流体力学

1-4．一底面积为45×50cm2，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

yuATmgddsin

001.0145.04.062.22sin8.95sinuAmg

sPa1047.0

2-8．一扇形闸门如图所示，宽度b=1.0m，圆心角=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向

[解] 水平分力：

kNbhhgAghFxcpx145.44320.381.910002

压力体体积：

322221629.1)45sin3(8]321)345sin3(3[)45sin(8]21)45sin([mhhhhhV

铅垂分力：

kNgVFpz41.111629.181.91000

合力：

kNFFFpzpxp595.4541.11145.442222

方向：

5.14145.4441.11arctanarctanpxpzFF

2-16．已知曲面AB为半圆柱面，宽度为1m，D=3m，试求AB柱面所受静水压力的水平分力Px和竖直分力Pz 。

[解] 水平方向压强分布图和压力体如图所示：

bgDbDgbgDPx2228322121

N33109139810832

bDgbDgPz2216441

N17327131614.398102

3-7．图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知dA=200mm，dB=400mm，A点相对压强pA=68.6kPa，B点相对压强pB=39.2kPa，B点的断面平均流速vB=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。试判断流动方向，并计算两断面间的水头损失hw。

======第一章=====

流体的定义和特征——流体是能流动的物质。流体是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。

流体三大特性——易流动性、可压缩性、粘性。

连续介质假设：——将流体视为有无数连续分布的流体质点素偶组成的连续介质。

不可压缩流体——流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体或密度保持为常数的流体。

完全气体（理想气体）——压强增加一倍体积减小成原来一半，压强不变时温度升高一度，体积比零度时的体积膨胀1\273.

粘性——当流体层间发生相对滑移时产生的切向阻力的性质。

流体的粘度出了与流体的种类有关外，还与温度和压强有关。

塑性流体——有一个保持不产生剪切变形的初始应力。

当流体处于静止状态，或以相同的速度流动时，流体的粘性作用反映不出来，此时就可用理想流体代替。

表面张力——当流体与其他流体或固体接触出现自由表面时，液体的自由表面都呈现收缩的趋势，此表面像一个被均匀地张拉的薄皮那样处于应力状态（Fst=σL，σ—表面张力系数，N/m）

毛细现象——液体在细管中上升或下降的现象。（对于水，玻璃管内径大于20mm，对水银，大于12mm，毛细现象可忽略）

=======第二章======

流体静力学研究流体处于静止或相对静止时的规律及其应用。（流体之间没有相对运动，粘性作用表现不出来。）

表面力、质量力——作用的流体上的力大致分为这两类。

表面力——作用在流体体积表面上的力。任一表面力都可分解为：与流体表面相垂直的法向力和与流体表面相切的切向力。

质量力——作用在流体内部每一个质点上的力，大小与流体质量成正比。（重力、电磁力等）

流体静压强——流体处于静止或相对静止时的流体压强。

流体静压强两个重要特性——1、流体静压强方向总是和作用面相垂直且指向该作用面。

2、在静止流体内部任一点处的流体静压强在各个方向都是相等的。

压力体——整个曲面的外轮廓向上引无数条垂直母线到自由液面处所包围的体积称为压力体。

流体力学

第一章

1流体有哪些特性？试述液体和气体特性的异同？

流动性，无固定形状，可压缩。不同点：液体不易被压缩，具有一定体积。液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。气体有很大压缩性没有固定体积，无自由表面，无固定形状

2什么是连续介质？在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？

由无数连续分布的流体微团组成的介质。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。这样，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。

3试述流体的密度、相对密度的概念，并说明它们之间的关系

流体的密度表征流体在空间某点质量的密集程度。流体的密度定义为单位体积流体所具有质量；

流体的相对密度是指某流体的密度与4℃时水的密度的比值

4何谓流体的压缩性和膨胀性？

在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩小的性质称为压缩性；在一定的压强下，流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀性。

5为什么要提出理想流体这个假设？它与热力学中的理想气体有什么区别？

不具有黏性的流体称为理想流体。在许多场合，想求得黏性流体流动的精确解是很困难的。对某些黏性不起主要作用的问题，先不计黏性的影响，使问题的分析大为简化，从而有利于掌握流体流动的基本规律。区别分子间没有作用力。

第二章

1流体静压强有哪些特性？

流体静压强的方向与作用力相垂直，并指向作用面的内法线方向；任一点上各方向的流体静压强都相同。

2流体平衡微分方程是如何建立的？它的物理意义是什么？

在静止的流体中取一微小平行六面体，六面体各边dx,dy,dz分别与各直角坐标轴平行，用泰勒级数展开，并略去高阶无穷小项，设单位质量流体得到质量力在x方向的分量为X，则作用在六面体的质量力在x方向的分力为Xpdxdydz,再根据流体的平衡条件，静止六面体上各个方向作用力之和均为零。力我的平衡应用在静止流体的数学模型中。物理意义是在静止流体中，某点单位质量流体的质量力与静压强的合力相平衡

流体力学流体静力学

一、判断题：

1. 静止的流体只能承受压应力，其方向与作用面垂直，并指向流体内部。（ ）

2. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值都相等。（ ）

3. 静止流体中点压强是空间坐标的函数，不同点的压强值相同。（ ）

4. 压强的单位是N/m2，也称为帕斯卡，以纪念法国科学家B-Pascal.

（ ）

5. 存在力势函数的质量力称为有势力。（ ）

6. 不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持静止。（ ）

7. 压力体积V表示一个数学积分，与压力体内是否有液体无关。（ ）

8. 一般来说，压力体是由曲面、过曲面的边缘且与z轴平行的铅直线以及液面的水平面所围成的空间体积。（ ）

9. 曲面壁所受静水总压力的水平分量等同于曲面在水平方向投影平面壁上所受的压力。（ ）

10. 曲面壁所受静水总压力的竖直分量等于压力体的重量，作用点为压力体的形心。（ ）

11. 曲面壁所受静水总压力的竖直分量等于压力体的重量，作用点为压力体的形心，这里所说的曲面仅限于二维曲面。（ ）

12. 单位质量的液体所受的惯性力的大小就等于加速度的值，方向与其相同（ ）。

13. 流体静止时，切应力为零。（ ）

14. 静止的流体只能承受压应力，即压强。（ ）

15. 不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（ ）

16. 压强水头就是测压管液柱的高度。（ ）

17. 世界各地的大气压强分布是相同的。（ ）

18. 在同温层中大气的温度随高程线性增加。（ ）

19. 对流程是指海拔11km以上的高空。（ ）

20. 根据液柱式测压计的工作原理，压强也可以用液柱的高度来表示。（ ）

二、 填空题

1. 在同一种液体中，压强随高度的增加而 。

2. 自由面上的压强的任何变化，都会 地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。

3. 根据测压管的工作原理，工程上将绝对压强与当地气压之差称为 或表压强。

4. 从海平面到11km处是 ，该层内温度随高度线性地 。