●新课导入：
流体的粘滞性与表面张力分析，作用在流体上的力学分析。
●教学过程和教学内容设计：
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- 2 第一章 流体及其主要力学性质
三 粘性
⒈粘性的概念:运动着的流体如果各流体层的速度不同,在相邻的两个流层之间的接触面上将形成一对阻碍两流层相对运动的等值而反向的摩擦力—内摩擦力.流体的这一性质称为粘性,或粘滞性.
⒉粘性的大小表示—动力粘度和运动粘度
⑴动力粘度 μ
牛顿内摩擦定律:流体运动所产生的内摩擦力与流层接触面积以及沿接触面法线方向的速度梯度成正比.与流体的物理性质有关,而与接触面上的压力无关.
即 F = ±μS dv/dy
式中 F —流层之间的内摩擦力(N)
dv/dy--流体沿法线方向的速度梯度(s -1)
S —流层之间的接触面积(㎡)
μ—动力粘度(Pa ·S)
单位面积上的内摩擦力(切应力)为
τ= F/s=±μdv/dy
⑵运动粘度 γ
通常用动力粘度与密度的比值来表示粘性--运动粘度
γ=μ/ρ (㎡/s)
☆流体粘度的数值与温度和压力有关,但普遍压力对粘度影响极微,可认为流体粘度只随温度变化.
⒊理想流体
⑴牛顿流体:遵循牛顿内摩擦定律
⑵非牛顿流体:不遵循牛顿内摩擦定律
⑶理想流体:不考虑粘性
四 表面张力
⒈表面张力现象
⑴概念:液体自由表面有明显的欲成球形的收缩趋势,引起这种收缩趋势的力称为表面张力
第二章流体静力学学时数：6 1. 本章学习目标及基本要求: 掌握流体平衡的规律，静止时流体的应力特征，静力学基本方程，流体与它的边界之间的作用力，非惯性系中流体的相对平衡。理解流体静压强概念及其性质；掌握流体静力学基本方程及压力表达；了解相对平衡的问题；掌握静止流体对平壁和曲壁合力计算。 从工程应用的角度来看，在大多数情况下，忽略地球自转和公转的影响，而把地球作为惯性参照系是足够精确的。当流体相对于惯性坐标系（如地球）没有运动时，我们便说流体处于静止状态或平衡状态。当流体相对于非惯性坐标系没有运动时，我们便说流体处于相对静止状态或相对平衡状态。 无论是静止的流体还是相对静止的流体，流体之间没有相对运动，因而粘性作用表现不出来，故切应力为零。 2. 本章教学内容： §2.1 流体静压强特性 §2.2 流体静力学基本方程 §2.3 静止液体对壁面的作用力 §2.4 液体的相对平衡 小结： 作用于流体的力可以分为两类：质量力和表面力。
质量力是直接作用于流体质量（或体积）上的力，通常是指重力，研究电磁流体力学将会涉及电场力，磁场力。 表面力是通过接触作用于表面上的力，在研究粘性流体的动力学问题时，表面力相当复杂。但在流体静力学中，作用于单位面积上的表面力（即应力）特性简明：只存在法向应力，并且各向同性，这就是我们经常说的压力。当我们将身体潜入水中时，身体 表面承受的静水压力总是垂直于表面的。 流体静止平衡的基本方程就是要建立质量力和表面力之间的关系式。除了用分析流体微元受力的方法建立平衡方程外，我们还可用数学的手段直接导出该方程：对于任意流体团，其受的合力为零。 事实上，当同一种液体在同一容器中静止平衡时，同一水平高度上各点压力相等；此时
《热工学与流体力学》课程第 1 页 共 4 页 课程考试试卷 课程名称：热工学与流体力学 考核方式： 一、填空题:（每空格1分，共20分） 1.水蒸汽在T-S 图和P-V 图上可分为三个区，即___________区，___________ 区和 ___________ 区。 2.一般情况下，液体的对流放热系数比气体的___________，同一种液体，强迫流动放热比自由流动放热___________。 3.水蒸汽凝结放热时，其温度___________，主要是通过蒸汽凝结放出___________而传递热量的。 4.管道外部加保温层使管道对外界的热阻___________，传递的热量__________。 5.炉受热面外表面积灰或结渣，会使管内介质与烟气热交换时的热量___________，因为灰渣的___________小。 6.根据传热方程式，减小___________，增大___________，增大___________，均可以增强传热。 7.相同参数下，回热循环与朗肯循环相比，汽耗率__________________，给水温度___________，循环热效率___________，蒸汽在汽轮机内作功___________。 8. ___________压力小于___________大气压力的那部分数值称为真空。 二、选择题（每小题3分，共30分） 1、同一种流体强迫对流换热比自由流动换热( )。 A 、不强烈； B 、相等； C 、强烈； D 、小。 2、热导率大的物体，导热能力（ ） A.大； B.小； C.不发生变化。 3．流体流动时引起能量损失的主要原因是（ ） A 、流体的压缩性 B 、流体的膨胀性 C 、流体的粘滞性 4.朗肯循环是由（ ）组成的。 A 、两个等温过程，两个绝热过程 B 、两个等压过程，两个绝热过程 C 、两个等压过程，两个等温过程 D 、两个等容过程，两个等温过程。 5.省煤器管外是（ ）。 A.沸腾换热； B.凝结换热； C.水强制流动对流换热； D.烟气强制流动对流换热 6.下列几种对流换热系数的大小顺序排列正确的是：（ ）。 A.α水强制>α空气强制>α空气自然>α水沸腾； B.α水沸腾>α空气强制>α水强制>α空气自然； C.α水沸腾>α水强制>α空气强制>α空气自然。 7．当物体的热力学温度升高一倍时，其辐射能力将增大到原来的（ ）倍： A.四倍； B.八倍； C.十六倍。 8.在锅炉中，烟气以对流换热为主的部位是（ ）。 A.炉膛； B.水平烟道； C.垂直烟道 9.稳定流动时，A 断面直径是B 断面的2 倍，B 断面的流速是A 断面流速( )倍。 A.1； B.2； C.3； D.4。 10．当管排数相同时，下列哪种管束排列方式的凝结换热系数最大：（ ） A 、叉排； B 、顺排； C 、辐向排列； D 、无法判断 考生注意： 1．学号、姓名、专业班级等应填写准确。 2．考试作弊者，责令停考，考生签名，成绩作废
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
流体力学试题 一、判断题（每题1分，共10分） 1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ ） 2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。 （ ） 3、公式g v d l h f 22 λ=既适用于层流，也适用于紊流。 （ ） 4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。 （ ） 5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。 （ ） 6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。 （ ） 7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。 （ ） 8、圆形管的直径就是其水力半径。 （ ） 9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。 （ ） 10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。 （ ） 二、填空题（每空2分，共20分） 1、流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。 2、当压力体与液体在 时为实压力体，否则为虚压力体。 3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__ 和__ __。 4、简单管路是指 和 沿程不发生变化的管路系统。 5、局部阻力系数与 、 、 有关。 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、不可压缩流体指忽略 的流体。 A ．密度 B ．密度变化 C ．粘度 D ．粘度变化 2、连续介质模型意味着 。 A ．流体分子之间没有间隙 B ．流体中的物理参数是连续函数 C ．流体分子之间有间隙 D ．流体不可压缩 3、已知不可压缩流体的流速场为u x =f （y ，z ），u y =f （x ），u z =0，则该流动为 。 A ．恒定一元流 B ．恒定二元流 C ．恒定三元流 D ．非恒定均匀流 4、静水压力的方向 。 A ．与受力面平行 B ．与受力面斜交
计算流体力学教案 Teaching plan of computational fluid mechanics
计算流体力学教案 前言：本文档根据题材书写内容要求展开，具有实践指导意义，适用于组织或个人。便于学习和使用，本文档下载后内容可按需编辑修改及打印。 一、流体地基本特征 1.物质地三态 在地球上，物质存在地主要形式有：固体、液体和气体。 流体和固体地区别:从力学分析地意义上看，在于它们对外力抵抗地能力不同。 固体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗拉伸变形。 流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。 液体和气体地区别：气体易于压缩；而液体难于压缩； 液体有一定地体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状地容器，无一定地体积，不存在自由液面。 液体和气体地共同点：两者均具有易流动性，即在任何 微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。 2.流体地连续介质模型
微观：流体是由大量做无规则运动地分子组成地，分子之间存在空隙，但在标准状况下，1cm3液体中含有3.3×1022个左右地分子，相邻分子间地距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右地分子，相邻分子间地距离约为3.2×10-7cm。 宏观：考虑宏观特性，在流动空间和时间上所采用地一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。 （1）概念 连续介质（continuum/continuous medium）：质点连续充满所占空间地流体或固体。 连续介质模型（continuum continuous medium model）：把流体视为没有间隙地充满它所占据地整个空间地一种连续介质，且其所有地物理量都是空间坐标和时间地连续函数地一种假设模型：u =u（t,x,y,z）。 （2）优点 排除了分子运动地复杂性。物理量作为时空连续函数，则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。 3.流体地分类
重庆大学 热工学 课程试卷 juan 2011 ~2012 学年 第 一 学期 开课学院： 机械工程 课程号： 11001525 考试日期：2011-12-15 考试方式： 考试时间： 120 分钟 一、判断题（10分） 1．理想气体组成的闭口系统吸热后温度必定增加。这一论述正确吗？为什么？（5分） 2．封闭系统经历某过程，已知其终态的熵大于初态的熵，则该过程必为不可逆过程。这一论述正确吗？为什么？（5分） 二、证明题（10分） 试证明：对于活塞式内燃机理想循环，在具有相同的进气状态、最高压力和最高温度条件下，定压加热理想循环的热效率最高。（10分） 三、工程热力学计算题（30分） 1.初态为0.1MPa ，15℃的空气在压缩机中被绝热压缩到0.5MPa ，终温为217℃，问过程是否可行？是否可逆？空气的R g =287J/（kg ·K ），比热容为定值，c p =1.005kJ/(kg ·k)。（10分） 2.如下图所示的混合加热活塞式内燃机理想循环，工质为空气，比热容为定值并取c p =1004J/（kg ·K ），c v =718J/（kg ·K ），比热容比κ=1.4, R g =287J/(kg ·k)。已知压缩比ε=14.5，循环加热量q 1=900 kJ/kg ，初态p 1=0.17MPa ，t 1=60 ℃，气缸中气体最大压力p 3=10.3MPa ，试求循环各点的温度、压力、比体积，循环热效率。（20分） 四、传热学计算题（50分） 1．蒸汽管道的内径为160mm ，外径为170mm ，管外覆有两层保温材料，第一层的厚度δ1 = 30 mm ，第二层厚度 δ2 = 50 mm 。设钢管和两层保温材料的导热系数分别为λ 1 = 50 W/(m ·K)、λ2 = 0.15 W/(m ·K)和λ 3 = 0.08 W/(m ·K)。已知蒸汽管内表面温度t w1 = 300℃，第二层保温材料的外表面温度t w4 = 50℃。试求每米蒸汽管的散热损失和各层接触面上的温度。（10分） 2. 一直径为5cm 的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的表面传热系数为24W/(m 2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间。已知钢球的c = 0.48 kJ/(kg ·K),ρ= 7753 kg/m 3,λ= 33 W/(m ·K)（10分） 3．热电厂中有一水平放置的蒸汽管道，内径d 1=100mm ，壁厚δ1=4mm ，钢管材料的导热系数λ1=40W/（m .K ），外包厚度δ2=70mm 厚的保温层，保温材料的导热系数λ2=0.05W/（m .K ）。管内蒸汽温度t f1=300℃，管内表 面传热系数h 1=200W/（m 2 .K ），保温层外壁面复合换热表面传热系数h 2=8 W/ （m 2 .K ），周围空气的温度t ∞=20℃。试计算单位长度蒸汽管道的散热损失 命 题人：陈曦 组题 人：陈曦 审题人： 命 题时间： 2011-12-10 教务处制 学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
考试试卷（A B 卷） 学年第 学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1. 流体质点只有质量没有大小。（F ） 2. 温度升高液体的表面张力系数增大。（F ） 3. 液滴内的压强比大气压小。（ F ） 4. 声音传播过程是一个等熵过程。（T ） 5. 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（T ） 6. 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（F ） 7. 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（F ） 8. 定常流动中，流体运动的加速度为零。（F ） 9. 气体的粘性随温度的升高而增大。（T ） 10. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。 （T ） 11. 理想流体定常流动，流线与等势线重合。 （F ） 12. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程 才成立。（F ） 13. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。 （F ） 14. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T ） 15. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等 因素的影响。（T ） 16. 压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。 （F ） 17. 不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（F ） 18. 如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F ） 19. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。（T ） 20. 不可压缩流体在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差，而与曲线形状无关。（T ） 二、填空题（10分） 1. 在欧拉坐标系中，流体的加速度包括时变加速度和 位变加速度 两部分，如果流场中时变加速度为零，则称流动为 定常流动 ，否则流动称为 非定常流动 。 2. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用 雷诺数来判别流态，管道流动的临界雷诺数为 2320 。 3. 已知三维流场的速度分布为：0,4,2==+=w x v t y u ，试求t=0时刻,经过点（1,1）的流线方程122 2=-y x ；点（1,1）处的加速度为i ρ89+。 4. 平面流动速度分布为：2 2y ax u -=，by xy v --=，如果流体不可压缩，试求a= 0.5 ；b= 0 。 5. 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为 481m/s 。
全国2015年4月高等教育自学考试 --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.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 5.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 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p0=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p0=2个大气压时。则△h应为( )
C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 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.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
第二章流体静力学学时数: 6 1. 本章学习目标及基本要求: 掌握流体平衡的规律, 静止时流体的应力特征, 静力学基本方程, 流体与它的边界之间的作用力, 非惯性系中流体的相对平衡。理解流体静压强概念及其性质; 掌握流体静力学基本方程及压力表示; 了解相对平衡的问题; 掌握静止流体对平壁和曲壁合力计算。 从工程应用的角度来看, 在大多数情况下, 忽略地球自转和公转的影响, 而把地球作为惯性参照系是足够精确的。当流体相对于惯性坐标系( 如地球) 没有运动时, 我们便说流体处于静止状态或平衡状态。当流体相对于非惯性坐标系没有运动时, 我们便说流体处于相对静止状态或相对平衡状态。 无论是静止的流体还是相对静止的流体, 流体之间没有相对运动, 因而粘性作用表现不出来, 故切应力为零。 2. 本章教学内容: §2.1 流体静压强特性 §2.2 流体静力学基本方程 §2.3 静止液体对壁面的作用力 §2.4 液体的相对平衡 小结: 作用于流体的力能够分为两类: 质量力和表面力。 质量力是直接作用于流体质量( 或体积) 上的力, 一般是指重力, 研究电磁流体力学将会涉及电场力, 磁场力。 表面力是经过接触作用于表面上的力, 在研究粘性流体的动力学问题时, 表面力
相当复杂。但在流体静力学中, 作用于单位面积上的表面力( 即应力) 特性简明: 只存在法向应力, 而且各向同性, 这就是我们经常说的压力。当我们将身体潜入水中时, 身体表面承受的静水压力总是垂直于表面的。 流体静止平衡的基本方程就是要建立质量力和表面力之间的关系式。除了用分析流体微元受力的方法建立平衡方程外, 我们还可用数学的手段直接导出该方程: 对于任意流体团, 其受的合力为零。 事实上, 当同一种液体在同一容器中静止平衡时, 同一水平高度上各点压力相等; 此时容器内两点的压力之差等于两点高度差乘以, 相当于一个高度为ｈ的单位面积上的液柱重量。 这一原理广泛应用于各种Ｕ形压力计。 非惯性坐标系里液体的相对平衡问题, 其质量力除包含重力外, 还应有惯性力。
说明：题和答案以黑体字为主，仿宋体和楷体字属于辅助性说明。 1．热工学是什么样的课程？ 《热工学》课程面向非能源动力类专业的学生，其主要教学要求就是将能源利用的一般原理和技术，或者说工程热物理的基本理论介绍给大家，使大家掌握合理用能、节约用能、清洁用能和可持续用能的一般方法与基本规律，在各自专业领域的工程实践中实现高效用能、节能减排的目的。 2．生产和生活中存在哪些与热能工程有关的现象？ 热能与机械能（电能）之间的转换，热量的传递，流体（气体和液体）的流动，燃料的燃烧： 汽车发动机、发电厂、各种锅炉和炉窑、冰箱、空调，棉袄、电风扇。。。。。。。。3．《热工学》课程包括哪些内容？ 热工理论基础部分包括工程热力学和传热学； 1
热工设备部分包括锅炉、蒸汽动力装置、内燃机、燃气动力装置、气体压缩机（压气机）、制冷装置等等。 4．工程热力学和传热学的研究内容是什么？ 热能与动力工程学科（专业）的基础理论是工程热力学、流体力学、传热传质学和燃料燃烧学，统称为工程热物理理论。工程热力学研究热能与其它形式能量（主要是机械能）的转换规律以及影响转换的各种因素。其基本任务是从工程观点出发探讨能量有效利用的基本方法。无论是热能转化成为机械能或电能的热动力设备，还是热能直接利用于工艺上的加热过程，都要研究如何提高热能利用的效率，减少热能利用中的损失，以提高热能利用的经济性。流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态、运动状态以及流体与固体之间有相对运动时的相互作用和流动规律。传热学研究热量在温度差的作用下从高温处向低温处传递和转移的规律与机理。燃烧学研究燃料燃烧现象和机理及其控制技术，包括与其相关的流动、传热、传质和反应热力学研究。 5．热力学第一定律暨能量守恒与转换定律的内容是什么？ 2
一．填空题（共30分，每小题2分） 1.均质不可压缩流体的定义为。 2. 在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 。 3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的大小，就能判别出流动方向。 6.产生紊流附加切应力的原因是。 7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与有关。 9.渐变流流线的特征是。 10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为。 11.局部水头损失产生的主要原因是。 12.直径为d的半满管流的水力半径R=。 13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速 x u和 y u满足方程。 14.弗劳德数Fr表征惯性力与之比。 15.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。 二．（14分）如图所示，一箱形容器，高 1.5 h m =，宽（垂直于纸面）2 b m =，箱内充满水，压力表的读数为2 20/ kN m，用一半径1 r m =的园柱封住箱的一角，求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3 D m =，主管流量3 35/ Q m s =，分叉管直径2 d m =，两分叉管流量均为2 Q，分叉管转角0 60 θ=，1-1断面中点的压强2 294/ p kN m =，不计水头损失，求水流对支座的作用力。 题二图题三图
四.（14分）如图所示，长 50L m =、直径0.21D m =的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径0.2d mm =，管长6l m =， 泵的抽水量30.064/Q m s =，滤 水网的局部阻力系数12 6.0ξξ==，弯头的局部阻力系数 30.3ξ=，自流管和吸水管的沿程阻力系数0.02λ=。假定自流 管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水 井的水面高差h ；（2）水泵的安装高度2s H m =时，水泵进口断 面的真空度。 五．（14分）油在管中以1/v m s =的速度向下流动，油 的密度3920/kg m ρ=，管长3l m =，管径25d mm =，水银 压差计测得9h cm =.试求：(1)油在管中的流态；（2）油的运动 粘度ν；（3）若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化（水银密度313600/kg m ρ'=） 六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数 1.4k =，气体常数287/R J kg K =?）的质量流量。已知进口断面的直径为1400d mm =，绝对压强为21140/p kN m =，温度为0118T C =，喉部断面2150d mm =，22116/p kN m =，假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。 参考答案： 一．填空题（共30分，每小题2分） 1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。 2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。 3.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。 题四图 题五图
1．绝对压强p abs与相对压强p 、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是： A. p abs =p+p v； B. p=p abs－p a C. p v= p a－p abs D. p=p abs+p a 2．如图所示 A. p0=p a； B. p0>p a； C. p0
f水银；D、不一定。 5．流动有势的充分必要条件是( )。 A. 流动是无旋的； B. 必须是平面流动； C. 必须是无旋的平面流动； D. 流线是直线的流动。 6．雷诺数Re 反映了( )的对比关系 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力7．一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设当地大气压为1个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为___ 水柱（）。 A. 2m B. 1m C. 8m D. －2m 8．如图所示，下述静力学方程哪个正确？B 9．下列压强分布图中哪个是错误的？B 10．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 一．名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1．粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流 动)，其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形 式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性 或粘性 2．迹线——流体质点的运动轨迹曲线 流线——同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线 方向与流体在该点的速度矢量方向一致 3．层流——流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混 4．量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和
中国矿业大学2007～2008学年第 2 学期 《工程流体力学》试卷（）卷 课程编号：03034 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 学院化工班级姓名学号 一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分） 粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分） 1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小，增大； B.增大，减小； C.减小，不变； D.减小，减小2．等角速度ω旋转容器，半径为R，内盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )； A.相同； B.不相同； 底部所受总压力( ) 。 A.相等； B.不相等。 3．某点的真空度为65000 Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A. 65000Pa； B. 55000Pa； C. 35000Pa； D. 165000Pa。 4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。 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; 5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 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。6．流动有势的充分必要条件是( )。 A．流动是无旋的；B．必须是平面流动； C．必须是无旋的平面流动；D．流线是直线的流动。
7．动力粘滞系数的单位是( )。 A N ·s/m B. N ·s/m 2 C. m 2/s D. m/s 8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr ' 和由紊流向层流过渡的临界流速v cr 之间的关系是( )。 A. v cr '＜v cr ； B. v cr '＞v cr ； C. v cr '＝v cr ； D. 不 确 定 9．在如图所示的密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： A. p 1=p 2=p 3； B. p 1>p 2>p 3； C. p 1
热工与流体力学试题 一、填空题(每空2分，20分) 1．在热力学中，人为划定的一定范围内的研究对象称为_________ 2．简单的可压缩系统的独立参数有_________ 3．热力学第一定律的实质是_________ 4．试写出闭口系能量方程是_________ 5．焓的定义式为_________单位是_________ 6．热能传递的三种方式为_________ _________ _________ 7．换热器按原理可分为_________ _________ 和_________ 8．气体种类Rg与气体种类_________关，与状态_________关 9．理想气体的Cp-=_________与气体状态_________关 10．流体的主要物理性质有_________ _________ _________ _________ _________ 11．下列物理量压强温度、功、热量、热力学能、焓、熵中 是过程量的有_________；是状态量的有_________。 12．用气压计测得当地的大气压P b=105Pa则绝对压力为1.5Mpa时的表压力_________；真空表读数为8Kpa时的绝对压力_________；表压力读数为0.2kpa时绝对压力为_________，绝对压力为20kpa时的真空度为_________ 13．一个系统如果跟外界没有热量交换，要想使它的内能增加500J，应该采用的方法是_________ 14．用活塞压缩气缸里的气体时，对气体做了900J的功同时气体向外散热200J，因此气体的内能_________J_________J 15．一定质量的气体在温度不变的情况下，体积由6L被压缩成2L它的压强将从原来的 1.0×105Pa改变成_________Pa在这个过程中，气体的内能将_________
流体巧学—课程
本课程教学目的和要求 《流体力学》是土木工程专业的一门必学的专业课程。它是专门研究流体的运动特征及应用基本规律解决工程中出现的实际问题。本课程综合性强专业性强。学生通过本课程的学习，能掌握流体的基本运动特征，具备一定解决实际工程中出现的流体力学问题。 本课程教学方法 按选用教材内容以课堂理论授课为主。同时根据学生习题情况，适当安排部分习题课和课堂讨论。注重引导学生理论与实践的连接。 学生创新精神和实践能力培养方法 本课程是一门与实践联系紧密的专业课程，在课堂教学时应特别注重引导学生把学到的理论知识应用到实际工程实践中去，培养学生综合运用基础知识和专业知识及计算能力。同时，通过课程设计进一步培养学生严谨、勤奋、求实和创新的学风，增强学生的事业心和责任感，增强学生职业适用面和适应工作的能力。 教材选用原则和特点 本课程所采用的教材系高等学校土木工程专业常采用的一本经典教材，该教材章节清晰，语言简练，通俗易懂。 考核方式 1、笔记10% 2、期末40% 3、平时50% 教学参考资料 1、《流体力学泵与风机》，周谟仁主编，中国建筑工业出版社； 2、《工程流体力学》莫乃榕主编华中科技大学出版社2003； 3、《工程流体力学》李玉柱贺五洲主编清华大学出版社2006 ； 4、《工程流体力学（水利学）》禹华谦主编西南交通大学出版社，1999; 5、《流体力学》张也影主编高等教育出版社，1999 ； 6、《流体力学》Frank M. White清华大学出版社2004； 7、《水力学》许荫椿、胡得保主编华东水利学院； 8《河流动力学》张书农、华国祥主编河海大学； 9、《流体力学学习方法及解题指导》程军、赵毅山主编同济大学出版社2004。对教案的分析总结 本课程教案是按照土木工程专业教学大纲与授课计划要求编写，符合课程教案编写要求，能够达到合理组织课堂教学目的。
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
流体力学与传热学 流体静力学:研究静止流体中压强分布规律及对固体接触面的作用问题 流体动力学:研究运动流体中各运动参数变化规律，流体与固体作用面的相互作用力的问题 传热学研究内容：研究热传导和热平衡规律的科学上篇：流体力学基础 第一章流体及其主要力学性质 第一节流体的概念 一流体的概述 ⒈流体的概念：流体是液体和气体的统称 ⒉流体的特点:易流动性—在微小剪切力的作用下，都将连续不断的产生变形（区 别于固体的特点） ⑴液体：具有固定的体积；在容器中能够形成一定的自由表面；不可压缩性 ⑵气体;没有固定容积;总是充满所占容器的空间;可压缩性
二连续介质的模型 ⒈连续介质的概念 所谓连续介质即是将实际流体看成是一种假想的,由无限多流体质点所组成的稠密而无间隙的连续介质.而且这种连续介质仍然具有流体的一切基本力学性质. ⒉连续介质模型意义 所谓流体介质的连续性,不仅是指物质的连续不间断,也指一些物理性质的连续不间断性.即反映宏观流体的密度,流速,压力等物理量也必定是空间坐标的连续函数(可用连续函数解决流体力学问题）
第二节流体的性质 一密度—--表征流体质量性质 ⒈密度定义:单位体积内所具有的流体质量 ⑴对于均质流体:ρ=m/v 式中ρ-流体的密度（㎏/m 3） m-流体的质量（㎏） v —流体的体积（m 3) ⑵对于非均质流体:ρ=⒉比体积（比容)：单位质量流体所具有的体积（热力学和 气体动力学概念） ⑴对于均质流体：v=V/m=1/ρ（m 3/㎏) 3．液体的密度在一般情况下，可视为不随温度或压强而变化；但气体的密度则随温度和压强可发生很大的变化。 二流体的压缩性和膨胀性 dv dm v m v =??→?0lim
一、单项选择题 1．下列参数中,与热力过程有关的是_____。 A．温度 B．热量C．压力 D．比容 2．若物体分子的热运动愈剧烈，则愈高。 A．压力 B．温度 C．比容 D．功 3，摄氏零度等于华氏度。 A．32 B．36 C．33.5 D．35 4．满足q＝Δu关系的热力过程是。 A．任意气体任意过程 B．任意气体定容过程 C．理想气体等压过程 D．理想气体可逆过程 5．卡诺循环由两个和两个过程组成。 A．等压/定容 B．等温/绝热 C．等压/绝热 D．等温/定容 6．准静态过程是一个过程。 A．可逆 B．部可逆 C．外部可逆 D．外均可逆 7．热力学平衡态是指系统同时处于平衡和平衡 A．质量/压力 B．温度/质量 C．压力/质量 D．温度/压力 8．从绝对真空算起的压力为。 A．表压力 B．绝对压力 C．真空度 D．标准压力 9．封闭系统是指的系统。 A．与外界没有物质交换 B．与外界没有热量交换 C．与外界既没有物质交换也没有热量交换 D．与外界没有功交换 10．dq=du+pd的适用围是。 A．理想工质、可逆过程 B．任意工质、可逆过程 C．理想工质、任意过程 D．任意工质、任意过程 11．蒸汽压缩制冷循环用“干压”代替“湿压”的主要目的是。 A. 降低压缩机功耗 B. 避免压缩机产生液击现象 C. 提高制冷系数 D. 使制冷设备简单 12．逆卡诺循环是在哪一个过程向外界放热。 A．定温过程 B．绝热膨胀过程 C．B与D D．绝热压缩过程 13．要确定未饱和水的参数，除了知道其压力外，还必须知道其。 A．温度 B．温升 C．干度 D．过热度 14．在水蒸气的p-v图中，零度水线左侧的区域称为。 A．过冷水状态区 B．湿蒸汽状态区 C．过热蒸汽状态区 D．固体状态区 15．某温度和压力下的过热蒸汽，其压力其温度下的饱和压力，其温度其压力下的饱和温度。 A．大于/大于 B．大于/小于 C．小于/大于 D．小于/小于 16．当喷管流道截面积从大变小又从小变大时，气体的流速。 A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定 17．活塞式压缩机多变压缩时的耗功定温压缩时的耗功。
中国石油大学工程流体力学教案 绪论 主要内容： ●流体力学概述 ●工程流体力学概述 ●本学期学习任务 ●几点要求 一、流体力学概述 1、流体力学：研究流体的运动和平衡的规律以及流体和固体之间相互作用的一门科学。 2、流体力学的应用 （1）航空航天领域——空气动力学、稀薄空气动力学 飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙探测器、航天飞机等航空器都是在大气层内活动的飞行器。 例： 飞机为什么能飞？——各种飞机都是靠空气动力克服自身重力实现升空的。 飞机在空中飞行，必然有外力作用。在水平飞行中，飞机上主要作用着4种力，它们是升力（Y）、阻力（X）、推力（P）和重力（G）。飞机的受力直接影响飞机的运动状态，它们相互平衡时，飞机便作水平匀速直线飞行。 尽管有各个部件的配合，但是最主要的是飞机有一对采用特殊剖面形状的机翼。翼剖面又称翼型。大家知道，机翼外形都是采用称流线形设计。根据流体的连续性和伯努利定理可知，相对远前方的空气来说，流经上翼面的气流受挤，流速加快，压力减小，甚至形成吸力（负压力）；而流过下翼面的气流流速减慢。于是上下翼面就形成了压力差。这个压力差就是空气动力。按力的分解法则，将其沿飞行方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服，升力正好可克服自身的重力，将飞机托向空中。这就是飞机会飞的奥秘。 （2）船舶工业 很显然，船舶工业更是离不开流体力学。船舶、舰艇的外形直接影响到他们的航行速度、稳定性等特性，在设计时必须考虑在流体力学上如何使船体线型达到最佳。
例： 潜艇 现代潜艇按艇体线型的形状可分为三种，即常规型、水滴型和过渡型。常规型适宜于水面航行，但对提高水下航速是不利的。水滴型水下阻力小，有利于提高水下航速，但水滴型潜艇的水面航行性能较差，艇首容易上浪，而且易出现埋首现象。过渡型潜艇是把常规型的直首和水滴型的尖尾相结合的一种潜艇线型，这种潜艇的水面航行性能优于水滴型，而水下航行性能优于常规型潜艇。 船吸现象 1912年秋天，"奥林匹克"号正在大海上航行，在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰"豪克"号正在向前疾驶，两艘船似乎在比赛，彼此靠得较拢，平行着驶向前方。忽然，正在疾驶中的"豪克"号好像被大船吸引似地，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向"奥林匹克"号闯去。最后，"豪克"号的船头撞在"奥林匹克"号的船舷上，撞出个大洞，酿成一件重大海难事故。 根据流体力学的伯努利原理，流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。用这个原理来审视这次事故，就不难找出事故的原因了。原来，当两艘船平行着向前航行时，在两艘船中间的水比外侧的水流得快，中间水对两船内侧的压强，也就比外侧对两船外侧的压强要小。于是，在外侧水的压力作用下，两船渐渐靠近，最后相撞。又由于"豪克"号较小，在同样大小压力的作用下，它向两船中间靠拢时速度要快得多，因此，造成了"豪克"号撞击"奥林匹克"号的事故。现在航海上把这种现象称为"船吸现象"。 鉴于这类海难事故不断发生，而且轮船和军舰越造越大，一旦发生撞船事故，它们的危害性也越大，因此，世界海事组织对这种情况下航海规则都作了严格的规定，它们包括两船同向行驶时，彼此必须保持多大的间隔，在通过狭窄地段时，小船与大船彼此应作怎样的规避，等等。 （3）水利工程等关系到国计民生的大工程—理论计算、设计、勘察 例： 三峡工程：五级连续船闸——U形管原理（连通器）