《计算流体力学》作业
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第 1 页 共 4 页
1.流体的体积模量的物理意义是 。
2.流体在力学上表现出来的两个特点是 和 。
3.已知海水的相对密度为1.025,Papatm101300,则100米深处的海水的记示压强和绝对压强各是 和 。
4.运动粘性系数ν=0.4cm2/s的流体在直径d=10cm的管道内以v=0.4m/s的速度运动,则管内流态为 ,沿程损失系数为 ,单位管长上的沿程损失为 。
5.动力粘度与运动粘度的关系式 两者的主单位各是 和
。
6.所谓流体质点是指 。
其其含义是 、 、
和 。
7.牛顿内摩擦定律的意义是 。
8.两流动力学相似条件有 、 和 。
本书简介
本书是“建筑环境与设备工程系列教材”之一。全书从应用计算流体力学和使用商用CFD软件
的角度讨论了数值模拟的基本概念和基本方法,并主要介绍了工程流动与传热计算中最常用的有限
体积法,内容包括:流体动力学的诸方程和湍流模型及其数学性质、扩散方程的离散方法与格式、
对流扩散方程的离散方法与格式、流场的压力速度耦合算法与离散格式、网格生成技术和计算流体
力学在专业中的一些应用实例等。
本书可作为建筑环境与设备工程、环境工程、热能与动力工程、市政工程等相关专业高年级本
科生、研究生的教学用书或参考书;还可以供科技工作者参考。
目录
1 绪论
1.1 计算流体力学概述 1.2 数值模拟过程
1.3 控制方程的离散方法
1.4 数值模拟的局限性和发展前景
1.5 计算流体力学软件的结构
1.5.1 前处理器
1.5.2 求解器
1.5.3 后处理器
1.6 常用的计算流体力学商用软件
1.6.1 PHOENICS
1.6.2 CFX
1.6.3 STAR-CD
1.6.4 FIDAP
1.6.5 FLUENT
2 流体流动的数学模型
2.1 流体流动和传热的基本方程
2.1.1 连续性方程
2.1.2 运动方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 组分质量守恒方程
2.1.5 状态方程
2.2 牛顿型流体流动的控制方程
2.3 流体流动控制方程的通用形式
2.4 流动现象及其数学模型的类别
2.5 流体流动控制方程的定解条件
2.5.1 关于椭圆型和抛物型方程定解条件的一般提法
2.5.2 不可压缩流体流动控制方程定解条件的常用提法
2.5.3 关于流动控制方程定解条件的思考
参考文献
3 湍流的数学模型
3.1 湍流现象
3.2 湍流的基本方程
3.3 关于湍流时均运动控制方程组封闭性方法的一般介绍
3.4 湍流k-ε两方程模型
3.4.1 标准k-ε两方程模型
3.4.2 RNC k-ε模型
3.4.3 Realizable k-ε模型
第一章 绪论
1-2 水的容重3=9.71/γKNm,sPaμ•10×599.0=3 ,求它的运动黏度ν。
解:===γgμρμν6.05x10-7sm/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:dudy
板间间隙较小,速度分布近似认为直线分布
duvdy100 1/s
dudy=0.09807x100=9.807N/m2(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smv/1=,mmδ1=,重力加速度g取9.82/sm。求润滑油的动力黏度。
解:沿斜面受力平衡有:
dyduAμθmg=sin
即,310×11×)5.0×4.0(×=135×8.9×5μ
得:sPaμ•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:
NmdpVdVβ/10×1.5=10×8.9×)1-5(×5001.0--=/-=210429/10×9.1=1=mNβE
第二章 流体静力学
2-2. 水的容重为9.807KN/m3,水银的容重为133.38 KN/m3,在封闭管端完全真空的情况一下,水银柱差Z2=50mm,求盛水容器液面绝对压强p1和水面高度Z1。(10分)
解:10sy20133.380.056.6696669ppZKpapa
1266690.686809.8071000spZmmm
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/m3,其中表距A点Z=0.5m压力表读数为4.9KN/m2,求水面相对压强及其真空度。
1 一、填 空 题
1.流体力学中三个主要力学模型是(1)连续介质模型(2)不可压缩流体力学模型(3)无粘性流体力学模型。
2.在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。
3.流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于:前者是作用在某一面积上的总压力;而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。
4.均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。
5.和液体相比,固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
6.空气在温度为290K,压强为760mmHg时的密度和容重分别为1.2a kg/m3和11.77aN/m3。
7.流体受压,体积缩小,密度增大 的性质,称为流体的压缩性 ;流体受热,体积膨胀,密度减少 的性质,称为流体的热胀性 。
8.压缩系数的倒数称为流体的弹性模量 ,以E来表示
9.1工程大气压等于98.07千帕,等于10m水柱高,等于735.6毫米汞柱高。
10.静止流体任一边界上压强的变化,将等值地传到其他各点(只要静止不被破坏),这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。
11.流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
12.液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。
13.静止非均质流体的水平面是等压面,等密面和等温面。
14.测压管是一根玻璃直管或U形管,一端连接在需要测定的容器孔口上,另一端开口,直接和大气相通。
15.在微压计测量气体压强时,其倾角为30,测得20lcm 则h=10cm。
16.作用于曲面上的水静压力P的铅直分力zP等于其压力体内的水重。
17.通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
18. 流线不能相交(驻点处除外),也不能是折线,因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量,流线只能是一条光滑的曲线或直线。
19.静压、动压和位压之和以zp表示,称为总压。
20.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混,这种流动状态称为紊流。