第一章绪论 本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学课程的性质、目的、基本要求；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设的基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念。 第一节流体力学的概念与发展简史 一、流体力学概念 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。 流体力学所研究的基本规律，有两大组成部分。一是关于流体平衡的规律，它研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系，这一部分称为流体静力学；二是关于流体运动的规律，它研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等，这一部分称为流体动力学。 流体力学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应用物理学及理论力学中有关物理平衡及运动规律的原理，如力系平衡定理、动量定理、动能定理，等等。因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学的知识是学习流体力学课程必要的基础。 目前，根据流体力学在各个工程领域的应用，流体力学可分为以下几类： 能源动力类： 水利类流体力学：面向水工、水动、海洋等； 机械类流体力学：面向机械、冶金、化工、水机等； 土木类流体力学：面向市政、工民建、道桥、城市防洪等。 二、流体力学的发展历史 流体力学的萌芽，是自距今约2200年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。 流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动，等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段： 1.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规 律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古典“流体力学”）。 2.在古典“水动力学”的基础上纳维和斯托克思提出了著名的实际粘性流体的基本运动方程 ——N-S方程。从而为流体力学的长远发展奠定了理论基础。但由于其所用数学的复杂性和理想流体模型的局限性，不能满意地解决工程问题，故形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学”。但由于有些经验公式缺乏理论基础，使其应用范围狭窄，且无法继续发展。
流体力学工作页第二章-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第二章 习 题 一、 选择题 1、 相对压强的起算基准是：（ ） (A)绝对真空； （B ）1个标准大气压； （C ）当地大气压；（D ）液面 压强 2、 压力表的读值是：（ ） （A ）绝对压强；（B ）相对压强；（C ）绝对压强加当地大气压；（D ）相对压强加当地大气压 3、某点的真空度为65000Pa ，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ ） （A ）65000Pa ； （B ）55000Pa ； （C ）35000Pa ； （D ）165000Pa 4、 压强 abs p 与相对压强p 、真空度 V p 、当地大气压 a p 之间的关系是：（ ） （A ） abs p =p + V p ；（B ）p = abs p +a p ；（C ）V p =a p -abs p ；（D ）p =V p +V p 。 5、闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（ ） (A) 1p >2p >3p ；（B ）1p =2p =3p ；（C ）1p <2p <3p ；（D ）2p <1p <3p 。 6、形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差，水银面高差h p =10cm,A p -B p 为：（ ）
(A)13.33kPa；（B）12.35kPa；（C）9.8kPa；（D）6.4kPa。 7、水池，水深5 m处的相对压强为：（） （A）5kPa；（B）49kPa；（C）147kPa；（D）205kPa。 8、静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 （） (A) 数值相等; (B) 数值不等;(C) 仅水平方向数值相等;(D) 铅直方向 数值最大。 9、中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （） （A）1 kN/m2（B）2 kN/m2（C）5 kN/m2（D）10 kN/m2 10、某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为（） （A）1 kN/m2（B）2 kN/m2（C）8 kN/m2（D）10 kN/m2 11、器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1，则 A、B 两测压管中的液面必为 ( ) (A) B 管高于A 管； (B) A 管高于B 管； (C) AB 两管同高。 11题图 12题图 13题 图 12、器a 和b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 p a和p b。若两容器内水深相等，则p a和p b的关系为 （） ( A) p a > p b (B) p a < p b (C) p a = p b (4) 无法确定 13、如图所示，，下述静力学方程哪个正确？ ( )
同济大学本科课程期终考试统一命题纸（B）卷 2004 —2005 学年第 2 学期成绩_______ __ 课程名称：流体力学专业：汽车2003届姓名___ ____学号___ __ 此卷选为：期终考试（），补考、缓考（√） 学科负责人签名：任课教师签名：日期： 一）选择题（30分） 1．从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体_1C__。 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。 2．温度升高时，空气的粘度2B。 A.减小 B. 增大 C.不变 D.无规律 3．15?C时空气和水的运动粘度系数为ν空气=14.55?10-6㎡/s，ν水=1.141?10-6㎡/s，这说明__ 3D __。 A空气比水的粘性大 B.空气比水的粘度小 C.空气与水的粘性接近 D.不能直接比较 4．欧拉法___4B___描述流体质点的运动。 A．直接B．间接 C．不能D．只在定常时能 5．流体作无旋运动的特征是5D。 A．所有流线都是直线B．所有迹线都是直线 C．任意流体元的角变形为零D．任意一点的涡量都为零
6．平面流场中沿封闭曲线C的速度环量等于零，说明曲线C 内的流场__6C__。 A.一定无旋 B.一定有旋 C.可能有旋，也可能无旋 D.是否有旋与速度环量无关 7．速度势函数和流函数同时存在的前提条件是：7B A.二维不可压缩定常运动。 B.二维不可压缩定常且无旋流动。 C.三维不可压缩定常运动。 D.三维不可压缩定常且无旋流动。 8．沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含___8D___。 A．不可压缩流体B．无粘流体 C．定常流动D．无旋流动 9．运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面9D。 A. 可以是任何断面 B. 必须是缓变流断面 C. 之间可以有急变流 D. 之间必须是缓变流 10．判断层流或湍流的无量纲量是__10B_______。 A.佛汝德数Fr B.雷诺数Re C.欧拉数Eu D.斯特罗哈数St 11．虹吸管最高处的压强11C 。 A．大于大气压B．等于大气压 C．小于大气压D．无法确定 12．湍流附加切应力是由于12D而产生的。 A．分子的内聚力B．分子间的动量交换 C．重力D．湍流元脉动速度引起的动量交换 13.边界层的流动分离发生于13B。 A．物体后部B．零压梯度区 C．逆压梯度区E.后駐点
、单项选择题 1. 与牛顿内摩擦定律有关的因素是（A ） 率; 2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 2014年考研《政治》 C 切应力、温度、 粘度和速度； D 压强、粘度和角变形。 2. 流体是一种（D ）物质。 A 不断膨胀直到充满容器的； B 实际上是不可压缩的; 静止的。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 2014年考研 3. 圆管层流流动，过流断面上切应力分布为（ B ） A. 在过流断面上是常数； B.管轴处是 零，且与半径成正 比； C.管壁处是零，向管轴线性增大; D.按抛物线分布。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 4. 在圆管流中，层流的 断面流速分布符合（ C ） 5.圆管层流，实测管轴线上流速为 4m/ s ，则断面平均流速为 A 压强、速度和粘度; B 流体的粘度、切应力与角变形 C 不能承受剪切力的; D 在任一剪切力的作用下不能保持 律; A.均匀规律; B.直线变化规律; C.抛物线规 D.对+曲线规律。
() A. 4m / s; B. 3.2m /s; C. 2m /s ; D. 1m /s。2014年考研《政治》考前点题（毛中特）
6.应用动量方程求流体对物体的合力时，进、出口的压强应使用 (C?) A 绝对压强 B 相对压强 C 大气压 D 真空度 7.流量为Q,速度为v 的 射流冲击一块与流向垂直的平板，则平 板受到的冲击力为（D ） 2 2 A Qv B Qv C p Qv D p Qv 8.在（D ）流动中，伯努利方程不成立。 （A ）定常（B ）理想流体（C ）不可压缩（D ）可压缩 2g 10.在总流的伯努利方程中的速度 v 是（B ）速度。 （A ）某点（B ）截面平均（C ）截面形心处（D ） 截面上最 大2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 11.应用总流的伯努利方程时，两截面之间（ D ）。 （C ）不能出现急变流（D ）可以出现急变流 12. 定常流动是（B ）2014年考研《政治》考前点题（毛中特） A. 流动随时间按一定规律变化; B. 流场中任意空间点的运动要素不随时间变化; C. 各过流断面的速度分布相同; D. 各过流断面的压强相同。 13. 非定常流动是 （B ） 9.速度水头的表达式为（D ） 2 2 （A ）窗（B ）丄（C ）二（D ） 2 2 (A) 必须都是急变流（B ）必须都是缓变流
流体力学考试题2002-2003 一、概念题（每小题2分，共10分） 1、连续介质假设： 2、欧拉法： 3、自动模化区： 4、气体流动边界层分离： 5、斯托克斯定理： 二、填空题（每小题2分，共20分） 1、流体力学中研究流体流动的方法有和。 2、研究流体宏观运动时，作用在处于运动状态的流体上的力分两类： 和。 3、流体的粘性是指流体微团发生时产生的性质。 4、气体的粘度随温度而；液体的粘度随温度 而。 5、流体静压强的两个重要特征为：1、 2、 6、物理量的量纲分为和。 7、串联管道中的能量损失等于的总和；并联管道中的总流量 等于的总和。 8、在气体动力学中，假想气流速度等熵地滞止到零的状态称为； 气体膨胀到完全真空所能达到的速度称为，此状态称为；气流速度正好等与当地声速时的状态称
为。 9、按照激波的形状及其与气流之间的夹角，可将激波分为和 以及三类。 10、流体微团的运动一般可分为， 和，根据流体微团是否旋转可将流体的流动分为和。 三、多项选择题：（请把每小题中正确提法或说法的代号a、b、c、d、e写在 括号内，每小题3分，共18分） 1、对于声速（） a)声速是微弱扰动波传播速度的统称； b)流体中的声速是状态参数的函数； c)在相同温度下，不同介质的声速相同； d)同一气体的声速随着气体温度的升高而增加 e)在同一流体介质中，即使各点以及各瞬时流体的状态参数不同，其声速 是相同的。 2、气体通过正激波( ) a)激波强度越强，气流通过激波后机械能损失越大，总压比也越大； b)激波前后的速度系数乘积等于1，马赫数的乘积也等于1； c)压强突跃引起的密度突跃受到了限制；
第十章堰流 堰流就是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰与堰流 堰:在明渠缓流中设置障壁,它既能壅高渠中的水位,又能自然溢流,这障壁就称为堰。 堰流(weir flow):缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择:堰流特定的局部现象就是: A、缓流通过障壁; B、缓流溢过障壁; C、急流通过障壁; D、急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的: 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量(图10-1) 1、堰顶水头H; 2、堰宽b; 3、上游堰高P、下游堰高P1; 图10-1 4、堰顶厚度δ; 5、上、下水位差Z; 6、堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1、根据堰壁厚度d与水头H的关系,如图10-2: 图10-2
图10-3 2、根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系,图10-4: 3、根据堰与水流方向的交角: 图10-4 4、按下游水位就是否影响堰流性质: 5、按堰口的形状: 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1、堰流:当闸门启出水面,不影响闸坝泄流量时。孔流:当闸门未启出水面,以致影响闸坝泄流量时。 2、堰流与孔流的判别式 (1)宽顶堰式闸坝 堰流: e/H ≥0、65 孔流: e/H <0、65 (2)实用堰式闸坝(闸门位于堰顶最高点时) 堰流: e/H ≥0、75 孔流: e/H <0、75 式中: e——闸门开启高度; H——堰孔水头。
判断:从能量角度瞧,堰流与闸孔出流的过程都就是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导(图10-7) 由大孔口的流量公式(7-6) 及,并考虑上游行近流速的影响,令图10-6 得堰流的基本公式: (10-1) 式中:m——堰流流量系数,m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响,则堰流公式为: (10-2) (10-3) 式中:——淹没系数,≤1、0; ——侧收缩系数, ≤1、0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰(如图10-8)主要用途:用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同,相应的流量系数也不同。 图10-8 一、矩形薄壁堰 1、基本公式
同济大学课程考核试卷（A 卷） 2005— 2006学年第 2 学期 命题教师签名： 审核教师签名： 课号：12506203 课名： 流体力学 考试考查：考试 此卷选为：期中考试( )、期终考试( )、重考( )试卷 年级 专业 学号 姓名 得分 一、选择题(30%,每小题3分) 1、牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部剪切应力的因素是 [ ] A ：动力粘性系数和速度 B ：动力粘性系数和压强 C ：动力粘性系数和作用面积 D ：动力粘性系数和速度梯度 2、在圆管紊流（水力）光滑区中，沿程水头损失与速度的 [ ] A ：(0~0.5)次方成正比 B ：(0.5~1.0)次方成正比 C ：(1.0~2.0)次方成正比 D ：(2.0~3.0)次方成正比 3、恒定流的 [ ] A ：位变加速度为零 B ：时变加速度为零 C ：位变和时变加速度均为零 D ：位变和时变加速度均不为零 4、两水池的隔板上开设内径相同的孔口B 和管嘴A ，位置如图示，则两者的流量是 [ ] A ：B A Q Q > B ：B A Q Q = C ：B A Q Q < D ：不能确定 5、两根串联管道正确的计算公式是 [ ] A ：21f f f h h h += B ：21f f h h = C ：21Q Q Q += D ：21v v v += 6、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 [ ] A ：增大 B ：减小 C ：不变 D ：不确定 7、复式水银测压计如图1所示，在测压计中的 同一水平线上四个点上的压强，试问最大压强是 、 最小压强是 。 8、恒定总流的能量方程必须建立在 过流断面上， 9、局部水头损失产生的主要原因是 。 10、沿程水头损失和局部损失都占相当比重，两者都不能忽略的管道称为 。 二、计算题（70%） 1、 矩形闸门AB ，宽1.2m ，左侧水深H1=3m ，右侧水深H2=2m ，图1示。 求闸门上水压力的大小及作用点的位置。（10分） 2、 图2示虹吸管，管径为75cm ，当地大气压为10m 水柱。 求管中的流速、流量及最高点的绝对压强 (不计损失)。（15分） A B 水 水银 空气 1 2 3 4
第二章流体力学基础 第一讲 1.物质的三种状态: 固、液、气 2.流动性：在切向力的作用下，物质内部各部分之间就会产 生相对运动，物体的这一性质称为流动性。 3.流体：具有流动性的物体，具体指液体和气体。 4.流体力学: 将流体看作无数连续分布的流体粒子组成的 连续介质. 5.黏滞性：实际流体流动时内部存在阻碍相对运动的切向内摩擦力。 6.流体的分类：实际流体和理想流体 7.压缩性：实际流体的体积随压强的增大而减小，即压缩性。 8.实际流体：具有压缩性存在黏滞性流体。 9.理想流体：研究气体流动时，只要压强差不太大，气体的压缩性可以不考虑，黏滞性弱的流体（水和酒精）的黏滞性也可不考虑，故绝对不可压缩完全没有黏滞性的流体即为理想流体。 10.流体运动的描述：a.(拉格朗日法)追踪流体质点的运动, 即从个别流体质点着手来研究整个流体的运动. 这种研究方法最基本的参数是流体质点的位移. 由质点坐标代表不同的流体质点. 它们不是空间坐标, 而是流体质点的标
号.b.(欧拉法)是从分析流体流动空间中的每一点上的流体质点的运动着手来研究整个流体运动. 即研究流体质点在通过某一个空间点时流动参数随时间的化规律. 注：在流体运动的实际研究中, 对流体每个质点的来龙去脉并不关心, 所以常常采用欧拉法来描述流体的运动. 11.流场：流体流动的空间 12.流线：a.线上每一点的切线方向表示流体粒子流经该点时流速的方向。 b.通过垂直于流速方向上单位面积流线的条数等于流体粒子流经该点时流速的大小。 c.流线的疏密程度可以表示流速的大小。 d．流线不能相交，因为流体流速较小时，流体粒子流经各点时的流速唯一确定。 e.流体作稳定流动时, 流线形状保持不变, 且流线与流体粒子流动轨迹重合. 13.稳定流动：一般情况下, 流体流动时空间各点的流速随位置和时间的不同而不同, 若空间各点流速不随时间变化，流速只是空间坐标的函数v=v(x,y,z),而与时间无关，则称该流动为定常流动(稳定流动).所以，定常流动的流场是一种流速场，也只有在定常流动中，流线即为粒子运动轨迹。而且，速度不随时间变化，不一定是匀速，只是各点速度一定。 14.流管：如果在运动流体中取一横截面S1, 则通过其周边各
第2章 流体静力学 2-1是非题(正确的划“√”，错误的划“?”) 1. 水深相同的静止水面一定是等压面。（√） 2. 在平衡条件下的流体不能承受拉力和剪切力，只能承受压力，其沿内法线方 向作用于作用面。（√） 3. 平衡流体中，某点上流体静压强的数值与作用面在空间的方位无关。（√） 4. 平衡流体中，某点上流体静压强的数值与作用面在空间的位置无关。（?） 5. 平衡流体上的表面力有法向压力与切向压力。（?） 6. 势流的流态分为层流和紊流。（?） 7. 直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（?） 8. 静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 9. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。（√） 10. 作用于平衡流体中任意一点的质量力矢量垂直于通过该点的等压面。（√） ------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-4 如题图2-4所示的压强计。已知：25.4a cm =，61b cm =，45.5c cm =， 30.4d cm =，30α=?，31A g cm γ=，31.2B g cm γ=，32.4g g cm γ=。求压强 差?B A p p -= a b
题图2-4 解：因流体平衡。有 ()2 sin 30sin 3025.4161 2.445.5 1.20.530.4 2.40.51.06A A g B B g B A B A P a b P c d P P g P P N cm γγγγ+?+?=+???+??? ∴-=?+?-??-???-= 2-5 如图2-5所示，已知10a cm =，7.5b cm =，5c cm =，10d cm =，30e cm =， 60θ=?，2 13.6Hg H O ρρ=。求压强?A p = 解： ()()2cos60gage A Hg H O Hg P a c b e d γγγ=+?-?+?-()32 4 1513.67.51513.6102.6 2.610g N cm Pa -=?-?+???==? 答：42.610gage A P Pa =? 2-8 .如图2-8所示，船闸宽B =25m-，上游水位H 1=63m ，下游水位H 2=48m ，船闸用两扇矩形门开闭。求作用在每扇闸门上的水静压力及压力中心距基底的标高。 解：1）对于上游侧（深水区）两闸门受力题图2-8 1 11322 1 102563486698.6252 H F B H g kN γ= ???=????= 方向指向下游 1111 632133 D H H m ==?=（离基底高） 2）对于下游侧（浅水区）两闸门受力
汽车空气动力学考试题及参考答案(试验部分) A 卷 1. 以下各项为中国汽车工程师协会发表的《汽车工程手册—试验篇》中关于汽车工程试验的类别(部分)，请选出4种与空气动力学有关的、可能在汽车风洞中进行的试验课题(8’)。 1) 动力传动系性能试验 2) 操纵稳定性试验 3) 振动与噪声试验 4) 可靠性试验 5) 碰撞安全性试验 6) 空气动力特性试验 7) 驾驶方便性、合适性和平顺性试验 8) 汽车电子电气系统试验 9) 环境保护试验 10) 车身试验 参考答案：3)4)7)10) 评分标准：每点答对2分 2. 汽车空气动力学试验可以用实车在路面上进行，简称为“路试”，但是更多的空气动力学研发试验在汽车风洞中进行，请简述在汽车风洞中进行试验的主要优点(6’)。 参考答案要点：1) 经济型；2) 试验效率；3) 重复性。 评分标准：回答正确每要点2分。 B 卷 3. 某车型正投影面积2.25m 2, 汽车模型风洞试验采用1/4缩比模型，在喷口宽等于2m 、高等于1.6m 的风洞中测量气动阻力系数，请回答： 1) 模型在风洞中的阻塞比等于多少？ 2) 速等于多少m/s? 3) ’) 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34C d U(m/s)
参考答案和评分标准： 1) 阻塞比 = 模型投影面积 / 风洞喷口面积 = (2.25*(1/4)^2）/ (2*1.6) = 4.4% (2’) 2) Re = νUL ，雷诺数相等，则4L L U U model full full model ==,Umodel = 100/3.6*4 = 111m/s (3’) 3) 根据雷诺数试验曲线，20m/s 时阻力系数随雷诺数增大减小明显，阻力系数测量值较真值偏大较 多；而50m/s 时，阻力系数随雷诺数变化很小了，可以代表实际结果。(3’) 4. 汽车风洞试验主要设计三个学科方向，请问是哪三个学科方向？(6’) 参考答案要点：1) 空气动力学；2) 气动声学；3) 热力学。 评分标准：回答正确每要点2分。 2007-6-18
第十章堰流 堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。 堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是： A.缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁； C.急流通过障壁； D.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头H； 2.堰宽b； 3.上游堰高P、下游堰高P1；图10-1 4.堰顶厚度δ； 5.上、下水位差Z； 6.堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10-2： 图10-2
图10-3 2.根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/H ≥0.65 孔流：e/H <0.65 （2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/H ≥0.75 孔流：e/H <0.75
式中：e——闸门开启高度； H——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式（7-6) 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） （10-3） 式中：——淹没系数，≤1.0； ——侧收缩系数，≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8
环境流体力学 环境流体力学是环境类各专业的一门主要基础课,同时又是一门实用性强的技术基础科学。实践证明理论联系实际是学习环境流体力学行之有效的学习方法,在这方面水力学实验(实训)起着不可替代的重要作用。如水力计算中应用较广泛的谢才公式、水跃长度计算公式等等,完全是建立在大量实验研究基础上而产生的经验公式。在现代水力学的研究和发展中,水力学理论分析,数值计算和实验研究二者互为补充、相互促进,形成研究水力学的二个重要方面。 在众多解决环境问题的工作中都会涉及到流体流动的问题。广义来说，环境流体力学包括研究所有和环境有关的流体运动的知识；但从狭义来说，则其中重要而普遍的部分，即污染物质宰各种水域和大气中扩散与输移的规律为主要内容。 由于流体运动所导致的对含有物质的扩散，输移作用总占重要地位而需要先行分析清楚，这在排放口近区主要是射流运动性质，在远区则属随流扩散性质。一般研究常从简单情况出发，先不考虑污染物质的存在对流动的影响，即把它作为一种标志物质即示踪物质来分析，而将污染物质的特性部分另行专门处理。 由于紊流和扩散的密切关系，以及对环境流动已有不少引用较精确的紊流模型进行分析，故首先介绍基础流体力学和水力学课程很少涉及的紊流基础知识，然后介绍扩散理论，剪切流中的离散，紊动射流（包括浮力羽流和浮射流）分层流以及地下水中弥散等方面较专门的基础理论和分析方法，以为分析各种环境流体域中物质的扩散，混合与输移问题的基础。 一、紊流脉动的能量方程： 从紊流的总能量方程： _____2' '111()()()()()222j j i i i i i j i i i j j j j i j i j j u u u u u q p p u u u u u u u t t x x x x x x x x γγρρ- ------- ??????????+=-+++-+-??????????'''''2'()()(3.21)j j i i i j j i i i j j j j i j i j u u u u u u u u u q u x x x x x x x x γγ-----????????-++-+???????? 式中2'''2'2'2123i i q u u u u u ==++ 中减去时均流动部分的能量方程（3.22）
《流体力学》课程教学大纲 Fluid Mechanics 课程编号：学分：3 总学时： 54 大纲执笔人：王振亚、王毅刚大纲审核人：杨志刚 一、课程性质与目的 性质：流体力学是汽车学院发动机方向和车身方向的一门重要技术基础课程，是必不可少的先修课程。 目的和意义：本课程的目的就是要通过各个教学环节，使学生掌握流体力学的基本知识（基本概念、原理和研究方法）、有关的计算方法和必要的实验技能，具备应用流体力学知识对实际问题进行分析和计算的能力，为后续专业课的学习和将来从事科学研究和专业技术工作打下良好基础。 二、课程面向专业 车辆工程的发动机方向和车身与空气动力学方向。 三、课程基本要求 学生学习本课程应达到下列基本要求： （1）正确理解流体力学中的一些基本概念和流动的基本特征； （2）掌握研究流体运动的一些基本方法； （2）熟练掌握连续性方程、伯努利方程、动量方程，对工程中的一般流体流动问题具有分析和计算的能力； （4）正确理解量纲分析和相似原理对实验的指导意义以及掌握一定实验技能与方法，具有测量流动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力； （5）正确理解理想不可压缩流体流动与不可压缩粘性流动的基本原理与它们之间的区别，掌握流体在管道中运动阻力和水头损失的计算，绕物体流动的流体边界层性质。；（6）了解定常一元可压缩气流的基本知识。 四、实验基本要求 掌握一定实验技能与方法，具有测量流动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力五、课程基本内容 绪论 教学基本要求： （1）流体运动与流体力学； （2）流体力学与科学； （3）流体力学与工程技术； （4）流体力学的研究方法。 第一章流体及其主要物理性质
第十章作业 1、弦长为3m的飞机机翼以300km/h的速度，在温度为20℃，压强为1at的静止空气中飞行，用比例为20的模型在风洞中作试验，要求实现动力相似。 （a）如果风洞中的空气的温度、压强和飞行中的相同，风洞中空气的速度应当怎样？ （b）如果在可变密度的风洞中作实验，温度仍为20℃，而压强为30at，则速度应当怎样？ （c）如果模型在水中实验，水温20℃，则速度应当怎样？ 2、长1.5m，宽为0.3m的平板，在温度为20℃的水内拖曳。当速度为3m/s时，阻力为14N。计算相似板的尺寸，它的速度为18m/s，绝对压强为101.4kN/m2，温度为15℃的空气气流中形成动力相似条件，它的阻力估计为若干？ 3、当水温为20℃，平均速度为4.5m/s时，直径为0.3m水平管线某段的压强降为68.95kN/m2。如果用比例为6的模型管线，以空气为工作流体，当平均速度为30m/s时，要求在相应段产生55.2kN/m2的压强降。计算力学相似所要求的空气压强，设空气温度为20℃。
4、拖曳比例为50的船模型以4.8km/h航行所需的力为9N。如果原型航行主要受（a）惯性力和重力；（c）惯性力和粘性力的作用，试计算原型相应的速度和所需的动力。 7、在风速为8m/s的条件下，在模型上测得建筑物模型背风面压强为-24N/m2，迎风面压强为+40 N/m2。试估计在实际风速为10m/s的条件下，原型建筑物背风面和迎风面的压强为多少？ 9、两个共轴圆筒，外筒固定，内筒旋转。两筒筒壁间隙充满不可压缩的粘性流体。写出维持内筒以不变角速度旋转所需转矩的无因次方程式。假定这种转矩只与筒的长度和直径，流体的密度和粘性，以及内筒的旋转角速度有关。 10、角度为Φ的三角堰的溢流流量Q是堰上水头H，堰前流速V和重力加速度g的函数。分别以（a）H、g；（b）H、V为基本变量，写出流量Q的无因次表达式。
实验一静水压强实验 （一）实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解； 2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水 头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中：P——被测点的静水压强； P0——水箱中水面的表面压强； γ——液体重度； h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 （四）实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。 2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。
3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、 4、5），并记入表中。 4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。 6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。 （五）对表中数据进行分析 单位：mm
实验二 伯努利方程式的验证 一、实验目的 1．熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系，在此基础上掌握柏努利方程； 2．观察不可压缩流体在管内流动时流速的变化规律，并验证伯努利方程； 3．观察各项压头的变化规律； 4．加深对流体流动过程基本原理的理解。 二、实验原理 对于不可压缩流体，在导管内作定常流动，系统与环境又无功的交换时，若以单位质量流体为衡算基准，则对确定的系统即可列出机械能衡算方程： 若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为 不可压缩流体的机械能衡算方程，应用于各种具体情况下的作适当的简化，例如： (1) 当流体为理想液体时，于是式(1)和(2)可简化为 (2) 当液体流经的系统为一水平装置的管道时，则(1)和(2)式又可简化为 (3) 当流体处于静止状态时，则(1)和(2)式又可简化为 (1) 222 2221211∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρρ(2) 2222221211f H g p g u Z g p g u Z +++=++ρρ(3) 2222221 211ρρp u gZ p u gZ ++=++(4) 2222221211g p g u Z g p g u Z ρρ++=++(5) 2222 2121 f h p u p u ∑++=+ρ ρ(6) 2222 221211f h g p g u Z g p g u Z ∑+++=++ρρ(7) 2 211ρρ/p gZ /p gZ +=+(8) 2211g /p Z g /p Z ρρ+=+
流体力学第十章答案 【篇一：流体力学讲义第十章堰流】 明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主 要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢 出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是：a.缓流通过障壁；b.缓流溢过障壁； c.急流通过障壁； d.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头h； 2.堰宽b； 3.上游堰高p、下游堰高p1；图10-1 5.上、下水位差z； 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头h的关系，如图10-2： 图10-2 图10-3 2.根据上游渠道宽度b与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未 启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/h ≥0.65 孔流： e/h 0.65
（2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/h ≥0.75 孔流： e/h 0.75 式中： e——闸门开启高度；h——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m =。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） ——淹没系数，≤1.0；（10-3）式中： ——侧收缩系数， ≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8 一、矩形薄壁堰 1. 基本公式 （10-4） 2.无侧收缩、自由式、水舌下通风的矩形正堰： 采用巴赞公式计算： （10-5） 公式适用范围：b=0.2~2.0m，p=0.24~0.75m，h=0.05~1.24m，式中h、p均以m计。 初步设计时，取 ，则： （10-6）
流体力学第二章课后答案
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
流体力学 _第二版 李玉柱 习题解答 第一章 绪论 1—1 解：5521.87510 1.6110/1.165m s μυρ--?===? 1—2 解 ： 63992.20.661100.65610Pa s μρυ--==??=?g 1—3 解：设油层速度呈直线分布 1 0.1200.005 dV Pa dy τμ ==?= 1-4 解：木板沿斜面匀速下滑，作用在木板上的重力G 在斜面的分力与阻力平衡，即 0sin3059.810.524.53n T G N ==??= 由dV T A dy μ= 224.530.0010.114/0.40.60.9 T dy N s m A dV μ?= ==??g 1-5 解：上下盘中流速分布近似为直线分布，即 dV V dy δ = 在半径r 处且切向速度为r μω= 切应力为 432dV V r dy y d ωτμ μμδ πμωδ === 转动上盘所需力矩为M=1 d M dA τ=?? =2 0(2)d rdr r τπ? =2 20 2d r r dr ωμ πδ ? = 432d πμωδ 1-6解：由力的平衡条件 G A τ= 而dV dr τμ = 0.046/dV m s = ()0.150.1492/20.00025dr =-=
dV G A dr μ= 90.00025 0.6940.0460.150.1495 G dr Pa s dV A μπ?= ==???g 1-7解：油层与轴承接触处V=0, 与轴接触处速度等于轴的转速，即 44 0.36200 3.77/60 600.73 3.770.361 1.35310 2.310 dn V m s V T A dl N πππτμ πδ -??= = =????=== =?? 克服轴承摩擦所消耗的功率为 4 1.35310 3.7751.02N M TV kW ω===??= 1-8解:/dV dT V α= 3 0.00045500.0225 0.02250.0225100.225dV dT V dV V m α==?===?= 或，由 dV dT V α=积分得 () () 0000.000455030ln ln 1010.2310.5 1.05t t V V t t V V e e m d αα-?-=-==== 1-9解:法一： 5atm 9 0.53810β-=? 10atm 90.53610β-=? 9 0.53710β-=? d dp ρ ρ β= d d ρ βρρ ==0.537 x 10-9 x (10-5) x98.07 x 103 = 0.026% 法二： d d ρ βρρ = ,积分得
同济大学课程考核试卷（B卷）2006 — 2007 学年第 2 学期 命题教师签名：审核教师签名： 课号：190047 课名：空气动力学考试： 此卷选为：期中考试( )、期终考试( √ )、重考( )试卷 年级专业学号姓名得分 一）选择题（30分） 1．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。 2．温度升高时，空气的粘度。 A.减小 B. 增大 C.不变 D.无规律 3．15?C时空气和水的运动粘度系数为ν空气=14.55?10-6㎡/s，ν水=1.141?10-6㎡/s，这说明__ __。 A空气比水的粘性大 B.空气比水的粘度小 C.空气与水的粘性接近 D.不能直接比较 4．欧拉法____描述流体质点的运动。 A．直接B．间接 C．不能D．只在定常时能
5．流体作无旋运动的特征是。 A．所有流线都是直线B．所有迹线都是直线 C．任意流体元的角变形为零D．任意一点的涡量都为零 6．平面流场中沿封闭曲线C的速度环量等于零，说明曲线C 内的流场____。 A.一定无旋 B.一定有旋 C.可能有旋，也可能无旋 D.是否有旋与速度环量无关 7．速度势函数和流函数同时存在的前提条件是：。 A.二维不可压缩定常运动。 B.二维不可压缩定常且无旋流动。 C.三维不可压缩定常运动。 D.三维不可压缩定常且无旋流动。 8．沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含______。 A．不可压缩流体B．无粘流体 C．定常流动D．无旋流动 9．运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面。 A. 可以是任何断面 B. 必须是缓变流断面 C. 之间可以有急变流 D. 之间必须是缓变流 10．判断层流或湍流的无量纲量是________。 A.佛汝德数Fr B.雷诺数Re C.欧拉数Eu D.斯特罗哈数St 11．虹吸管最高处的压强。 A．大于大气压B．等于大气压 C．小于大气压D．无法确定 12．湍流附加切应力是由于而产生的。 A．分子的内聚力B．分子间的动量交换 C．重力D．湍流元脉动速度引起的动量交换