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都会产生连续的物质。
2、牛顿内摩擦定律：，其中的比例系数称为。
3、温度升高时，液体的粘度，而气体的粘度。
4、作用在流体上的力可分为和两类。
5、单位质量力是指作用在单位_____ 液体上的质量力。
6、单位质量力的量纲是。
7、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越，流体越不易被压缩。
8、某点处的绝对压强等于该处的加上该处的。
9、某点处的真空等于该处的减去该处的。
10、某点处的相对压强等于该处的减去该处的。
11、在平衡流体中，静压强相等的各点所组成的面称为，平衡流体内任一点所受
的与通过该点的互相垂直。
12、静止流场中的压强分布规律，既适用于流体，也适用于流体。
13、根据的大小，粘性流体的流动状态可分为和。
14、根据流体是否有粘性，流体可分为和。
15、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为流动和流动。
16、连续性方程是在流体力学上的数学表达形式。
17、总流伯努利方程是在流体力学上的数学表达形式。
18、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。
19、相似条件包括、和。
20、沿程阻力主要是由于引起的，而局部阻力则主要是由于引起的。
21、连续性方程表示控制体的________守恒。
22、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。
23、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的。
二、选择题
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：
(1)牛顿流体及非牛顿流体；(2)可压缩流体与不可压缩流体
(3)均质流体与非均质流体；(4)理想流体与实际流体
3. 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
4. 下列说法哪个是正确的：
(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
5. 理想气体的特征是：。
(A)粘度为常数； (B)无粘性； (C)不可压缩； (D)满足状态方程RT P ρ=
6. 下面4种物质，非牛顿流体的是： 。 (A) 水； (B) 空气； (C) 沥青； (D) 酒精
7. 流体的粘性与流体的 无关。
(A)分子内聚力； (B)分子动量交换； (C)温度； (D)速度梯度
8. 流体力学中，单位质量力是指作用在单位 _____ 流体上的质量力。
(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. 不同的液体其粘性_______；同一种液体的粘性随温度_______而降低。
(A) 相同，降低；(B) 相同，升高；(C) 不同，降低；(D) 不同，升高
11. 运动粘性系数的量纲是： 。
(A) L/T2 ；(B) L/T3 ；(C) L2/T ；(D) L3/T 12. 动力粘性系数的单位是： 。
(A) N*s/m ； (B) s *N /m 2 ； (C) m 2/s ； (D) m/s
13. 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
14. 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
15. 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
16. 图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为1ρ和2ρ。则有： 。
(A) g p z g p z B B A A 11ρρ+=+ (B) g
p z g p z C C A A 21ρρ+=+ (C) g p z g p z D D B B 21ρρ+=+
(D) g p z g p z C C B B 21ρρ+=+
第16题图 第17题图
17. 图示盛水封闭容器中，1、2、3点在同一水平面上。则有： 。 (A) 321p p p >> (B) 321p p p << (C) 312p p p >> (D) 312p p p <=
18. 一密闭容器内，下部为水，上部为空气。液面下4.2米处的测压管高度为2.2m 。设当地大气压强为98000Pa 。则容器内液面上的绝对压强为 水柱。
(A) 2m ； (B) 1m ； (C) 8m ； (D) -2m
19. 洒水车以等加速度a 水平向前行驶，则水车内水的自由表面与水平面间的夹角等于： 。 (A) g a arctan (B) a g arctan (C) 22arctan g a g + (D) 22arctan g
a a + 20. 在等角速度旋转液体中，下列说法正确的是： 。
(A) 各点的测压管水头等于常数；
(B) 各点的测压管水头不等于常数，但测压管高度等于常数；
(C) 各点的压强随水深的变化是线性关系；
(D) 等压面与质量力不一定正交。
21. 对于相对平衡液体， 。
(A) 等压面与质量力不正交； (B) 等压面不可能为水平面；
(C) 等压面的形状与液体密度有关； (D) 两种液体的交界面为等压面。
22. 相对压强是指该点的绝对气压与_______ 的差值。
(A) 标准大气压； (B) 当地大气压； (C) 真空压强； (D) 工程大气压
23. 液体受到表面压强p 作用后，该压强将 地传递到液体内部任何一点。
(A) 毫不改变； (B) 有所增加； (C) 有所减小； (D) 只传压力不传递压强。
24. 静止的水仅受重力作用时，其测压管水头线必为_______。
(A) 水平线； (B) 直线； (C) 斜线； (D) 曲线
25. 任意形状平面壁上所受静水总作用力的大小等于 处的静水压强乘以受压面的面积。
(A)受压面的中心； (B)受压面的重心； (C)受压面的形心； (D)受压面的垂心
26. 等压面与质量力关系是：_______。
(A) 平行； (B) 斜交； (C) 正交； (D) 无关
27. 无能量输入的粘性流体总水头线沿程的变化是：_______。
(A) 沿程下降； (B) 沿程上升； (C) 保持水平； (D) 前三种情况都有可能
三、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？
2、请详细说明作用在流体上的力。
3、简述流体的连续介质假说。
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？
5、流体静压力有哪两个重要特征？
6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作用于容器底部
的总压力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？为什么？
7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？
8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体？或者两者都可？为什么？
9、叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。
10、何谓压力体？压力体是由哪些面围成的？
11、什么是表面力？什么是质量力？
12、试述文丘里管测量流量的原理，如果通过文丘里管的流量保持不变，试问管道倾斜放置与水平放置
的两种情况，测得差压计的液面高差是否会改变？为什么？
13、简述沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，并画出其趋势图。
14、流体在渐扩管道中，从截面1流向截面2，若已知在截面1处流体作层流流动。试问，流体在截面2
处是否仍保持层流流动？为什么？
15、在串联管道、并联管道中，各管段的流量和能量损失分别满足什么关系？
16、简述水力光滑管和水力粗糙管的定义。一根确定的管子是否永远保持为水力光滑管或水力粗糙管？
为什么？
17、简单叙述沿程阻力和局部阻力的定义，试分析产生这两种损失的原因。
18、何谓缓变流和急变流？在缓变流截面上，压强分布有何规律？
19、写出总流伯努利方程，并简述其物理意义。
20、简述流线的定义，并写出流线方程。
21、何谓系统和控制体？它们有何区别与联系？
四、计算题
1、一块平板距离另一块固定的平板0.5mm，两平板间充满某种流体，上平板在4.8N的力作用下，以
0.25m/s的速度移动。如果上平板的面积为2.4m2，求该流体的粘度。
（0.004PaS）
2、一块底面积为45 x 50cm2，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 ，油层厚度1cm ，
斜坡22.620 (见图示)，求油的粘度。（0.837PaS）
3、一块平板距离另一块固定的平板0.5mm，两平板间充满粘度为0.004PaS的某种流体，如果上平板的
面积为2. 4m2，求使上平板以0.25m/s的速度移动所需的作用力。（4.8N）
4、直径76mm的轴在同心缝隙为0.03mm，长度为150mm的轴承中旋转，轴的转速为226r/min, 测得轴
径上的摩擦力矩为76N.m，试确定缝隙中油液的动力粘度。（1.864PaS）
5、如图所示，U形管压差计与容器A连接，已知h1=0.25m，h2=1.61m，h3=1m。求容器A中水的绝对压
强和真空。（绝对压强为33353Pa，真空为67972Pa）
6、如图所示，直线行使的汽车上放置一内装液体的U形管，长L=500mm。试确定当汽车以加速度
a=0.5m/s2行驶时两直管中的液面高度差。（25.51mm）
第5题图第6题图
7、图所示为一圆柱形容器，直径d=300mm，高H=500mm，容器内装水，水深h1=300mm，使容器绕垂
直轴做等角速旋转。（1）试确定水正好不溢出时的转速n1；（2）求刚好露出容器底面时得转速n2；
这时容器停止旋转，水静止后得深度h2等于多少？（n1=178.3rpm，n2=199.3rpm，h2=0.25m）
第7题图第8题图
u θδ
第2题
8、如图所示为绕铰链O 转动的倾斜角α=60o 的自动开启式水闸，当水闸一侧的水位H=2，另一侧的水位
h=0.4时，若要使闸门自动开启。试求铰链至水闸下端的距离x 。（0.796m ）
9、圆柱体半径m r 2=，长m L 5=，如图放置在斜面上。求水作用在圆柱上的力。（487.415kN ，与水平
方向夹角78.4度）
第9题图 第10题图 第11题图
10、如图，圆柱体直径4m ，两边均有水作用，水深如图所示。如果圆柱体长度为12m ，试求作用在圆柱
体上合力的大小和方向。 （1313.42kN ，与水平方向夹角57.51度）
11、如图，有一圆柱形闸门。已知H=5m ，θ=600，闸门宽度为B=10m 。求作用在闸门上的总压力的大小
及方向。（1583kN ，与水平方向夹角39.3度）
12、已知平面流动的速度分量为：22y x u x +=，y x u y 22-=。求流线方程。（C xy y x =--23
13133） 13、已知流场的速度分布为j y x y i y x x v 2
22244+++=，求证通过任意一个以原点为圆心的同心圆的流量都是相等的（提示：z 方向取单位长度，流场速度用极坐标表示。）
14、如图是离心风机的集流器，风筒直径为200mm 。当测压管中的水柱高度为250mm 时，求集流器的
吸气量。空气密度取1.29 kg/m 3。（1.93m 3/s ）
15、如图所示，水从井A 利用虹吸管引到井B 中，设已知体积流量q v =100m 3/h ，H=3m ，z=6m ，不计虹
吸管中的水头损失。试求虹吸管的管径d 及上端管中的负计示压强值p 。（67.9mm ，-58800Pa ）
16、如图所示，离心式水泵借一内径d=150mm 的吸水管以q=60m 3/h 的流量从一敞口水槽中吸水，并将
水送至压力水箱。设装在水泵与吸水管接头上的真空计指示出负压值为39997Pa 。水力损失不计，试求水泵的吸水高度H 。（4m ）
第14题图 第15题图 第16题图
17、密度为830kg/m 3的油水平地射向直立的平板。已知油的速度为20m/s ，油柱的直径为0.1m 。求油对
平板的打击力。（2608N ）
18、连续管系中的90o 渐缩弯管放在水平面上，管径d 1=15cm ，d 2=7.5cm ，入口处水平均流速v 1=2.5m/s ，
静压p e1=6.86×104 Pa （计示压强）。如不计能量损失，试求支撑弯管在其位置所需的水平力。（1426.17N ）
19、喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度L=0.5m ，两端的直径d 1=40mm ，d 2=20mm ，竖直装置。若把
计示压强p 1e =9.807×104Pa 的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损失h w =1.6m （水柱）。如不计空气阻力，试求喷出的流量q 和射流的上升高度H 。（q=0.004m 3/s ，H=8.43m ）
20、沿直径d=200mm 的管道输送润滑油，质量流量q m =9000kg/h ，润滑油的密度ρ=900kg/m 3，运动粘度
冬季为ν=0.0001092m 2/s ，夏季为ν=0.0000355 m 2/s 。试分别判断冬夏两季润滑油在管中的流动状态。
21、在一水箱距离水面3m 处开一个直径为6cm 的小孔，为了使水箱内的水面保持不变，问每秒必须向
水箱内加多少水？（0.0217m 3）
22、在直径为30cm 的水平管道上用水作沿程损失实验，在相距120m 的两点用水银差压计（上面为水）
测得的水银柱高度差为33cm ，已知流量为0.23m 3/s ，问沿程损失系数等于多少？（0.0192）
第22题图
23、如图，一股射流以速度V 水平射到倾斜平板上，体积流量为Q 。求射流对平板的打击力和上下两股
分射流的流量。（θ
ρsin QV F =，)cos 1(21θ
+
=
Q Q ，)cos 1(2
1θ-=Q Q ）
第23题图 第24题图 第25题图 24、水从水箱沿着长为L = 2 m ，直径 d = 40 mm 的竖直管流入大气，忽略所有局部损失，管道沿程损
失系数λ = 0.04，试求管道中起始断面A 的压强与水箱内的水位h 之间的关系式。并求当h 为多少
时，此断面的压强与水箱外的大气压强相等。（d L L h d L g p A λλ
ρ+-=1，λd h =） 25、水泵系统如图，管径mm d 200=，流量为s m Q /1.03
=，吸水管与压水管的总长为30m ，沿程阻
力系数02.0=λ；吸水管设有带阀门的莲蓬头0.2=阀ζ，所有弯头3.0=弯ζ（一共有3个弯头），两水面高差m z .10=，求水泵扬程。（13.56m ）
26、水池中水从变截面管道排出，前两段的直径依次为100mm 和75mm ；最后一段是渐缩管，出口直径
为50mm 。如果排出的质量流量为14kg/s ，不计损失，求所需的水头h ，并画出测压管水头线。（2.6m ）
27、嵌入支座内的一段输水管，其直径由m d 5.11=变化到m d 12=（见图示）。当支座前的相对压强kPa 3921=p ，流量s m Q /8.13=时，试确定渐变段支座所受的轴向力R 。（不计水头损失。）
（R=397267N ）
第26题图 第27题图
28、某输油管路长4000m ，管径0.3m ，输送运动粘度为2.5×10-4m 2/s 、密度为840kg/m 3的原油。当流量
Q=240m 3/h 时，求油泵为克服沿程阻力所需增加的功率。（18801.9W ）
29、某管路直径0.2m ，流量Q=0.1m 3/s ，水力坡度i=0.05。求该管路的沿程阻力系数。（0.0193）
30、两根直径分别为m d 18.01=和m d 25.02=的水平管道串联在一起。输送密度为980kg/m 3、运
动粘度为4×10-4m 2/s 的原油。如果流量为Q=0.1m 3/s ，管道长度L 1=500m ，L 2=100m 。求原油流经管道的压强损失？（h f1=79.19，h j =0.182，h f2=4.267；合计压强损失为83.639m ）
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=- ++
闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（流动），这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下，固体则产生有限的变形。 因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生连续不断的变形。与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解：1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型，即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下，连续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm ）内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层 厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时，移动平板 所需的力各为多大？ 题1-3图 解：20℃ 水：s Pa ??=-3 10 1μ 20℃，3 /856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3 102.7μ 水： 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ
【1-1】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？ 【2-1】在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw 及ρo ，油层高度为h 1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R ，水银面与液面的高度差为h 2，试导出容器上方空间的压力p 与读数R 的关系式。【2-2】油罐内装有相对密度为0.7的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压力管的另一支引入油罐底以上的0.4m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高度差△h =0.7m 来计算油罐内的油深H =? 【2-3】图示油罐发油装置，将直径为d 的圆管伸进罐内，端部切成45°角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上来开启。已知油深H =5m ，圆管直径d =600mm ，油品相对密度0.85，不计盖板重力及铰链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小？（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b 和短轴2a ，就可算出盖板面积A =πab ）。 题2-1图 题2-2图 题2-3图
【2-4】图示一个安全闸门，宽为0.6m ，高为1.0m 。距底边0.4m 处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h 为多深时，闸门即可自行打开？ 【2-5】有一压力贮油箱（见图），其宽度（垂直于纸面方向）b =2m ，箱内油层厚h 1=1.9m ，密度ρ0=800kg/m 3，油层下有积水，厚度h 2=0.4m ，箱底有一U 型水银压差计，所测之值如图所示，试求作用在半径R =1m 的圆柱面AB 上的总压力（大小和方向）。 【解】分析如图所示，先需确定自由液面，选取水银压差计最低液面为等压面，则0.5 1.9 1.0 H B o w g p g g ρρρ×=+×+×0.5- 1.9 1.0 136009.80.5-8009.8 1.9-10009.841944(Pa)ρρρ=××+×=×××××=B H o w p g g g 由p B 不为零可知等效自由液面的高度 *41944 5.35 m 8009.8 ρ===×B o p h g 曲面水平受力 *()2 1 8009.8(5.35)2 2 91728N ρρ==+=××+×=x o C x o P gh A R g h Rb 曲面垂直受力 2*1 ()4 1 8009.8( 3.14 5.35)2 4 96196.8N ρρπ==+=×××+×=Z o o P gV g R Rh b 则 132.92kN ==P 91728arctan( )arctan()43.796196.8 θ===x Z P P ?D 题2-4图 汞 等效自由液面
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
第一章习题解答 1-1已知液体的容重为7.00kN/m3，求其密度为多少？ 解：γ=ρg，ρ=γ/g=7000 / 9.807= 1-2压缩机压缩空气，压力从98.1kN/m2升高到6×98.1kN/m2，温度从20℃升到78℃。问空气体积减小了多少？ 解：p/ρ=RT , p1/(ρ1T1)= p2/(ρ2T2) 98.1/(ρ1293)= 6×98.1/(ρ2351) V2/V1=ρ1/ρ2=351/6*293=20% 所以体积减少了80%。 1-3流量为50m3/h，温度为70℃的水流入锅炉，经加热后水温升高到90℃。水的膨胀系数α=0.000641/K-1。问从锅炉每小时流出多少的水？ 解：α=dV/(VdT) dV=αVdT=0.000641*50*(90-70+273)=9.39 m3/h （单位时间内，体积变化就是流量的变化） 所以锅炉流出水量为50+9.39=59.39 m3/h。 1-4空气容重γ=11.5N/m3，ν=0.157cm2/s，求它的动力黏度μ。 解：μ=ρν=νγ/g=0.157*10-4*11.5/9.807=1.84*10-5Ns/m2 1-5图示为一水平方向运动的木板，其速度为1m/s。平板浮在油面上，δ=10mm，油的μ=0.09807Pa s?。求作用于平板单位面积上的阻力。 解：τ=μdu/dy=μu/δ =0.09807*1/0.01=9.807Pa. 1-6一底面积为40cm×50cm，高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s，δ=1mm，求润滑油的动力黏度。
解：F=mg.5/13=5*9.807*5/13=18.86N τ=μdu/dy=μv/δ=F/A 所以μ=Fδ/(Av)=18.86*0.001/(0.4*0.5*1)=0.0943Pa s? 1-7一直径d=149.4mm，高度h=150mm，自重为9N的圆柱体在一内径D=150mm的圆管中下滑。若均匀下滑的速度u=45mm/s，求圆柱体与管壁间隙中油的黏度。 解：A=3.14*0.1494*0.15=0.0704m2δ=(D-d)/2=(0.15-0.1494)/2=0.0003m μ=Gδ/(Au)=9*0.0003/(0.0704*0.045)=0.85Pa s?.
本教学大纲详细说明了在学习中的重点，以及从课时可以看出其的认知程度 《工程流体力学》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Engineering Hydrodynamics 2、课程类别：专业基础课程 3、课程学时：总学时88，实验学时12 4、学分：5.5 5、先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《工程力学》 6、适用专业：油气储运工程 7、大纲执笔：油气储运教研室云萍 8、大纲审批：石油工程学院学术委员会 9、制定（修订）时间：2006.11 二、课程的目的与任务 工程流体力学是油气储运工程专业的一门主要专业基础课程。它的主要任务是通过各个教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，提高学生分析和解决实际问题的能力，为以后学习专业知识，从事专业技术工作和科研打下必要的流体力学基础。 三、课程的基本要求 通过本课程的学习，了解流体的物理性质，掌握流体的平衡规律、流体的运动规律、流体与其接触的固体壁面间的受力特点、压力管路中的水力计算、气体动力学基础知识及非牛顿流体运动规律等容。 四、教学容要求及学时分配 1. 流体及其主要物理性质（4学时） 1）具体容 工程流体力学的研究对象 流体的特性、连续介质的假说 流体的密度和重度 流体的压缩性、膨胀性和粘性 作用在流体上的力 2）重点：流体的物性及作用在流体上的力 3）难点：粘性 4）基本要求 正确理解流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿摩擦定律
正确理解流体连续介质、理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念2.流体静力学（10学时） 1）具体容流体静压强及特性 流体平衡微分方程式 流体静力学基本方程式 压力的基准和计量 流体相对平衡 静止流体作用在平面上的力 静止流体作用在曲面上的力 2）重点：流体静压强的特性，流体静力学基本方程式的应用，静止流体作用在平面、曲面上的力 3）难点：静止流体作用在平面、曲面上的力 4）基本要求 掌握流体静压强的概念及其性质 掌握流体平衡微分方程式及应用，能够熟练地进行点压强和总压力的计算 3. 流体运动学与动力学基础（14学时） 1）具体容 研究流体运动的拉格朗日法及欧拉法 流体运动的基本概念 恒定流动的连续性方程 理想流体运动微分方程式 理想流体伯努利方程式 实际流体伯努利方程式及其意义 伯努利方程式的应用 泵对液体能量的增加 系统与控制体 动量定理及其应用 2）重点：流体运动的基本概念，伯努利方程式的应用，泵对流体能量的增加，动量定理的应用 3）难点：实际流体伯努利方程式的推导，输运公式的推导，能量方程、动量方程的灵活应用 4）基本要求 了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象描述流体运动的概念 掌握连续性方程式，流体微团运动的基本形式和理想流体运动微分方程式（欧拉运动方程式） 牢固掌握流体运动的总流分析法，能够比较灵活地综合运用连续方程式，能量方程式（伯
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 N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7．两平行平板相距0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动， 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律，得 dy du / τμ=
测验一 一，填空题 1.半径为R的圆管中充满流体，其水力半径为。 2.根据流体的连续介质假设，可以不考虑流体分子间的间隙,将流体视为无数多、连续分布的构成 3．温度升高，液体的黏度；若其他条件不变，内摩擦 力。 ４.静止液体作用在平面上的总压力，等于处的压强与面积的积。 5．若当地大气压为1０0０00Pa，某点压力表读数8０000Pa，则该点的绝对压强为 Pａ。 ６.某液体温度从１0℃升高到50℃，密度相对增加了0.1%，这种液体的膨胀系数为。 7．等压面上任一点的质量力方向与等压面关系是。 8．若流管中每处所有的流线都不平行时,其有效截面是形状。 9.皮托管测量速度,而文丘里管测量速度。１０.正压流体是指流体的只随压强变化。 二.选择题 1．流体静力学的基本方程ｐ=p ０+gh , 。 ( ） (A）只适用于液体???（B)只适用于理想流体 （C）只适用于粘性流体?(D)对理想流体和粘性流体均适用 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)垂直 (C)平行???? (D）相交 ３.长方体敞口容器高0.8m、宽０.4m、水深０.5ｍ,则水作用在该侧壁上的总压力为。（) （Ａ)490N ??(B)９80N (C）784Ｎ??（D）１0００N ４．关于压缩系数，说法正确的是。( )
（A ）流体压缩系数大,不容易压缩 （B)流体压缩系数也称为流体的弹性摸量 (C ）流体压缩系数与流体种类无关 （D)流体压缩系数与流体所处的温度有关 5. 通常情况下,流速不高，温度、压强变化不大的气体可视 为 。（ ) （A ）非牛顿流体 （B ）不可压缩流体 （C ）理想流体 ? (D ）重力流体 ６. 流体的内摩擦力,属于 。 （ ） (Ａ）表面力? (Ｂ)质量力 (C)惯性力? ?? （D ）哥氏力 7． 流体在弯曲管道中流动,内侧速度 ,压强 。 （ ) (Ａ)高、低 (B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低 8． 连续性方程实质上是 在流体流动过程中的体现。（ ） (Ａ）能量守恒 ? ?（B)动量守恒 (C ）质量守恒 ??（Ｄ)冲量守恒 9. 液体的黏性主要来自于液体的 。 ( ） (Ａ）分子热运动 (B)分子间吸引力 （C)易变形性 (D ）抗拒变 形的能力 10. 流体在内径为D 1，外径为D 2的环形管内流动,水力半径为 。 ( ) (A)21D (B ）22D （C)212D D -? (D ）4 12D D - 三.简答题 1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化？为什么？ ２. 流体静压强的两个特性是什么？ 3. 写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条 件。 ４. 什么是流线？它有那些基本特性? 四.计算题 .1． 滚动轴承的轴瓦长L =0.5m,轴外径m d 146.0=，轴承内径D ＝0.１50ｍ，其
《工程流体力学》课程教学大纲 英文名称：Engineering Fluid Mechanics 课程编号： 学时数：72 其中实验学时数：12 课程性质：必修课 先修课程：高等数学，理论力学等 适用专业：建筑环境与能源应用工程专业 一、课程的性质、目的和任务 本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备工程专业的一门主要技术基础课。是该专业工程技术人员必须掌握的知识。它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。学生通过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分析、解决问题的能力。是后续专业课程学习的基础。 课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。 本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论，以及水力计算的基本方法。使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基础。 二、课程教学内容及基本要求 第1章绪论 作用于流体上的力 流体的主要力学性质 牛顿内摩擦定律
流体的力学模型 基本要求： 了解本课程在专业及工程中的应用； 掌握流体主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念。 第2章流体静力学 流体静压强及其特性 流体静压强的分布规律 流体静压平衡微分方程及其积分形式 重力作用下流体静压分布规律 压强的测量、计算与应用 作用于平面的流体静压力 作用于曲面的流体静压力 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡 基本要求： 理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用； 掌握平面和曲面受压力的计算方法。 第3章一元流体动力学基础 流场，流动参数 描述流体运动的两种方法 流体微元和控制体 连续性方程 伯努利方程的建立及其意义 伯努利方程的应用 一元气流伯努利方程 动量方程及其应用 一元流动模型 流线与迹线，流线方程，流线性质 基本要求： 了解描述流体运动的两种方法； 理解建立以流场为对象的描述流体运动的概念；掌握流体微团运动的基本形式；流
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，对上下游渠道内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 即倒虹吸管内通过的流量为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，管路内流速v 1=0.706m/s 。
工程流体力学测验1
测验一 一，填空题 1.半径为R的圆管中充满流体，其水力半径为。 2.根据流体的连续介质假设，可以不考虑流体分子间的间隙，将流体视为无数多、连续分布的构成 3. 温度升高，液体的黏度；若其他条件不变，内摩擦 力。 4.静止液体作用在平面上的总压力，等于处的压强与面积的积。 5.若当地大气压为100000Pa，某点压力表读数80000Pa，则该点的绝对压强为 Pa。 6．某液体温度从10℃升高到50℃，密度相对增加了0.1%，这种液体的膨胀系数为。 7.等压面上任一点的质量力方向与等压面关系是。 8.若流管中每处所有的流线都不平行时，其有效截面是形状。 9.皮托管测量速度，而文丘里管测量速度。 10.正压流体是指流体的只随压强变化。 二．选择题 1.流体静力学的基本方程p=p 0+gh ，。 ( ) （A）只适用于液体（B）只适用于理想流体（C）只适用于粘性流体（D）对理想流体和粘性流体均适用
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）垂直 （C）平行（D）相交 3.长方体敞口容器高0.8m、宽0.4m、水深0.5m，则水作用在该侧壁上的总压力为。（） （A）490N （B）980N （C）784N （D）1000N 4.关于压缩系数，说法正确的是。( ) （A）流体压缩系数大，不容易压缩 （B）流体压缩系数也称为流体的弹性摸量 （C）流体压缩系数与流体种类无关 （D）流体压缩系数与流体所处的温度有关 5.通常情况下，流速不高，温度、压强变化不大的气体可视为。（） （A）非牛顿流体（B）不可压缩流体 （C）理想流体（D）重力流体 6.流体的内摩擦力，属于。（） （A）表面力（B）质量力 （C）惯性力（D）哥氏力 7.流体在弯曲管道中流动，内侧速度，压强。 ( ) (A)高、低(B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低
工程流体力学习题 第一部分 流体及其物理性质 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。 2、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。 3、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。 4、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=。 5、 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。 6、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 7、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。 8、下列流体哪个属牛顿流体： A 、汽油； B 、纸浆； C 、血液； D 、沥青。 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。 10、 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。 11、 简答题 （1） 连续介质假设 （2） 牛顿流体 （3） 流体微团 12、 如图所示为压力表校正器。器内充满压缩系数为βp ＝4.75×10－10 1/Pa 的
第四章管路,孔口和管嘴的水力计算 4-1（自编）根据造成液体能量损失的流道几何边界的差异，可以将液体机械能的损失分为 哪两大类? 各自的定义是什麽? 发生在哪里? 答: 可分为沿程损失和局部损失两大类。沿程损失指均匀分布在流程中单位重量液体的机械 能损失，一般发生在工程中常用的等截面管道和渠道中。局部损失指单位重量液体在流道几 何形状发生急剧变化的局部区域中损失的机械能，如在管道的入口、弯头和装阀门处。 4-2 粘性流体的两种流动状态是什么？其各自的定义是什么？ 答：粘性流体的流动分为层流及紊乱两种状态。层流状态指的是粘性流体的所有流体质点处 于作定向有规则的运动状态，紊流状态指的是粘性流体的所有流体质点处于作不定向无规则 的混杂的运动状态。 4-3 流态的判断标准是什么？ 解：流态的判断标准是雷诺数Re。由于实际有扰动存在，故一般以下临界雷诺数Re c作为层紊流流态的判断标准，即Re<2320, 管中流态为层流，Re>2320，管中流态为紊流.。 6 2 4-4 某管道直径d=50mm，通过温度为10℃的中等燃料油，其运动粘度 5.06 10 m s 。试求：保持层流状态的最大流量Q 。 解：由Re v d 有v = R e d =（2320×5.06× 6 10 ）/0.05=0.235m/s，故有Q=A v= ×0.05 4 3 ×0.05×0.235/4= m s 4.6 10 。 -6 m2/s 的水，求管中保持4-5(自编) 一等径圆管内径d=100mm，流通运动粘度ν=1.306 ×10 层流流态的最大流量Q 。 解：由 6 vd Re 1.306 10 2320 Re ，有v 0.03 m / s d 0.1 此即圆管中能保持层流状态的最大平均速度，对应的最大流量Q 为 2 4 3 Q vA 0. 03 0.1 / 4 2. 36 10 m / s 4-6 利用毛细管测定油液粘度，已知毛细管直径d=4.0mm，长度L=0.5m ，流量Q=1.0cm 3/s 时，测压管落差h=15cm。管中作层流动，求油液的运动粘度。
杭州电子科技大学 全国硕士研究生招生考试业务课考试大纲 考试科目名称：工程流体力学科目代码：882 第一章绪论 1-1工程流体力学的学科任务 1-2连续介质假设，流体的主要物理性质 1-3作用在流体上的力 1-4工程流体力学的研究方法 第二章流体静力学 2-1流体静压强特性 2-2流体的平衡微分方程及积分式、等压面方程 2-3流体静力学基本方程及物理意义和几何意义，压强的计算单位和表示方法，静压强的分布图、测压计原理 2-4液体的相对平衡 2-5作用在平面上的液体总压力表示方法 2-6作用在曲面上的液体总压力计算，虚、实压力体区别 2-7阿基米德原理，浮力和潜体及浮体的稳定性 第三章流体运动学 3-1描述流体运动的两种方法及其特点，迹线、流线、脉线的表示 3-2描述流体运动的一些基本概念 3-3流体运动的类型 3-4流体运动的连续性方程的表示 3-5流体微元运动的基本形式及与速度变化的关系 3-6无涡流和有涡流，速度势和速度环量 第四章理想流体动力学和平面势流 4-1理想流体的运动微分方程—欧拉运动微分方程，伯努利方程及其条件 4-2理想流体元流的伯努利方程及其物理、几何意义，皮托管原理 4-3恒定平面势流，速度势和流函数的性质及其两者的关系 第五章实际流体动力学基础 5-l实际流体的运动微分方程——纳维一斯托克斯方程，流体质点的应力状态及压应力的特性 5-2实际流体元流的伯努利方程及其物理、几何意义 5-3实际流体总流的伯努利方程及应用条件，文丘里管工作原理，有能量输入和输出的伯努利方程 5-5总流的动量方程及其应用条件和方法 第六章量纲分析和相似原理
6-l量纲分析，量纲和单位，量纲和谐原理种类和区别 6-2流动相似原理 6-3相似准则 6-5模型试验 第七章流动阻力和能量损失 7-1流体的两种流动形态——层流和湍流，流态的判别准则 7-2恒定均匀流基本方程，沿程损失的普遍表示式 7-3层流沿程损失的分析和计算，圆管层流的沿程损失系数 7-4湍流理论基础，湍流的脉动和时均法，湍流附面层分区的判别标准 7-5湍流沿程损失的分析和计算 7-6局部损失的分析和计算 第八章边界层理论基础和绕流运动 8-1边界层的基本概念 8-3边界层的动量积分方程 8-4平板上的边界层 8-5边界层的分离现象和卡门涡街 8-6绕流运动 参考书目：工程流体力学（水力学）（第2版）（上册）,闻德荪，高等学校教材，第三版，2010年。
《工程流体力学》1 （本科） 一、选择题 1 连续介质假设意味着（ ）。 A 流体分子相互紧连 B 流体的物理量是连续函数 C 流体分子间有空隙 D 流体不可压缩 2 水的体积弹性模量（ ）空气的体积弹性模量。 A 小于 B 近似等于 C 大于 3 温度升高时，空气的粘性系数（ ）。 A 变小 B 变大 C 不变 4 压力体内（ ）。 A 必定充满液体 B 肯定不会有液体 C 至少部分有液体 D 可能有液体，也可能无液体 5 层流中，沿程水头损失与速度的（ ）次方成正比。 A 1 B 1.5 C 1.75 D 2 6 在管流中，如果两个截面的直径比为221=d d ，则这两个截面上的雷诺数之比为=21Re Re （ ）。 A 2 B 4 C 1/2 D 1/4 7 管道截面突然扩大的局部水头损失=f h （ ）。 A g V V 22 2 21- B g V V 22 2 2 1+ C () g V V 22 21+ D ()g V V 22 21- 8 马赫数?Ma （ ）时， 可以忽略压缩性。 A 3 B 1 C 0.3 D 30 9 当收缩喷管的质量流量达到极大值时，出口处Ma （ ）。 A 1? B =1 C 1? 10 速度势只存在于（ ）。 A 不可压缩流体的流动中 B 可压缩流体的定常流动中 C 无旋流动中 D 二维流动中
二 、判断对错题 1. 流体的压缩性系数越大，越不易被压缩。（ ） 2. 处于静止的流体其静压强的大小只与作用点的位置有关。（ ） 3. 不可压缩流体沿半径逐渐变大的水平管道流动时，压强越来越小。（ ） 4. 用皮托管测量流速时，需将总压孔的方向与流动方向相垂直。（ ） 5. 水力光滑管是指管道壁面相对粗糙度非常小的管子。（ ） 6. 对于不可压缩流体的一维定常管流，在完全阻力平方区中，沿程损失系数与雷诺数无关。（ ） 7. 气流在渐缩管中做超声速流动时，速度逐渐变小，密度逐渐变大。（ ） 8. 流体微团的运动可分解为线变形运动和角变形运动。（ ） 9. 只要流体质点绕着一定轴做旋转运动，则流动一定是有旋的。（ ） 10. 物体在紊流中所受到的阻力一定比在层流中的大。（ ） 三、简答题 1、简单说明流线的性质。 2、简单说明粘性流体总流的伯努利方程的适用条件。 3、写出计算声速的几个基本公式。 参考答案： 1、在定常流动中，流线不随时间改变其位置和形状，流线和迹线重合；流线不能彼此相交和折转，只能平滑过渡；流线密集的地方流体流动的速度大，流线稀疏的地方流动速度小。 2、该方程适用于在重力作用下不可压缩粘性流体作定常流动时的任意两个缓变流（即流线之间夹角很小，流线的曲率半径很大、近乎平行直线的流动）截面，而且不必顾及在这两个缓变流截面之间是否有急变流的存在。 3、声速的基本公式：s p c ???? ??=d d ρ；弹性介质中声速公式：ρK c ＝；气体中声速公式：RT p c κρκ==。 四、计算题 1、杯式水银真空计如图1，杯的直径mm D 60=，测压管直径mm d 5=，杯口接通大气时，杯和测压管的水银面平齐。当杯口接低压p 时，测压管水银面下降mm h 200=，求杯口气压的真空。（已知水银密度313600m kg =ρ）
《工程流体力学（Ⅱ）》考试试卷（第一套） 一、填空题（本大题分10小题，每空1分，共20分） 1. 如图所示的容器中盛有液体，当液体随容器作图示等加速直线运动时，液体 所受到的三个方向的单位质量力为：f x= ， f y= ，f z= 。 2. 某密闭容器液面真空度为4900Pa，则液面下5m处的相对压强是： 。 4. 运动粘度υ的流体在管径d中流动要保持层流，流量要小于： 。 5. 的绝热过程是等熵过程，其热焓形式的能量方程 是。 6.有一同心环空，外径为D1，内径为D2，则环空的当量直径为：。 7.动力粘度为0.07Pa·s的液体沿一水平壁面运动，流体的速度分布为 2 50100 =-，其中y为距壁面距离，则距壁面0.1m处的切应力u y y 为：。 8. 温度为216.5K、压强为18738Pa（绝对）的环境下（其中空气的绝热指数k 值为1.4，气体常数R为287.06J/(kg?K)），一飞机以644km/h的速度飞行，那么此时的声速：；马赫数：；滞止温度：；滞止压强：。 9. 塑性流体的本构方程是：；假塑性流体的本构方程 是：；屈服假塑性流体的本构方程是：；膨胀性流体的本构方程是：。 10.在水平管路中具有极限动切应力的非牛顿流体，随着管两端压差的增大，由 静止到紊流的过程中，流态经历了
的过程；由 直到形成 前的整个 区域都称为结构流。 二、判断题（正确的划“√”，错误的划“?” ）（本大题分10小题，每小题2 分，共20分） 1.水击波传播的一个周期可以分为四个阶段，第三个阶段为减压逆波。( ) 2. 对于渐缩管内气体流动，当入口气体为超声速流时，气体在管内的密度将逐 渐增大。 ( ) 3. 列能量方程的时候，只能在渐变流上选取计算断面，且两控制断面间无急变 流。 （ ） 4. 重力场中理想不可压缩恒定流动中同一条流线上的两点A 、B ，A 点的流速A u 大于B 点的流速B u ，则测压管水头B 点大。 （ ） 5. 图示的容器a 中盛有密度为ρ1的液体，容器b 中盛有密度为ρ1和ρ2的两种 液体，则两个容器中曲面AB 上压力体相同，但压力不相等。（ ） 6. 图示一长度为 L 的水平管道。今欲将管道加长ΔL ，第一种方式是水平接长 ΔL ；第二种方式是垂直向下接长ΔL ，若不计局部水头损失，则两种方式接长后， 管道通过的流量 q v 应相等。 ( ) 7. 一水泵的吸水管如图，管内 2 点的压强与取水池水面 1 点压强的关系为 21//p g p g ρρ=。 ( ) 判断题6 判断题7
2009年秋季学期 注意行为规范 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。 遵守考场纪律 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 管导核字 主领审签 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/ p g=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 V x yz t,v y xz t,V z xy 1 d dt uv g/ o XX yy zz
试求：在t=2时空间点（1, 2, 3）处流体的加速度。（7分） 3.设有二元流动，其速度分布为： V x =x 2y+y 2； V y =x 2 -xy 2; v z = 0 试求：1）加速度；2 ）.角变形速度;3 ）.旋转角速度。 四、设某不可压缩流体作二元流动时的速度分布为 其中m,k 为常数。试求加速度.（7分） 三、图示一贮水设备，在C 点测得绝对压强 曲面AB 所受到液体的作用力。 x 2 m y 2 x 2 y 2 p=29430 Pa , h=2 m , R=1 m.。求半球
《工程流体力学》课程标准 课程名称：工程流体力学 适用专业：石油工程技术 计划学时：64 一、课程性质 《工程流体力学》课程是石油工程技术专业的一门有特色的必修专业基础课程，也是一门知识性、技能性和实践性要求很强的课程。流体力学课程是学生理解掌握现代化石油勘探、设计、运行与管理的知识基础，也是学生继续深造及将来从事研究工作的重要工具，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。本课程是石油工程技术专业一门必修的专业基础课程，具有较强的实际应用性，在学生职业能力培养和职业素质养成两个方面起支撑和促进作用。 二、培养目标 《工程流体力学》课程立足于高职院校的人才培养目标，培养拥护党的基本路线，适应社会主义市场经济需要，德、智、体、美全面发展，面向石油工业生产、管理和服务第一线，牢固掌握石化职业岗位(群)所需的基础理论知识和专业知识，重点掌握从事石化领域实际工作的基本能力利基本技能，具有良好的职业道德、创业精神和健全体魄的高等技术应用型专门人才。 按照职业岗位标准和工作内容的要求，通过对本课程的学习，使学生掌握化学分析中、高级工的应知理论、应会技能和必备的职业素养。成为满足石化企业分析检验岗位对所需人才知识、能力、素质要求的高技能人才。 通过项目导向，教学探究型的教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养、独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力和与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。 通过本课程的实践教学，使学生毕业后可胜任流体力学学科或相邻学科的教学、科研、技术开发与维护工作，能够解决能源化工等工程中遇到的流体力学问题，从而实现本专业的培养目标。 2.1知识目标 （1）使学生掌握流体力学的基本知识、基本理论、基本实验技能。 （2）培养学生对流体力学基本概念、基本理论、基本运算原理的应用能力。