第一章
1、连续介质模型：把流体看成没有空隙的连续介质，则流体中的一切物理量(如速度u 和密度ρ)都可看作时空的连续函数。
2、流体的主要物理性质：惯性、粘性、压缩性、膨胀性及表面张力特性。
3、粘性是流体抵抗剪切变形的一种性质，温度是粘度的主要影响因素。
4、水是不可压缩流体（处爆炸和水击情况），水是具有粘性的。
5、水的密度1000Kg/m3，水银的密度13600Kg/m3
6、粘度v=（0.01775*10-4）/（1+0.0337t+0.000221t2）
第二章
1、流体静应力的两个特性：（1）.垂向性：只能是压应力（压强），方向垂直并指向作用面。
（2）各向等值性：同一点静压强大小各向相等，与作用面方位无关。
2、压强可分为大气压强p a、绝对压强p abs、相对压强p 和真空度p v，并有p abs=p a+p，当p <0 ，
P v= –p。（计算题中一般都以相对压强p计算，大气界面p等于0）
3、标准大气压（atm）为101.325kpa，一个工程大气压（at）为98kpa。
工程大气压1at=98kpa=10mH2O=736mmHg。
4、等压面的判定：（1）质量力垂直于等压面（2）只有重力作用（3）静止流体（4）其等压
面为水平面（5）同一种连续介质
5、流体静力学基本方程：
【p/ρg 称为测压管高度或压强水头，Z+p/ρg 称为测压管水头。】（计算题公式，典型例题例2-1，例2-2，课后习题2-3,2-5）
6、求解平面上的流体静压力：
（典型例题2-5,2-8，课后习题2-12）
（2）图解法：(对规则的矩形平面) F＝压强分布图面积×宽 y D：压强分布图的形心处7、求解曲面上的流体总静压力：
（课后习题2-16,2-18）
第三章
1、欧拉加速度：
2、流线的性质：a. 同一时刻的不同流线，不能相交。b. 流线不能是折线，而是一条光滑
的曲线。c. 流线簇的疏密反映了速度的大小。
3、无漩流的角速度：
（课后习题3-3,3-4,3-5）
第四章（重点）
1、恒定总流连续性方程：（课后习题4-3）
2、恒定总流伯努利方程：
适用条件：1)恒定流； 2）不可压缩流
体；3)质量力只有重力；4)所选取的两计算断面必须是渐变流过流断面，但两过流断面间可以是急变流。5)总流的流量沿程不变；
3、当两断面有能量输入、输出时，伯努利方程应为：
（例题4-2,4-4，课后习题
4-7,4-8,4-11）
4、
测压管水头线坡度：
第六章
1、能量损失：
对于非圆管流的层流、紊流：
（R为水力半径：R=A/湿周x）
2、均匀流基本方程：边界切应力τ = ρg R J 或τ =λρv2/8 （J=λv2/8Rg）
d/
3、雷诺数Re=v
c
4、流体的两种流态判别：当圆管流中Re <2300，或明渠流中Re <575 时为层流，反之为紊
流。当层流时，λ= 64/Re 。
5、圆管中不可压缩恒定均匀层流的速度：
（例题6-3，课后习题6-1，6-5,6-6,6-9）
第七章
1、薄壁锐缘圆形小孔口自由出流，淹没出流流量计算公式：
[μ=εφ,ε=A C/A=0.64,φ=1/√(1+ξ0)]（例题7-1） (自由出流时，H0 为孔口形心以上的水面高度；淹没出流时，H0 为上、下游水面高度差) 2、直角进口管嘴出流的工作条件：
1）作用水头H0≤9.0m 2）管嘴长度l = (3 ～4)d 3）管嘴保持满管出流
3、管嘴出流的流量公式：
4、圆柱形外管嘴的真空度：
（课后习题7-1,7-2,7-4）
第八章
1、等径短管水力计算基本公式：自由式：
（自由出流时Σζ中不含出口损失，淹没出流时，ζ出口=1，
故有（1+Σζ）自由= Σ（ζ）淹没）。
2.直角水头损失ζ=0.5 （例题8-3，课后习题8-2,8-3,8-5）
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=- ++
流体力学知识点大全- 吐血整理
1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张 力。 2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时，属假塑性体。当n=1时，流动属于牛顿型。当n>1时，属胀塑性体。 3． 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态 空间变化特性： 一维，二维和三维 流体内部流动结构： 层流和湍流 流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩 流体运动特征： 有旋和无旋； 引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动 4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线 流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与 该曲线的速度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱 c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变 迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线； 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹 线。 稳态流动下，流线与迹线是重合的。 6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线 构成的管状曲面。 性质：①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位 置是否变化与流动状态有关。 7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡 量。 有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动：流 场中速度旋度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方 向一致。 8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统：就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表 面称为控制面。特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。
1.流体是一种在任何微小（剪切）力作用时，能产生（连续变形）的物质。 2.作用于流体上的力按其性质可以分为（表面力）力和（质量力力）。 3.缓变流任意过流截面静压强分布规律是：C g p z =+ρ。 4.局部损失的计算公式为：g v h j 22ξ=；沿程损失的计算公式为：g v d l h f 22 λ=。 5.连续性方程反映的是（质量）守恒。 6.对于呈驼峰或马鞍形性能曲线的风机，为避免启动过程中工况点通过不稳定区，应使风门处于（半开或全开）启动。 7.两泵相似，其中一泵的比转数是120，则另一泵的比转数是 120 。 8.泵在运行过程中，为保证其状态的正常、合理，必须满足：稳定工作条件 c H H ≥0)95.0~9.0(；经济工作条件max )9.0~85.0(ηη≥M ；不发生汽蚀的条 件实际装置汽蚀余量大于泵的允许汽蚀余量。 9.离心泵的轴向推力的常用平衡方法有：开平衡孔 采用平衡叶片 采用双吸叶轮 对称布置叶轮 平衡鼓 平衡盘，等。 二、简答 1．写出粘性流体总流伯努利方程，并说明其使用条件。 答： 质量力只有重力，两截面为缓变流截面，流体为不可压缩流体，做定常流动。 2．简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 答：温度升高液体粘性减小，气体粘性增大。因为液体粘度是由于分子内聚力造成的，温度升高升高内聚力减小，粘性也随之减小；气体粘度是由于分子无规则热运动造成的，温度升高热运动加剧，粘性随之增大。 3．泵与风机运行过程中会产生哪些能量损失？并说明全效率、容积效率、机械效率、水力效率的意义和它们之间的关系。 答：泵与风机内的能量损失有机械损失、容积损失、水力损失。全效率表示了泵与风机的能量有效利用程度。容积效率、机械效率、水力效率分别表示了容积 损失、机械损失、水力损失的程度。m h v ηηηη＝ 4.写出图2中1、2、3、4部件的名称及作用。 部件1—叶轮：把原动机的机械能转换成流体的机械能。 部件2—涡壳：将叶轮出口的气体汇集起来。 部件3—集流器：保证气流均匀充满叶轮进口，减小流动损失和降低进口涡流噪声。 部件4—轴向导流器：控制进气大小或叶轮进口气流方向，以满足调节要求。 部件5-主轴：支撑连接作用。 8.连续介质假说： 质点是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙，这就是… w h g v p z g v p z +++=++2222 22 22 111 1αγαγ
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q
一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项 （本大题60分，每小题3分） 1、温度的升高时液体粘度（）。 A、变化不大 B、不变 C、减小 D、增大 2、密度为1000kg/m3，运动粘度为10m2/s的流体的动力粘度为（）Pas。 A、1 B、0.1 C、0.01 D、0.001 3、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。 A、斜面 B、垂直面 C、水平面 D、曲面 4、1mmH2O等于（）。 A、9800Pa B、980Pa C、98Pa D、9.8Pa 5、压强与液标高度的关系是（）。 A、h=p/g B、p=ρg C、h=p/ρg D、h=p/ρ 6、流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中，p/ρg的物理意义是（） A、比位能 B、比压能 C、比势能 D、比动能 7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。 A、时间 B、空间位置坐标 C、压力 D、温度
8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。 A、动量守恒 B、牛顿内摩擦 C、能量守恒 D、质量守恒。 9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。 A、最大值的一半 B、面积平均值 C、统计平均值 D、体积平均值 10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。 A、功率 B、排量； C、扬程 D、效率 11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。 A、总水头 B、总能量 C、轴线位置 D、测压管水头 12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。 A、压力的头 B、位置水头 C、流速水头 D、位置水头。 13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。 A、惯性力与粘性力 B、粘性力与惯性力 C、重力与惯性力 D、惯性力与重力 14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（） A、2d B、d C、d/2； D、d/4。 15、过流断面的水力要素不包括（）。 A、断面面积 B、断面湿周 C、管壁粗糙度 D、速度梯度 16、圆管层流中的速度剖面是（）。
D D y S x e P gh2 gh1 h2 h1 b L y C C D D y x P hc 第一章 绪论 单位质量力： m F f B m = 密度值： 3 m kg 1000=水ρ， 3 m kg 13600=水银ρ， 3 m kg 29.1=空气ρ 牛顿内摩擦定律：剪切力： dy du μ τ=， 内摩擦力：dy du A T μ= 动力粘度： ρυ μ= 完全气体状态方程：RT P =ρ 压缩系数： dp d 1dp dV 1ρρκ= -=V （N m 2 ） 膨胀系数：T T V V V d d 1d d 1ρρα - == (1/C ?或1/K) 第二章 流体静力学+ 流体平衡微分方程： 01;01;01=??-=??-=??- z p z y p Y x p X ρρρ 液体平衡全微分方程：)(zdz ydy xdx dp ++=ρ 液体静力学基本方程：C =+ +=g p z gh p p 0ρρ或 绝对压强、相对压强与真空度：a abs P P P +=；v a abs P P P P -=-= 压强单位换算：水银柱水柱mm 73610/9800012 ===m m N at 2/101325 1m N atm = 注： h g P P →→ρ ； P N at →→2m /98000乘以 2/98000m N P a = 平面上的静水总压力：（1）图算法 Sb P = 作用点e h y D +=α sin 1 ) () 2(32121h h h h L e ++= ρ 若01 =h ，则压强为三角形分布，3 2L e y D == ρ 注：①图算法适合于矩形平面；②计算静水压力首先绘制压强分布图， α 且用相对压强绘制。 （2）解析法 A gh A p P c c ρ== 作用点A y I y y C xc C D + = 矩形12 3 bL I xc = 圆形 64 4 d I xc π= 曲面上的静水总压力： x c x c x A gh A p P ρ==；gV P z ρ= 总压力z x P P P += 与水平面的夹角 x z P P arct an =θ 潜体和浮体的总压力： 0=x P 排浮gV F P z ρ== 第三章 流体动力学基础 质点加速度的表达式??? ? ? ? ??? ??+??+??+??=??+??+??+??=??+??+??+??=z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z z z y z x z z y z y y y x y y x z x y x x x x A Q V Q Q Q Q Q G A = === ? 断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udA m ρρ 流体的运动微分方程： t z t y t x d du z p z d du y p Y d du x p X = ??-=??-=??- ρρρ1;1;1 不可压缩流体的连续性微分方程 ： 0z u y u x u z y x =??+??+?? 恒定元流的连续性方程： dQ A A ==2211d u d u 恒定总流的连续性方程：Q A A ==2211νν 无粘性流体元流伯努利方程：g 2u g p z g 2u g p z 2 2 222 111++=++ρρ 粘性流体元流伯努利方程： w 2 2222111'h g 2u g p z g 2u g p z +++=++ρρ
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业：热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与的对比关系。
一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；
1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。 2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。外 界通过接触传递，与表面积成正比的力。 3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。当流体 受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。 4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dp dV V p 1- =α）。↑p α越容易压缩。 ↓↑?=-==E d dp dV dp V E P P αρ ρα,。 5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dT dV V V 1= α）。 6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时， 产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。 7. dy du A F μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dy du ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度， s Pa ?。 8. dy du μ τ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。 9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。液体主要是内聚力， 气体主要是热运动。温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。 10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。 11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体 中也应该是连续分布的。优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。 12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2） 平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。
中北大学 《流体力学》 期末题
目录 第四模块期末试题 (3) 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3) 流体力学考试试题（A） (3) 流体力学考试试题（A）参考答案 (6) 中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8) 流体力学考试试题（A） (8) 流体力学考试试题（A）参考答案 (11)
第四模块 期末试题 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A ） 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ） A 、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C 、理想流体 D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y u d d μ τ =中的 y u d d 为运动流体的（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率 3．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、 0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强 p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ） A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0< 一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ 第一章绪论 表面力：又称面积力，是毗邻流体或其它物体，作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作用面积成比例。剪力、拉力、压力 质量力：是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比。重力、惯性力 流体的平衡或机械运动取决于： 1.流体本身的物理性质（内因） 2.作用在流体上的力（外因） 流体的主要物理性质： 密度：是指单位体积流体的质量。单位：kg/m3 。 重度：指单位体积流体的重量。单位： N/m3 。 流体的密度、重度均随压力和温度而变化。 流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。 流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。任何一种流体都具有粘滞性。 牛顿通过著名的平板实验，说明了流体的粘滞性，提出了牛顿内摩擦定律。 τ=μ(du/dy) τ只与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。 动力粘度μ：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N?s/m2 运动粘度ν：ν=μ/ρ 第二章流体静力学 流体静压强具有特性 1.流体静压强既然是一个压应力，它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向，即垂直于作用面，并指向作用面。 2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关，即同一点上各方向的静压强大小均相等。 静力学基本方程: P=Po+pgh 等压面：压强相等的空间点构成的面 绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs 相对压强：以当地大气压为基准起算的压强 P P=Pabs—Pa（当地大气压） 真空度：绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值 Pv Pv=Pa-Pabs= -P 测压管水头：是单位重量液体具有的总势能 基本问题： 1、求流体内某点的压强值：p = p0 +γh； 2、求压强差：p – p0 = γh ； 3、求液位高：h = （p - p0）/γ 江苏大学工程流体力学重点 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 第一章概论 1.流体质点：所谓流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。数学描述：在流体中任一点A(x，y，z)处取一个微团V ?，当0 ?V时，这个流体微团趋于点A，称为 → 流体质点。 ①流体质点无线尺度；②流体质点具有宏观特性；③流体质点的物理量值为周围临界体积范围内物理量的统计平均值。 2.连续介质假设：流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质，称为连续介质假设。 可运用连续函数论数学工具描述和分析流体运动。 连续介质和流体质点假设是对实际流体的数学抽象，就像几何学对自然物图形的抽象一样 只有在稀薄气体和激波层内等少数情况下，连续介质假设才不适用。 3.流体的粘性：粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性，是流体运动时内部流层之间产生切应力（内摩擦力）的性质。 粘性内摩擦力产生的原因：（1）分子间吸引力产生的阻力 （2）分子不规则运动动量交换产生的阻力 影响粘性的因素：（1）压强压强越高，液体粘性系数越高，气体粘性系数越低 （2）温度温度越高，液体线性越低，气体粘性越高 4.理想流体/实际流体：完全没有粘性的流体/具有粘性的流体。 5.控制体：流场中某一确定不变的区域。 6.牛顿内摩擦定律的内容是什么？ 答：流体内摩擦力的大小与流体的性质有关，与流体的速度梯度和粘度成正比。dy d νμτ= 7.牛顿流体和非牛顿流体：切应力和速度梯度之间的关系符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。否者称为非牛顿流体。 第二章 流体静力学 1.流体平衡状态有两种：一种是重力场中的平衡，即流体对地球没有相对运动；另一种是相对平衡，即流体相对容器或流体质点之间没有相对运动。 2.流体处于平衡状态时的压强称为流体静压强，用符号p 表示，单位为Pa （或N/㎡）。有两个基本特性： 流体静压强的方向与作用面垂直，并指向作用面的内法线方向。 第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大 1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场 —— 充满运动流体的空间称为流场 流线—— 流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管—— 由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束—— 流管内所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量 Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+??+??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++= 第一章 一、名词解释 1.理想流体：没有粘性的流体 2.惯性：是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。 3.牛顿内摩擦力定律：流体内摩擦力T 的大小与液体性质有关，并与流速梯度和接触面A 成正比而与接触面上的压力无关。 4.膨胀性：在压力不变条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。 5.收缩性：在温度不变条件下，流体在压强作用下，体积缩小的性质。 6.牛顿流体：遵循牛顿粘性定律得流体。 二、填空题 1.流体的动力粘性系数，将随流体的（温度）改变而变化，但随流体的（压力）变化则不大。 2.动力粘度μ的国际单位是（s p a ?或帕·秒）物理单位是（达因·秒/厘米2或2 /cm s dyn ?）。 3.运动粘度的国际单位是（米2/秒、s m /2 ），物理单位是（沱 ）。 4.流体就是各个（质点）之间具有很大的（流动性）的连续介质。 5.理想流体是一种设想的没有（粘性）的流体，在流动时各层之间没有相互作用的（切应力）， 即没有（摩擦力） 三、单选题 1. 不考虑流体粘性的流体称（ ）流体。 A A 理想 B 牛顿 C 非牛顿 D 实际 2．温度升高时，空气的粘性（ ） B A ．变小 B ．变大 C ．不变 D ．不能确定 3．运动粘度的单位是（ ） B A ．s/m 2 B ．m 2/s C ．N ?m 2/s D ．N ?s/m 2 4．与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是（ ） C A ．切应力与速度 B ．切应力与剪切变形 C ．切应力与剪切变形速度 D ．切应力与压强 5．200℃体积为2.5m 3的水，当温度升至800℃时，其体积变化率为（ ） C 200℃时：1ρ=998.23kg/m 3; 800℃时: 2ρ=971.83kg/m 3 A ．2.16% B ．1.28% C ．2.64% D ．3.08% 6．温度升高时，水的粘性（ ）。 A A ．变小 B ．变大 C ．不变 D ．不能确定 2．[动力]粘度μ与运动粘度υ的关系为（ ）。 B A ．υμρ= B ．μυρ= C ．ρυμ = D ．μυ=P 工程流体力学考试试题 1. 矩形闸门AB 可绕其顶端的A 轴旋转，由固定在闸门上的一个重物来保持闸门的关闭。已知闸门宽120cm ，长90cm ，整个闸门和重物共重1000kg ，重心在G 点处，G 点与A 点的水平距离为30cm ，闸门与水平面的夹角οθ60=，求水深为多少时闸门刚好打开? 2.以Langrange 变数(a,b,c)给出流体的运动规律为 ?? ???===-t t t ce z be y ae x 2 (1) 求速度场； (2) 流场是否是定常的？ (3)求t=0时刻过空间(1,1,1)点的流线； (4)求t=0时刻过空间(1,1,1)点的迹线。 3.高速水流在浅水明渠中流动，当遇到障碍物时会发生水跃现象，其水位将急剧上升（如图中(a)所示），其简化模型如图(b)所示。设跃水前后流速在截面上分布为均匀的，压力沿水深的变化与静水相同。如果流动是定常的，壁面上的摩阻可以不考虑。证明： (1)??? ? ??++-=1211281121gh V h h ； (2)水跃只有在11gh V ≥时才有可能发生； (3) 水跃过程中单位质量流体的机械能损失为()g h h h h 2 12124-。 4.考虑两块无限平板间的粘性不可压缩流体的定常层流运动。设两板间距离为h，流体密度和粘性系数分别为ρ和μ，流体的质量力不计，若沿板向压力梯度为常数，上板固定不动，下板以常速U 1 在其自身平面内作直线运动。求: (1)板间流体的速度分布； (2)任意截面上流体的质量流量； (3)平均速度； (4)最大速度； (5)作用在上下板上的摩擦应力。 题4 5.图示管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1=500m,L0=500m,L2=300m,d1=0.2m,d0=0.25m,λ1=0.029,λ2=0.026,λ0 =0.025,Q =100L/s.求Q 1 、Q 2 及d 2 。 6.已知平面势流的流函数xy y x7 4 6+ - = ψ，求流速分量、速度势。 好吧，最后几天了，大家都很荡漾了，都沉不下心了，我也只是捡重点的整理了一下，我一个人的肯定不太全。。。大家觉得有用的可以看看，结合自己的笔记复习 最后一考！ --油工801 802班 第一章 1-8解：2 /1147001 .01147.1m N u =? ==δ μτ 1-9解：() () 2 /5.1621196.012.02 1 5 .0065.021 m N d D u u =-? =-==μ δ μ τ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ P 7 “温度对粘度的影响 ”要看哦~ P 10 力的表现形式分为质量力和表面力 第二章 2-10解：设：水银的密度为1ρ，油的密度为2ρ。根据题意，有： 22p gZ p A A +=ρ（1） ()32p h Z g p A B +?+=ρ（2） 根据等压面理论，在等压面1-1上有： 312p h g p +?=ρ（3） 将式（3）代入（1），得： 312p h g gZ p A A +?+=ρρ（4） 将（4）-（2），得： ()()Pa h g p p B A 98125.08.9920100021=??-=?-=-ρρ 2-11解：设：水的密度为1ρ，油的密度为2ρ。根据题意，有： ()21p h Z g p B A +?+=ρ 221p h g gZ p B B +?+=ρρ ()()Pa h g p p B A 98125.08.9920100021=??-=?-=-ρρ 这俩大题，写的时候要分清几种流体的相对密度哦~ 2~5 2~6两节内容不考 P 13 流体静压力的特性（大小和方向） P 20 绝对压力 相对压力 真空度 第三章 3-15解：根据伯努里方程，建立吸入液面间与压水管出口的关系有： w h g u g p z z H g u g p ?++ + +=++222 2 2 212 1 1 ρρ 根据意u 1= 0，表压p 1= p 2为零。因此 m h g u z z H w 408.4228 .9220 2022 2 2 21=+?+ =?++ +=水柱 s m u D Q /10 57.12001.04 4 3 3 2 2 2-?=??= = π π W gHQ N 6.818 .010 57.1408.428.910003 =????= = -η ρ 1.粘滞性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质。 牛顿内摩擦定律：流体的内摩擦力大小与流体性质有关，与流体速度变化梯度和接触面积成正比。非牛顿流体。 2.液体的动力粘滞系数随温度升高而减小，气体的动力粘滞系数随温度升高而增大。通常 的压强对流体的动力粘滞系数影响不大，高压下流体的动力粘滞系数随压强的升高而增大。 3.连续介质：将流体认为是充满其所占据空间无任何空隙的质点所组成的连续体。无黏性 流体：不考虑黏性作用的流体。不可压缩流体：不计压缩性和热膨胀性对流体物理性质简化。 4.理想流体：不考虑黏性作用的流体。 5.实际流体：考虑黏性流体作用的实际流体。 6.流体在静止时不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法 线。 7.由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见 水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。 8.在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足等 压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。 9.阿基米德原理：无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积，也就是物体排开液体的体 积。 10.重力大于浮力，物体下沉至底。重力等于浮力，物体在任一水深维持平衡。重力小于浮 力，物体浮出液体表面，直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。 11.（1）等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇；（2）在同一水平面上的轴心压强最低，边缘 压强最高。 12.绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。相对压强：当地同高 程的大气压强ap为零点起算的压强。压力表的度数是相对压强，通常说的也是相对压强。1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg. 13.和大气相通的表面叫自由表面。 14.流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该 点的速度方向重合，这条曲线叫流线。区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。 15.我们把流体流动占据的空间称为流场，流体力学的主要任务就是研究流场中的流动。 16.欧拉法：通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。拉格朗日法：通过描述 每一质点的运动达到了解流体运动的方法。 17.动平衡的流动，各点流速不随时间变化，由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化， 这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。 18.因为建立恒定总流的伯努利方程时，把（z+P/pg）作为常熟提到积分号外面，只有渐变 流断面或均匀流断面的（Z+P/pg）=C。 19.可以，因为渐变流断面或均匀流断面上（Z+P/pg）=C。 20.动能修正系数：总流有效断面上的实际动能对按平均流速算出假象动能的比值，流速分 布越不均匀，值越大。动量修正系数：实际动量和按照平均流速计算的动量的比值，流速分布越不均匀，值越大。 21.在沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力，克服沿程阻 力引起的能量损失为沿程损失。在边壁急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域中及 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，其工程流体力学历年试卷及答案[精.选]
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