![工程流体力学答案(周云龙第三版)[精.选]](https://img.doczj.com/img70/1d5ic9naerin2j5oag1fh4deswo4d8p4-01.webp)
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第一章
1-1
90610500453.06
=?=
=
-V m ρkg/m 3
906.01000
906
==
d
1-2
544
.01400
273273
34.11013252732730
=?+?=+=p t ρρkg/m 3
1-3 1
1
21211V V V t t V dV dt V
--==
α
98
.616060)2080(10550)(611122=+?-??=+-=-V V t t V V αm 3
/h
1-4
9
3
36661121210
51011011099510102111----?=??-?-?-=---=-=V V V p p V dV dp κ1/
Pa
1-5 4
7
109.26781028.4--?=??==νρμ Pa·s
1-6 6
3
103.14
.99910
3.1--?=?==ρμνm 2/s 1-7 (1) 17
.2660
5000
1.014.360
=??=
=
dn
u π m/s 5
2
1023.510005.017.260?=?=-=-δu dy du 1/s
(2)
2
22d
dy du dL d dy du A d F
M μπμ===
3
5221033.510
23.5108.01.014.35.322-?=?????==
du dy L d M πμ Pa·s
(3)
3531079.21023.51033.5?=???==-dy
du
μ
τPa
1-8 (1)y dy
du μμτ2==
(2)μμμμτ2122=?===y dy
du 1-9 (1)
h
u bL dy du
A
F 022μμ==
(2) 当2
h y =时，h u dy du
μμτ== (3)当h y 2
3=时，0
u u = 所以0==dy du
μτ 1-10
2903
.03
.0133)(112121=??==+=+=μμμμdy du A dy du A
F F F N
967
.01=μ Pa·s
933
.1212==μμ Pa·s 1-11 dr r
r dr r r r dA dy du r dF dM α
δπωμαπδωμμsin 2sin 203
=-=?=?= α
δαπωμααδπωμαδπωμαδπωμαα
α
cos 24)(sin 2sin 2sin 234403030tg H Htg dr r dr r dM M Htg Htg Htg ==
===???1-12
62
.260
200
25.014.360
=??=
=
dn
u πm/s
3925
.050.025.014.3=??==dL A πm 2
3
3
1022.410
2.00
62.23925.082.0?=?-??==-dy du A
F μN 05
.1162.21022.43=??==Fu P kW 1-13
0841
.0100092.0109144.04=???==-νρμ Pa·s 1459
.03048.01524.014.3=??==dL A πm 2
2
.736102
4.1526.152061459.00841.03
=?--??==-dy
du A
F μN
42
.462.736=?==Fv P kW
1-14
dr r r r rdr r dy du dA
r dF dM 3
202δ
μπωδωπμμ=-?==?=
δ
μπωδ
μπω
322420
3
d dr r dM M d A
=
==?
? 1-15 785
.0125.014.3=??==dL A πm 2
3610258.4001
.003.0785.01008.18--?=-???==dy du A
F μN 1-16
1884
.03.02.014.3=??==Db A πm 2
δ
μδμμ2
0u A
u u A u dy du A Fu N =-=== 9374.01884.0245.01008.07.502=???==
-A N u μδm/s
9056.892
.014.39374.06060≈=??==
D u n πr/min
1-17 082.091810893.04
=??==-νρμ Pa·s
75.1410
3.00
3.01.08.1082.03
=?-???==-dy du A F μN 1-18 由1-14的结果得
2
.791023.096046.09014.31044003032323
4
24424=??????=?==--δμπδμπωnd d M N·m
1-19
dy
du A
F 00μ=
dy
du
A
F 120120μ=
%7.86015
.0002
.0015.00120001200=-=-=-μμμF F F
1-20
3.29105.032
4.010
5.08.910000728
.098.1324.098.133
2=??-????=-=
--r gr h O H ρσmm
1-21
7.11)105.0216.010
5.08.91000513
.053.1()216.053.1(33
=??-????-=--=--r gr h Hg ρσm
m
1-22 由2642
3
2
2
δ
δδ
δ
ρ
σ-
+
+=R
R g h 得
δ
δδδρσ4622
223+???
? ??-+=R R h g
其中 ()θθ
δsin 1cos -=R
则 ()??
?
???
+++=
22sin 13sin 21cos 2
θθθρσR h gR
1-23 根据牛顿内摩擦定律 dr
dV μτ-= 由于流速u 随半径r 的增加而减小，即
dr
du
是负值，为了使τ为正值，上式在等号
右端取负号
根据已知条件 r
r D dr
d 2
)]4(4[22
β
μβμτ=
--=
在管壁处2
D r = 则4
2
21
D
D
ββτ
=
=
当4
D r =时 4
2
22
D
D
ββτ=
=
管壁处的阻力 L D DL D
A F 214
1
4
βππβτ=
=
=
1-24
ma
F G =- 其中18.98
.990===g G
m （kg ）
则 )61.0(18.990-?=-F 60
.95=F N
由dy
du A F μ= 其中0583.01219.015228.014.3=??==DL A πm 2 6.24897910
0245.001.603
=?-=-=-δu dy du 1/s 则310586.6006586.06.2489790583.06
.95-?==?==
dy
du A F μ Pa·s
第二章
2-1
112
.2128.08.910009.08.913600105122=??-??+=-+=gh gh p p O H Hg a A ρρk
Pa
2-2 08.140599.08.91594)0(=??=?--=-=h g p p e v
ρPa 92.8726508.14059101325=-=-=v
a
p p p Pa
2-3 gh gh p B
A
e
ρρ=+ 且 1.015.025.0=-=h m (a) 9801.08.91000)(=??=≈-=gh gh p B
A
B
e
ρρρPa 102305980101325=+=+=e
a
p p p Pa
(b) 4.8131.08.9100083.0)(=???=≈-=gh gh p B
A
B
e
ρρρPa 4.1021384.813101325=+=+=e
a
p p p Pa
(c) 123481.08.9)100013600()(=??-=-=gh p A
B
e
ρρPa 11367312348101325=+=+=e
a
p p p Pa
2-4 设A 点到下水银面的距离为h 1，B
点到上水银面的距离为h 2 B
O
H Hg
O
H A
p gh gh gh p =+-+2
1
22ρρρ
04
.348.521+=+-h h h 即
44
.221+=+h h h
305.18
.9)100013600(8.9100044.210)372.1744.2()(44.25
22=?-??+?-=-+-=
g
g p p h O H Hg O
H B A ρρρm 2-5 44
.03000027.025.10027.025.1=?-=-=s s t ρkg/m 3 gH
p gH p a a s s ρρ-=-
6
.166208.9)44.029.1()(=??-=-=-gH p p s a s a ρρPa
2-6
4
.1340638.9100012.08.913600312.02=??+??-=?+?-=g g p O H Hg e ρρPa
2-7 2
2
3
3
1
1
gh gh p gh p B
A
ρρρ++=+ (1)1
1
2
2
3
3
100010001000gh d gh d gh d p p B
A
-++=
16
.08.983.0100008.08.96.13100012.08.983.010********.68???-???+???+?=287
.79=kPa
(2)
3
32211100010001000gh d gh d gh d p p A B --+=
12
.08.983.0100008.08.96.13100016.08.983.010*******.137???-???-???+?=96
.127562=Pa
563
.319600096.127562=-=-=a B Be p p p kPa
2-8 设401
=h cm 22
=h m 3
3
=h m
)(3
2
1
1
2
h h g p gh gh gh p B
B
Hg
A
A
A
+-=+--ρρρρ 1
1
2
3
2
)(gh gh gh h h g p p Hg
A
A
B
B
A
ρρρρ-+++-=
4
.08.9136004.08.97.85628.97.856)32(8.93.1254200000??-??+??++??-=
377
.105=kPa
2-9 (1)93
.138545
sin 2.08.91000sin =???==-ο
αρgL p p B
A
Pa
(2)3530
sin 8.980093
.1385sin =??=-=ο
αρ
g p p L B
A cm 2-10
6664
05.08.9136001=??=?=h g p Hg ρPa
68
.08
.910006664
2
2=?=
=
?g
p
h O H ρm 2-11
1
022gh p gh p O H Hg a ρρ+=+
4
032gh p gh p O H Hg a ρρ+=+
整理得
)
(1
321422
h h h h Hg Hg O H O
H ρρρρ+-=
)3.0136002.0136005.01000(1000
1
?+?-?=
86.1=m 2-12 )
()()(1123
4
2h H g h h g h h g p p O H Hg
Hg
a
---+-+=ρρρ
)
5.15.3(8.91000)5.15.2(8.913600)0.13.2(8.913600105-??--??+-??+=
386944
=Pa
2-13 gh h g p Hg
A
ρρ=++)84.0(
85.1138
.9)100075.013600(84
.08.9100075.010372.1)(84.05
=??-???+?=-?+=g g p h Hg
A
ρρρcm 2-14 )0.343.3(1000)74.22.3(1000-?-=-?+g d g d p B
A
862.043
.08.91000
46
.08.9100060.110845=??-???+-=B
d 2-15 59.0)59.0(22?++-=-g z g p gz p Hg
O
H B
O
H A
ρρρ 整理
：
853.7259.08.9)100013600(59.059.02=??-=?-?=-g g p p O
H Hg B A ρρkPa
2-16 设差压计中的工作液体密度为ρ' )()()(2
1
3
2
4
1
h h g h h g p h h g p B
A
-'---=--ρρρ )()(2
1
3
2
4
1
h h g h h h h g p p p B
A
-'-+--=-=?ρρ
)48.381.3(8.9100075.0)00.348.310.081.3(8.910005.1-???-+--???=
=5
.45055Pa
065.38
.910005.15.45055=??=?g p ρ m
2-17
1
12233100010001000gh d gh d gh d p p A B ---=
44
.28.975.0100052.18.9110006.08.96.131000274600???-???-???-=
161802
=Pa 2-18
82
.38)34.01360053.0100025.1(8.934.053.0-=?-???=?-?=g g p Hg A ρρkP
a
2-19 (1) 981010018.910004=????==-ghA F ρN
(2) 95.1)99.01001.001.0(8.910004
=?+???==-gV G ρN 2-20 证明：如书中证明过程。 2-21 设油的密度为ρ
96.11745428.32
8
.38.9100083.0=?????==AB
cAB AB A gh F ρN 56448
16.14836424.22
4
.28.9100024.28.38.9830221+=????+????=+=+=AB cBC O H BC AB BC BC BC A gh A gh F F F ρρ
16
.204812=N
12
.322267=+=BC AB ABC F F F N
对A 点取矩
3
2211D BC D BC D AB D ABC y F y F y F y F ?+?+?=?
12
.322267)
32
4.28.3(56448)24.28.3(16.148364)328.3(96.117454?+?++?+??=
D y
171.4=m （距A 点）
2-22 设梯形坝矩形部分重量为1
G ，三角形部分重量为2
G
（1）x x
x G
G G 3528)42
4(308.920002
1
=?+
???=+=(kN)
1323
3032
3
9800=???==A gh F c ρ(kN)
F
G 10=Θ 75.33528000
10
1323000=?=∴x m （2）1323331=??F kN·m <
5
.60637)3
2
421234(75.3308.920003223221=??+?????=?+?x G x G
kN·m
稳固
2-23 7.4124105842.19.0)60sin 29.0(9800-=??-?==h h A gh F c
ο
ρ
总压力F 的作用点到A 点的距离
)
45.01547.1(1281
.045.09
.02.1)29.060sin (129.02.145.029.03-?+
=??-??+
=+=h h A
y I y c cx ο
由y F G ?=?3.0
整理得
014.22558968.83602262.659952=+-h h （提示
a
ac b b x 242-±-=
）
解得：877.0=h m 2-24 图示法：
h F y F y F 3
22221=+ 整理得 4
21=+y y
又
2
12
11=??? ??=h l A A 所以
22
3
1=
l
1
l
于是 414.123
2
11===
l y m
586
.2412=-=y y m
2-25
52
.3503483.1915.0)22.12
83
.1(9800=??+?==A gh F c ρN
266
.283.1915.0)22.12
83.1(83.1915.0121
)22.12
83.1(3
=??+??++=+=A y I y y c cx c D m(距液
面) 2-26
55
.1939283.122.12
1
)91.045sin 83.132(9800=???+???==οA gh F c ρN
58.283.122.121)83.13245
sin 91.0(83.122.1361
)83.13245
sin 91.0(3
=????+??+?+=+=ο
ο
A y I y y c cx c D m
(距液面)
或293
.145
sin
91
.058.2=-ο
m(距C 点)
2-27 第一种计算方法：
设水面高为486.5=H m ，油面高为829.1=h m ；水的密度为1
ρ，油的密度为2
ρ
左侧闸门以下水的压力：
5.199812
1
111=??==b h h
g A gh F c ρρN 右侧油的压力：1
.149862
2222
=??==b h h
g A gh F
c ρρN
左侧闸门上方折算液面相对压强：6.20938)(1
=+-=e p h H g p ρ(Pa) 则：7.466830
==A p F N
由力矩平衡方程(对A 点取矩)：
h F h F h F h F B =-+3
2
322210
解得：26672
=B
F
（N ）
第二种计算方法是将左侧液面上气体的计示压强折算成液柱高（水柱高），加到水的高度H 中去，然后用新的水位高H '来进行计算，步骤都按液面为大气压强时计算。
966.310
8.910
49
.1486.53
4=??-='H m 闸门左侧所受压力：
66674
219.1829.1)2
829
.1966.3(108.9)2(3111=??-??=-'==hb h H g A gh F c ρρN
作用点： 143
.3)2
(12)2
(3
111
=-'+-'=+=hb
h H bh h H A y I y y
c cx c D m
闸门右侧所受压力：
14986219.1829.12
829
.18.9750222=???
?==A gh F c ρN
作用点： 219.13
2
2
==
h y
D m
由力矩平衡方程： []h F h F h H y
F B D =?--'-?3
2
)(2
11
(对A 点取矩) 解
得
：
26685829
.1219.114986006.166674=?-?=B
F N 2-28
6.16409183.12
83
.18.91000=???
?==A gh p c x ρN
1
.25763183.14
1
8.910002=????==πρp z gV p N
2-29 C 点的测压管水面的距离
673.99800
101325196120=-=-=g p p H a
ρm )
13222673.9(114.3980032)2(232?--??=??
?
???--===R h H R g gV F F p z ππρρ
37
.246=kN
2-30 A 点：29400
5.122
2
8.91000=????==A gh F
c A
ρN B
点
：
1161
5.14
2218.91000242402
=?????-=-=πρp B gV G F N
2-31
)
25.014.33
2
15.014.341(9800)3241(3232??-????=-==R H D g gV F p z ππρρ
7
.1602=N 7.4004
1
==
z F F N
2-32
6002515.32
5
.39800=???
==A gh F c x ρN
986
.315
.30
3
15
.30
==?=??dy y xdy V p m 3
39058
==p z gV F ρN
8
.7161322=+=z x F F F N
2-33 (1)
2
490012
9800h h h
A gh F c x =???==ρ
)
arcsin 22(980022
20
2
2
R
h R h R h dz z R g xdz g gV F h
h p z +-=-===?
?ρρρ
(2)
2
490012
9800h h h
A gh F c x =???==ρ
h h a
h a g dz a z g xdz g gV F h
h
p z 3196003223
=====?
?ρρρρ
(3)
2
490012
9800h h h
A gh F c x =???==ρ
)
arcsin (9800)arcsin 1(220
0a h a a h
h b dz a z b g xdz g gV F h
h
p z --+====??ρρρ
2-34
(1)
86
.153)5.35.8(214.34
1
9800)(412212=-????=?-?==D g gV F p z πρρkN
(2) 0=x
F 0=z
F
2-35 (1) )4
1(2
H d g gV W πρρ== 31
.34.314.398001043.29442
42=????==d g W H πρm
(2) 设在外载荷的作用下，室内的水面又升高了H ' H d d h d '-=)(41412
2
1
2
ππ 2
21
2
d
d h
d H -=
'∴ )
(4
1
2H H h d g W F '++?=+πρ 解得12.0=h m
2-36 设水的密度为ρ，煤油的密度为ρ' 33.1305.08.910001082.133
=??-?=-=gH p p C
A
ρkPa 又B
A p gh h H g p ='+-+ρρ)(
则2.108
.9)100010008.0(05
.08.910001380013330)(=?-???+-=-'+-=g gH p p h B
A ρρρmm 2-37 设7.5m 高处的水平面为基准面，
则闸门上部自由液面距基准面的高度为H
则有gH g p g
ρρ=?+5.1 9.719800
5.198006900005.1=?+=?+=g g p H g
ρρm 闸门形心的淹深（闸门形心距自由液面
的距离）6
.6760sin 32
1
39.71=??--=οc
h m
闸
门
所受
的总
压力
6.49685.236.678.91000=????==A gh F c
ρkN
07.785.23866.06.671235.2866.06.6760
sin 1260sin 3
3=???+=+=+=hb h bh h A y I y y c
c c cx c D ο
ο
m
(距自由液面)
2-38 水平方向的压力： 左侧264600
6323
8.91000111
=????==A gh F c x ρN 右侧6615065.12
5
.18.91000222
=???
?==A gh F
c x ρN
198450
21=-=x x x F F F N 方向：水平由左指向右
竖直方向的压力：
5
.311566634
438.910002=?????==π
ρp z gV F N 方向：垂
直自下向上
总压力6.36939922
=+=z
x
F F F N 方向：6369.0==z
x F
F tg θ， ο
5.32=θ 第三章
3-1 （1）二维流动 （2）定常流动
（3）2
xy u =，3
3
1y v -=，xy w =
316232232023104444322=?-=-=+-+=??+??+??+??=
xy xy xy y y xy z u w y u v x u u t u a x 332231310310055232=?==?++?+=??+??+??+??=
y xy y y xy z v w y v v x v u t v a y 3
162312310310333332=?-=-=+-+=??+??+??+??=
xy xy x y y xy z z w y z v x z u t z a z k
j i a ρρρρ3
16332316++=
3-2 （1）三维流动 （2）非定常流动
（3）2
3
)214(t xy y x u ++=，z y x v +-=3
3，0=w 当)1,3,2,2(),,,(=t z y x 时，
206441)22()326(1)2442()44214()44214(120)2)(3()42)(214()214(2333232233=?+?+-+?+??++?+++???=+++-+++++++=??+??+??+??=
t x z y x t y x xy y x xy y x t z
u w y u v x u u t u a x
348
)23()326(3)44214(0)3)(3(3)214(0233233=?-?+-+?++?=+-+-+?+++=??+??+??+??=
y z y x xy y x z
v w y v v x v u t v a y
j
i a ρρρ
34820644+=
3-3
2
22
222222222222222)(4)(222)(222y x x m y x xy m y x y m y x x y x m y x x m z
u w y u v x u u
a x +-=+-+++-++=??+??+??=πππππ
2
22
222222
22222
2222)(4)(222)(222y x y m y x y y x m y x y m y x xy m y x x m z
v w y v v x v u
a y +-=+-++++-+=??+??+??=πππππ
j y x y m i y x x m a ρ??
2
222222222)
(4)(4+-+-=ππ
3-4
v
dy
u dx = 即3
2++-=+t y dy
t x dx 0
)2()3(=+-++-dy t x dx t y
积分得
C
ty xy x tx xy y
x x x =+-++-,0,0
,0,0)2()3(
即C ty xy x tx =--+23
0=t 时，过P(-1，
-1)点，4-=C ，流线方程为043=+-xy x 3-5
v
dy u dx = 即x
dy
y dx 44=- 0
44=+ydy xdx 积分得C y x =+2
2
流线簇是以坐标原点为圆心的同心圆，逆时针流动。
3-6 v
dy
u dx =
即2
22
222y x x dy y x y dx +Γ=+Γ-
ππ 积分得C y x =+2
2
x
3212- 则3
6x
y -=
y 又13
61=-=
?==u x
uy uA q
v
则x u -=63
3
2)6(9
)6(363x x x y u v x u u
a x -=--=??+??=
当1=x 时，125
9
=
x
a
3-8 （1）0)()24()4(=-++-+-=??+??+??
y y x y x z
w y v x u 连续
（2）00)2(2=+-+=??+??+??
t t z
w y v x u 连续 （3）064≠+=??+??
x y y v x u 不连续 （4）0)4(4=-+=??+??
x x y
v x u 连续 3-9 (1) ???
????
??=-ττρρρd t
dA u dA u A A 2
1
222111
(2) ????=2
1
2
22111A A dA u dA u ρρ
(3) ????
=2
1
2
211A A dA u dA u
(4)
τρρρd t
dA u dA u ??=
-222111
2
22111dA u dA u ρρ=
2
211dA u dA u =
3-10
0=??+??+??z
w y v x u 得ax y
v
2-=?? 积分：)
(2x f axy v +-=
=y Θ时 0=v 0)(=∴x f 则axy v 2-=
3-11 035=??+-=??+??+??
z
w z w y v x u 2-=??z
w
积分得
z
w 2-= 3-12
g
V g p z g V g p z 222
2222111+
+=++ρρ
其中：2
1
z z =；02
=V
则21000
35
.08.9)10001594(2)(2)(21
2
1
=??-?=?-'=-=ρρρρh g p p V m/s 3-13
g
V g p z g V g p z B B B A A A 222
2+
+=++ρρ
其中：4
.2=A
V
m/s ；
4.51
.015.04.22
2
22
=?==B A A B d d V V m/s ；
2
.1=-B A z z m ；5.1=g
p
A
ρm 代入上式得506.18
.924.54.25.12.12
2=?-++=g p B ρm
3-14
g
V g p z g V g p z 222
2222333+
+=++ρρ 其中：5.03.28.23232
=-=-=-h h z z
m ；3
2
p p
=；
02.3075.014.3360048
442
22=???==
d q V v πm/s ；代入数据解得
349
.43=V m/s
06249.0349
.414.33600484433=???==
V q d v πm
3-15 g
V g p z g V g p z 222
2222111+
+=++ρρ
其中：22
1
=-z z m ；3
2
p p =；21
=V m/s 代入数据解得573.62
=V m/s 165.0573
.63.022
2
2
112
=?==V d V d m 3-16 g
V g p z g V g p z 222
2222111+
+=++ρρ
其中：2
1
z z
=；3332
025.08.91360011
=??==gh p
Hg ρPa ；
1470
15.08.91000222-=??-=-=gh p O H ρPa
；
82.220929
.012
.211===
A q V v m/s
代入数据解得
61
.912=V m/s ，则
0231.061
.9112
.22
2
===V q A v
m 2 3-17设水箱液面为1-1，管道出口截面为2-2 g
V g p z g V g p z 2222
2
2
2
1
1
1
++=++ρρ g
V 20000)1.23(2
2+
+=+++ 得10
2
=V
m/s
(1)
g
V g p z g V g p z A A A 222
2222+
+=++ρρ
第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。 解：d=ρ/ρw=2.94（g/cm3）/1（g/cm3）=2.94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α（co2）=13.5%，a(SO2)=0.3%，a(O2)=5.2%，a(N2)=76%，a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计压强Pe=1432Pa，当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。
2-4.当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。 2-5.绝对压强为3.923×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少？ 2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg，使槽内压强降到9.8067×10^4Pa，设石油的体积模量K＝1.32×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h，温度为70℃的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90℃，而水的体胀系数αV=0.000641/℃，问从锅炉中每小时流出多少立方米的水？
2-8. 压缩机压缩空气，绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa，温度从20℃升高到78℃，问空气体积减少了多少？ 2-9. 动力粘度为2.9×10^-4Pa·S，密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少？解：V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力粘度。
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？
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 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
流体力学 实验指导书与报告 静力学实验 雷诺实验 中国矿业大学能源与动力实验中心
学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z p ，即静水力学实验仪显示的测压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，同一静止液面内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。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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域。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0 。 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h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于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；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm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；当采用有机下班玻璃作测压管时，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。因为只有全部具有下列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），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
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 。
流体力学课程实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0工程流体力学 第四版 孔珑 作业答案 详解
第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=cm3，试求它的相对密度d。 解：d=ρ/ρw=（g/cm3）/1（g/cm3）= 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α（co2）=%，a(SO2)=%，a(O2)=%，a(N2)=76%，a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计压强Pe=1432Pa，当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。
2-4.当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增长%，试求该液体的体积模量。 2-5.绝对压强为×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少 2-6. 充满石油的油槽内的压强为×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg，使槽内压强降到×10^4Pa，设石油的体积模量K＝×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h，温度为70℃的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90℃，而水的体胀系数αV=℃，问从锅炉中每小时流出多少立方米的水
2-8. 压缩机压缩空气，绝对压强从×104Pa升高到×105Pa，温度从20℃升高到78℃，问空气体积减少了多少 2-9. 动力粘度为×10^-4Pa·S，密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少 解：V=u/ρ=×10^-4/678=×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=×10-6m2/s,密度ρ0=m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力 粘度。
最新大学工程流体力学实验-参考答案 参考答案 流体力学实验室 二○○六年 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指γp z +，即静水力学实验仪显示的测压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，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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域。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0γ。 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0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于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，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 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，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
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
第1章 绪论 选择题 【1.1】 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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 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 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 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。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
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
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：2014.12.11成绩： 班级：石工12-09学号：12021409姓名：陈相君教师：李成华 同组者：魏晓彤，刘海飞 实验二、能量方程（伯诺利方程）实验 一、实验目的 1．验证实际流体稳定流的能量方程； 2．通过对诸多动水水力现象的实验分析，理解能量转换特性； 3．掌握流速、流量、压强等水力要素的实验量测技能。 二、实验装置 本实验的装置如图2-1所示。 图2-1 自循环伯诺利方程实验装置 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无极调速器；4溢流板；5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压机；8滑动测量尺；9.测压管；10.试验管道； 11.测压点；12皮托管；13.试验流量调节阀 说明 本仪器测压管有两种： （1）皮托管测压管（表2-1中标﹡的测压管），用以测读皮托管探头对准点的总水头； （2）普通测压管（表2-1未标﹡者），用以定量量测测压管水头。 实验流量用阀13调节，流量由调节阀13测量。
三、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i ）的能量方程式（i =2,3,…,n ） i w i i i i h g v p z g p z -++ + =+ + 1222 2 111 1αγυαγ 取12n 1a a a ==???==，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 z+p/r 值，测 出透过管路的流量，即可计算出断面平均流速，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。 四、实验要求 1．记录有关常数实验装置编号 No._4____ 均匀段1d = 1.40-210m ?；缩管段2d =1.01-210m ?；扩管段3d =2.00-2 10m ?； 水箱液面高程0?= 47.6-2 10m ?；上管道轴线高程z ?=19 -2 10m ? （基准面选在标尺的零点上） 2．量测（p z γ + ）并记入表2-2。 注：i i i p h z γ =+ 为测压管水头，单位：-2 10m ，i 为测点编号。 3．计算流速水头和总水头。
流体力学实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0工程流体力学_第四版_孔珑_作业答案_详解教学文稿
工程流体力学_第四版_孔珑_作业答案_详 解
第二章 2-1.已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。 解：d=ρ/ρw=2.94（g/cm3）/1（g/cm3）=2.94 2-2.已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为α（co2）=13.5%，a(SO2)=0.3%，a(O2)=5.2%，a(N2)=76%，a(H2O)=5%。试求烟气的密度。 2-3.上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计压强Pe=1432Pa，当地大气压强 Pa=10058Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。
2-4.当压强增量为50000Pa时，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。
2-5.绝对压强为3.923×10^5Pa的空气的等温体积模量和等熵体积模量各等于多少？ 2-6. 充满石油的油槽内的压强为4.9033×10^5Pa,今由槽中排出石油40kg，使槽内压强降到9.8067×10^4Pa，设石油的体积模量K＝1.32×10^9 Pa。试求油槽的体积。 2-7. 流量为50m3/h，温度为70℃的水流入热水锅炉，经加热后水温升到90℃，而水的体胀系数αV=0.000641/℃，问从锅炉中每小时流出多少立方米的水？
2-8. 压缩机压缩空气，绝对压强从9.8067×104Pa升高到5.8840×105Pa，温度从20℃升高到78℃，问空气体积减少了多少？ 2-9. 动力粘度为2.9×10^-4Pa·S，密度为678kg/m3的油，其运动粘度等于多少？ 解：V=u/ρ=2.9×10^-4/678=4.28×10^-7m2/s 2-10. 设空气在0℃时的运动粘度ν0=13.2×10-6m2/s,密度ρ0=1.29kg/m3。试求在150℃时空气的动力粘度。 2-11. 借恩氏粘度计测得石油的粘度为8.5oE,如石油的密度为ρ=850kg/m3,试求石油的动力粘度。
管路沿程阻力系数测定实验 1． 为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？ 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ??? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +?+?+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=- )(6.1221h h ?+?= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流 （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。
水力学工程流体力学 实验指导书及实验报告 专业农田水利班级 学号姓名 河北农业大学城乡建设学院水力学教研室
目录 （一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 (1) （二）不可压缩流体恒定流动量定律实验 (4) （三）雷诺实验 (8) （四）文丘里实验 (10) （五）局部水头损失实验 (14) （六）孔口与管嘴出流实验 (18)
（一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 一．实验目的要求： 1.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验两侧技术； 2.验证恒定总流的能量方程； 3.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性。 二．实验装置： 本实验的装置如图1.1所示，图中： 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.溢流板； 5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压计； 8.滑动测量尺； 9.测压管；10.实验管道；11.测压点；12.毕托管；13.实验流量调节阀。 三．实验原理：
在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面，可以列出进口断面（1）至断面（i ）的能量方程式（2,3,,i n =??????） 1i z + +=z +++22 1 1 1122i i i w i p v p v h g g 取121n a a a ==???=，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出z+ p 值，测出通过 管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及2 2v g ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 四．实验方法与步骤： 1.熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2.打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平（开关几次）。 3．打开阀13，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测管水头的变化情况。 4.调节阀13开度，待流量稳定后，侧记各测压管液面读数，同时测记实验流量（与毕托管相连通的是演示用，不必测记读数）。 5.再调节阀13开度1～2次，其中一次使阀门开度最大（以液面降到标尺最低点为限），按第4步重复测量。 五．实验成果及要求： 实验台号No 1.把有关常数记入表1.1 表1.1 有关常数记录表 水箱液面高程0?= cm,上管道轴线高程s ?= cm 。 注：（1）打“＊”者为毕托管测点（测点编号见图1.2） （2）2、3为直管均匀流段同一断面上的二个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的二个测点。 2.量测（z+ p ）并记入表1.2。
实验一 管路沿程阻力系数测定实验1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O—O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设，，由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 ～曲线的斜率m=1.0～1.8，即与成正比，表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围，或者对某
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2% 误差时，可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。
食品工程原理流体力学综合实验思考题答案汇总 （河南工业大学粮油食品） 1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 答：无影响。因为Q=αA△tm，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△tm不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，所以传热效果不变 2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一 致？它们分别表示什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。 答：不一致。计算空气质量流量时所用到的密度值是冷流体进口温度下对应 的密度；求雷诺数时的密度值时是冷流体进出口算术平均温度对应的密度。 3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝
水？如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。在外管最低处设置排水口，若压力表晃动，则及时打开排冷凝水阀门， 让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走 在不同压强下测试得到的数据，将会对α产生影响，因为PV=nRT，P与V 是变量，P变化后T也随之改变，T改变后，蒸汽进口处的温度就会改变，△tm也会改变 1．在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀?为什么? 答可以不关闭，因为流量调节阀的作用是调节流量的平衡的，避免压缩空气 出现大的波动 1
2．为什么排气？如何检测管路中的空气已经被排除干净? 答：若测压管内存有气体，在测量压强时，水柱因含气泡而虚高，使压强测得不准确。排气后的测压管一端通静止的小水箱中（此小水箱可用有透明的 机玻璃制作，以便看到箱内的水面），装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面是否与水箱中的水面齐平，齐平则表示排气已干净3．以水做介质所测得的λ～Re 关系能否适用于其它流体?如何应用? 答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行 的曲线，但雷诺数本身并不是十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端 数据。雷诺数本身只与速度，粘度和管径一次相关，不同流体的粘度可以查表。（对于其他牛顿型流体就可以. Re 反应了流体的性质,虽然其他的流体的密度和黏度都与水不一样,但是最终都在Re上面反应出来了.所以仍然适用.）