 22 3 230230603.140.360.732001600.231050938.83(W) d d n d n n l P M F dl πππμωτπδ -==??=??= ???= ? ?= 例题3：如图所示，直径为d 的两个圆盘相互平行，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下盘固定不动，上盘以恒定角速度ω旋转，此时所需力矩为T ，求间隙厚度δ的表达式。 解：根据牛顿黏性定律 d d 2d r r F A r r ω ω μ μ πδ δ == 2d d 2d r T F r r r ω μπδ =?= 4 2 420 d d 232d d d T T r r πμωπμωδδ===? 4 32d T πμωδ= 例题4：如图所示的双U 型管，用来测定比水小的液体的密度，试用液柱高差来确定未知液体的密度ρ（取管中水的密度ρ水＝1000 kg/m 3）。 水
【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时，体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由1 β=-=P p dV Vdp E 可得，由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由 1β= t t dV V dT
第一章 流体的性质 例1：两平行平板间充满液体，平板移动速度0.25m/s ，单位面积上所受的作用力2Pa(Ｎ／m2>，试确定平板间液体的粘性系数μ。 例2 ：一木板，重量为G ，底面积为 S 。此木板沿一个倾角为，表面涂有润滑油的斜壁下滑，如图所示。已测得润滑油的厚度为，木板匀速下滑的速度为u 。试求润滑油的动力粘度μ。 b5E2RGbCAP 例3：两圆筒，外筒固定，内筒旋转。已知：r1=0.1m ，r2=0.103m ，L=1m 。 。 求：施加在外筒的力矩M 。 例4：求旋转圆盘的力矩。如图，已知ω， r1，δ，μ。求阻力矩M 。 第二章 流体静力学
例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPw ρ′=13600kg/m3，水的密度ρ=1000kg/m3 。试求水面的相对压强p0。 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压 计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角 θ=30°，试求压强差p1 –p2 。DXDiTa9E3d 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所 示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、 z4 ，试求压强差pA –pB 。RTCrpUDGiT 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体 总压力。 例5：已知：一块平板宽为 B ，长为L,倾角 ，顶端与水面平齐。求：总压力及作用点。 例7：坝的园形泄水孔，装一直径d = 1m 的 平板闸门，中心水深h = 3m ，闸门所在斜面与水平面成，闸门A 端设有铰链，B 端钢索
典 型 例 题 1 基本概念及方程 【1－1】底面积A ＝0.2m ×0.2m 的水容器，水面上有一块无重密封盖板，板上面放置一个重量为G 1＝3000N 的铁块，测得水深h ＝0.5m ，如图所示。如果将铁块加重为G 2＝8000N ，试求盖板下降的高度Δh 。 【解】:利用体积弹性系数计算体积压缩率： E p v v //?=? )/(00B p p np E += p 为绝对压强。 当地大气压未知，用标准大气压 Pa p 5 01001325.1?=代替。 Pa A G p p 51011076325.1/?=+= Pa A G p p 52021001325.3/?=+= 因 01/p p 和 02/p p 不是很大，可选用其中任何一个，例如，选用 02/p p 来计算体积弹性系数： Pa B p p np E 9020101299.2)/(?=+= 在工程实际中，当压强不太高时，可取 Pa E 9 101.2?= 512104827.6/)(///-?=-=?=?=?E p p E p v v h h m h h 55102413.310604827--?=?=? 【2－2】用如图所示的气压式液面计测量封闭油箱中液面高程h 。打开阀门1，调整压缩空气的压强，使气泡开始在油箱中逸出，记下U 形水银压差计的读数Δh 1＝150mm ，然后关闭阀门1，打开阀门2，同样操作，测得Δh 2＝210mm 。已知a ＝1m ，求深度h 及油的密度ρ。 【解】水银密度记为ρ1。打开阀门1时，设压缩空气压强为p 1，考虑水银压差计两边液面的压差，以及油箱液面和排气口的压差，有 同样，打开阀门2时， 两式相减并化简得 代入已知数据，得 所以有 2 基本概念及参数 【1－3】测压管用玻璃管制成。水的表面张力系数σ＝0.0728N/m ，接触角θ＝8o， 如果要求毛细水柱高度不超过5mm ，玻璃管的内径应为多少？ 【解】由于 因此
流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其
Index 翻译（Fluid Mechanics） Absolute pressure,绝对压力（压强）Absolute temperature scales, 绝对温标Absolute viscosity, 绝对粘度Acceleration加速度centripetal, 向心的convective, 对流的Coriolis, 科氏的 field of a fluid, 流场 force and，作用力与……local, 局部的 Uniform linear, 均一线性的Acceleration field加速度场Ackeret theory, 阿克莱特定理Active flow control, 主动流动控制Actuator disk, 促动盘 Added mass, 附加质量Adiabatic flow绝热流 with friction,考虑摩擦的isentropic,等熵的 air, 气体 with area changes, 伴有空间转换Bemoullii’s equation and, 伯努利方程Mach number relations,马赫数关系式，pressure and density relations, 压力-速度关系式sonic point，critical values, 音速点，临界值，stagnation enthalpy, 滞止焓Adiabatic processes, 绝热过程Adiabatic relations, 绝热关系 Adverse pressure gradient, 逆压力梯度 Aerodynamic forces, on road vehicles, 交通工具,空气动力 Aerodynamics, 空气动力学 Aeronautics, new trends in, 航空学，新趋势 Air空气 testing/modeling in, 对……实验/建模 useful numbers for, 关于……的有用数字 Airbus Industrie, 空中客车产业 Aircraft航行器 airfoils机翼 new designs, 新型设计 Airfoils, 翼型 aspect ratio (AR), 展弦比 cambered, 弧形的 drag coefficient of , 阻力系数 early, 早期的 Kline-Fogleman, 克莱恩-佛莱曼 lift coefficient, 升力系数 NACA, (美国) 国家航空咨询委员会separation bubble, 分离泡 stalls and, 失速 stall speed, 失速速度 starting vortex, 起动涡 stopping vortex, 终止涡 Airfoil theory, 翼型理论 flat-plate vortex sheet theory, 平板面涡理论 Kutta condition, 库塔条件 Kutta-Joukowski theorem, 库塔-儒科夫斯基定理 1
1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.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 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.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( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.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 10.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，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
流体力学英语词汇翻译(2) 流体力学英语词汇翻译(2)流体力学英语词汇翻译(2)动量厚度momentum thickness 能量厚度energy thickness 焓厚度enthalpy thickness 注入injection 吸出suction 泰勒涡taylor vortex 速度亏损律velocity defect law 形状因子shape factor 测速法anemometry 粘度测定法visco[si] metry 流动显示flow visualization 油烟显示oil smoke visualization 孔板流量计orifice meter 频率响应frequency response 油膜显示oil film visualization 阴影法shadow method 纹影法schlieren method 烟丝法smoke wire method
丝线法tuft method 氢泡法nydrogen bubble method 相似理论similarity theory 相似律similarity law 部分相似partial similarity 定理pi theorem, buckingham theorem 静[态]校准static calibration 动态校准dynamic calibration 风洞wind tunnel 激波管shock tube 激波管风洞shock tube wind tunnel 水洞water tunnel 拖曳水池towing tank 旋臂水池rotating arm basin 扩散段diffuser 测压孔pressure tap 皮托管pitot tube 普雷斯顿管preston tube 斯坦顿管stanton tube 文丘里管venturi tube u形管u-tube 压强计manometer
水银 题1图 高程为9.14m 时压力表G 的读数。 题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体） 1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3 /850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。（10分） 解：（1）水平分力： RB R H g A h P z c x ?- ==)2 (ργ…….(3分) N 1.14668.02.0)2 2 .02.1(8.9850=??- ??=，方向向右（2分）。 （2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则 B R R R H g V P z ??? ? ????+-==4)(2πργ……….（3分） 1.15428.04 2.014.32.0)2.02.1(8.98502=???? ? ?????+?-??=，方向向下（2分） 。 l d Q h G B A 空 气 石 油 甘 油 7.623.66 1.52 9.14m 1 1
2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 解题思路：（1）水平分力： l H H p p p x )(2 12 22121-=-=γ 方向水平向右。 （2）作压力体，如图，则 l D Al V p z 4 432 πγγγ? === 方向垂直向上。 3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。 解： (1)水平分力： ()2R R H A h P c πγγ?+===左,2R R A h P c πγγ?='=右 右左P P P x -= kN R H 79.30114.31807.92=???=?=πγ， 方向水平向右。 （２）垂直分力： V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。 4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=?。试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ
第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ
《流体力学》典型例题（9大类） 例1~例3——牛顿内摩擦定律（牛顿剪切公式）应用 例4~例5——流体静力学基本方程式的应用——用流体静力学基本方程和等压面计算某点的压强或两点之间的压差。 例6~例8——液体的相对平衡——流体平衡微分方程中的质量力同时考虑重力和惯性力（补充内容） （1）等加速直线运动容器中液体的相对平衡（与坐标系选取有关） （2）等角速度旋转容器中液体的平衡（与坐标系选取有关） 例9——求流线、迹线方程；速度的随体导数（欧拉法中的加速度）；涡量计算及流动有旋、无旋判断 例10~16——速度势函数、流函数、速度场之间的互求 例17——计算流体微团的线变形率、角变形率及旋转角速度 例18~20——动量定理应用（课件中求弯管受力的例子） 例21~22——总流伯努利方程的应用 例23——综合：总流伯努利方程、真空度概念、平均流速概念、流态判断、管路系统沿程与局部损失计算 例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝ 30 的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度δ ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。 求油的动力粘性系数。 U G=mg δ θ 解：由牛顿内摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝ 又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律： 0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()32 4gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010m U S θδμ--?????==≈????? 粘性是流体在运动状态下，具有的抵抗产生剪切变形速率能力的量度；粘性是流体的一种固有物理属性；流体的粘性具 有传递运动和阻滞运动的双重性。 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m ，轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 δ d l n 解：由牛顿内摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝ 粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?=
第一章习题答案 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （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。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807 899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。
流体动力学 fluid dynamics 连续介质力学 mechanics of continuous media 介质 medium 流体质点 fluid particle 无粘性流体 nonviscous fluid, inviscid fluid 连续介质假设continuous medium hypothesis 流体运动学 fluid kinematics 水静力学 hydrostatics 液体静力学 hydrostatics 支配方程 governing equation 分步法 fractional step method 伯努利定理 Bernonlli theorem 毕奥-萨伐尔定律 Biot-Savart law 欧拉方程 Euler equation 亥姆霍兹定理 Helmholtz theorem 开尔文定理 Kelvin theorem 涡片 vortex sheet 库塔-茹可夫斯基条件 Kutta-Zhoukowski condition 布拉休斯解 Blasius solution 达朗贝尔佯廖 d'Alembert paradox 雷诺数 Reynolds number 施特鲁哈尔数 Strouhal number 随体导数 material derivative 不可压缩流体 incompressible fluid 质量守恒 conservation of mass 动量守恒 conservation of momentum 能量守恒 conservation of energy 动量方程 momentum equation 能量方程 energy equation 控制体积 control volume 液体静压 hydrostatic pressure 涡量拟能 enstrophy 压差 differential pressure 流[动] flow 流线 stream line 流面 stream surface 流管 stream tube 迹线 path, path line 流场 flow field 流态 flow regime 流动参量 flow parameter 流量 flow rate, flow discharge 涡旋vortex 涡量 vorticity 涡丝 vortex filament 涡线 vortex line 涡面 vortex surface 涡层 vortex layer 涡环 vortex ring 涡对 vortex pair 涡管 vortex tube 涡街 vortex street 卡门涡街 Karman vortex street 马蹄涡 horseshoe vortex 对流涡胞 convective cell 卷筒涡胞 roll cell 涡 eddy 涡粘性 eddy viscosity 环流 circulation 环量 circulation 速度环量 velocity circulation 偶极子 doublet, dipole 驻点stagnation point 总压[力] total pressure 总压头 total head 静压头 static head 总焓 total enthalpy 能量输运 energy transport 速度剖面 velocity profile 库埃特流 Couette flow 单相流 single phase flow 单组份流 single-component flow 均匀流uniform flow 非均匀流 nonuniform flow 二维流 two-dimensional flow 三维流 three-dimensional flow 准定常流 quasi-steady flow 非定常流 unsteady flow, non-steady flow 暂态流 transient flow 周期流 periodic flow 振荡流 oscillatory flow 分层流 stratified flow 无旋流 irrotational flow 有旋流 rotational flow 轴对称流 axisymmetric flow 不可压缩性 incompressibility 不可压缩流[动] incompressible flow 浮体floating body 定倾中心 metacenter 阻力 drag, resistance
一、 选择题(略) 二、 判断题(略) 三、 简答题 1.等压面是水平面的条件是什么？ :①连续介质 ② 同一介质 ③ 单一重力作用下. 2. 同一容器中装两种液体，且21ρρ?，在容器侧壁装了两根测压管。试问：图中所标明的测压管中液面位置对吗？为什么？
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 解：不对，（右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析） 3. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？ ：（ a ）A-A 是 （b ）B-B 不是 （c ）C-C 不是， D-D 是。 四、作图题(略) 五、计算题(解题思路与答案) 1. 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 解： 用水柱高表示 （1）该点绝对压强：8.16mH 2o （2）该点相对压强：-1.84mH 2o （3）该点真空压强：1.84mH 2o 用水银柱高表示
（1）该点绝对压强：599.1mm H g （2）该点相对压强：-135.4 mm H g （3）该点真空压强：135.4 mm H g 2. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。 解：由压强基本公式gh p p ρ+= 0求解 A p = 7.551 mH 2o (74 kN/m 2) B p = 4.551 mH 2o (44.6 kN/m 2) 3 如图所示为一复式水银测压计，已知m 3.21=?，m 2.12=?， m 5.23=?，m 4.14=?，m 5.15 =?(改为3.5m)。试求水箱液面上的绝 对压强0p ＝？
流体力学常用名词流体动力学fluid dynamics 连续介质力学mechanics of continuous 介质medium 流体质点fluid particle 无粘性流体nonviscous fluid, inviscid 连续介质假设continuous medium hypothesis 流体运动学fluid kinematics 水静力学hydrostatics 液体静力学hydrostatics 支配方程governing equation 伯努利方程Bernoulli equation 伯努利定理Bernonlli theorem 毕奥- 萨伐尔定律Biot-Savart law 欧拉方程Euler equation 亥姆霍兹定理Helmholtz theorem 开尔文定理Kelvin theorem 涡片vortex sheet 库塔- 茹可夫斯基条件Kutta-Zhoukowski condition 布拉休斯解Blasius solution 达朗贝尔佯廖d'Alembert paradox 雷诺数Reynolds number 施特鲁哈尔数Strouhal number 随体导数material derivative 不可压缩流体incompressible fluid 质量守恒conservation of mass 动量守恒conservation of momentum 能量守恒conservation of energy 动量方程momentum equation 能量方程energy equation 控制体积control volume 液体静压hydrostatic pressure 涡量拟能enstrophy 压差differential pressure 流［动］ flow 流线stream line 流面stream surface 流管stream tube 迹线path, path line 流场flow field 流态flow regime 流动参量flow parameter 流量flow rate, flow discharge 涡旋vortex 涡量vorticity 涡丝vortex filament 涡线vortex line 涡面vortex surface 涡层vortex layer 涡环vortex ring 涡对vortex pair 涡管vortex tube 涡街vortex street 卡门涡街Karman vortex street 马蹄涡horseshoe vortex 对流涡胞convective cell 卷筒涡胞roll cell 涡eddy 涡粘性eddy viscosity 环流circulation 环量circulation 速度环量velocity circulation 偶极子doublet, dipole 驻点stagnation point 总压[ 力] total pressure 总压头total head 静压头static head 总焓total enthalpy 能量输运energy transport 速度剖面velocity profile 库埃特流Couette flow 单相流single phase flow 单组份流single-component flow 均匀流uniform flow 非均匀流nonuniform flow 二维流two-dimensional flow 三维流three-dimensional flow 准定常流quasi-steady flow 非 定常流unsteady flow, non-steady flow 暂态流