流体力学讲义-公共部分

流体力学基础

要求：

1、掌握流体的密度、相对密度、比容、压强、流量、

流速、粘度的概念，表示方法；

2、掌握绝对压力、相对压力、真空度的概念及相互关

系；

3、掌握流体静力学基本方程，稳定流动的连续性方程，伯努力方程，并能结合化工实际进行基本计算；

4、了解阻力的概念与计算；

5、了解流体流动类型及判断。

第一节基本概念

一单位及单位换算

1、国际单位：

（1）基本单位

长度（米）；时间（秒）；质量（千克）；温度（开尔文）；

（2）辅助单位；

（3）导出单位：

力（牛顿）；压强（帕斯卡）；

功、能、热（焦耳）；功率（瓦特）。（4）构成十进倍数和分数单位的词头

兆；千；分；

厘；毫；微。

2、工程单位

温度（摄氏度）；力（千克力）；

能，热（千卡）。

3、单位换算

20℃＝ K

二、流体静力学基本概念

1.密度：单位体积流体的质量称为流体的密度。

ρ＝ m / v 单位：kg/m3

注意：

⑴任何流体的密度都随温度和的压力的变化而变化。

液体的密度受压力的影响较小，可忽略。温度升高，其密度下降。

气体的密度随温度和压力有很大的变化。一般温度、压力下可按理想气体处理。ρ＝ PM/RT

⑵在选取密度数值时，一定要注意是哪个温度下的密度。

1．相对密度：流体在某温度ｔ下的密度与水在

４℃时的

密度之比，称为该流体在某温度ｔ下的相对密度。 d4t =ρt/ρ水4

说明：相对密度无单位。

液体和气体的密度及相对密度一般随温度的升高而降低。

在同一温度下，流体的密度与相对密度在数值上的关系为：ρ＝ 1000d

3.比容：流体单位质量的体积

4．压力（压强）：垂直作用于单位流体面积上的力，称为流体的压力强度或流体静压力，简称压力或压强。 P = F / A单位： Pa＝ N/m2

1atm ＝ 101.3 kPa

＝ 1.033 kgf/cm2

＝ 760 mm Hg

＝ 10.33 m H2O

流体的压力除了可以用不同的单位来计量以外，还可以用不同的压力基准来表示（视基准而定）

（1）绝压：以绝对零压作起点计算的压力，称为绝对压力，是流体的真实压力。（以绝对零压为基准）

流体的压力可用测压仪表来测量。以大气压力为基准量得的压力称为表压力或真空度。

（2）表压：被测流体的绝压大于外界大气压的数值，称表压力。即压力表上的读数。

（3）真空度：被测流体的绝压小于外界大气压的数值，称为真空度。

表压力＝绝对压力－大气压力

真空度＝大气压力－绝对压力

真空度即负表压。真空度越高则绝压越低。真空度为定值时，大气压越大，则绝压越大。

注意：

<1>大气压力不是固定不变的，它是由大气温度、湿度和所在地区的海拔高度而定。所以大气压应以当时当地气压计为准。

<2>表明流体压力时，要标出单位，同时对表压和真空度加以标注。

第二节．流体静力学基本方程

表明在重力作用下静止流体内部压强变化的规律。

P2 = P1 + ρg( Z1 - Z2 ) 或P= P0 + ρg h

说明：

（1）静止液体内部任一点的大小与液体密度和其深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压力越大。（2）液面上方压强P0有改变时，液体内部各点压强P也发生同样大小变化。

（3）压强差的大小可以用一定高度的液柱来表示。

h = (P- P0)/ρg

对于连续静止的同一流体，在同一水平面上各点压强相等（等压面）。

应用：压强、压差测量；液位测量；液封高度测量。

例：已知分馏塔底液面距地面4m，机泵入口距地面0.5m，油品的相对密度为0.8，求机泵的入口静压。

解：P表压= P0 + ρg h= 0 + 1000d g h

= 1000×0.8×9.81×(4 - 0.5)

= 27468 Pa = 27.5 kPa

或P绝压= 1.013×105 + 27468

= 128.8×103 Pa= 128.8kPa

例：已知油罐油品的高度3m，油的相对密度为0.7，

油罐顶压150kPa，计算罐底部的承受压力。

解：P底压= P顶+ ρg h = P顶+ 1000d g h

= 150×103+ 1000×0.7×9.81×3

= 170601Pa = 170.6 kPa

第三节．流体动力学基本概念

1．流量:在一定时间内通过某一截面流体的量.

质量流量W：单位时间内流体流过管路任一横截面质量。单位：Kg/s体积流量Q：单位时间内流体流过管路任一横截面体积数。单位：m3/s

2．流速

平均流速：u单位时间内流体在流动方向上所流过距离。

单位：m/s质量流速ω: 通过单位面积的质量流量。单位：Kg/ m2s

W = Qρω =uρ

3．稳定流动：流体在管路中流动时，与流动有关的参数（如速度、压强等），如不随时间而变，只随位置变化,称为稳定流动。

4．流体流动的连续性：流体在密闭管路中作稳定流动时，既不向管路中添加液体，也不发生漏损，则根据质量守恒定律，通过管路任一截面的流体质量流量应相等。这种现象称为流体流动的连续性。

稳定流动时的连续性方程： W1 = W2 = W3 或： u1ρ1A1 = u2ρ2A2 u1A1 = u2A2

对于圆管路： u1 /u2 = A2 / A1 = （d2/d1）2

例：液体在圆形管路中稳定流动，当管径减少一倍时，其流速是原来流速的几倍？（4倍）

（若管径增大一倍，则流速是原来流速的1/4倍）

例：水连续由粗管流入细管作稳定流动，粗管的内直径为80mm，细管的内直径为40mm。水在细管内的流速为3m/s,求水在粗管内的流速。

解：u1 /u 2 =（d2/d1）2

u1 = u2（d2/d1）2 = 3（40/80）2 = 0.75 m/s

第四节、流体稳定流动时能量平衡方程式——柏努利方程

1．流体的机械能：位能、动能、静压能 (J=N m) 流体流动过程中还有外加功的加入，能量的损失。2．柏努利方程

在流体输送过程中，各种形式的机械能相互转换，应

用能量守恒定律，列出1 kg流体的机械能衡算式：

gZ1 + P1/ρ +u12/2 + E = gZ2 + P2/ρ+u22/2 + E’（单位：J/kg）

或：Z1 + P1/ρg +u12/2g + H = Z2 + P2/ρg +u22/2g + h’(单位：m液柱)

（式中每一项称为压头）以压头表示能量大小时，须说明是哪一种流体。

3．应用：

（1）确定管道中流体的流速和流量

（2）确定高位槽的安装高度（确定容器的相对位置）（3）确定送料的压缩气体的压强

（4）确定流体输送机械的有效功率等

4．解题步骤：

（1）画出流程示意图：定出管路上的两个截面，以明确流动系统的衡算范围。

（2）截面的选取：两截面均应与流体流动方向垂直

两截面的流体必须是连续的

截面上的已知数据应充足而又包含待求参数

各项能量应与所取截面相互对应

不要取在阀门、弯头等部位

求外加功时，两截面应分别在输送设备的两侧（3）基准水平面的选取：一般的基准面可任意选取，但为简化计算取两个截面中的任一个截面为基准面，

则Z

值是指截面中心点与基准面的垂直距离。

（4）单位要统一。

（5）压强表示方法要一致。例：如图所示，水槽液面至水出口管垂直距离保持在

6.2m，水管全长330m，全管段的管径为106mm，若在流动

过程中压头损失为 6m水柱（不包括出口压头损失），试求导管中每小时的流量m3/h。

解：取水槽的液面为1-1’截面，管路出口的内侧为2-2’

截面，以出口管道中心线为基准水平面。

Z1 + P1/ρg +u12/2g + H = Z2 + P2/ρg +u22/2g + h’已知：Z1 = 6.2m P1 =0 (表压) H =0 u1≈0 (忽略) Z2 = 0 P2 =0 (表压) h’=6 u2 =? →Q

6.2 = u22/(2×9.81) + 6 u2 = 1.98 m/s

Q =u2 A = 1.98×(π/4)×0.1062×3600 = 62.8 m3/h 第五节流体流动类型

流体流动状况是由多方面因素决定的。

雷诺数 Re = duρ/μ单位：d 管直径 m ; u流速 m/s ;ρ密度 kg/ m3 ;μ粘度N.S/ m2

雷诺数表明流体流动的湍动程度。可用来判定流体流动类型。

雷诺数越大，流体内部湍动得越激烈。

Re ≤ 2000 属于层流

2000 < Re < 4000 属于过渡流

Re ≥ 4000 属于湍流

例：20℃的水在内径为50mm 的管内流动，流速为2m/s。

试确定水在管路中的流动类型。（水在20℃时密度为

998 kg/ m3 ，粘度为1.005 mN.S/ m2）。

解：Re = duρ/μ

=0.05×2×998/1.005×10-3=99300 > 4000

所以管中水的流动类型是湍流。

例：为了能以均匀的速度向精馏塔中加料，而使料液从高

位槽自动流入精馏塔中。高位槽液位维持不变，塔内压力

为0.4kgf/cm2（表压）。问高位槽中的液面须高出塔的进

料口若干米，才能使液体的进料量维持50 m3/h？已知原料液密度为900kg/m3，连接管及其入口和出口的阻力之和为2.22m液柱，连接管的规格为φ108×4mm。（如图）

解：选高位槽的液面为截面1-1'，精馏塔加料口的外侧为截面2-2'，并取精馏塔加料口的中心线为基准水平面。

在两截面间列柏努力方程式

Z1 + P1/ρg + u12/2g + H = Z2 + P2/ρg + u22/2g + h’（ m ）

已知：Z1=h u1≈0 H =0 P1=0（表压）ρ=900kg/m3 Z2=0 h’=2.22m P2=0.4kgf/cm2=39228 Pa（表

压）

则 h = P2/ρg +h’= 39228/（900×9.81）+ 2.22 = 6.66m

即高位槽的液位必须高出加料口6.66m

例：某车间用压缩空气来压送98%浓硫酸，每批压送量为0.3m3,要求在10分钟内压完，硫酸温度为20℃。管子规格φ38×3mm钢管，出口在硫酸贮槽液面上垂直距离为15m，设硫酸流经全管路的能量损失为10J/kg（不包括出口处能量损失）。试求开始压送时压缩空气的表压力。硫酸密度

为1831 kg/m3

解：取硫酸管内液面为截面1-1'，硫酸出口管内侧为截面2-2'，以为截面1-1'为基准水平面。在两截面间

列柏努力方程式

gZ1 + P1/ρ +u12/2 + E = gZ2 + P2/ρ+u22/2 + E’（J/kg）

已知Z1=0 P1=？ E=0 ω1≈0

Z2=15m P2=0（表压）E’=10J/kg u2=Q/A

=0.3/（10×60×π/4×0.0322）=0.625m

则 P1/1831= 159.81 + 0.6252/2 + 10

P1=2.89×105 Pa（表压）

即压缩空气的压力在开始时为2.89×105 Pa（表压）。

流体力学

一、填空：

1、被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值称

作，真空度是指，绝对压强是指。

2、真空度＝－绝对压强，表压＝－。

3、单位时间内流体流过管路任意截面的体积称作流量，其表达式是，单位是。称作质量流量，其表达式，单位是或。它们相互换算的关系是。

4、如流体流动的有关参数、只随而变，与无关，称作稳定流动。在平稳连续操作生产过程中，流体的流动是。如果

则称作不稳定流动，生产上的、阶段是不稳定流动。

5、流体流动的能量守恒方程称作方程式，以长度为单位，此方程是，其中称作位头，

速度头，静压头，如果是理想流体，

则三者之和沿管路，如果是实际流体，

则三者之和沿管路。任一二截面总压头之差称作。

6、称作内摩擦力，流体流动时产生内摩擦力的这种

特性称作。

7、衡量流体大小的物理量称为粘度，用表示，单位是，粘度与密度之比称作，用表示，单位是。

8、流体在管内流动的流型有和。当Re≤时，为流；当Re≥时，为流；当＜Re＜时，

为。

9、直管阻力是指流体阻力，局部阻力是指流体阻力。

10、Re＝，＝。

当量长度法阻力计算公式为，单位

为；阻力系数法计算阻力的公式为，单位为。

11、一般情况下，管道内流体流速在管截面中心处

最，在处等于零。

二、判断题：

1、气体的密度随温度的升高而升高，

随压力的增大而增大。（）

A.粘度

B.粘性

C.密度

3、1厘泊＝（）Pa.s，1斯＝（）m2/s。

A.10-3

B.10-4

C.105

D.108

4、观察雷诺实验，层流时质点与质点之间（），湍流时（）。

A.无径向脉动

B.有径向脉动5、流体在某管道内作稳定流动，管道两端的压差与阻力数值上应（）。

A.相等

B.不相等

6、流体在管内流动时，某一截面流体所具有的位能与（）有关。

A.管道长度

B.管道位置

C.流动阻力

D.管道直径

7、（）的粘度随温度的升高而下降；（）的粘度随温度的升高而升高。

A.液体

B.气体

8、流体的（）是产生流动阻力的原因。

计算题

2、某炼厂用φ108×4mm的钢管输送原油，输送量为

38t/h，已知该原油的相对密度为0.9，粘度为

72mpa.s，判断某油品相对密度

d＝0.824则245℃时的密度是824Kg。（）

3、1毫米水柱是指1毫米水柱高所产生的压力。（）

4、因为大气有重量，所以它对地面和空间的一切物体都

有压力，这个压力叫做大气压。（）

5、某设备真空度为430mmHg，所以其绝对压力也是

430mmHg。（）

6、同一高度的水柱和水银柱表示的压力相等。（）

7、局部阻力损失消耗流体的动能。（）

8、套管式换热器管隙流动面积为π／4（d1－d2）2。

（）

9、λ不仅与Re有关，而且与管内壁粗糙度有关。（）

10、层流时W平＝0.8W mxa。（）

计算题：

1、某车间利用压缩空气来压送98％的硫酸，每批压送

0.3m3要求10分钟内压送完，已知硫酸温度为20℃密

度为1840kg/m3，采用φ32mm的无缝钢管，总的压头损为0.8mm硫酸柱，求压缩空气的压强？高位槽与大气相通。

2、一套管式冷却器，外管内径为70mm，内管为φ

40×3mm的钢管，环隙中通过以20℃的冷却水，

其消耗量为8m3／h，试判断水的流动类型？

2、高位槽水面高于地面8m，水从φ108×4mm管道中流

出，管道出口高于地面2m，在本题特定条件下，总阻力损失＝6.5W2，其中W是管内流速m/s。计算①A－A截面处水的流速？②水的流量？

流体力学公式总结(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 工程流体力学公式总结 第二章 流体的主要物理性质 ? 流体的可压缩性计算、牛顿内摩擦定律的计算、粘度的三种表示方法。 1．密度 ρ = m /V 2．重度 γ = G /V 3．流体的密度和重度有以下的关系：γ = ρ g 或 ρ = γ/ g 4．密度的倒数称为比体积，以υ表示υ = 1/ ρ = V/m 5．流体的相对密度：d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水 6．热膨胀性 7．压缩性. 体积压缩率κ 8．体积模量 9．流体层接触面上的内摩擦力 10．单位面积上的内摩擦力（切应力）（牛顿内摩擦定律） 11．.动力粘度μ： T V V ??=1αp V V ??-=1κV P V K ??- =κ1n A F d d υμ=dn d v μτ±=n v d /d τμ=

12．运动粘度ν ：ν = μ/ρ 13．恩氏粘度°E ：°E = t 1 / t 2 第三章 流体静力学 ? 重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体的压强计算、流体静压力的计算（压力体）。 1．常见的质量力： 重力ΔW = Δmg 、 直线运动惯性力ΔFI = Δm ·a 离心惯性力ΔFR = Δm ·rω2 . 2．质量力为F 。：F = m ·am = m (f xi+f yj+f zk) am = F /m = f xi+f yj+f zk 为单位质量力，在数值上就等于加速度 实例：重力场中的流体只受到地球引力的作用，取z 轴铅垂向上，xoy 为水平面，则单位质量力在x 、y 、 z 轴上的分量为 fx = 0 , fy = 0 , fz = -mg /m = -g 式中负号表示重力加速度g 与坐标轴z 方向相反 3流体静压强不是矢量，而是标量，仅是坐标的连续函数。即： p = p (x ,y ,z )，由此得静压强的全微分为: 4．欧拉平衡微分方程式 z z p y y p x x p p d d d d ??????++=d d d d d d 0x p f x y z x y z x ??-=ρd d d d d d 0y p f x y z x y z y ??-=ρd d d d d d 0z p f x y z x y z z ??- =ρ

高等计算流体力学讲义(2)

高等计算流体力学讲义（2） 第二章 可压缩流动的数值方法 §1. Euler 方程的基本理论 0 概述 在计算流体力学中，传统上，针对可压缩Navier －Stokes 方程的无粘部分和粘性部分分别构造数值方法。其中最为困难和复杂的是无粘部分的离散方法；而粘性项的离散相对简单，一般采用中心差分离散。所以，本章主要研究无粘的Euler 方程的解法。在推广到Navier －Stokes 方程时，只需在Euler 方程的基础上，加上粘性项的离散即可。Euler 方程是一种典型的非线性守恒系统。下面我们将讨论一般的非线性守恒系统以及Euler 方程的一些数学理论，作为研究数值方法的基础。 1非线性守恒系统和Euler 方程 一维一阶非线性守恒系统(守恒律)可写为下列一般形式 =??+??x F t U ，0,>∈t R x （1） 其中U 称为守恒变量，是有m 个分量的列向量，即T m u u u U ),...,(21=。T m f f f F ),...,(21=称为通量函数，是U 的充分光滑的函数，且满足归零条件，即： 0)(lim =→U F U 即通量是对守恒变量的输运，守恒变量为零时，通量也为零。 守恒律的物理意义 设U 的初始值为：0(,0)(),U x U x x =∈R 。如果0()U x 在x ∈R 中有紧支集（即0U 在有限区域以外恒为零），则0(,)()U x t dx U x dx =??R R 。即此时虽然(,)U x t 的分布可以随时 间变化，但其总量保持守恒。 多维守恒律可以写为 )(=++??+??k H j G i F t U （2） 守恒律的空间导数项可以写为散度形式。 守恒系统（1）可以展开成所谓拟线性形式

流体力学期末考试作图

1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（3分） 2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向（4分） h1 A B h2 γ γ1=2γ h1 h2 A B γ

3、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（4分） 28．试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。 4、转速n=1500r/min 的离心风机，叶轮内径D 1=480mm 。叶片进口处空气相对速度ω1=25m/s， 与圆 周速度的夹角为 β1=60°，试绘制空气在叶片进口处的速度三角形。 题13图

5、画出两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线，并指出并联工作时每台泵的工作点。 答案：两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线如图所示，图中B点为并联工作时每台泵的工作点，A点为总的工作点。 1.绘出如图球体的压力体并标出力的方向。 2.试绘制图示AB壁面上的相对压强分布图，并注明大小。 28．试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。

试定性分析图中棱柱形长渠道中产生的水面曲线。假设流量、粗糙系数沿程不变。 28.有断面形状、尺寸相同的两段棱柱形渠道如图示，各段均足够长，且i1>i c，i2 h''，试绘出水面 01 曲线示意图，并标出曲线类型。 1．试做出下图中的AB壁面上的压强分布图。 1．画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。

2．画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。 3．有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。 0≠上V 0≠下V i 1=i c i 2i c K K

流体力学期末复习资料(精选.)

1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。 2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。 3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。 4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。 5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径 的关系为线性关系。 6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面 平均流速的1.75 次方成正比。 7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失 与断面平均流速的2 次方成正比。 8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。 9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。 10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。 11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。 12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。 13流体微团的运动可以分解为： 平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。 14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。 15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流 所组成。 16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和 平面均匀流两种势流所组成。 17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。 19、水击波分为直接水击波和间接水击波。 20、描述流体运动的两种方法为 欧拉法和拉格朗日法。 21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为： 层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、 紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。 22、绕流物体的阻力由和两 部分组成。 二、名词解释 1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质 2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。 4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。

(完整版)流体力学期末试题(答案)..

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<

流体力学资料复习整理

流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1、流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力,不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下,当流体质点之间有相对运动时,才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用,流体就不会静止下来,将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力(产生剪切应力的大小)体现在变形的速率上,而不就是变形的大小(与弹性体的不同之处)。 2、流体的重度:单位体积的流体所的受的重力,用γ表示。 g 一般计算中取9、8m /s 2 3、密度:=1000kg/,=1、2kg/,=13、6,常压常温下,空气的密度大约就是水的1/800 3、 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。通常液体与低速流动的气体(Ｕ<70m ／s)可作为不可压缩流体处理。 4、压缩系数: 弹性模数:21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数:）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5、流体的粘性:运动流体内存在内摩擦力的特性(有抵抗剪切变形的能力),这就就是粘滞性。流体的粘性就就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则就是粘性的动力表现。温度升高时,液体的粘性降低,气体粘性增加。 6、牛顿内摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为: 内摩擦力为: 此式即为牛顿内摩擦定律公式。其中:μ为动力粘度,表征流体抵抗变形的能力,它与密度的比值称为流体的运动粘度ν 内摩擦力就是成对出现的,流体所受的内摩擦力总与相对运动速度相反。为使公式中的τ值既能反映大小,又可表示方向,必须规定:公式中的τ就是靠近坐标原点一侧(即,其大小为μ du/dy,方向由du/dy 的符号决定,为正时τ与u 同向,为负时τ与u 反向,显然,对下图所示的流动,τ＞0, 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动,而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 粘性受温度影响明显: 气体粘性:分子热运动, 温度升高,粘性增加;液体粘性:分子间吸引力,温度升高,粘性下降。 7、理想流体:粘性系数很小,可以忽略粘性的流体 , 第二章 流体静力学 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝0=μ

(完整版)重庆大学流体力学课程试卷

A卷 B卷 开卷闭卷 其他 ，

222 7.7kN()4 z H O H O D P V L πγγ=?=? ?=↑ 7.7kN()z P P ==↑过圆柱中心 2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l/s ，水塔距与水池液面高差H=20m 水管长度l1=200m ，管径d1=250mm ，压力管长度l2=600m ，管径d2=200mm 空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，分别为： EMBED Equation.DSMT4 1 2.5ξ=, 20.5ξ= 2

f h g p z g p z ++ + =+ + 222 2 2 22 1 1 1υγ υγ 18 .908.96 .1902++=+ p p 2=9.8kN/m 2 （1分） 控制体，受力分析如图： （2分）615.06.194 2.04 2 12 1=??= = ππp d P kN 308.08.94 2.04 2 22 2=??= = ππp d P kN （5分） 列x 动量方程： ) 185.3185.3(1.01308.0615.0) (1221--??=-+--=-+=∑R Q R P P F x υυρ R=1.56kN 4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有 涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分） 解： 加速度 （4分） 22x y a k x a k y == 流函数ψ （4分） c kxy kydx dy kx dx u dy u y x +-=--=-=??ψ （4分） 000)( 5.0=-=??- ??=y u x u x y z ω 是无旋流 （3分） C ky kx kydy xdx k dy u dx u y x ++-=+-=+=??2 2 5.05.0? 5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。（10分）

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流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1.流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力，不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。 2.流体的重度：单位体积的流体所的受的重力，用γ表示。 g 一般计算中取9.8m /s 2 3.密度：=1000kg/，=1.2kg/，=13.6，常压常温下，空气的密度大约是水的1/800 3. 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。通常液体和低速流动的气体（Ｕ<70m ／s ）可作为不可压缩流体处理。 4.压缩系数： 弹性模数：21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数：）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5.流体的粘性：运动流体存在摩擦力的特性（有抵抗剪切变形的能力），这就是粘滞性。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。温度升高时，液体的粘性降低，气体粘性增加。 6.牛顿摩擦定律： 单位面积上的摩擦力为： 摩擦力为： 此式即为牛顿摩擦定律公式。其中：μ为动力粘度，表征流体抵抗变形的能力，它和密度的比值称为流体的运动粘度ν 摩擦力是成对出现的，τ值既能反映大小，又可表示方向，必须规定：公式中的τ是靠近坐标原点一侧(即t -t 线以下)的流体所受的摩擦应力，其大小为μ du/dy ，方向由du/dy 的符号决定，为正时τ与u 同向，为负时τ与u 反向，显然，对下图所示的流动，τ＞0， 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动，而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝

流体力学期末考试试卷A

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） A1．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 B2．等角速度ω旋转容器，半径为R，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/m2 C. m2/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. p1=p2=p3； B. p1>p2>p3； C. p1

流体力学期末考试题(题库+答案)

1、作用在流体的质量力包括 （ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面张力Ｄ 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是： （ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 （ A ） A相重合； B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是（ C ） Ａ p abs=p+p v Ｂ p=p abs+p a Ｃ p v=p a-p abs Ｄ p

= p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌe）一定。

高等流体力学复习资料

扩散：指流体在没有对流混合情况下，流体由分子的随机运动引起的质量传递的一种性质。 本构方程：是反应物体的外部效应与内部结构之间关系的方程。对动力的粘性流体而言，外部黏性应力与内部变形速度之间的关系成为本构方程。 变形速度张量：[]? ???? ?????=zz zy zx yz yy yx xz xy xx s εεεεεεεεε,,,,,,,其中，z y v x zz yy xx ??= ??=??=ω εεμε,,， ???? ????+??==x v y yx xy μεε21，??? ????+??==z x zx xz μωεε21，??? ? ????+??==y z v zy yz ωεε21 雷诺应力：在不可压缩流体的雷诺方程中，j i -μμρ称为雷诺应力（i ，j>1,2,3）当i=j 时为法相雷诺应力，不等时称为均向雷诺应力。 镜像法：是确定干扰后流场的方法之一，是一种特别的奇点法。 粘性：流体微团发生相对滑移时产生切向阻力的性质。 不可压缩流体： 0=Dt D ρ 的流体称为不可压缩流体。不可压缩均质流体：C =ρ 可压缩流体：密度随温度和压强变化的流体称为可压缩流体。 紊流：是一种随机的三维非定常有旋流动。紊流的基本特征：1，不规则流动状态；2，参数随时间空间随机变化；3，空间分布大小形状各不相同漩涡；4，具有瞬息万变的流动特征；5，流动参数符合概率规律；6，相邻参数有关联。 流体：通常说能流动的物质为流体，液体和气体易流动，我们把液体和气体称之为流体。严格地说：在任何微小剪切力的持续作用下，能够连续不断变形的物质称为流体，流体显然不能保持一定的形状，即具有流动性。 耗散函数：i i ij x p ??μ' 称为耗散函数Γ，Γ表示单位时间内单位体积流体由机械能耗散成热能 i i ij ij i i ij x v div x p ????????+??? ??-=??=Γμμεδμμμ232'' 应力张量：[]??? ? ??????=zz zy zx yz yy yx xz xy xx p p p p p p p p p p ,,,,,,称为应力张量，它是描述运动黏性流体内任一点应力 状态的物理量。

《工程流体力学》综合复习资料(DOC)

《工程流体力学》综合复习资料 一、 单项选择 1、实际流体的最基本特征是流体具有 。 A 、粘滞性 B 、流动性 C 、可压缩性 D 、延展性 2、 理想流体是一种 的流体。 A 、不考虑重量 B 、 静止不运动 C 、运动时没有摩擦力 3、作用在流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是 。 A 、表面力 B 、万有引力 C 、分子引力 D 、粘性力 4、静力学基本方程的表达式 。 A 、常数=p B 、 常数=+γ p z C 、 常数=+ +g 2u γp z 2 5、若流体内某点静压强为at p 7.0=绝，则其 。 A 、 at p 3.0=表 B 、Pa p 4 108.93.0??-=表 C 、 O mH p 27=水 真 γ D 、 mmHg p 7603.0?=汞 真 γ 6、液体总是从 大处向这个量小处流动。 A 、位置水头 B 、压力 C 、机械能 D 、动能 7、高为h 的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的 静水总压力为 。 A 、2 h γ B 、 2 2 1h γ C 、22h γ D 、h γ 8、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面()21d d >上 流动参数关系为 。 A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< 9、并联管路的并联段的总水头损失等于 。 A 、各管的水头损失之和 B 、较长管的水头损失

工程流体力学期末考试试题

《流体力学》试题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20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．流体在叶轮内的流动是轴对称流动，即认为在同一半径的圆周上（） A．流体质点有越来越大的速度 B．流体质点有越来越小的速度 C．流体质点有不均匀的速度 D．流体质点有相同大小的速度 2．流体的比容表示（） A．单位流体的质量 B．单位质量流体所占据的体积 C．单位温度的压强 D．单位压强的温度 3．对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（） A．随压强增加而增加 B．随压强减小而增加 C．随体积增加而减小 D．与压强变化无关 4．流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（） A．流体能穿过管侧壁由管内向管外流动 B．流体能穿过管侧壁由管外向管内流动 C．不能穿过侧壁流动 D．不确定 5．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．重合 C．平行 D．相交 6．判定流体流动是有旋流动的关键是看（） A．流体微团运动轨迹的形状是圆周曲线 B．流体微团运动轨迹是曲线 C．流体微团运动轨迹是直线 D．流体微团自身有旋转运动 7．工程计算流体在圆管内流动时，由层流变为紊流采用的临界雷诺数取为（）A．13800 B．2320 C．2000 D．1000 8．动量方程是个矢量方程，要考虑力和速度的方向，与所选坐标方向一致为正，反之为负。如果力的计算结果为负值时（） A．说明方程列错了 B．说明力的实际方向与假设方向相反 C．说明力的实际方向与假设方向相同 D．说明计算结果一定是错误的 9．动量方程（） A．仅适用于理想流体的流动 B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流 10．如图所示，有一沿垂直设置的等截面弯管，截面积为A，弯头转角为90°，进口截面1－1与出口截面在2－2之间的轴线长度为L，两截面之间的高度差为△Z，水的密度为ρ，则作用在弯管中水流的合外力分别为（） A． B． C．

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《工程流体力学》典型习题（二） 1.已知转轴直径360mm d =，轴承长度1000mm L =，轴与轴承间隙 0.2mm δ=，其中充满动力黏度0.72pa.s μ=的润滑油，若轴的转速200rpm n =， 试求克服润滑油黏性阻力所消耗的功率 N 。 2.水塔供水系统如图所示。已知C 点供水流量为Q C =0.022m 3/s ，B 点出流量

4．如图所示，在40mm h =的两平行固定壁面间充满动力黏度=0.7Pa s μ?的液体，其中有一面积23600mm A =的薄板（平行于壁面）以15m/s U =的速度沿薄板所在平面内运动，假定壁面间速度呈线性分布。 试求当10mm y =时，薄板运动的液体阻力F 。 5.如题图所示的密封容器内盛有油（与水的相对密度0.8）和水两层液体，在油层中有一扇圆弧形闸门，其半径0.2m R =，宽0.4m B =，油水厚度均为0.2m h =，水银测压计中的液柱高也为0.2m h =，闸门的铰接点位于O 点。为使闸门关闭，试求所需的锁紧力F 。 6.如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管，已知H =40m ，l 1=200m ，l 2=100m ，l 3=500m ，d 1=0.2m ，d 2=0.1m ，d 3=0.25m ，02.021==λλ，025.03=λ，求总流量Q 。 7.如图所示底宽b 1=b 2=2.0m 的矩形断面变坡棱柱形渠道（n 1=n 2），上游接水库，下游接跌坎。已知渠道进口断面水深h 1=1m ，部分渠段的水面曲线如图所示。 ① 试完成下游渠段的水面曲线连接（定性）； ② 试根据水面曲线形状确定上、下游渠段坡度的缓急状态（急、缓坡）； ③ 试求该渠道的通过流量Q ；

流体力学期末考试题(题库+答案)

1、作用在流体的质量力包括（ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面力Ｄ惯性力 2、层流与紊流的本质区别是：（ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线（ A ） A相重合；B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状；D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间 的关系是（ C ） Ａp abs=p+p v Ｂp=p abs+p a Ｃp v=p a-p abs

Ｄ p = p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。

流体力学讲义

流体力学讲义 课程简介：流体力学是动力、能源、航空、环境、暖通、机械、力学等专业的重要基础课。本课程的任务是系统介绍流体的力学性质、流体力学的基本概念和观点、基础理论和常用分析方法、有关的工程应用知识等；培养学生具有对简单流体力学问题的分析和求解能力，掌握一定的实验技能，为今后学习专业课程，从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实基础。 流体力学学科既是基础学科，又是用途广泛的应用学科；既是古老的学科，又是不断发展、充满活力的学科。当前，流体力学进入了一个新的发展时期：分析手段更加先进，与各类工程专业结合更为密切，与其他学科的交叉渗透更加广泛深入。但由于流体力学理论性较强，概念抽象，学生普遍缺乏对流体的感性认识，使流体力学课程历来被认为是教师难教、学生难学的课程之一。为改进流体力学教学质量，所以，我们采用多媒体教学的方式，尽可能多地给学生提供大量的图片，增加感性认识。 学生在学习的过程中，要特别注意学习目标、学习方法、重点内容、注意事项等问题。 第一章绪论 第一节工程流体力学的研究对象、内容和方法 一、研究对象和内容 研究对象和内容：工程流体力学以流体（包括液体和气体）为研究对象，研究流体宏观的平衡和运动的规律，流体与固体壁面之间的相互作用规律，以及这些规律在工程实际中的应用。 自然界存在着大量复杂的流动现象，随着人类认识的深入，开始利用流动规律改造自然界。最典型的例子是人类利用空气对运动中的机翼产生升力的机理发明了飞机。航空技术的发展强烈推动了流体力学的迅速发展。 流体力学是一门基础性很强和应用性很广的学科，是力学的一个重要分支。它的研究对象随着生产的需要与科学的发展在不断地更新、深化和扩大。60年代以前，它主要围绕航空、航天、大气、海洋、航运、水利和各种管路系统等方面，研究流体运动中的动量传递问题，即局限于研究流体的运动规律，和它与固体、液体或大气界面之间的相互作用力问题。60年代以后，能源、环境保护、化工和石油等领域中的流体力学问题逐渐受到重视，这类问题的特征是：尺寸小、速度低，并在流体运动过程中存在传热、传质现象。这样，流体力学除了研究流体的运动规律以外，还要研究它的传热、传质规律。同样，在固体、液体或气体界面处，不仅研究相互之间的作用力，而且还需要研究它们之间的传热、传质规律。

流体力学考试复习资料考点(1)

一、流体力学及其研究对象 流体：液体和气体的总称。 流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。 流体力学研究的对象：液体和气体 流 二、流体的力学特性 1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。 固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。 流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。 2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。

液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但其体积不变。 气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。 注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。 1.1.1流体的密度 1、流体密度的定义及计算 定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3 （1）均质流体： 标态（2）混合流体： 混合气体： 混合液体： 2、流体的密度与温度、压力的关系 （1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。 （2）气体：与温度和压力有关。

理想气体： 或 工业窑炉：P=P0 分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑ 1.1.2流体的连续性 流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。 连续性假设带来的方便： (1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。 (2)能运用数学分析的连续函数工具。 【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。

高等流体力学讲义

高等流体力学 授课提纲 第一章概论 §1.1 流体力学的研究对象 §1.2 流体力学发展简史 §1.3 流体力学的研究方法 §1.3.1 一般处理途径 §1.3.2 应用数学过程 §1.3.3 流体力学方法论：一般方法 §1.3.4 流体力学方法论：特殊方法 ●Lagrange描述和Euler描述 ●无量纲化 ●线性化 ●分离变量法 ●积分变换法 ●保角映射法 ●奇点法（孤立奇点法、分布奇点法、Green函数法） ●控制体积法 ●微元法 第一章概论 §1.1 流体力学的研究对象 （1）物质四态： ●四态：固态—液态—气态—等离子态；等离子体=电离气体 ●界限：彼此无明确界限（高温下的沥青；冰川），取决于时间尺度； ●流体力学的具体研究对象：液体、气体、等离子体（电磁流体力学、 等离子体物理学）； ●液体与气体的差别： 液体—有固定容积、有自由面、不易压缩、有表面张力； 气体—无固定容积、无自由面、易压缩、无表面张力。 （2）流体的基本性质： 易流动性：静止流体无剪切抗力； 压缩性（膨胀性）：压差、温差引起的体积改变，判据：马赫数； 粘性：运动流体对剪切的抗力，判据：雷诺数； 热传导性：温差引起的热量传递，普朗特数。 （3）流体的分类： i）按有无粘性、热传导性分：

真实流体（有粘性、有热传导、与固体有粘附性无温差）； 理想流体（无粘性、无热传导、与固体无粘附性有温差）； ii）按压缩性分： 不可压缩流体，可压缩流体； iii）按本构关系分： 牛顿流体（牛顿粘性定律成立）， 非牛顿流体（牛顿粘性定律不成立），下分 纯粘性流体（拟塑性流体，涨塑性流体）； 粘塑性流体（非宾汉流体、宾汉流体）； 时间依存性流体（触变流体、振凝流体）； 粘弹性流体 拟塑性流体（剪切流动化流体）：剪切应力随剪切速度增加而减 小，如淀粉浆糊、玻璃溶液、 高分子流体、纤维树脂； 涨塑性流体（剪切粘稠化流体）：剪切应力随剪切速度增加而减 小，如淀粉中加水、某些水- 砂混合物； 粘塑性（非宾汉和宾汉流体）：存在屈服应力，小于该应力无流 动，如粘土泥浆、沥青、油漆、 润滑脂等，所有粘塑性流体为 非宾汉流体，宾汉流体为近似； 触变流体（摇溶流体）：粘性或剪切应力随时间减小，如加入高 分子物质的油、粘土悬浊液； 振凝流体：粘性或剪切应力随时间增大，如矿石浆料、膨润土溶 胶、五氧化钒溶液等； 粘弹性流体：兼有粘性和弹性性质的流体，能量不像弹性体守恒， 也不像纯粘性体全部耗散。 （4）流体力学学科的研究对象 流体力学——研究流体的机械运动以及它与其它运动形态相互作用的科 学。 其它运动形态：固体运动－与界面的相互作用；热运动－传热、传质；电 磁－电磁流体力学。 §1.2 流体力学发展简史 流体力学大事年表 公元前3世纪阿基米德（287－212BC）发现浮力定律（阿基米德原理）；发明阿基米德螺旋提水机； 1644 托里拆里（E.Torricelli,1608-1647）制成气压计；导出小孔出流公式； 1650 帕斯卡（B.Pascal,1623-1662）提出液体中压力传递的帕斯卡原理；

流体力学期末考试单选题

单项选择题 第一章 绪论 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 . 无大小的几何点； 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．作用在流体的质量力包括 A. 压力； B. 摩擦力； C. 重力；√ D. 惯性力。√ 3．单位质量力的国际单位是： A . N ； B. m/s ； C. N/kg ； D. m/s 2。√ 4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是 Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；√ C. 切应力和剪切变形。 5．水的粘性随温度的升高而 A . 增大； B. 减小；√ C. 不变。 6．气体的粘性随温度的升高而 A. 增大；√Ｂ. 减小；Ｃ. 不变。 7．流体的运动粘度υ的国际单位是 Ａ. m 2/s ；√B. N/m 2 ； C. kg/m ；D. N ·s/ｍ2 8．理想流体的特征是 Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性；√ D. 符合pV=RT 。 9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为 Ａ. 20000 1；√ Ｂ. 100001；Ｃ. 4000 1 。 10．水力学中，单位质量力是指作用在 Ａ. 单位面积液体上的质量力； Ｂ. 单位体积液体上的质量力； Ｃ. 11Ａ. 形速率能力的量度 Ｃ. 的升高而增大。√ 12Ａ.τ＝０；Ｂ. 13 Ａ. Ｃ. 14 Ａ. 增大；√ Ｂ. 15力为 Ａ. 0 ；√ Ｂ. -g ； Ｃ. mg ；Ｄ. –mg 。 16．一封闭容器盛以水，在地球上静止时，其单位质量力为 Ａ. 0 ；Ｂ. -g ；√ Ｃ. mg ；Ｄ. –mg 。

流体力学讲义-第十章-堰流

第十章堰流 堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。 堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是： A.缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁； C.急流通过障壁； D.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头H； 2.堰宽b； 3.上游堰高P、下游堰高P1；图10-1 4.堰顶厚度δ； 5.上、下水位差Z； 6.堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10-2： 图10-2

图10-3 2.根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/H ≥0.65 孔流：e/H <0.65 （2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/H ≥0.75 孔流：e/H <0.75

式中：e——闸门开启高度； H——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式（7-6) 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） （10-3） 式中：——淹没系数，≤1.0； ——侧收缩系数，≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8

流体力学复习资料

1.迹线：同一质点在不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线称为迹线。 2.定常流动：液体流动时，若流体中任何一点的压力，速度和密度都不随时间变化，则这种流动就称为定常流动。 3.沿程阻力：流体在均匀流段上产生的流动阻力，称为沿程阻力。 4.量纲：量纲是指物理量的性质和类别。 5.体积模量： 6.流动相似：两个流动相应点上的同名物理量具有各自固定的比例，则这两个流动就是相似的。 7.纲和谐原理： 8.湍流：流体质点的远动轨迹是极不规则的，各部分相互混杂，这种流动状态称为紊流。 9.局部阻力：由于流体速度或方向的变化，导致流体剧烈冲击，由于涡流和速度重新分布而产生的阻力。 10.层流：液体层间有规则的流动状态称为层流。 11.渐变流：流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。 12.淹没出流：容器中的液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间。 13.薄壁孔口：出流流股与孔口接触只有一条周线，这种条件的孔口称为薄壁孔口。 14.动能修正系数： 15.流管：在流场内，取任意非流线的封闭曲线L，经此曲线上全部点做流线，这些流线组成的管状流面，称为流管。 简答题 1.什么是等压面等压面的条件是什么 等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。只有重力作用下的等压面应满足的条件是：静止、连通、连续均质流体、同一水平面。 2.流线的定义性质。

流线的定义：在某一时刻，个点的切线方向与通过该点的流体质点的流速方向重合的空间去曲线。 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或直线。c、流线越密处，流速越大，流线越稀处，流速越小。 4.试简要回答缓变流的定义及其两个主要特性。 缓变流（渐变流）：流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。 特性： 5.试简要阐述局部能量损失的定义及大致分类。 6.简述孔口出流的分类情况。 按孔口直径D和孔口形心在液面下深度H分为大孔口和小孔口；按水头随时间变化，分为恒定出流和非恒定出流；按壁厚，分为薄壁孔口和厚壁孔口；按出流空间状况，分为自由出流和淹没出流。 孔口出流分三类：①孔口自由出流：容器中的液体自孔口留到大气中；②孔口淹没出流：容器中的液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间；③管嘴出流：当圆孔壁厚δ等于3~4d时或在孔口接一段长l＝3~4d的圆管时，此时的出流称为管嘴出流。 7.流体粘度的定义并说明温度对流体粘性的影响。 流体粘度：流体内部质点或流层间因相对运动而产生内摩擦里以反抗相对运动，此内摩擦力称为粘滞力，即为粘度。 液体的粘度随温度升高而减小；气体的粘度随温度升高而增大。 8.温度变化对流体的粘度有什么影响，并简要说明原因。 液体的粘度随温度升高而减小；气体的粘度随温度升高而增大。 原因：粘滞性是分子间的吸引力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。温度升高，分子间吸引力降低，动量增大；反之，温度降低，分子间吸引力