流体及粉体力学基础习题讲座1

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流体力学课堂练习题

流体力学课堂听课记录及课外思考题环境科学与工程学院市政工程系本章主要介绍流体的主要物理性质和作用在流体上的力，流体力学中主要的简化模型。

（一）本节重难点：重点：作用于流体上的力的分类与表示方法；流体的主要物理性质。

难点：对黏性和牛顿内摩擦定律的物理意义的理解。

问题：1、作用在流体上的力及其分类、单位。

2、流体的主要物理性质。

3、正确理解牛顿内摩擦定律中各项的物理意义。

4、流体力学中涉及的简化模型。

练习题：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 ）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。

2、作用于流体的质量力包括：( )（a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。

3、单位质量力的国际单位是：（）（a ）N ；（b ）Pa ；（c ）；（d ）。

4、与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：( )（a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。

5、水的动力黏度μ随温度的升高： ( )（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。

6、流体运动黏度的国际单位是：( )（a ）；（b ）；（c ）；（d ）。

7、无黏性流体的特征是：（）（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合。

8、为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。

已知导线直径为0.8mm ；涂料的黏度=0.02，模具的直径为0.9mm ，长度为20mm ，导线的牵拉速度为50，试求所需牵拉力。

kg N /2/s m ν2/s m 2/m N m kg /2/m s N ⋅RT p=ρμPa s ⋅/m s本章研究流体在静止状态下的力学规律及其在工程中的应用，以静压强为中心，主要包括静压强特性、基本方程、静压强分布规律以及作用在平面和曲面上液体总压力的计算方法。

粉体科学与工程基础课后习题及计算题解答

6．如何根据颗粒投影轮廓线图形计算其分数维数？
答：（1）严格等步长法，在颗粒的投影轮廓线上给定起点、步长和计算方向，一等步长沿颗粒轮廓线行走，直至全部轮廓线走完。此法较麻烦，但是计算精度高。
（2）等点数法，在颗粒的投影轮廓线上给定起点和计算方向，步长由每步中跨过的点数决定，即每步跨国相同的点数，直至全部轮廓线走完。此法计算简洁，但是有一定误差。
2．什么是超微粉体的表面效应和量子尺寸效应？
答：前者指：随着尺寸的减小，表面原子数量占颗粒总原子数量的比例增加，而表面原子因一侧失去最邻近原子的成键力，引起表面原子的扰动，使得表面原子和近表面原子距离较体内原子大，并产生“再构”现象。同时随着尺寸的减小，颗粒比表面积和表面能增加，使得颗粒表面的活性大大提高，由此产生所谓超细粉体的表面效应。
6.粉体层最大主应力的概念是什么？粉体层主动和被动侧压力系数的含义是什么？
答：粉体层在压应力作用下达到极限应力状态时的主应力。
被动状态：
Kp=σhp/σvp=（1+sinφi）/（1-sinφi）。主动状态：Ka=σha/σva=（1-sinφi）/（1+sinφi）。
7.为什么说尺寸细微的颗粒，以休止角来表征流体性的意义以不明确？
两者具有相对性，两者之间可以相互转化：当粉体中流体介质增加到足以使颗粒间互不接触时，颗粒密集态就转化为颗粒离散态，如颗粒流态化、颗粒浸渍湿润和搅拌稀释。当分体中流体介质减少到足以使颗粒间相互接触时，颗粒离散态就转化为颗粒密集态，如颗粒沉积、浓缩和颗粒大范围的凝聚等。他们的重要区别是：颗粒聚集态是将所有颗粒同事作为整体对象进行粉体性状和行为的研究，而颗粒离散态则是将每个颗粒分别作为单一对象进行粉体性状和行为的研究。
（2）当组分接近百分之百为细颗粒时，细颗粒形成空隙并堆积在粗颗粒周围，堆积体的表观体积为细颗粒的表观体积和粗颗粒的体积之和。

《流体力学》第三章流体动力学基础例题ppt课件

当阀门全开时列1l22截面的伯努利方程当阀门关闭时根据压强计的读数应用流体静力学基本mh28980698060209806980602012水流通过如图所示管路流入大气已知
【例】有一贮水安装如下图，贮水池足够大，当阀门封锁时，压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全开，水从管中流出时，压强计读数是0.6个大气压强，试求当水管直径d=12cm时，经过出口的体积流量(不计流动损失)。
所以管内流量
q V4d2 V 2 0 .7 8 0 .1 52 22.7 0 8 0 .2〔3 m3/5 s〕
【例】水流经过如下图管路流入大气，知：Ｕ形测压管中水银柱高差Δh=0.2m，h1=0.72m H2O，管径 d1=0.1m，管嘴出口直径d2=0.05m，不计管中水头损失，试求管中流量qv。
【解】首先计算1-1断面管路中心的压强。由于A-B为
等压面，列等压面方程得：Hgghp1g1h p1Hgghg1h
那么 pg 1Hg hh11.6 30.20.7 22
(mH2O)
列1-1和2-2断面的z1伯努p利g1方V 2程1g2 z2pபைடு நூலகம்2V 22g2
由延续性方程：
V1
V2
d2 d1
2
【解】当阀门全开时列1-l、2-2截面的伯努利方程
当阀门封锁时，根据压强计的读数，运用流体静力学根本
Hpg a00pa0g.6paV 22g2
方程求出Ｈ值
p ag H p a 2 .8 p a
那么
H2. 8g pa2.89 98800 62 6(8 0 m2O H)
代入到上式
V 22g H 0. 6g pa 29.80 2 6 .80.69 9880 0 6 26.7 0〔08m/s〕

流体力学专题教育课件

§1.1 流体力学及其任务
流体力学旳研究措施
理论措施：根据实际问题建立理论模型，涉及微分体积法、速度势法、保角变换法等。
数值措施：根据理论分析旳措施建立数学模型，选择合适旳计算措施，涉及有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用计算机计算，得出成果。
试验措施：根据模化理论对所研究旳流动进行模拟，经过观察和测量，取得所需成果，可直接处理工程中复杂旳问题，并能发觉新旳流动现象。
§1.3 流体旳主要物理性质
dV / V 1 dV
dp
V dp
或
1 d dp
压缩系数旳倒数是体积弹性模量，即：
K 1 V dp dp
dV d
(1- 6) (1- 7) (1- 8)
§1.3 流体旳主要物理性质
液体旳热膨胀性用热膨胀系数来表达，它表达在一定旳压强下，温度增长1度，密度旳相对减小率。
三种圆板旳衰减时间均相等。库仑得出结论：衰减旳原因，不是圆板与液体之间旳相互摩擦，而是液体内部旳摩擦。
§1.3 流体旳主要物理性质
3. 牛顿内摩擦定律
根据牛顿内摩擦定律，流体旳内摩擦力可表达为：
以应力表达
T A du
dy
du
dy
（1- 2）（1- 3）
du/dy为速度在垂直于速度旳方向上旳变化率，也称为速度梯度。
§1.3 流体旳主要物理性质
4. 黏性流体和无黏性流体
黏性流体（实际流体）：实际中旳流体都具有黏性，因为都是由分子构成，都存在分子间旳引力和分子旳热运动，故都具有黏性。
无黏性流体（理想流体）：假想没有黏性旳流体。
因为实际流体存在黏性使问题旳研究和分析非常复杂，甚至难以进行，为简化起见，引入理想流体旳概念。某些黏性流体力学旳问题往往是根据理想流体力学旳理论进行分析和研究旳。

流体力学基础连续性方程、流体运动方程与能量方程.PPT

14
根据动量定理
ρd d ud x d y d z (F b P x x P y y P z z)d x d y d z
约去 dxdydz ，得
du x d
Fbx
Pxx x
Pyx y
Pzx z
du y d
Fby
Pyx x
Pyy y
Pyz z
du z d
Fbz
Pzx x
同理
y(ρuyu)dzdxdyΔ
z(ρuzu)dxdydzΔ
10
EXIT
经全部控制面的恒定流动量通量的净变化率为
xuxuy uyu zuzudxdydz
ux
x(u)uy
yuuz
uuux uuy
z
x y
uuzzdxdydz
u•uu•udxdydz + (ρu )dxdydz
微元流体系统的动量变化率为：
第一章流体力学基础 ——流体运动的微分方程
西安建筑科技大学粉体工程研究所李辉
1
质量传递——连质续量性守方恒程定律动量传递——纳动维量－定斯理托克斯方程能量传递——能能量量方守程恒定律状态方程
流体运动微分方程组
所有流体运动传递过程的通解
2
EXIT
1.3 流体运动的微分方程
• 质量守恒定律——连续性方程 • 动量定理——纳维-斯托克斯方程 • 能量守恒定律——能量方程 • 定解条件
3
EXIT
1.3.1 质量守恒定律——连续性方程
• 质量既不能产生，也不会消失，无论经历什么形式的运动，物质的总质量总是不变的。
• 质量守恒在易变形的流体中的体现——流动连续性。
单组分流体运动过程中质量守恒定律的数学描述：在控制体内不存在源的情况下，对于任意选定的控制体

流体静力学专业知识讲座

EXIT
本章所得旳结论，对理想流体或实际流体都是合用旳。
作匀加速运动小车
第2章流体静力学
【学习重点、难点】重点： 1.流体静压强及其特征，静止液体中旳压强计算。 2.流体作用在壁面上旳液体总压力。难点： 1、计算流体作用在曲面上总压力时虚压力体旳拟定。 2、两种以上不同液体对壁面总压力旳计算。
二、流体静压强旳特征
流体静压强特征： (1)流体静压强旳方向必然重叠于受力面旳内法线方向。反证法：
EXIT
第2章流体静力学(hydrostatics)
2.1 流体静压强及其特征
(2)平衡流体中任意点旳静压强值只由该点旳坐标位置决定，而与该压强旳作用方向无关。即: 第二特征证明留作参照题，详见书后参照文件3
Conclusions：平衡流体微团旳质量力与表面力不论在任何方向上都应保持平衡，即质量力与该方向上表面力旳合力应该大小相等，方向相反。
同理，沿
轴得
轴得
沿
知识沿拓
1.误差旳实质：近似替代。2.欧拉，L. ( Leonhard Euler 1707-1783)瑞士数学家、力学家。
function)。
例如，重力、惯性力等都是有势力。
对式积分得
积分常数
流体平衡微分方程旳积分式。已知 = f（），可求任意点旳。它表达了平衡流体中旳压强分布规律。
EXIT
三、等压面(equipressure surface)
在平衡流体中，压强相等旳各点所构成旳面称为等压面。
EXIT
对不可压缩流体，
为常量，上式右边括号内亦应是某一坐标函数旳
全微分。设此函数为
，则
பைடு நூலகம்对比能够看出

流体力学每日一讲ppt

1.山谷徒步行走时，一旦遭遇大雨，发现山谷有异常的声音或听到警报时，要立即向坚固的高地或泥石流的旁侧山坡跑去，不要在谷地停留。 2.一定要设法从房屋里跑出来，到开阔地带，尽可能防止被埋压。 3.发现泥石流后，要马上与泥石流成垂直方向一边的山坡上面爬，爬得越高越好，跑得越快越好，绝对不能向泥石流的流动方向走。发生山体滑坡时，同样要向垂直于滑坡的方向逃生。
原因
如果人和动物经过这种流沙顶部产生一个超过某个临界值的压力时，流沙会顷刻间迅速液化—— 人或者动物就会像突然踩入水池中一般落入流沙。
那么，这个时候该怎么办呢?
在流沙里乱动，并摆动手脚？利用支点？
在沙中快跑逃离？
“稀释”流沙？
正确做法~
泥石流
•什么是泥石流？ •泥石流的组成
•泥石流发生始末
泥石流的防治
预防工程： 1.跨越工程 2.穿过工程 3.排导工程 4.拦挡工程 5.防护工程
排导工程
*多种措施的结合会比单一措施更有效！！！
THANK
YOU!
流沙为什么性像粘土一样随时间慢慢增长；一旦压力超过了某个临界值，这些沙子的结构会在咸水盐分的干扰下彻底失去稳定性，于是其粘性发生几个数量级的剧减而液化，同时沙子和水也会开始分离；分离的沙子和水分别形成局部沙土富含区和液体富含区，前者内部的粘性非常巨大。
•泥石流的危害 •如何防治泥石流？
什么是泥石流？
•泥石流是短时间内水流携带大 •量颗粒物质发生长距离快速运 •动的地质现象。
特点：流速快，流量大，物质容量大和破坏力强
泥石流的形成
形成泥石流的条件： •水 •大量松散的颗粒物质 •适宜的地形
泥石流发生始末
• 孕育，伺机而动 • 来袭，不寒而栗 • 滞流，轰鸣的结束

第二章流体静力学―上课用1PPT课件

由此可得
px pn
pypn,
px py pz pn
pzpn
结论：在静止的流体中，任一点的流体静压强，只与该点的位置有关，即流体静压强是空间坐标的连续函数。
第二节静止流体中的力平衡关系
一、推导过程
b
b
平衡状态下流体内部压强
与质量力的关系：
p p dy y 2
a
za
A2
A 1 dz M
•
c
dy dx
X轴：
p x 1 2 d y d z p n A B C c o s f x1 6 d x d y d z 0
ABCcos1dydz
2
p x1 2 d y d z p n 1 2 d y d z fx1 6 d x d y d z 0 dx、 dy、 dz 0
px1 2dydzpn1 2dydz0
第二章流体静力学
§ 2-1 流体静压强及其特性 § 2-2 静止流体中的力平衡关系 § 2-3 重力场中流体静压强的分布规律 § 2-4 流体压强的度量 § 2-5 静止流体与固体壁面间的作用力
本章导论
❖ 研究内容：处于静止状态的流体的压强分布规律；流体与其它物体间的相互作用力。
❖ 静止含义： ➢绝对静止：流体相对于惯性坐标系静止 ➢相对静止：流体相对于非惯性参考坐标系静止
p pn p
特性二：静止流体内任意一点处，压强的大小与其作用的方位无关只是该点位置坐标的连续函数。
作用在OBC面上的静压强
作用在OAC面上的流体静压强
作用在ABC面上的流体静压强
作用在OAB面上的静压强
从力平衡的角度证明：
作用在各面上的流体静压力等于各面的平均静压强与该作用面面积的乘积，即：

流体运动学及动力学基础练习题

第三章流体运动学及动力学基础练习题一、单项选择题1. 定常流动中，流体质点的加速度等于（）A ．等于零 B. 等于常量 C 随时间变化而变化 D 与时间无关2. 一维流动的连续性方程C VA =成立的必要条件是（）A 理想流体B 黏性流体C 可压缩流体D 不可压缩流体3. 均匀流是（）A 当地加速度为零B 迁移加速度为零C 向心加速度为零D 合加速度为零4. 均匀流过流断面上各点的（）等于常数A. PB. g p z ρ+C. g V g p 22+ρ D gV g p z 22++ρ 5. 用欧拉法研究流体运动时，流体质点的加速度a=( )A. 22dtr d B. t ∂∂U C )u u.∇( D )u u.U ∇+∂∂(t 6. 控制体是指相对于某个坐标系来说（）A 由确定的流体质点所组成的流体团B 有流体流过的固定不变的任何体积C 其形状、位置随时间变化的任何体积D 其形状不变而位置随时间变化的任何体积7. 恒定总流的连续方程、伯努利方程、动量方程中的流速为（）A 断面平均流速B 断面上的最大流速C 断面形心处的流速D 断面上压力中心处的流速8. 关于水流流向的正确说法是（）A 水一定是从高处往低处流B 水一定是从流速大处往流速小处流C 水一定是从机械能大处往机械能小处流D 水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流9. 非恒定流动中，流线与迹线( )A 一定重合B 一定不重合C 特殊情况下可能重合D 一定正交10. 在应用恒定总流的动量方程∑-=)(1122v v q F v ββρ解体时，∑F 中不应该包括（）A 重力B 压力C 阻力D 惯性力二、思考题1. “均匀流和渐变流必为恒定流，急变流必为非恒定流”，这种说法对否？为什么？2. 在河道中，为什么自由航行的船只总是向水流较急的一侧河岸靠拢？三．计算题1.2.3.4.。

粉体基础与流变学基础(ppt)

粒子比表面积
❖ 比表面积表示方法： ❖ 1、体积比表面积 ❖ 2、重量比表面积
一、粉体的基本性质
（三）粒径与粒度分布
粒径：粒子的大小，是决定粉体其他性质的最基本的性质。
粒子径：几何学径（长、短径、定向径、等价径等）、比表面径、有效径、平均径
❖ 粒子径的测定方法：光学显微镜法、筛分法、库尔特计数法、沉降法、比表面积法
粉体基础与流变学基础(ppt)
（优选）粉体基础与流变学基础
一、粉体的基本性质
（一）定义
❖ 粉体是无数个固体粒子的集合体在制药行业常用研究范围：1µm~10mm 纳米级别的研究正在深入发展
❖ “第四态”：流动性、压缩性、抗形变
❖ 粉（Powders):≤100µm 粒（Particles):＞ 100µm
一级粒子：单一粒子——结晶、实体颗粒
二级粒子：单一粒子的聚结物——造粒物
一、粉体的基本性质
（二）形态和比表面积
❖ 形态：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、棒状、针状、块状、纤维状等。
❖ 比表面积：单位重量（或体积）粉体所具有的表面积
粒子形态
❖ 形状指数： ❖ 1、球形度 ❖ 2、圆形度 ❖ 形状系数 ❖ 1、体积形状系数 ❖ 2、表面积形状系数 ❖ 3、比表面积形状系数
❖ 6、水溶性成分在粒子的接触点析出结晶形成固体桥。
二、粉体学在药剂中的应用
1．在处方设计中的应用
➢ 保证药物制剂的质量：溶出、崩解、稳定性、外观、活性物质的均匀性、强度等。
➢ 保证生产过程的顺利进行：流动性、充填性、压缩成形性、粘冲、退片等。
粒子大小及分布粒子形态及表面粗糙性含湿量加入助流剂、润滑剂
改善流动性的方法

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复习总结
第七章
四、颗粒粒度和形状的常用测量法及选择使用时的要求五、颗粒粘结的原因及分散方法。六、颗粒在液体中的聚集的原因及受力。七、最密填充理论及其实质是什么？
复习总结
第七章
八、填充率、空隙率、视密度、壁效应、液桥的含义。九、颗粒之间的附着力有哪些？
复习总结
第八章
一、摩擦角、内摩擦角、安息角、壁摩擦角、滑动摩擦角、运动摩擦角的含义。二、空隙率对粉体摩擦角特性的影响三、重力作用下粉体如何流动？
复习总结
第九章
五、颗粒分级有哪些方法，各自的特点是什么？六、孔隙率（开孔率）、筛分效率的定义及其影响因素。七、干式分级与湿式分级的异同点。
复习总结
第九章
八、水力旋流器的工作机理及影响其工作性能的因素。九、离心机的工作原理及分离理论和特点。十、分离因素、离心机生产能力指数的定义及表达式和影响因素。
复习总结
第一章
一、固态与液态及气态的异同点二、流体压缩性与膨胀性及粘性的含义三、牛顿内摩擦定律的含义四、气体与液体的粘性有何区别，原因何在五、表面张力含义，润湿对其影响。
复习总结
第二章
一、流体静压力有哪些特性？二、流体平衡微分方程的含义及证明三、等压面的含义及表达式和特征四、平面和曲面上流体作用的总压力、作用点如何计算五、压力中心、压力体的含义及求解。
习题讲座
1，发动机冷却水系统的总容量（包括水箱、水泵、管道、汽缸水套等）为200L，20度的冷却水经过发动机后变为80度，假如没有风扇降温，试问水箱上部需要空出多大容积才能保证水不外溢？（假定水的温度膨胀系数的平均值为5X10-4）
习题讲座
2，在高度H=3m，宽度B=1m的柱形密闭高压水箱上，用水银U形管连接于水箱底部，测得水柱高h1=2m，水银柱高h2=1m，矩形闸门与水平方向成45度角，转轴在O点，为使闸门关闭，试求在转轴上所需施加的锁紧力矩M。
习题讲座
3，每边长为a=1m的立方体，上半部分的比重是0.6，下半部分的比重是1.4，平衡于两层不相混合的液体中，上层液体比重是0.9，下层液体比重是1.3，试求立方体底面在两种液体交界面下面的深度x 。
复习总结
第五章
五、孔口泄流时泄流如何计算。
复习总结
第六章
一、稳定流与不稳定流的区别二、一元不稳定流的连续方程的含义三、水击现象的含义、产生的原因四、冲击波的含义及压力波传播的速度计算五、变水头自流泄流原理是什么？
复习结
第七章
一、气溶胶、非均一系、液雾、烟、炱的含义二、粒度、粒径的定义及物理意义和表示法三、颗粒形状因子、形状系数、形状指数的定义及表示法
复习总结
第二章
六、潜体和浮体的平衡条件七、非惯性坐标系中（直线加速容器、匀速旋转容器）的静止流体压力分布规律。
复习总结
第三章
一、拉氏法与欧拉法有何区别二、稳定流、流线、流束、迹线、驻压强的含义三、流线与迹线的异同点四、流体运动连续性方程式的含义、表达及物理意义
复习总结
第三章
五、理想流体运动微分方程——欧拉方程的推证。六、伯努利方程的推证及物理意义七、流体动量及动量矩方程，如何应用。
复习总结
第四章
一、湿周、水力半径、流态、当量长度、雷诺数等含义及表达。二、实际流体的运动微分方程三、圆管内层流有哪些特点，其速度、切应力的分布规律四、沿程摩阻与局部阻力损失的含义及表达。
复习总结
第四章
五、紊流、水力光滑、水力粗糙如何定义及区分。
复习总结
第五章
一、压力管路、长管、短管的含义。二、管路特性曲线的形状及含义三、串并联管路的特征及求解和应用注意的问题四、流量系数、综合阻力系数、孔口阻力系数的含义
复习总结
第八章
四、颗粒在重力作用下的斯托克斯沉降规律五、影响沉降速度的因素有哪些？六、流体阻力计算式及沉降速度计算式。
复习总结
第九章
一、分级与分离的含义及区别二、牛顿分离效率的定义、表达式及物理意义。三、部分分离效率的定义及表达式。四、中位分离点、偏差度、平衡分离点、分离锐度的含义及表达。