《工程流体力学》第四章 流体运动学基础

［陈书4－8］测量流速的皮托管如图所示，设被测流体的密度为，测压管内液体密度为1，测压管内液面的高度差为h。假定所有流体为理想流体，皮托管直径很小。试证明所测流速

12ghv

［证明］沿管壁存在流线，因此可沿管壁列出理想流体的Bernoulli方程：

gpgVzgpgVz2222121122 （1）

其中点1取在皮托管头部（总压孔），而点2取在皮托管环向测压孔（静压孔）处。

因流体在点1处滞止，故：01V

又因皮托管直径很小，可以忽略其对流场的干扰，故点2处的流速为来流的速度，即：

2Vv

将以上条件代入Bernoulli方程（1），得：

gppzzgv21212 （2）

再次利用皮托管直径很小的条件，得：021zz

从测压管的结果可知：ghpp121

将以上条件代入（2）式得：12ghv

证毕。

［陈书4－13］水流过图示管路，已知21pp，mm3001d，sm61v，m3h。不计损失，求2d。

［解］因不及损失，故可用理想流体的Bernoulli方程：

gpgvzgpgvz2222121122 （1）

题中未给出流速沿管道断面的分布，再考虑到理想流体的条件，可认为流速沿管道断面不变。此外，对于一般的管道流动，可假定水是不可压缩的，于是根据质量守恒可得：

2211AvAv （2） 其中1A和2A分别为管道在1和2断面处的截面积：

4211dA，4222dA （3）

方程（1）可改写为：

gppgvzzgv2121212222 （4）

根据题意：021pp，hzz21 （5）

将（5）代入（4），得：gvhgv222122 （6）

再由（2）和（3）式可得：44222211dvdv

所以：222112ddvv （7）

第 1 页 共 10 对河流动力学的学习感悟

篇一 ：《流体力学》学习报告

《流体力学》学习报告 ————11土木二班47号胡智远 通过一个学期的学习，让我懂得了：流体力学是研究流体平衡和机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。它的任务是通过流体的运动规律，研究流体之间及流体与各种边界之间的相互作用力，并将它们应用于解决科研和实际工程问题。在水力、动力、土建、航空、化工，机械等领域里，都日益广泛的应用流体力学，同时正是这些领域的发展，也推动了流体力学的发展和深入。

流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体，大气包围着整个地球，地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。

20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。 第 2 页 共 10 石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。

燃烧离不开气体，这是有化学反应和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。

沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。 等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学，它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。 风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动；废气和废水的排放造成环境污染；河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀；研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学(其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题，例如血液在血管中的流动，

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精品文档 第一章 流体及其主要物理性质

1-1. 轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4ºC时

33/9800/1000mNmkg水水 相对密度：水水d

所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mNmkg水水

1-2. 甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

解：33/1000/1mkgcmg g

333/123488.91260/1260/26.1mNgmkgcmg

1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

解：dpVdVPaEpp)(1

MPaPaEEVVVVpp6.191096.101.07

1-4. 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

解：1956105.2104101000PapVVp

PaEp89104105.211

1-5. 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？

解：E＝E’·g＝14000×9.8×104Pa

Δp＝0.18at

dppVdTTVdV

00VTVTVVTT 00VpVpVVpp

所以，dpVdTVdppVdTTVdVpT00

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第1章 绪论

选择题

【1.1】 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。

解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d）

【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。

解：牛顿内摩擦定律是ddvy，而且速度梯度ddvy是流体微团的剪切变形速度ddt，故ddt。 （b）

【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。

解：流体的运动黏度υ的国际单位是/sm2。 （a）

【1.4】 理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合RTp。

解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c）

【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。

解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d1d0.51011020 000kp。 （a）

【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。

解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c）