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第一章 绪论1-2 水的容重3=9.71/γKN m ，s Pa μ•10×599.0=3，求它的运动黏度ν。
解：===γgμρμν 6.05x10-7s m /2 1-5. 水平方向运动的木板，其速度1 m/s ，平板浮在油面上δ= 10mm ，油的动力黏度μ为0.09807pa.s 。
求作用于平板单位面积上的阻力。
解：dudyτμ= 板间间隙较小，速度分布近似认为直线分布du vdy δ==100 1/s dudyτμ==0.09807x100=9.807N/m 2(Pa)1-7一底面积为40cm x 45crn ，高为1 cm 的木块，质量为5Kg ，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。
已知s m v /1=，mm δ1=，重力加速度g 取9.82/s m 。
求润滑油的动力黏度。
解：沿斜面受力平衡有：dydu Aμθmg =sin 即，310×11×)5.0×4.0(×=135×8.9×5μ得：s Pa μ•105.0=1-11 体积为53m 的水，在温度不变的情况下，当压强从1at 增加到5at 时，体积减少1L ，求水的压缩系数及弹性模量。
解：N m dp V dV β/10×1.5=10×8.9×)1-5(×5001.0--=/-=210429/10×9.1=1=m N βE第二章 流体静力学2-2. 水的容重为9.807KN/m 3,水银的容重为133.38 KN/m 3，在封闭管端完全真空的情况一下，水银柱差Z 2=50mm ,求盛水容器液面绝对压强p 1和水面高度Z 1。
（10分） 解：10sy 20133.380.05 6.6696669p p Z Kpa paγ=+=+⨯==1266690.686809.8071000sp Z m mmγ====⨯2-5. 在封闭水箱中，水深h=1.5m 的A 点上安装有一压力表，水的容重为9.807KN/m 3，其中表距A 点Z=0.5m 压力表读数为4.9KN/m 2，求水面相对压强及其真空度。
研究生课程考核试卷科目：高等流体力学教师：何川姓名：苗闪闪学号：20111002060专业：动力工程及工程热物理类别：学术考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师（签名）重庆大学研究生院制四、设的气体以的速度以零攻角的速度定常绕流长度为的大平板，试用数值解讨论边界层内的流动规律。
解：设以匀速U运动的流体沿切线方向绕过一静止平板，由于流体的粘性作用，板面上的流体流速被降为零，板壁附近极薄区域的流体沿板的法向存在很大的速度梯度，该区域被称为流动边界层。
，为大雷诺数绕流。
沿板面取x坐标，板的发现方向取y坐标舍边界层的厚度为δ=δ(x)，因厚度很薄，既有。
YV ∞x根据问题的特性，忽略质量力，边界层内的速度矢量,压强，流体力学基本方程具体化为：C.E. (4.1) M.E. (4.2)(4.3)下面，应数量级比较的方法分析方程中各项的数量级关系。
首先，选特征参数U、L，奖方程组中个变物无量纲化，并在无量纲化过程中注意使用各无量纲变量的取值范围为(0，1)或取1的数量级（记作(~1)）。
即令：注：大雷诺数流动时，压力采用流动造成的动压作为参照具有相当的数量级关系。
将各无量纲变量代入式（4.1），并比较其各项的数量级关系，有：将各无量纲变量代入式（4.2），并比较其各项的数量级关系，有：1将各无量纲变量代入式（4.3），并比较其各项的数量级关系，有：1根据物理依据和工程事实，在连续型方程中，认为A=B；在x方向的大量方程中，去掉数量级较低的第一项，保留第二项，即边界层中的粘性作用，认为该项于压力梯度项具有相同的数量级，则有；分析y方向的动量方程，对流项与粘性扩散项具有相同的数量级，而压力梯度项却具有高得多的数量级。
得到简化的近似方程组：C.E. (4.4) M.E. (4.5)(4.6)由式（4.6）可以认为，在任一过断流面上，边界层内各点的压力与其外边界上的流势压力p e相等，即，而边界层外势流区满足这里，即有边界层方程即可表示为C.E. (4.4) M.E. (4.7)对于平板绕流，V e=U=c，则平板然刘的边界层发成可以简化为C.E. (4.4) M.E. (4.8)其定界边界条件为：y=0 : u=0 , v=0(4.9a) y→∞: u=U(4.9b)下面采用无量纲相似性解法。
作业：15页，T6-T81Q S =∆=常量v 2211v v S S ∆∆+=常量=++221v ρρgh p常量=++221v ρρgh p •• ghB 2=v221221122p ρρ+=+v v 常量=++221v ρρgh p 实例: 喷雾器、水流抽气机、内燃机中汽化器S 2v 2=S 1v 15ABCA p 大C p 大B p 小p <p 021p =v ρv 2=0p p gh ρ'=+(3) 组合皮托管28Pitot tube on a helicopter to measureairspeed Close ‐up of a Pitot tube, showing the stagnation pressure hole and two of the five static circumferential pressure holes.1+ p1. 实验:甘油在竖直圆管中的分层流动分析11甘油、血液⋯理想流体：绝对不可压缩；完全没有黏性⇒较大的黏性黏性与哪些因素有关？第2节黏性流体的运动Motion of Viscous Fluid✶创造了用水银压力计测量狗主动脉血压的方法✶建立了黏滞流动的泊肃叶公式泊肃叶(Poiseuille,1778‐1869)法国医生及生理学家血压测量✶1733年英国牧师黑尔斯(R.S.Hales,1677-1761)完成最早的血压测量。
✶1828年，泊肃叶设计出了“U”形汞压力计。
✶1856年医生们开始用这种方法测量人的血压。
✶1896年，意大利医生罗克西首创了将袖带与血压计连接起来测量血压的方法。
16212()8p p R Lη-=max21v v =2212()(4p p R r Lη-=-v ）rv248f LR Rη⇒=π只决定与管的长度、半径和流体的黏度。
+ + 412()8R p p Q Lηπ-=S 1SS 2vf R R生活小常识：为什么自来水龙头开大了以后，水流就变得不透明了？层流湍流20着色水水龙头清水层流状态23湍流会发声，层流不会发声。
第4章 流体力学§4.2 理想流体的流动一、连续性方程在一个流管中任意取两个与流管垂直的截面s 1和s 2 (如图4.2).设流体在这两个截面处的速度分别是21υυ和.则在单位时间内流过截面s 1和s 2的体积应分别等于2211υυs s 和.对于作稳定流动的理想流体来说,在同样的时间内流过两截面的流体体积应该是相等的.由此得:22112211υ=υ→∆υ=∆υS S t S t S (4.3)这就是说,不可压缩的流体在管中作稳定流动时,流体流动的速度υ和管的横截面积s 成反比,粗处流速较慢,细处流速较快.式(4.3)称为流体的连续性方程.这一关系对任何垂直于流管的截面都成立.式(4.3)表明:理想流体作稳定流动时,流管的任一截面与该处流速的乘积为一恒量. s υ表示单位时间流过任一截面的流体体积,称为流量.单位为米3／秒.(4.3)式表示"沿一流管,流量守恒".这一关系称为连续性原理.理想流体是不可压缩的,流管内各处的密度是相同的.所以 2211υρ=υρS S (4.4)即单位时间内流过流管中任何截面的流体质量都相同.进入截面s 1的流体质量等于由截面s 2流出的流体质量.所以式(4.4)表示的是流体动力学中的质量守恒定律 .二、伯努利方程伯努利方程式是流体动力学中一个重要的基本规律,用处很广,本质上它是质点组的功能原理在流体流动中的应用.当流体由左向右作稳定流动时,取一细流管,将其中的XY 这一流体块作为我们研究对象如图 4.6(a)所示.设流体在X 处的截面为s 1,压强为P 1,速度为1υ，高度(距参考面)为h 1;在Y处的截面积为s 2,压强为P 2,速度为2υ,高度为h 2.经过很短的一段时间t ∆后,此段流体的位置由XY 移到了 ''Y X ，如图4.6(b)所示,实际情况是截面s 1前进了距离1l ∆,截面s 2前进了2l ∆.在0t →∆的情况下, 01→∆l , 02→∆l .可以认为在这样微小距离内1υ和作用于s 1上的压强P 1是不变的; 2υ和作用于s 2上的压强P 2也是不变的,高度亦为h 1、h 2.同时设想s 1和s 2面积都未变,而且作用于它们上的压强是均匀的.让我们来分析一下在这段时间内各种力对这段流体所作的功以及由此而引起的能量变化.对这段流体做功的一种外力就是段外流体对它的压力,在图上用21F F 和表示,则外力所作的净功应为：V P V P t S P t S P l F l F W 212221112211-=∆υ-∆υ=∆-∆= (4.5)根据功能原理,外力对这段流体系统所作的净功,应等于这段流体机械能的增量.即 P k E E W ∆+∆= (4.6)仔细分析一下流动过程中所发生的变化可知,过程前后X '与Y 之间的流体状态并未出现任何变化.变化仅仅是表现在截面X 与X '之间流体的消失和截面Y 和Y '之间流体的出现.显然,这两部分流体的质量是相等的.以m 表示这一质量,则此段流体的动能和势能的增量分别为1221222121mgh mgh E m m E P k -=∆υ-υ=∆, )()(122122212121mgh mgh m m V P V P -+υ-υ=-于是就有 222212112121mgh m V P mgh m V P +υ+=+υ+即(4.7) 式中V m /=ρ是液体的密度.因为X 和Y 这两个截面是在流管上任意选取的,可见对同一流管的任一截面来说,均有(4.8) 式(4.7)和(4.8)称为伯努利方程式,它说明理想流体在流管中作稳定流动时,每单位体积的动能和重力势能以及该点的压强之和是一常量.伯努利方程在水利、造船、化工、航空等部门有着广泛的应用.在工程上伯努利方程常写成常数=+υ+ρh gg P 22(4.9) 上式左端三项依次称为压力头、速度头、和高度头,三项之和称为总头.于是式(4.9)说明“沿一流线,总头守恒”.很明显,式(4.8)中压强P 与单位体积的动能以及单位体积的重力势能gh ρ的量纲是相同的.从能量的观点出发,有时把称为单位体积的压强能.这样以来,伯努利方程的意义就成为理想流体在流管中作稳定流动时,流管中各点单位体积的压强能、动能与重力势能之和保持不变.具有能量守恒的性质.应用伯努利方程式时应注意以下几点：(1) 取一流线,在适当地方取两个点,在这两个点的V 、h 、P 或为已知或为所求,根据(4.7)式可列出方程.(2) 在许多问题中,伯努利方程式常和连续性方程联合使用,这样便有两个方程式,可解两个未知数.(3) 方程中的压强P 是流动流体中的压强,不是静止流体中的压强,不能用静止流体中的公式求解.除与大气接触处压强近似为大气压外,在一般情况下,P 是未知数,要用伯努利方程去求.(4) 为了能正确使用这个规律,再次强调,应用伯努利方程式时,必须同时满足三个条件：理想流体,稳定流动,同一流线.三、伯努利方程式的应用1.水平管在许多问题中,流体常在水平或接近水平的管子中流动.这时, 21h h =,式(4.7)变为)(212222112121h h P P =υρ+=υρ+ 从这一公式可以得出:在水平管中流动的流体,流速小处压强大,流速大处压强小的结论.如图4.7所示.这个结论和连续性原理:截面积大处速度小,截面积小处速度大联合使用,可定性说明许多问题.例如,空吸作用、水流抽气机、喷雾器等都是根据这一原理制成的.2. 流速计如图4.8所示,a 、b 两管并排平行放置,小孔c 在a 管的侧面,流体平行于管孔流过,这时液体在直管中上升高度为h 1;在b 管中小孔d 在管的一端,正对准流动方向,进入管内的流粒被阻止,形成流速为零的"滞止区",这时液体在管中的高度就比a 管高,设为h 2,令P 1、P 2分别为h 1、h 2与对应点处的压强,根据伯努利方程有2222112121υρ+=υρ+P P 21221υρ=-→P P gh P P 'ρ=-12而ρρ=υgh '2从而得： 在流体力学中,经常用液柱或流体柱高度(高度差)来表示压强(压强差)的大小.所以上式就可表示为gh 21212'ρ=υρ=-P P 若表示压强差的流体与管中流体相同,则gh 2=υ,若两者不同,则ρρ=υgh '2.因此,用液柱高度表示流体压强时,必须注意二者相同与否. 作业(P94)：4.5。
作业2答案（第3章、第4章）第3章一、选择题1、流体运动的连续性方程是根据（C）原理导出的。
A、动量守恒B、质量守恒C、能量守恒D、力的平衡2、流线和迹线重合的条件为（ C ）A、恒定流B、非恒定流C、非恒定均匀流二、判断题1、以每个流体质点运动规律为研究对象的方法称为拉格朗日法。
（正确）2、恒定流一定是均匀流。
（错误）3、涡流是指流体质点在运动中不绕自身轴旋转的流动。
（正确）4、无旋流就是无涡流。
（正确）5、非均匀流一定是非恒定流。
（错误）三、简答题1、述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。
答：研究流体运动有两种不同的观点，因而形成两种不同的方法：一种方法是从分析流体各个质点的运动着手，即跟踪流体质点的方法来研究整个流体的运动，称之为拉格朗日法；另一种方法则是从分析流体所占据的空间中各固定点处的流体的运动着手，即设立观察站的方法来研究流体在整个空间里的运动，称其为欧拉法2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答：①平移②线变形③角变形④旋转变形。
3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。
（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。
）答：流函数具有的性质（1）流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线上个点的流函数为常数。
（2）两流线间的函数值之差为为单宽流量。
（3）平面势流的流函数为一个调和函数。
答：流函数与流速势的关系（1）流函数与势函数为调和函数。
（2）等势线与等流函数线正交。
4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？答：与流线正交的断面叫过流断面。
过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。
引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。
5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？(3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：（1）是恒定流。
