第七章实际流体的流动复习思考题

实验一流体流动阻力测定1、倒∪型压差计的平衡旋塞和排气旋塞起什么作用? 怎样使用?平衡旋塞是打开后，可以进水检查是否有气泡存在，而且能控制液体在U型管中的流量而排气旋塞，主要用于液柱调零的时候使用的，使管内形成气-水柱操作方法如下：在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

开大流量，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开底部左右两端的放水阀，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。

然后关闭上部两个放空阀。

2、如何检验测试系统内的空气已经排除干净？在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

知道，U型管高度差为零时，表示气泡已经排干净。

3、U型压差计的零位应如何调节？操作方法如下：在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

开大流量，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开底部左右两端的放水阀，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。

然后关闭上部两个放空阀。

4、测压孔的大小和位置、测压导管的粗细和长短对实验有无影响？为什么？有，有影响。

跟据公式hf=Wf/g=λlu平方/2d也就是范宁公式，是沿程损失的计算公式。

因此，根据公式，测压孔的长度，还有直径，都是影响测压的因素。

再根据伯努利方程测压孔的位置，大小都会对实验有影响。

实验一流体流动阻力测定1、倒∪型压差计的平衡旋塞和排气旋塞起什么作用怎样使用平衡旋塞是打开后，可以进水检查是否有气泡存在，而且能控制液体在U型管中的流量而排气旋塞，主要用于液柱调零的时候使用的，使管内形成气-水柱操作方法如下：在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

开大流量，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开底部左右两端的放水阀，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。

然后关闭上部两个放空阀。

2、如何检验测试系统内的空气已经排除干净在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

知道，U型管高度差为零时，表示气泡已经排干净。

3、U型压差计的零位应如何调节操作方法如下：在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。

若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

开大流量，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开底部左右两端的放水阀，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。

然后关闭上部两个放空阀。

4、测压孔的大小和位置、测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么有，有影响。

跟据公式 hf=Wf/g=λlu平方/2d也就是范宁公式，是沿程损失的计算公式。

因此，根据公式，测压孔的长度，还有直径，都是影响测压的因素。

再根据伯努利方程测压孔的位置，大小都会对实验有影响。

1、比较拉格朗日法和欧拉法，两种方法及其数学表达式有何不同①拉格朗日法——以研究单个液体质点的运动过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。

x=x（a，b，c，t）y=y（a，b，c，t）z=z（a，b，c，d）②欧拉法——以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况作为基础，综合所有空间点上的运动情况，构成整个液体的运动。

Ux=Ux（x，y，z，t）Uy=Uy（x，y，z，t）Uz=Uz（x，y，z，t）2、恒定流和非恒定流、均匀流和非均匀流、渐变流和急变流，各种流动分类的原则是什么是举出具体的例子。

①按运动要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流；②按流线是否为彼此平行的直线分为均匀流和非均匀流③非均匀流又分为渐变流和急变流。

3、能量损失有几种形式产生能量损失的物理原因是什么①沿程阻力损失和局部阻力损失；②物理原因：产生损失的内因：粘滞性和惯性产生损失的外因：固壁对流动的阻滞和扰动。

4、雷诺数有什么物理意义他为什么能起到判别流态的作用①雷诺数为水流惯性力和粘滞力量级之比②Re =。

流体的流动型态与流体的流速、密度和粘度、流体流动的管径有关，由雷诺数的计算公式可以看出，它是上述诸因素的组合，故可以起到判别流态的作用。

5、为何不能直接用临界速度作为判别流态（层流和紊流）的标准因为流态不仅和断面平均流速v有关，而且还和管径d、流体的粘性和密度有关。

6、在水箱侧壁上，在相同高度处开设孔径相同的孔口和管嘴各一个，试比较两者的流速和流量的大小。

流速：孔口v=，一般情况下α=，ξ=0，v=管嘴v1=，一般情况下α1=，ξ1=， v1=。

故v> v1流量:孔口Q=,μ为流量系数，μ==*=.管嘴Q1=,μ1为流量系数, μ1==.由于>，故Q1>Q7、为什么淹没出流孔口计算不必校验是大孔还是小孔孔口的作用水头是孔口上下游水面的高差，且淹没出流孔口断面上各点作用水头相同，因此淹没出流也就没有大小孔口之分。

一、实验目的1. 了解流体流动阻力的产生原因及影响因素。

2. 掌握流体流动阻力测定实验的基本原理和方法。

3. 分析实验数据，验证流体流动阻力与雷诺数、管径、流速等因素之间的关系。

二、实验原理1. 流体流动阻力产生的原因：流体在管道内流动时，由于分子间的摩擦力、湍流产生的涡流等，导致流体在流动过程中产生能量损失，这种能量损失即为流体流动阻力。

2. 流体流动阻力的影响因素：流体流动阻力与雷诺数、管径、流速、流体密度、粘度等因素有关。

3. 流体流动阻力测定实验原理：通过测量流体在管道内流动时的压力损失，计算出流体流动阻力。

三、思考题1. 在实验过程中，如何确保实验数据的准确性？（1）选择合适的实验装置，保证实验装置的精度和稳定性。

（2）控制实验条件，如温度、压力等，尽量减小实验误差。

（3）多次重复实验，取平均值，提高实验数据的可靠性。

2. 实验中，如何判断流体流动状态为层流或湍流？（1）通过雷诺数Re的大小判断：当Re≤2000时，流体流动状态为层流；当Re>4000时，流体流动状态为湍流。

（2）观察流体流动现象：层流时，流体流动平稳，无明显波动；湍流时，流体流动剧烈，伴有涡流产生。

3. 实验中，如何确定管段长度对实验结果的影响？（1）在实验过程中，选择不同长度的管段进行实验，观察压力损失的变化趋势。

（2）通过对比不同管段长度的实验数据，分析管段长度对实验结果的影响。

4. 实验中，如何分析实验数据，验证流体流动阻力与雷诺数、管径、流速等因素之间的关系？（1）根据实验数据，绘制雷诺数、管径、流速与流体流动阻力之间的关系曲线。

（2）分析曲线，得出结论：流体流动阻力与雷诺数、管径、流速等因素之间存在一定的关系。

5. 实验中，如何处理实验数据，减小实验误差？（1）选择合适的实验方法，如多次重复实验、取平均值等。

（2）分析实验数据，排除异常值，提高实验数据的可靠性。

（3）对实验数据进行拟合，分析实验数据的规律性。

1-1：流体有哪些特性？论述液体与气体特征的异同。

1）流动性、压缩、膨胀性、粘性1—2: 什么是连续介质模型？为什么要建立?1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为在时间和空间连续分布的函数.2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动;②可以用连续函数的解析方法等数学工具去研究流体的平衡和运动规律。

1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。

相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。

关系： 1-4：什么是流体的压缩性和膨胀性？1） 压缩性:在一定的温度下,单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数,其值越大，流体越容易压缩，反之,不容易压缩。

2） 膨胀性：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的？气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。

水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体. 1—6：什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性?1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性2） 黏性是流体的本身属性,永远存在。

1-7：作用在流体上的力有哪些？质量力、表面力。

1-8: 什么是表面张力？表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力2—1：流体静压强有哪些特性？如何证明?1） 特性一:流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向特性二：静压强与作用面在空间的方位无关,只是坐标点的连续可微函数2）??？?2-2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2—3:什么是等压面？等压面的方程是什么？有什么重要性质?1） 在流体中压强相等的点组成的面。

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实验一、流体流动阻力的测定1、进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭,将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。

2、如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零,表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

3、在U形压差计上装设“平衡阀"有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答:用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的,其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用.平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的.4、 U行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验.5、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

6、你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。

测定流体流动型态和临界雷诺数涉及到流体力学的概念和实验方法。

以下是一些思考题，可帮助你深入思考这个主题：
什么是流体流动型态？描述不同类型的流体流动型态，并解释它们之间的区别。

什么是雷诺数（Reynolds number）？它在流体力学中有何作用？
怎样测定流体流动的型态？列举一些常用的实验方法或观察现象，并说明它们与不同流动型态的关联。

临界雷诺数是什么意思？它与流体流动型态有什么关系？如何测定临界雷诺数？
临界雷诺数在工程和实际应用中的重要性是什么？举例说明在不同领域中临界雷诺数的应用。

在实验测定临界雷诺数时可能会面临的挑战是什么？讨论可能的误差来源以及如何提高实验结果的准确性。

这些问题可以帮助你思考流体流动型态和临界雷诺数的概念、实验方法和应用。

深入研究流体力学的相关文献和实验案例也会为你提供更多的见解和理解。

流体中流动阻力系数的测定思考题答案
1、如何检验测试系统内的空气已经被排除干净？若测压管道中存有气体将对测量带来什么影响？
答：实验开始前和结束后，都应关闭泵的出口阀，检查倒U型压差计各臂读数是否相同，如不相等，则测压系统中有气泡，需重新排气。

2.怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？
答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。

关闭出口阀后，
打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。

3.排气的目的？
答：为了排走管路中的气泡，防止对实验数据的测量造成误差。

4在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温下测定的λ-Re 数据能否关联在一条曲线上？
答：不一定，因为λ和Re与流体的密度和粘度有关。

密度与粘度与温度有关。

所以不一定呢能关联到同一条曲线上
5、以水作工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？为什么？
答：其他牛顿型流体的物理性质，如密度，黏度等和水不同，而λ、Re和密度，黏度有关，所以不适用于其他流体。

6.如果要增加雷诺数的范围，可采取那些措施？
答：更改管径，更改流体温度，从而更改流体的粘度和密度。

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第一部分 概念题示例与分析一 思考题1-1 下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A 、B 或C 、D 的压强是否相等？答：在图1—1所示的倒U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。

空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为P 。

由流体静力学基本方程式： 11gh gh p p A 水空气ρρ++=11gh gh p p B 空气空气ρρ++=空气水ρρ> ∴BA p p >即A 、B 两点压强不等。

而 1gh p p C 空气ρ+= 1gh p p D 空气ρ+=也就是说，C p 、D p 都等于顶部的压强p 加上1h 高空气柱所引起的压强，所以C 、D 两点压强相等。

同理，左侧U 形管压差计中，B A p p ≠ 而D C p p =。

分析：等压面成立的条件—静止、等高、连通着的同一种流体。

两个U 形管压差计的A 、B 两点虽然在静止流体的同一水平面上，但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。

1- 2 容器中的水静止不动。

为了测量A 、B 两水平面的压差，安装一U 形管压差计。

图示这种测量方法是否可行？为什么？答：如图1—2，取1—1/为等压面。

由1'1p p =可知：)(2H R g p O H B ++ρ=gR H h g p H g O H A ρρ+++)(2 gh p p O H A B 2ρ+=将其代入上式，整理得 0)(2=-gR O H H g ρρ ∵02≠-O H H g ρρ ∴0=RR 等于零，即压差计无读数，所以图示这种测量方法不可行。

分析：为什么压差计的读数为零？难道A 、B 两个截面间没有压差存在吗？显然这不符合事实。

A 、B 两个截面间确有压差存在，即h 高的水柱所引起的压强。

问题出在这种测量方法上，是由于导管内充满了被测流体的缘故。

连接A 平面测压口的导管中的水在下行过程中，位能不断地转化为静压能。

此时，U 型管压差计所测得的并非单独压差，而是包括位能影响在内的“虚拟压强”之差。

流体的流动思考简答题 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020第一章流体的流动思考简答题1. 什么事连续性假设质点的含义是什么答：连续性介质假定是将流体视为无数流体微团或质点组成的连续介质。

流体致电是有大量分子组成的分子集合，在宏观上其几何尺寸很小，但包含足够多的分子，在微观上其尺寸度远大于分子的平均自由程。

2. 不可压缩流体在半径ri的水平管内流动，试写出以duz/dr表示牛顿粘度定律的表达式，其中r为管中心算起的径向距离坐标，ur为r处的流体流速。

答：duz/dr 3．黏性流体在静止时有无剪应力理想流体在运动时有无剪应力若流体在静止时无剪应力，是否意味着它们没有黏性答:(1)黏性流体在静止时无剪应力；（2）理想流体无剪应力；（3）黏性是流体的固有特性，在静止或运动时都有黏性。

4.静压力有什么特性答：静压力的方向与其作用面相垂直，且在各个方向的数值相同，即静压力为标量。

5.流体在均匀直管内作定态流动时，其平均数度u沿流程保持定值，并不因摩擦而减速，这一说法是否正确为什么答：不正确。

根据连续性方程，流体在直管中向下定态流动时，其平均流速随管截面积和流体密度而变。

但流体不可压缩时，该说法是正确的。

6.在满流的条件下，水在垂直直管中向下定态流动。

则对沿管长不同位置处的平均流速而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度答：不会。

7．在应用机械能衡算方程解题时需要注意哪些问题答：（1）所选控制面的上下游都应与流动方向垂直；（2）流体在两截面间应是连续的待求的未知量应在截面上或两截面之间；（3）截面上的物理量均取截面上的平均值；(4)位压头的基准面应是水平面，且z值是指截面中心点与基准水平面之间的距离；（5）物理量的单位要一致。

8.雷诺数的物理意义是什么答：惯性力与黏性力之比。

9.湍流与层流有何不同，湍流的主要特点是什么答：层流时，流体质点沿流线向下游作规则的流动，质点之间无宏观混合；流体分子在不同流速的流体层之间作随机热运动产生黏性力——内摩擦力。