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工程流体力学复习资料

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流体力学复习资料

第一章流体的物理性质 1

一、学习引导 1

二、难点分析 2

第二章流体静力学 5

一、学习引导 5

二、难点分析 5

第三章流体运动学 13

一、学习引导 13

二、难点分析 13

第四章流体动力学 22

一、学习引导 22

第五章量纲分析与相似原理 34

一、学习引导 34

二、难点分析 34

第六章粘性流体动力学基础 40

一、学习引导 40

二、难点分析 40

第七章压力管路孔口和管嘴出流 50

一、学习引导 50

二、难点分析 50

第一章流体的物理性质一、学习引导

1.连续介质假设

流体力学的任务是研究流体的宏观运动规律。在流体力学领域里,一般不考虑流体的微观结构,而是采用一种简化的模型来代替流体的真实微观结构。按照这种假设,流体充满一个空间时是不留任何空隙的,即把流体看作是连续介质。

2.液体的相对密度

是指其密度与标准大气压下4℃纯水的密度的比值,用δ表示,即

3.气体的相对密度

是指气体密度与特定温度和压力下氢气或者空气的密度的比值。

4.压缩性

在温度不变的条件下,流体的体积会随着压力的变化而变化的性质。压缩性的大小用体积压缩系数βp表示,即

5.膨胀性

指在压力不变的条件下,流体的体积会随着温度的变化而变化的性质。其大小用体积膨胀系数βt表示,即

6.粘性

流体所具有的阻碍流体流动,即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性,简称粘性。

7.牛顿流体和非牛顿流体

符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。

8.动力粘度

牛顿内摩擦定律中的比例系数μ称为流体的动力粘度或粘度,它的大小可以反映流体粘性的大小,其数值等于单位速度梯度引起的粘性切应力的大小。单位为Pa·s,常用单位mPa·s、泊(P)、厘泊(cP),其换算关系:

1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡·秒(1mPa.s)

100厘泊(100cP)=1泊(1P)

1000毫帕斯卡·秒(1mPa·s)=1帕斯卡.秒(1Pa·s) 9.运动粘度

流体力学中,将动力粘度与密度的比值称为运动粘度,用υ来表示,即

其单位为m?2/s,常用单位mm2/s、斯(St)、厘斯(cSt),其换算关系:

1m2/s=1×106mm2/s=1×104 St=1×106 cSt

1 St=100 cSt

10.质量力

作用在每一个流体质点上,并与作用的流体质量成正比。对于均质流体,质量力也必然与流体的体积成正比。所以质量力又称为体积力。

重力、引力、惯性力、电场力和磁场力都属于质量力。

11.惯性力

(1)惯性系和非惯性系

如果在一个参考系中牛顿定律能够成立,这个参考系称作惯性参考系,牛顿定律不能成立的参考系则是非惯性参考系。

(2)惯性力

在非惯性坐标系中,虚加在物体上的力,其大小等于该物体的质量与非惯性坐标系加速度的乘积,方向与非惯性坐标系加速度方向相反,即

12.表面力

表面力作用于所研究的流体的表面上,并与作用面的面积成正比。表面力是由与流体相接触的流体或其他物体作用在分界面上的力,属于接触力,如大气压强、摩擦力等。

二、难点分析

1.引入连续介质假设的意义

有了连续介质假设,就可以把一个本来是大量的离散分子或原子的运动问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。而且每个空间点和每个时刻都有确定的物理量,它们都是空间坐标和时间的连续函数,从而可以利用数学分析中连续函数的理论分析流体的流动。

2.牛顿内摩擦定律的应用

(1)符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。常见的牛顿流体包括空气、水、酒精等等;非牛顿流体有聚合物溶液、原油、泥浆、血液等等。

(2)静止流体中,由于流体质点间不存在相对运动,速度梯度为0,因而不存在粘性切应力。

(3)流体的粘性切应力与压力的关系不大,而取决于速度梯度的大小;

(4)牛顿内摩擦定律只适用于层流流动,不适用于紊流流动,紊流流动中除了粘性切应力之外还存在更为复杂的紊流附加应力。

3.流体粘度与压力和温度之间的关系

流体的粘度与压力的关系不大,但与温度有着密切的关系。液体的

粘度随着温度的升高而减小,气体的粘度随着温度的升高而增大。

4.流体力学中质量力的表示形式

流体力学中质量力采用单位质量流体所受到的质量力f来表示,即

其中:X、Y、Z依次为单位质量流体所受到的质量力f在x、y、z三个坐标方向上的分量。

5.流体力学中表面力的表示形式

流体力学中表面力常用单位面积上的表面力来表示。

这里的p n代表作用在以n为法线方向的曲面上的应力。可将p n分解为法向应力p和切向应力τ,法向分量就是物理学中的压强,流体力学中称之为压力。

6.粘性应力为0表现在以下几种情况

绝对静止、相对静止和理想流体。

第二章流体静力学

一、学习引导

1.相对静止

流体整体对地球有相对运动,但流体质点之间没有相对运动即所谓相对静止。

2.静压力

在静止流体中,流体单位面积上所受到的垂直于该表面的力,即物理学中的压强,称为流体静压力,简称压力,用p表示,单位Pa。

3.等压面

在充满平衡流体的空间里,静压力相等的各点所组成的面称为等压面。

4.压力中心

总压力的作用点称为压力中心。

5.压力体

是由受力曲面、液体的自由表面(或其延长面)以及两者间的铅垂面所围成的封闭体积。

6.实压力体

如果压力体与形成压力的液体在曲面的同侧,则称这样的压力体为实压力体,用(+)来表示;

7.虚压力体

如果压力体与形成压力的液体在曲面的异侧,则称这样的压力体为虚压力体,用(-)来表示。

二、难点分析

1.静压力常用单位及其之间的换算关系

常用的压力单位有:帕(Pa)、巴(bar)、标准大气压(atm)、毫米汞柱(mmHg)、米水柱(mH2O),其换算关系为:1bar=1×105 Pa;1atm=1.01325×105 Pa;1atm=760 mmHg;1atm=10.34 mH2O;1mmHg=133.28Pa;1mH2O=9800Pa。由此可见静压力的单位非常小,所以在工程实际中常用的单位是kPa(103Pa)或MPa(106Pa)。

2.静压力的性质

(1)静压力沿着作用面的内法线方向,即垂直地指向作用面;

(2)静止流体中任何一点上各个方向的静压力大小相等,与作用方向无关;

(3)等压面与质量力垂直。

3.流体平衡微分方程的矢量形式及物理意义

该方程的物理意义:当流体处于平衡状态时,作用在单位质量流体上的质量力与压力的合力相平衡。

其中:称为哈密顿算子,,它本身为一个矢量,同时对其右边的量具有求导的作用。

4.静力学基本方程式的适用条件及其意义。

(1)其适用条件是:重力作用下静止的均质流体。

(2)几何意义:z称为位置水头,p/ρg称为压力水头,而z+p/ρg称为测压管水头。因此,静力学基本方程的几何意义是:静止流体中测压管水头为常数。

(3)物理意义:z称为比位能,p/ρg代表单位重力流体所具有的压力势能,简称比压能。比位能与比压能之和叫做静止流体的比势能或总比能。因此,流体静力学基本方程的物理意义是:静止流体中总比能为常数。

5.流体静压力的表示方法

绝对压力:;

相对压力:(当p ab>p a时,p M称为表压);

真空压力:(当p ab<p a时)。

6.等加速水平运动容器和等角速旋转容器中流体自由液面方程的应用(见习题详解)

7.画压力体的步骤

(1)将受力曲面根据具体情况分成若干段;

(2)找出各段的等效自由液面;

(3)画出每一段的压力体并确定虚实;

(4)根据虚实相抵的原则将各段的压力体合成,得到最终的压力体。

第三章流体运动学

一、学习引导

1.稳定流动

如果流场中每一空间点上的所有运动参数均不随时间变化,则称为稳定流动,也称作恒定流动或定常流动。

2.不稳定流动

如果流场中每一空间点上的部分或所有运动参数随时间变化,则称为不稳定流动,也称作非恒定流动或非定常流动。

3.迹线

流体质点在不同时刻的运动轨迹称为迹线。

4.流线

流线是用来描述流场中各点流动方向的曲线,在某一时刻该曲线上任意一点的速度矢量总是在该点与此曲线相切。

5.流管

在流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线,则通过此曲线上每一点的所有流线将构成一个管状曲面,这个管状曲面称为流管。

6.流束和总流

充满在流管内部的流体的集合称为流束,断面无穷小的流束称为微小流束。管道内流动的流体的集合称为总流。

7.有效断面

流束或总流上垂直于流线的断面,称为有效断面。

8.流量

单位时间内流经有效断面的流体量,称为流量。流体量有两种表示方法,一是体积流量,用Q表示,单位为m3/s;另一种为质量流量,

用Q m表示,单位为kg/s。

9.控制体

是指根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间,控制体的表面称为控制面。

二、难点分析

1.拉格朗日法和欧拉法的区别

(1)拉格朗日法着眼流体质点,设法描述出单个流体质点的运动过程,研究流体质点的速度、加速度、密度、压力等描述流体运动的参数随时间的变化规律,以及相邻流体质点之间这些参数的变化规律。如果知道了所有流体质点的运动状况,整个流体的运动状况也就知道了。

(2)欧拉法的着眼点不是流体质点,而是空间点,即设法描述出空间点处的运动参数,研究空间点上的速度和加速度等运动参数随时间的变化规律,以及相邻空间点之间这些参数的变化规律。如果不同时刻每一空间点处流体质点的运动状况都已知道,则整个流场的运动状况也就清楚了。

2.欧拉法表示的加速度

其中:

(1)表示在同一空间点上由于流动的不稳定性引起的加速度,称为当地加速度或时变加速度;(注:对于同一空间点,速度是否随时间变化)

(2)表示同一时刻由于流动的不均匀性引起的加速度,称为迁移加速度或位变加速度。(注:对于同一时刻,速度是否随空间位置变化)(3)称为质点导数。

3.流动的分类

(1)按照流动介质划分:牛顿流体和非牛顿流体的流动;理想流体和实际流体的流动;可压缩流体和不可压缩流体的流动;单相流体和多相流体的流动等。

(2)按照流动状态划分:稳定流动和不稳定流动;层流流动和紊流流动;有旋流动和无旋流动;亚声速流动和超声速流动等。

(3)按照描述流动所需的空间坐标数目又可划分为:一元流动、二元流动和三元流动。

4.迹线方程的确定

(1)迹线的参数方程

(2)迹线微分方程

5.流线方程的确定

流线微分方程

6.流线的性质

(1)流线不能相交,但流线可以相切;

(2)流线在驻点(u=0)或者奇点(u→∞)处可以相交;

(3)稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化;

(4)对于不稳定流动,如果不稳定仅仅是由速度的大小随时间变化引起的,则流线的形状和位置不随时间变化,迹线也与流线重合;如果不稳定仅仅是由速度的方向随时间变化引起的,则流线的形状和位置就会随时间变化,迹线也不会与流线重合;

(5)流线的疏密程度反映出流速的大小。流线密的地方速度大,流线稀的地方速度小。

7.系统的特点

(1)系统始终包含着相同的流体质点;

(2)系统的形状和位置可以随时间变化;

(3)边界上可有力的作用和能量的交换,但不能有质量的交换。

8.控制体的特点

(1)控制体内的流体质点是不固定的;

(2)控制体的位置和形状不会随时间变化;

(3)控制面上不仅可以有力的作用和能量交换,而且还可以有质量的交换。

9.空间运动的连续性方程

(1)稳定流动

(2)不可压缩流体

根据是否满足上述方程可判断流体的可压缩性。

10.流体有旋、无旋的判定

上式的矢量形式为

流体力学中,把的流动称为无旋流动,把的流动称为有旋流动。

第四章流体动力学

一、学习引导

1.动能修正系数

是总流有效断面上单位重力流体的实际动能对按平均流速算出的假想动能的比值。

2.水力坡降

沿流程单位管长上的水头损失称为水力坡降,用i表示,即

3.扬程

泵使单位重力液体增加的能量通常称为泵的扬程,用H来表示。二、难点分析

1.理想流体伯努利方程

(1)适用条件

理想不可压缩流体,质量力只有重力,单位重力流体沿稳定流的流线或微小流束流动。

(2)几何意义

z、p/ρg以及两者之和的几何意义分别表示位置水头、压力水头和测压管水头,u2/2g称为速度水头。三者之和称为总水头。

因此,伯努利方程的几何意义是:沿流线总水头为常数。

(3)物理意义

z、p/ρg分别称为比位能和比压能,u2/2g表示单位重力流体所具有的动能,称为比动能。因此,伯努利方程的物理意义是:沿流线总比能为常数。

2.实际流体沿微小流束的伯努利方程式

式中:——流线或微小流束上1、2两点间单位重力流体的能量损失。

3.实际流体总流的伯努利方程

式中:a1、a2――为动能修正系数,工程中常取1;

v1、v2――分别为总流1、2断面的平均流速;

――为1、2两断面间单位重力流体的能量损失。

适用条件是:稳定流;不可压缩流体;作用于流体上的质量力只有重力;所取断面为缓变流断面。

4.实际流体伯努利方程的几点注意事项

(1)实际流体总流的伯努利方程不是对任何流动都适用的,必须注意适用条件;

(2)方程式中的位置水头是相比较而言的,只要求基准面是水平面就可以。为了方便起见,常常取通过两个计算点中较低的一点所在的水平面作为基准面,这样可以使方程式中的位置水头一个是0,另一个为

正值;

(3)在选取断面时,尽可能使两个断面只包含一个未知数。但两个断面的平均流速可以通过连续性方程求得,只要知道一个流速,就能算出另一个流速。换句话说,有时需要同时使用伯努利方程和连续性方程来求解两个未知数;

(4)两个断面所用的压力标准必须一致,一般多用表压;

(5)方程中动能修正系数α可以近似地取1。

5.画水头线的步骤

(1)画出矩形边线;

(2)据各断面的位置水头画出位置水头线,位置水头线也就是管线的轴线;

(3)根据水头损失的计算结果画出总水头线,总水头线一定要正确地反映出水力坡度的变化情况,注意:变径管、渐缩管和渐扩管总水头线的画法;

(4)再依据压力水头的大小画出测压管水头线。注意以下两点,一是测压管水头线与总水头线的高差必须能够反映出流速水头的变化情况,二是测压管水头线与位置水头线之间的高差必须能够正确地反映出压力水头的变化情况;

(5)给出必要的标注。

6.带泵的伯努利方程

在运用伯努利方程时,如果所取两个计算断面中一个位于泵的前面,另一个位于泵的后面,即液体流经了泵,那么就必须考虑两个断面之间由于泵的工作而外加给液体的能量,此时的伯努利方程为

第五章量纲分析与相似原理

一、学习引导

1.量纲

是指物理量的性质和种类。量纲公式为

2.基本量纲和导出量纲

量纲是相互独立的,不能由其它量纲导出的量纲称为基本量纲。其它物理量的量纲可由这些基本量纲按照其定义或者物理定律推导出来,称为导出量

纲。

3.无量纲量

若某物理量的量纲表示为[x]=[L0T0M0]=[1],则称x为无量纲量,也称纯数。

4.量纲和谐原理

一个正确、完整地反映客观规律的物理方程中,各项的量纲是一致的,这就是量纲和谐原理,或称量纲一致性原理。

5.相似准数与相似准则

在两个动力相似的流动中的无量纲数称为相似准数,例如雷诺数。作为判断流动是否动力相似的条件称为相似准则。

二、难点分析

1.无量纲数的特点

(1)无量纲数没有单位,它的数值与所选用的单位无关。

(2)在两个相似的流动之间,同名的无量纲数相等。如Re,常用无量纲数作为流动是否实现粘性的相似判据。

(3)在对数、指数、三角函数等超越函数运算中,都必须是对无量纲来说的,而对有量纲的某物理量取对数是无意义的。

2.量纲分析方法的应用

(1)瑞利法(2)π定理

瑞利法对涉及物理量的个数少于5个的物理现象的是非常方便的,对于涉及五个以上(含5个)变量的物理现象虽然也是适用的,但不如π定理方便。

3.相似原理

(1)几何相似

指两个流动对应的线段成比例,对应角度相等,对应的边界性质(指固体边界的粗糙度或者自由液面)相同。

(2)运动相似

是指两个流动对应点处的同名运动学量成比例。

(3)动力相似

是指两个流动对应点上的同名动力学量成比例。即

4.相似准则

(1)重力相似准则

作用在流体上的合外力中重力起主导作用,此时有

其中:称为弗劳德数,其物理意义是惯性力和重力的比值。

(2)粘性力相似准则

作用在流体上的合外力中粘性力起主导作用,此时有

其中:称为雷诺数,其物理意义是惯性力与粘性力的比值。

(3)压力相似准则

作用在流体上的合外力中压力起主导作用,此时有

其中:Eu=p/ρv2称为欧拉数,其物理意义是压力与惯性力的比值。

5.雷诺模型

要求原型和模型的雷诺数相等,即Re p=Re m。一般来讲,设计完全封闭的流场内的流动(如管道、流量计、泵内的流动等)或物体绕流(潜水艇、飞机和建筑物的绕流等)的实验方案设计,应采用雷诺模型。

6.弗劳德模型

要求原型和模型的弗劳德数相等,即Fr p=Fr m。一般来讲,设计与重力波有关(如波浪理论、水面船舶兴波阻力理论、气液两相流体力学等)的实验方案设计,应采用弗劳德模型。

第六章粘性流体动力学基础

一、学习引导

1.沿程阻力与沿程水头损失

流体沿均一直径的直管段流动时所产生的阻力,称为沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损失,称为沿程水头损失,用h f表示。

2.局部阻力与局部水头损失

流体流过局部管件时所产生的阻力,称为局部阻力。克服局部阻力所消耗的能量称为局部水头损失,用h j表示。

3.湿周

过流断面上流体与固体边壁接触的周界长度。

4.水力半径

将过流断面面积A与湿周长χ的比值称为水力半径,以R h表示,即

水力半径愈大,流体流动阻力愈小;水力半径愈小,流体的流动阻力愈大。

5.水力粗糙管

当时,即管壁的粗糙凸出部分有一部分或大部分暴露在紊流区中流体流过凸出部分,将引起漩涡,造成新的能量损失,管壁粗糙度将对紊

流流动产生影响。在流体力学中,这种情况下不可再将管壁看做是光滑的,这种管称为“水力粗糙管”

6.水力光滑管

当时,即层流底层完全淹没了管壁的粗糙凸出部分,层流底层以外的紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响,流体好像在完全光滑的管子中流动一样。在流体力学中,可将这种情况下的管壁看做是光滑的,这种管称为“水力光滑管”。

二、难点分析

1.影响管路阻力的断面要素

(1)过流断面面积A,其值越大内部阻力F i越小,其值越小内部阻力F i越大;

(2)湿周χ,其值越大外部阻力F0越大,其值越小外部阻力F0越小;

(3)管壁的粗糙程度,通常用管道内壁上粗糙突起高度的平均值来衡量其大小,称为绝对粗糙度,用△来表示。绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度。

2.水力半径

圆管的水力半径为

其中:d为圆管直径。

矩形截面渠道的水力半径为

其中:b为渠宽,h为水深。

井筒环形截面的水力半径为

其中:D为外管内径,d为内杆外径。

3.流体在非圆形管道中流动时流态的判别

(1)先求出水力半径R h;

(2)根据水力半径求当量直径D e=4R h(阻力相同的圆管直径即为该非圆管的当量直径);

(3)根据雷诺数判别其流态

4.N-S方程的应用

(1)平行平板间的纯剪切流;

(2)平行平板间的泊谡叶流;

(3)平行平板间的库特流;

(4)圆管层流速度分布、流量、最大流速、平均流速和切应力。

5.圆管层流沿程水头损失

式中为圆管层流的沿程阻力系数或水力摩阻系数。

6.圆管紊流的沿程水头损失(即确定沿程阻力系数)

(1)尼古拉兹实验曲线的应用;

(2)经验公式;

(3)莫迪图的应用――适用于工业管道;

7.局部阻力系数

(1)突然扩大

(2)突缩管

(3)管道锐缘进出口

第七章压力管路孔口和管嘴出流

一、学习引导

1.压力管路

液体充满整个过流断面,在一定的压差作用下流动的管路,称为压力管路,也称有压管路。

2.长管

局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较小,以致在计算中可以忽略不计的压力管路。

3.短管

局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较大,以致在计算中不能忽略的压力管路。

4.水击现象

由于某种原因引起管内液体流速突然变化时,例如迅速开关阀门,突然停泵等,都会引起管内压力突然变化,这种现象叫做水击现象。

5.收缩系数

收缩断面的面积A c与孔口的断面面积A的比值

6.流速系数

流速系数是实际流速和理想流速之比,即

φ=v实/v理

7.流量系数

流量系数是实际流量与理想流量之比,即

8.管嘴

在孔口上接一段长度L=(3~4)D(D为孔口直径)的短管,称为管嘴。

二、难点分析

1.长管的沿程水头损失

2.串、并联管路的特点

(1)串联管路

①各节点处,流进和流出的流量平衡。

②全段的总水头损失为各段水头损失的总和,即

(2)并联管路

①各并联管内流量的总和等于自A点流入各管的总流量,即

②各并联管内的水头损失相等,即

3.孔口出流的水力计算

4.淹没出流的水力计算

5.管嘴出流的水力计算

6.圆柱形外管嘴的正常工作,必须满足两个条件

(1)最大真空度不能超过7米,即H=7/0.74=9.5m;

(2)L=(3~4)D。

工程流体力学(一)试题库

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=- ++

工程流体力学期末复习重点

第一章 1、流体得定义: 流体就是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形得物质,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、流体得连续介质假设 流体就是由无数连续分布得流体质点组成得连续介质。 表征流体特性得物理量可由流体质点得物理量代表,且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体得膨胀系数与压缩系数全为零得流体 4、流体得粘性 就是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力得性质,就是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形得能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上得切向应力与速度梯度成正比,其比例系数为流体得动力粘度。即 μ— 动力粘性系数、动力粘度、粘度, ?Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性得影响因素 (1)、流体得种类 (2)、流体所处得状态(温度、压强) 压强通常对流体粘度影响很小:只有在高压下,气体与液体得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。 粘性产生得原因 液体:分子内聚力T增大,μ降低 气体:流层间得动量交换T增大,μ增大 第二章 第三章 1、欧拉法 速度: 加速度: 矢量形式: 2、流场—— 充满运动流体得空间称为流场 流线——流线就是同一时刻流场中连续各点得速度方向线。 流线方程 流管——由流线所组成得管状曲面称为流管。 流束——流管内所充满得流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面得流体量? 以体积表示称为体积流量Q (m3/s) 以质量表示称为质量流量Qm(kg/s) 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《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

工程流体力学试题

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()。

工程流体力学复习知识总结

一、 二、 三、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。(错误) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。(正 确) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 (正确) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。(错误) 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。(错 误) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。(正 确) 7.流体的静压是指流体的点静压。 (正确) 8.流线和等势线一定正交。 (正确) 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。(正 确) 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。(正确) 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。(正 确) 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。(正确) 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。(正确) 14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。(正确) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。(正 确) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。(错 误) 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。(错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。(错误) 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 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惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量 Q为,总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为,总阻抗S为。

工程流体力学试题及答案1

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;

《工程流体力学》课程教学大纲(优选.)

最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰,手留余香。 《工程流体力学》课程教学大纲 英文名称:Engineering Fluid Mechanics 课程编号: 学时数:72 其中实验学时数:12 课程性质:必修课 先修课程:高等数学,理论力学等 适用专业:建筑环境与能源应用工程专业 一、课程的性质、目的和任务 本课程的性质:流体力学是建筑环境与设备工程专业的一门主要技术基础课。是该专业工程技术人员必须掌握的知识。它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科,是一门以流体基础理论为主,结合一般工程技术的课程。学生通过本课程的学习后,能够获得流体力学方面基础理论的系统知识,实验技能和一定的分析、解决问题的能力。是后续专业课程学习的基础。 课程教学所要达到的目的是:1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用,并掌握这些规律在工程实际当中的应用,为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。2、通过课堂教学和实验课使学生对工程

实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。 本课程的任务:通过本课程的学习,学生应掌握流体力学的基本概念,基本理论,以及水力计算的基本方法。使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中问题的能力,为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基础。 二、课程教学内容及基本要求 第1章绪论 1.1 作用于流体上的力 1.2 流体的主要力学性质 1.3 牛顿内摩擦定律 1.4 流体的力学模型 基本要求: 了解本课程在专业及工程中的应用; 掌握流体主要物理性质,特别是粘性和牛顿内摩擦定律;作用在流体上的力;连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念。 第2章流体静力学 2.1 流体静压强及其特性 2.2 流体静压强的分布规律 2.3 流体静压平衡微分方程及其积分形式 2.4 重力作用下流体静压分布规律 2.5 压强的测量、计算与应用 2.6 作用于平面的流体静压力 2.7 作用于曲面的流体静压力

流体力学复习大纲

流体力学复习大纲 第1章绪论 一、概念 1、什么是流体?(所谓流体,是易于流动的物体,是液体和气体的总称,相对于固 2、 3 4 5 6 7 8 9 10;牛 公式;粘性、粘性系数同温度的关系;理想流体的定义及数学表达;牛顿流体的定义; 11、压缩性和热胀性的定义;体积压缩系数和热胀系数的定义及表达式;体积弹性模量的定义、物理意义及公式;气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量;不可压缩流体的定义。

二、计算 1、牛顿内摩擦定律的应用-间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。 第2章流体静力学 一、概念 1、流体静压强的定义及特性;理想流体压强的特点(无论运动还是静止); 2 3 4 5 6 7 1、U 2 3; 4 第3章一元流体动力学基础 一、概念 1、描述流体运动的两种方法(着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数); 2、流场的概念,定常场与非定常场(即恒定流动与非恒定流动)、均匀场与非均匀场的概念及数学描述;

3、流线、迹线的定义、特点和区别,流线方程、迹线方程,什么时候两线重合; 4、一元、二元、三元流动的概念;流管的概念;元流和总流的概念;一元流动模型; 5、连续性方程:公式、意义;当流量沿程改变即有流体分出或流入时的连续性方程; 6、物质导数的概念及公式:物质导数(质点导数)、局部导数(当地导数)、对流导数(迁移导数、对流导数)的物理意义、数学描述;流体质点加速度的公式; 7、 8、 h轴的9 10 1 2、流线、迹线方程的计算。 3、连续方程、动量方程同伯努利方程的综合应用(注意伯努利方程的应用,注意坐标系、控制体的选取、受力分析时尤其要注意表压力是否存在); 第4章流体阻力和能量损失 一、概念

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

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

工程流体力学期末复习重点

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-++++=

工程流体力学考试重点

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。

811工程流体力学

2015年硕士研究生入学考试大纲 考试科目名称:工程流体力学 一、考试要求: 1、要求考生掌握工程流体力学的基础概念、基本原理和基本计算方法,同时具有运用基础理论解决实际问题的能力。 2、考试时携带必要书写工具之外,须携带计算器。 二、考试内容: 1)流体及其主要物理性质 a:正确理解和掌握流体及连续介质的概念; b:流体主要物理性质:密度、重度和相对密度的关系;流体压缩性、膨胀性及流体粘性产生原因及温度对流体粘性的影响;牛顿内摩擦定律;正确理解理想流体和实际流体的概念等; c:作用在流体上的力。 2)流体静力学 a:熟练掌握流体静压力的概念和二个基本特性; b:掌握用微元体分析法推导流体平衡微分方程的方法; c:三种压力表示方法(绝对压力、表压力和真空度)以及单位换算关系; d:掌握绝对与相对静止流体中的等压面和压力分布规律的分析方法; e:熟练掌握水静力学基本方程式及应用; f:压力和压差的测量和计算; g:等压面的概念和特性; h:掌握在液面压力p 0=p a 和p ≠p a 两种情况下静止流体作用在平面和曲面 上的总压力的计算方法(包括总压力的大小、方向和作用点); i:正确理解压力体及浮力的概念等。 3)流体运动学与动力学基础 a:正确理解描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法; b:随体导数及其意义;

c:掌握稳定流与不稳定流、流线与迹线、有效断面、流量、断面平均流速、流束与总流、空间和平面及一元流动、动能修正系数、缓变流、泵的扬程和功率等基本概念; d:掌握水头线(位置水头线线、测压管水头和总水头线)及水力坡降、流量系数、总压强与驻压强、系统与控制体等基本概念; e:掌握欧拉运动方程、连续性方程、伯努利方程及动量方程的推导思路,并理解方程的物理意义及使用条件和范围; f:熟练掌握连续性方程、伯努利方程和动量方程的联合应用,并能灵活运用这三个方程进行计算和对流动现象进行分析,应用动量方程进行弯管与喷嘴(或渐缩管)受力、射流的反推力及射流对挡板的作用力的计算。 4)流体阻力和水头损失 a:正确理解和掌握层流、紊流、雷诺数、水力半径、水力光滑与水力粗糙等概念; b:掌握因次分析和相似原理(特别是各种比尺及三个相似准数:雷诺数、富劳德数、欧拉数)在试验中的应用; c:掌握用N-S方程简化方法或取微元体法并结合牛顿内摩擦定律分析几种典型的层流问题(如圆管层流、平板层流等),推导出一些简单的公式; d:掌握层流、紊流状态下管路水头损失(沿程损失及局部损失)的计算方法,能选择经验公式(或有关图表)计算(或选择相应的)阻力系数; e:非圆形管路的水力计算。 5)压力管路的水力计算 a:掌握长管与短管、管路特性曲线、综合阻力系数、作用水头、流量系数、流速系数、收缩系数的概念; b:熟练掌握简单长管和短管的水力计算,能综合测压计、连续性方程、伯努利方程进行管路流量、阻力、外加功的计算; c:掌握串联管路与并联管路的水力特点和水力计算; e:掌握孔口和管嘴泄流的原理及泄流时流动阻力的分析,并会用公式进行

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<

工程流体力学习题及答案

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 γτμ=。 (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 1d 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:满足牛顿摩擦定律的流体称为牛顿流体。 (a ) 【1.8】 15C 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聚力决定。 (b )第2章 流体静力学 选择题: 【2.1】 相对压强的起算基准是:(a )绝对真空;(b )1个标准大气压;(c )当

工程流体力学考试试卷及答案解析

《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 、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 、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、1mm2O= Pa

901_工程流体力学考试大纲

附件2: 工程流体力学科目考试大纲 一、考试性质 工程流体力学是硕士研究生入学考试科目之一,是硕士研究生招生院校自行命题的选拔性考试。本考试大纲的制定力求反映招生类型的特点,科学、公平、准确、规范地测评考生的相关基础知识掌握水平,考生分析问题和解决问题及综合知识运用能力。应考人员应根据本大纲的内容和要求自行组织学习内容和掌握有关知识。 本大纲主要包括流体及其主要物理性质、流体静力学、流体运动学、流体动力学、量纲分析与相似原理、流动阻力与水头损失、管路的水力计算、一元非恒定流、理想不可压缩流体平面势流、气体的一元恒定流动和非牛顿流体的流动等内容。考生应系统的掌握流体力学的基本概念、基本理论、基本计算方法。 二、评价目标 (1)要求考生具有较全面的关于流体力学的基础知识。 (2)要求考生具有较高的分析问题和解决问题的能力。 (3)要求考生具有较强的综合知识运用能力。 三、考试内容 (一)流体及其主要物理性质 1、基本要求 了解流体的概念及特性;正确理解流体连续介质模型;掌握流体的主要物理性质,特别是粘性和牛顿内摩擦定律;正确理解理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念;会分析作用在流体上的力。 2、考试范围 1)流体的概念与连续介质模 2)流体主要物理性质 3)作用在流体上的力 3、考核知识点 1)流体的定义及特性; 2)流体的主要物理性质:流体的密度和相对密度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力; 3)分析作用在流体上的力。 4、考核要求 1)识记 (1) 流体的特性; (2) 流体的密度和相对密度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力的

定义及这些物理量的单位。 2)领会 (1) 不可压缩流体的概念; (2) 连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型; (3) 速度梯度的物理意义; (4) 牛顿内摩擦定理; (5)质量力和表面力。 3)简单应用 (1) 运动粘度和动力粘度的关系; (2) 牛顿内摩擦力的计算; (3) 流体的压缩性和膨胀性的计算; 4)综合应用 (1) 会分析作用在流体上的力; (2) 粘性阻力的计算分析。 (二)流体静力学 1、基本要求 掌握流体静压强及其特性;了解流体平衡微分方程建立的思路和过程;掌握等压面的方程和等压面的性质;了解静力学基本方程式的推导过程和方程的意义及适用条件;掌握压力的测量标准及压力的单位;了解测压计的原理,掌握测压管和比压计测量一点的压力和比较两点压差的方法;了解等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡。掌握静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法;掌握静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法; 2、考试范围 1)静止压强及其性质 2)流体平衡微分方程 3)重力作用下流体静压强分布 4)液体的相对平衡 5)静止液体作用于平面上的总压力 6)静止液体作用于曲面上的总压力 3、考核知识点 1)流体静压强及其特性; 2)等压面的方程和等压面的性质; 3)静力学基本方程式的几何意义、物理意义及适用条件; 4)用测压管和比压计测量一点的压力和比较两点的压差; 5)等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡;

浙大工程流体力学试卷及答案

2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题(每小题2分,共20分) 1、一密闭容器内下部为水,上部为空气,液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m,设当地压强为 98KPa,则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ

(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数,求点(1,2)的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型:薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题(共24分) 1.静水压强的特性(6分) 2.渐变流的定义及水力特性(6分) 3.边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4.渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题(共56分) 1、(本小题14分) 有一圆滚门,长度L=10m,直径D=4m,上游水深H1=4m,下游水深H2=2m,求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出,如图所示。若已知最大可能的支撑力为F,射流直径为d,流体密度为 ,能量损失不计,试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水,H=16m,直径 d =d3=50mm,d2=70mm,各管段长度见图,沿程阻 1 力系数,突然缩小局部阻力系数

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.

工程流体力学习题答案

第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管,为求管中静止煤气的密度,在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计,内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3,测压计读数h 1=100mm ,h 2=115mm 。与水相比,U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计(图3-43)的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知:H =3m , h 1=1.4m ,h 2=2.5m ,h 3=1.2m ,h 4=2.3m ,水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图

【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器,水深h =2m ,加速度a =4.9m/s 2。试确定:(1) 容器底部的流体绝对静压强;(2)加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强?(3)加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零? 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ,0=y f ,g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = (1) ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ

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