浙大流体力学 第1、2章 绪论、流体静力学
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第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)流体的主要物理性质:密度:是指单位体积流体的质量。
单位:kg/m3 。
重度:指单位体积流体的重量。
单位: N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性:流体具有易流动性,不能维持自身的形状,即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力,仅能抵抗压力。
流体的粘滞性:即在运动的状态下,流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的,流体的粘滞性越强,易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
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)-2m2、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 <u (d) υ ≥u或υ ≤u3、均匀流的定义是。
(a) 断面平均流速沿流程不变的流动;(b) 过流断面上各点流速相互平行的流动;(c) 流线皆为平行直线的流动;(d) 各点流速皆相等的流动。
4、与牛顿内摩擦定律有关的因素是。
(a) 压强、速度和粘度;(b) 流体的粘度、切应力与角变形率;(c) 切应力、温度、粘度和速度;(d) 压强、粘度和角变形。
5、流量模数K的量纲是_____。
(a) L3T-2 (b ) L3T-1 (c)L2T-1 (d)L2T-16、设模型比尺为1:100,符合重力相似准则,如果模型流速为0.6m/s,则原型流速。
(a)60m/s (b) 0.006m/s (c) 60000m/s (d) 6m/s7、在孔口的水头值与孔口的面积相同的情况下,通过管嘴的流量孔口的流量。
(a)等于 (b)大于 (c)小于 (d) 不能判定8、圆管流中判别液流流态的下临界雷诺数为。
(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 5759、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。
第一章 绪论1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμΘ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=Θ)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ,y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4.一底面积为45×50cm 2,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yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
[解]1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
(完整版)流体力学选择题精选题库《流体力学》选择题库第一章绪论1.与牛顿内摩擦定律有关的因素是:A、压强、速度和粘度;B、流体的粘度、切应力与角变形率;C、切应力、温度、粘度和速度;D、压强、粘度和角变形。
2.在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为:A、牛顿流体及非牛顿流体;B、可压缩流体与不可压缩流体;C、均质流体与非均质流体;D、理想流体与实际流体。
3.下面四种有关流体的质量和重量的说法,正确而严格的说法是。
A、流体的质量和重量不随位置而变化;B、流体的质量和重量随位置而变化;C、流体的质量随位置变化,而重量不变;D、流体的质量不随位置变化,而重量随位置变化。
4.流体是一种物质。
A、不断膨胀直到充满容器的;B、实际上是不可压缩的;C、不能承受剪切力的;D、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。
5.流体的切应力。
A、当流体处于静止状态时不会产生;B、当流体处于静止状态时,由于内聚力,可以产生;C、仅仅取决于分子的动量交换;D、仅仅取决于内聚力。
6.A、静止液体的动力粘度为0;B、静止液体的运动粘度为0;C、静止液体受到的切应力为0;D、静止液体受到的压应力为0。
7.理想液体的特征是A、粘度为常数B、无粘性C、不可压缩D、符合RT=。
pρ8.水力学中,单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。
A、面积B、体积C、质量D、重量9.单位质量力的量纲是A、L*T-2B、M*L2*TC、M*L*T(-2)D、L(-1)*T10.单位体积液体的重量称为液体的______,其单位。
A、容重N/m2B、容重N/M3C、密度kg/m3D、密度N/m311.不同的液体其粘滞性_____,同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。
A、相同降低B、相同升高C、不同降低D、不同升高12.液体黏度随温度的升高而____,气体黏度随温度的升高而_____。
B、增大,减小;C、减小,不变;D、减小,减小13.运动粘滞系数的量纲是:A、L/T2B、L/T3C、L2/TD、L3/T14.动力粘滞系数的单位是:A、N*s/mB、N*s/m2C、m2/sD、m/s15.下列说法正确的是:A、液体不能承受拉力,也不能承受压力。
2. 流体的连续介质模型微观:流体是由大量做无规则运动的分子组成的,分子之间存在空隙,但在标准状况下,1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。
1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。
宏观:考虑宏观特性,在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。
(1)定义连续介质(continuum/continuous medium):质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum continuous medium model):把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质,且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型:u=u(t,x,y,z)。
(2)优点排除了分子运动的复杂性。
物理量作为时空连续函数,则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。
3.流体的分类(1)根据流体受压体积缩小的性质,流体可分为:可压缩流体(compressible flow):流体密度随压强变化不能忽略的流体(ρ≠Const)。
不可压缩流体(incompressible flow):流体密度随压强变化很小,流体的密度可视为常数的流体(ρ =const)。
注:(a)严格地说,不存在完全不可压缩的流体。
(b)一般情况下的液体都可视为不可压缩流体(发生水击时除外)。
(c)对于气体,当所受压强变化相对较小时,可视为不可压缩流体。
(d)管路中压降较大时,应作为可压缩流体。
(2)根据流体是否具有粘性,可分为:实际流体:指具有粘度的流体,在运动时具有抵抗剪切变形的能力,即存在摩擦力,粘度μ ≠0。
理想流体:是指既无粘性(μ =0)又完全不可压缩(ρ =const) 流体,在运动时也不能抵抗剪切变形。
二、惯性一切物质都具有质量,流体也不例外。