1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s。
2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。
3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。
4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。
5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径
的关系为线性关系。
6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面
平均流速的次方成正比。
7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失
与断面平均流速的2次方成正比。
·
8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2。
9、水击压强与管道流动速度成正比关系。
10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆流速。
11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。
12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。13流体微团的运动可以分解为：
平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。
14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。
15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流
所组成。
·
16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和
平面均匀流两种势流所组成。
17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。
18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。
19、水击波分为直接水击波和间接水击波。
20、描述流体运动的两种方法为
欧拉法和拉格朗日法。
21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为：
层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、
紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。
）
22、绕流物体的阻力由和两
部分组成。
二、名词解释
1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质
2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿摩擦定律的流体称为牛顿流体。
3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。
4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。
5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇
6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。
7、控制体：假定平面边界流动是定常的，并忽略质量力，在边界层的任一处，取单位宽度，沿边界层长度为dx的微元断。
,
8、压力管路：在一定压差下，流体充满全管的流动管路。
9、有旋流动：在流体流动中，如果流场中有若干处微元团具有绕过其自身轴线的旋转运动，则称为有旋流动。
10、层流底层：粘性流体在管道中做紊流流动时，管壁上的流速为零，从管壁起的流速将从零迅速增大，在紧贴管壁的一极薄层，速度梯度很大，黏性摩擦很大，黏性摩擦切应力其主要作用，处于层流状态，称为层流底层
11、紊流核心：距管壁稍远出有一黏性摩擦切应力和紊流附加切应力同时起作用的薄层，称之为过渡区，之后发展称为完全紊流。
，称之为紊流核心。
12、光滑管：管壁粗糙度对流动不起任何影响，流体好像在完全光滑的管道中流动一样。这种情况下的管道称为光滑管。
13、粗糙管：当流体流过凸出部分是，在凸出部分后面将引起漩涡，增加了能量损失，管壁粗糙度对紊流流动发生影响。
14、边界层：边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力补课忽略的流动薄层。
15、定常流动：流体中任一点的流体质点的流动参数均不随时间变化，而只最空间点位置不同而变化的流动。水和空气等粘度很小的流体，在大雷诺数下绕物体流动时，黏性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中，而这一薄层外黏性影响很小，完成可以忽略不计。16、沿程压强损失：
?
17、沿程水头损失：
18、入口段
：19、充分发展段
三、单项选择题（选择正确答案的字母填入括号）
１、流体的密度与( D )有关。
(
Ａ、流体种类、温度、体积等
Ｂ、温度、压力、体积等
Ｃ、流体种类、压力、体积等
Ｄ、流体种类、温度、压力等
２、流体的动力黏度与( A )有关。
Ａ、流体种类、温度、压力等
Ｂ、流体种类、温度、体积等
Ｃ、流体种类、压力、体积等
Ｄ、温度、压力、体积等
３、理想流体是指( C )。
、
Ａ、平衡流体
Ｂ、运动流体
Ｃ、忽略粘性的流体
Ｄ、忽略密度变化的流体
４、流体静压强的作用方向为( D)。
Ａ、垂直受压面
Ｂ、平行受压面
Ｃ、指向受压面
Ｄ、垂直指向受压面
.
5、在流体力学中，单位质量力是指作用在单位（D ）流体上的质量力。Ａ、重量Ｂ、体积Ｃ、面积Ｄ、质量
6、相对压强的计量基准为( C )。
Ａ、绝对真空Ｂ、标准大气压
Ｃ、当地大气压Ｄ、液面压强
7、在平衡液体中，质量力恒与等压面( B )。
Ａ、重合Ｂ、正交Ｃ、相交Ｄ、平行
8、已知不可压缩流体的速度场为
·
则该流动为( B )。
Ａ、一维流动Ｂ、三维流动
Ｃ、二维流动Ｄ、均匀流
9、过流断面是指与( C )的横断面。
Ａ、迹线正交Ｂ、流线斜交
Ｃ、流线正交Ｄ、迹线斜交
10、在恒定流中，流线与迹线( D )。
Ａ、相交Ｂ、正交Ｃ、平行Ｄ、重合
11、非恒定流动中，流线和迹线：（ C ）。
Ａ、一定重合B、一定不重合
】
Ｃ、特殊情况下可以重合Ｄ、一定正交
12、一维流动的连续方程
成立的条件是：（ A ）
Ａ、不可压缩流体Ｂ、粘性流体
Ｃ、可压缩流体Ｄ、理想流体
13、伯努利方程中表示：（ B ）。
Ａ、单位质量流体所具有的机械能
B、单位重量流体所具有的机械能
`
Ｃ、单位体积流体所具有的机械能
Ｄ、通过过流断面流体的总机械能
14、关于水流流向的正确说法是（B ）。
Ａ、水一定是从高处往低处流
Ｂ、水一定是从机械能大处往机械能小处流
Ｃ、水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流
Ｄ、水一定是从流速大处往流速小处流
15、毕托管是一种测量( D )的仪器。
Ａ、压强Ｂ、断面平均流速
`
Ｃ、流量Ｄ、点流速
16、均匀流过流断面上各点的（ B ）等于常数。
17、文丘利管是一种测量( A )的仪器。
Ａ、流量Ｂ、压强Ｃ、密度Ｄ、点流速
18、若在同一等径长直管道中用不同流体进行实验，当流速相等时，其沿程水头损失在( D )是相同的。
Ａ、层流区Ｂ、紊流光滑区
Ｃ、紊流过渡区Ｄ、紊流粗糙区
19、雷诺数的物理意义在于它反映了( D )的比值。
Ａ、重力与粘滞力Ｂ、惯性力与粘滞力Ｃ、惯性力与重力Ｄ、重力与压力
￥
20、若圆管水流为层流运动，则有( C )。
21、已知某圆管流动的雷诺数，
则该管的沿程阻力系数( A )。
Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、
22、圆管层流流动，断面流速为( B ) 分布。
Ａ、线性Ｂ、抛物线
Ｃ、双曲线Ｄ、对数
23、圆管紊流流动，断面流速为( D ) 分布。
Ａ、线性Ｂ、抛物线
~
Ｃ、双曲线Ｄ、对数
24、根据尼古拉兹实验成果知，紊流过渡区的沿程阻力系数与( C )有关。
25、有压管道的管径d与相应的水力半径d/R
之比( D )。
Ａ、1Ｂ、2Ｃ、3Ｄ、4
26、同一管道的粘性底层厚度随雷诺数的增加而( B )。
Ａ、增加Ｂ、减小Ｃ、不变Ｄ、难以确定
27、长管水力计算的特点是( B )。
?
28、短管水力计算的特点是( D )。
29、当流动处于紊流水力光滑管区时，沿程损失与平均流速的（ C ）次方成正比。Ａ、1 Ｂ、2Ｃ、Ｄ、
30、圆管紊流流动过流断面上的切应力分布为：（C ）。
Ａ、管壁处为零，向管轴线线性增大
Ｂ、在过流断面上为常量
Ｃ、管轴线处为零，且与半径成正比
Ｄ、按抛物线分布
31、若圆管水流为紊流运动，则有( C )。
"
32突然扩大管段的局部水头损失（B）。
33、沿程压强损失是( C )。
Ａ、单位质量流体的沿程损失
Ｂ、单位重量流体的沿程损失
Ｃ、单位体积流体的沿程损失
Ｄ、以平均流速计算的沿程损失
34、下列关于长管水力计算的说法中，不正确的有( B )。
Ａ、串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和
$
Ｂ、串联管路的总流量等于各支路的流量之和
Ｃ、并联管路各支路的水头损失相等
Ｄ、并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失
35、在恒定流的动量方程
中，不应包括( D )。
Ａ、压力Ｂ、重力Ｃ、惯性力Ｄ、粘滞力
36、从本质上讲，紊流应属于（ B ）。
Ａ、恒定流Ｂ、非恒定流
Ｃ、均匀流Ｄ、渐变流
?《
?D
四、问答题
1、写出理想流体微元流束伯努利方程式，指出其中各项的物理意义，并给出该方程式的适用条件。
答：Z+P／
各项物理意义：第一项Z表示单位质量流体所具有的位势能；第二项表示单位质量流体的压强势能；第三项V^2/2g表示单位质量流体具有的动能。
适用围：理想的不可压缩均质流体在质量力作用下做定常流动，并沿同一流线（或微元流束）2、写出两过流断面间无分流或汇流，但有能量输入或输出的实际流体总流伯努利方程，并
简述其应用条件
答：
^
适用围：重力作用下不可压缩粘性流体定常流动的任意两个缓变流的有效截面，至于两个有效截面之间是否有缓变流则无关系。
3、何为水击（水锤）现象，减小水击危害的措施。
答：工业水管中流动着有一定压强的水，当管道中的阀门迅速关闭时，水受阻而流突然变小，水的惯性是局部压强突然升高。这种突然升高的压强首先出现在紧贴阀门上游的一层流体中，而后迅速的向上游传播，并在一定条件下发射回来，产生往复波动，这种现象为水击现象。
减小水击的措施
（1）延长阀门关闭时间，可避免产生直接水击，也可减小间接水击、
（2）采用过载保护，在可能产生水击的管道中设置蓄能器，调压塔或安全阀等以减缓冲水压强
（3）可能时减低管流速，缩短管长，使用弹性好的管道。
4、边界层有哪些基本特征
，
边界层沿厚度，存在很到的流速梯度
5、简述产生局部水头损失的原因，并写出用于计算管路突然扩大的局部水头损失的公式
。
6、一般情况下，流体微团的运动可分解为哪几种运动
，
7、管道水力计算采用的基本公式有哪几个
8、简述曲面边界层的分离现象。
9、尼古拉兹试验曲线将流动分为几个区各区的沿程阻力系数与什么有关
$
10、管道水力计算的任务是什么 答：
4、写出不可压缩均质实际流体的运动微分方程（即纳维——斯托克斯方程），为什么说此方程是不可压缩均质流体的普遍方程。
!
五、计算、分析题（每题8分）
1、在盛有汽油的容器的底上有一直径mm d 152=的圆阀，该阀用绳系于直径mm d 1201=的圆柱形浮子上（如图1所示）。设浮子及圆阀的总质量g m 110=，汽油相对密度75.0，绳长mm Z 120=，问圆阀将在油面高度H 为多少时开启
（图1） 解：
04
)(4
2
22
1≥-
--gH d mg Z H g d ρπρπ
04)(212
221≥---Z d m H d d ρπρππ
)
(
135
)
(
135
.0
12
.0 015
.0
12
.0
12
.0
750
)
015
.0
12
.0(
10
110
4
)
(
4
2
2
2
2
2
3
2
2
2
1
2
1
2
2
2
1
mm
m
Z
d
d
d
d
d
m
H
=
=
?
-
+
?
-
?
?
=
-
+
-
≥
-
π
ρ
π
π
】
2、图2所示为绕铰链O转动的倾斜角
60
=
α的自动开启式水闸，当水闸一侧的水位II=2m，另一
侧的水位m
h4.0
=时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离x。
（图2）
~
解：
2
H
H
c
=，
2
h
h
c
=
α
sin
/
1
bH
A=，α
sin
/
2
bh
A=
α
ρ
α
ρ
ρ
ρ
sin
2
sin
/
2
2
2
1
1
b
gH
bH
H
g
bl
H
g
A
gH
P
C
H
=
=
=
=
α
ρ
α
ρ
ρ
ρ
sin
2
sin
/
2
2
2
2
2
b
gh
bh
h
g
bl
h
g
A
gh
P
C
h
=
=
=
=
h
H
P
P
P-
==)
(
sin
2
2
2h
H
gb
-
α
ρ
压力中心坐标：
l l bl bl l Ay J y y C C C
D 3
2
)2/(12/2/3=+=+=
故， αsin 323211H l y D =
=
，α
sin 323222h
l y D == )
α
αsin 31sin 31h
P H P Px h
H
-= )(7955.0sin )(3sin )(sin 23)
(sin 2sin 3222233m h H h Hh H h H gb h H gb
P h P H P x h H =+++=--=-=ααα
ραρα
3、如图3所示，已知离心泵的提水高度m Z 20=，抽水体积流量s L Q /35=，效率
82.01=η。若吸水管路和压水管路总水头损失O mH h w 25.1=，电动机的效率95.02=η，
试求：电动机的功率P 。
（图3） /
解： w h g
v g p Z H g v g p Z +++=+++222
2
222111ρρ
01=Z ，Z Z =2；0,021≈≈v v ；021==p p ，则： )(5.215.120m h Z H w =+=+=
)(467.9)(6.946695
.082.05.218.91000103532
1kW W gH
Q P ==?????==
-ηηρ
4、图4所示离心泵以h m /253
的流量将相对密度82.0的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下罐油面压力MPa 02.0，洞库油罐油面压力MPa 03.0。设泵的效率81.0，电动机效率91.0．两罐液面差m H 40=，全管路水头损失设为m 5。求泵及电动机的额定功率(即输入功率)应为多少
（图4）
解： w h g
v g p Z H g v g p Z +++=+++222
2
222111ρρ
w h g
v g v g p g p Z Z H +-+-+-=222
1221212ρρ
@
01=Z ，)(402m Z =；0,021≈≈v v ；Pa p Pa p 62611003.0,1002.0?=?=，
),(5m h W =则：
)(24.4658
.982.010001002.01003.0406
6m H =+???-?+=
)(5.3)(350091
.081.024
.468.982.010003600/252
1kW W gH
Q P ==?????=
=
ηηρ
5、径m d 2.0=的钢管输送水流量s m Q /04.03=（），水的运动粘度
s m /10007.126-?=ν，钢管壁的绝对粗糙度mm e 04.0=。求l 000m 管道上的沿程水头
损失f h 。
解：首先确定流态，即计算雷诺数Re
s m s m A
Q
v /27.1/)1.0/(04.02=?==
π 25223410
007.12
.027.1Re 6
=??=
=
-ν
vd
(63059)
2320Re >，流动非层流。进一步计算知，7/8)/(98.26Re 4000e d <<，流动在紊流光滑
区，故 0148.0Re 221.00032.0237.0=+
=λ (02.0Re
3164
.025
.0==λ) m m g v d l h f 09.68
.9227.12.010000148.022
2=???==λ
(m m g v d l h f 513.08
.923175.02.0100002.022
2=???==λ)
|
6、今要以长m L 800=，径mm d 50=的水平光滑管道输油，若输油流量min /135L Q =，用以输油的油泵扬程为多大(设油的密度3/920m kg =ρ，粘度s Pa ?=056.0μ) 解： 首先确定流态，即计算雷诺数Re
s m s m A
Q v /146.1/05.04601013523
=??==-π
2320941056
.0920
05.0146.1Re <=??=
=
μ
ρ
vd
流动为层流。
068.0941/64Re /64===λ
m m g v d l h f 92.728
.92146.105.0800068.022
2=???==λ
m h H f M 92.72==（油柱）
,
7、一水射流以速度v 对弯曲对称叶片的冲击如图6所示，试求下面两种情况下射流对叶片的作用力：(1)喷嘴和叶片都固定；(2)喷嘴固定，叶片以速度u 后退。
（ 图6 ）解：(1)射流四周均为大气压，且不计重力。由伯努利方程，各断面上的流速均相同。取封闭控制面如图所示，并建立xoy 坐标。当叶片喷嘴均固定时，设流体受到叶片的作用力为F 。 根据动量定理可知：
x 方向：
vdA v F
A
n X
?∑=ρ
即 ()[]()1cos cos 2
2)(-=--+-=-αραπρρQv v Q
v Q F 得 ()απ
ρ
cos 14
22-=v d F
射流对叶片的作用力大小为()απ
ρcos 14
22-v d ，方向与F 的方向相反。
(2)当控制体在作匀速运动时，由于固结在控制体上的坐标系仍是惯性系，在动量定理中只要将相对速度代替绝对速度即可。
现当叶片以u 速度后退，此时射流相对于固结在叶片上控制面的相对速度为
u v v r -=，因此叶片受到的力大小为
()()απ
ρ
cos 14
2
2--='u v d F
如当
135,100,/12,/8.19====αmm d s m u s m v 时，则
()()
N F 3.815135cos 1128.191.04
10002
2=-?-???
=' π
8\将一平板伸到水柱，板面垂直于水柱的轴线，水柱被截后的流动如图所示。已知水柱的流量,/036.03s m Q =水柱的来流速度,/30s m V =若被截取的流量s m Q /012.031=，试确定水柱作用在板上的合力F 和水流的偏转角α(略去水的重量及黏性)。 解：
设水柱的周围均为大气压。由于不计重力，因此由伯努利方程可知：s m V V V /3021=== 由连续方程：s m Q Q Q /024.0012.0036.0312=-=-=
取封闭的控制面如图所示，并建立xoy 坐标。设平板对射流柱的作用力为F(由于不考虑 黏性，仅为压力)。 由动量方程：
X 方向： ααρρcos 30024.0100030)036.0(1000cos )(22??+?-=+-=-V Q V Q F Y 方向：30012.01000sin 30024.01000sin 001122??-??=-+=αραρV Q V Q
30=α 将其代入X 方向动量方程
得N V Q QV F 5.456cos 30024.010*******.01000cos 22=??+??-=+-=ααρρ即作用在板上合力大小为456．5 N ，方向与F 的方向相反。
【最新整理，下载后即可编辑】 工程流体力学公式总结 第二章 流体的主要物理性质 ? 流体的可压缩性计算、牛顿内摩擦定律的计算、粘度的三种表示方法。 1．密度 ρ = m /V 2．重度 γ = G /V 3．流体的密度和重度有以下的关系：γ = ρ g 或 ρ = γ/ g 4．密度的倒数称为比体积，以υ表示υ = 1/ ρ = V/m 5．流体的相对密度：d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水 6．热膨胀性 7．压缩性. 体积压缩率κ 8．体积模量 9．流体层接触面上的内摩擦力 10．单位面积上的内摩擦力（切应力）（牛顿内摩擦定律） 11．.动力粘度μ： T V V ??=1αp V V ??-=1κV P V K ??- =κ1n A F d d υμ=dn d v μτ±=n v d /d τμ=
12．运动粘度ν ：ν = μ/ρ 13．恩氏粘度°E ：°E = t 1 / t 2 第三章 流体静力学 ? 重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体的压强计算、流体静压力的计算（压力体）。 1．常见的质量力： 重力ΔW = Δmg 、 直线运动惯性力ΔFI = Δm ·a 离心惯性力ΔFR = Δm ·rω2 . 2．质量力为F 。：F = m ·am = m (f xi+f yj+f zk) am = F /m = f xi+f yj+f zk 为单位质量力，在数值上就等于加速度 实例：重力场中的流体只受到地球引力的作用，取z 轴铅垂向上，xoy 为水平面，则单位质量力在x 、y 、 z 轴上的分量为 fx = 0 , fy = 0 , fz = -mg /m = -g 式中负号表示重力加速度g 与坐标轴z 方向相反 3流体静压强不是矢量，而是标量，仅是坐标的连续函数。即： p = p (x ,y ,z )，由此得静压强的全微分为: 4．欧拉平衡微分方程式 z z p y y p x x p p d d d d ??????++=d d d d d d 0x p f x y z x y z x ??-=ρd d d d d d 0y p f x y z x y z y ??-=ρd d d d d d 0z p f x y z x y z z ??- =ρ
第一章 流体的性质 例1：两平行平板间充满液体，平板移动速度0.25m/s ，单位面积上所受的作用力2Pa(Ｎ／m2>，试确定平板间液体的粘性系数μ。 例2 ：一木板，重量为G ，底面积为 S 。此木板沿一个倾角为，表面涂有润滑油的斜壁下滑，如图所示。已测得润滑油的厚度为，木板匀速下滑的速度为u 。试求润滑油的动力粘度μ。 b5E2RGbCAP 例3：两圆筒，外筒固定，内筒旋转。已知：r1=0.1m ，r2=0.103m ，L=1m 。 。 求：施加在外筒的力矩M 。 例4：求旋转圆盘的力矩。如图，已知ω， r1，δ，μ。求阻力矩M 。 第二章 流体静力学
例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPw ρ′=13600kg/m3，水的密度ρ=1000kg/m3 。试求水面的相对压强p0。 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压 计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角 θ=30°，试求压强差p1 –p2 。DXDiTa9E3d 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所 示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、 z4 ，试求压强差pA –pB 。RTCrpUDGiT 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体 总压力。 例5：已知：一块平板宽为 B ，长为L,倾角 ，顶端与水面平齐。求：总压力及作用点。 例7：坝的园形泄水孔，装一直径d = 1m 的 平板闸门，中心水深h = 3m ，闸门所在斜面与水平面成，闸门A 端设有铰链，B 端钢索
1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。 2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。 3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。 4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。 5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径 的关系为线性关系。 6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面 平均流速的1.75 次方成正比。 7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失 与断面平均流速的2 次方成正比。 8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。 9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。 10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。 11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。 12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。 13流体微团的运动可以分解为： 平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。 14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。 15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流 所组成。 16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和 平面均匀流两种势流所组成。 17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。 19、水击波分为直接水击波和间接水击波。 20、描述流体运动的两种方法为 欧拉法和拉格朗日法。 21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为： 层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、 紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。 22、绕流物体的阻力由和两 部分组成。 二、名词解释 1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质 2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。 4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业：热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与的对比关系。
第1页共4页 A卷 流体力学期末试卷B卷 第1学期开课学院：课程号：考试日期： 考试方式：开卷闭卷其他考试时间：120 分钟 一、填空题（共20 分，每空 2 分） 1. 作用在流体上的力按作用方式分有：质量力和表面力。 （4 分） p 2．液体静力学基本方程z c 的几何意义为液体中任意两点的测压 g 管水头相等；则物理意义为单位重量流体具有的位能不变。（4分） 3.尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系 数的因素不同，其中紊流光滑区影响的因素为 Re ，紊流粗糙区影响 的因素为 5 6 /d。（4分） H 4．圆管均匀流 3 l 2d 2 4 中，切应力与点到管 2 H z l 1d 1 轴的距离 r 成 1 正比，管轴处 切应力的值为0。（4分） 5.管嘴出流的工作条件是：（1）作用水头 H0<9m 、(2)管嘴长度 l<3~4d。（4 分） 二、名词解释（共10 分，每小题 5 分） 1.理想流体模型 答：当流体粘性较小，忽略它对计算精度不产生影响，因而假定流体不 具粘性，按理想流体计算，这个假定称理想流体模型。（5 分） 2.临界水深 答：明渠流动中，流量一定，断面形式一定，相应于比能最小时的水深。（5 分） 三、计算题（共70 分） 1.如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，已知：圆柱体直径D=1m，垂直于图面长 L=1m；左池敞口，水深 H=6m；右池密闭， h=1m，且装有 U 形水银测压管，测压管读数 h 368mm 。求：作用在圆柱体闸门上的静水总压力。（15 分） 解： 1)右液面压强水头：（ 5 分） h0水p0右 /水Hg h / 水 5.0mH 2O 故有：h h0水 6 H mH 2O 2)作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力：（5分） P x0
流体力学知识点总结 第一章 绪论 1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。 2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。 3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。 4 作用于流体上面的力 （1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。 作用于A 上的平均压应力 作用于A 上的平均剪应力 应力 法向应力 切向应力 （2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。（常见的质量力： 重力、惯性力、非惯性力、离心力） 单位为 5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水 20℃时的空气 （2） 粘性 ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力周围流体作用 的表面力 切向应力 A P p ??=A T ??=τA F A ??=→?lim 0δA P p A A ??=→?lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 A T A ??=→?lim 0τ 为A 点的剪应力 应力的单位是帕斯卡（pa ） ，1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。 B F f m =u u v v 2m s 3 /1000m kg =ρ3 /2.1m kg =ρ
牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示 τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。由图可知 —— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度 μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。 运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位 说明： 1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。 2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体 无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。 （3） 压缩性和膨胀性 压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。 T 一定，dp 增大，dv 减小 膨胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。 P 一定，dT 增大，dV 增大 A 液体的压缩性和膨胀性 液体的压缩性用压缩系数表示 压缩系数：在一定的温度下，压强增加单位P ，液体体积的相对减小值。 由于液体受压体积减小，dP 与dV 异号，加负号，以使к为正值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa ”。（平方米每牛） 体积弹性模量K 是压缩系数的倒数，用K 表示，单位是“Pa ” 液体的热膨胀系数：它表示在一定的压强下，温度增加1度，体积的相对增加率。 du T A dy μ =? dt dr dy du ? =?=μ μτdu u dy h =ρ μν= dP dV V dP V dV ? -=-=1/κρ ρ κ d dP dV dP V K =-==1
流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1、流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力,不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下,当流体质点之间有相对运动时,才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用,流体就不会静止下来,将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力(产生剪切应力的大小)体现在变形的速率上,而不就是变形的大小(与弹性体的不同之处)。 2、流体的重度:单位体积的流体所的受的重力,用γ表示。 g 一般计算中取9、8m /s 2 3、密度:=1000kg/,=1、2kg/,=13、6,常压常温下,空气的密度大约就是水的1/800 3、 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。通常液体与低速流动的气体(Ｕ<70m ／s)可作为不可压缩流体处理。 4、压缩系数: 弹性模数:21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数:）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5、流体的粘性:运动流体内存在内摩擦力的特性(有抵抗剪切变形的能力),这就就是粘滞性。流体的粘性就就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则就是粘性的动力表现。温度升高时,液体的粘性降低,气体粘性增加。 6、牛顿内摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为: 内摩擦力为: 此式即为牛顿内摩擦定律公式。其中:μ为动力粘度,表征流体抵抗变形的能力,它与密度的比值称为流体的运动粘度ν 内摩擦力就是成对出现的,流体所受的内摩擦力总与相对运动速度相反。为使公式中的τ值既能反映大小,又可表示方向,必须规定:公式中的τ就是靠近坐标原点一侧(即,其大小为μ du/dy,方向由du/dy 的符号决定,为正时τ与u 同向,为负时τ与u 反向,显然,对下图所示的流动,τ＞0, 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动,而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 粘性受温度影响明显: 气体粘性:分子热运动, 温度升高,粘性增加;液体粘性:分子间吸引力,温度升高,粘性下降。 7、理想流体:粘性系数很小,可以忽略粘性的流体 , 第二章 流体静力学 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝0=μ
1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1.流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力，不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。 2.流体的重度：单位体积的流体所的受的重力，用γ表示。 g 一般计算中取9.8m /s 2 3.密度：=1000kg/，=1.2kg/，=13.6，常压常温下，空气的密度大约是水的1/800 3. 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。通常液体和低速流动的气体（Ｕ<70m ／s ）可作为不可压缩流体处理。 4.压缩系数： 弹性模数：21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数：）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5.流体的粘性：运动流体存在摩擦力的特性（有抵抗剪切变形的能力），这就是粘滞性。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。温度升高时，液体的粘性降低，气体粘性增加。 6.牛顿摩擦定律： 单位面积上的摩擦力为： 摩擦力为： 此式即为牛顿摩擦定律公式。其中：μ为动力粘度，表征流体抵抗变形的能力，它和密度的比值称为流体的运动粘度ν 摩擦力是成对出现的，τ值既能反映大小，又可表示方向，必须规定：公式中的τ是靠近坐标原点一侧(即t -t 线以下)的流体所受的摩擦应力，其大小为μ du/dy ，方向由du/dy 的符号决定，为正时τ与u 同向，为负时τ与u 反向，显然，对下图所示的流动，τ＞0， 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动，而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝
一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分） 粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分） A1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小，增大； B.增大，减小； C.减小，不变； D.减小，减小 B2．等角速度ω旋转容器，半径为R，盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )； A.相同； B.不相同； 底部所受总压力( ) 。 A.相等； B.不相等。 3．某点的真空度为65000 Pa，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．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心; 5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 A．沿程下降B．沿程上升C．保持水平D．前三种情况都有可能。 6．流动有势的充分必要条件是( )。 A．流动是无旋的；B．必须是平面流动； C．必须是无旋的平面流动；D．流线是直线的流动。 7．动力粘滞系数的单位是( )。 A N·s/m B. N·s/m2 C. m2/s D. m/s 8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr'和由紊流向层流过渡的临界流速v cr之间的关系是( )。 A. v cr'＜v cr； B. v cr'＞v cr； C. v cr'＝v cr； D. 不确定 9．在如图所示的密闭容器上装有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. p1=p2=p3； B. p1>p2>p3； C. p1 中北大学 《流体力学》 期末题 目录 第四模块期末试题 (3) 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3) 流体力学考试试题（A） (3) 流体力学考试试题（A）参考答案 (6) 中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8) 流体力学考试试题（A） (8) 流体力学考试试题（A）参考答案 (11) 第四模块 期末试题 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A ） 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ） A 、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C 、理想流体 D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y u d d μ τ =中的 y u d d 为运动流体的（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率 3．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、 0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强 p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ） A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0< 第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ 第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ 《流体力学》试题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．流体在叶轮内的流动是轴对称流动，即认为在同一半径的圆周上（） A．流体质点有越来越大的速度 B．流体质点有越来越小的速度 C．流体质点有不均匀的速度 D．流体质点有相同大小的速度 2．流体的比容表示（） A．单位流体的质量 B．单位质量流体所占据的体积 C．单位温度的压强 D．单位压强的温度 3．对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（） A．随压强增加而增加 B．随压强减小而增加 C．随体积增加而减小 D．与压强变化无关 4．流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（） A．流体能穿过管侧壁由管内向管外流动 B．流体能穿过管侧壁由管外向管内流动 C．不能穿过侧壁流动 D．不确定 5．在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，与此流线（）A．相切 B．重合 C．平行 D．相交 6．判定流体流动是有旋流动的关键是看（） A．流体微团运动轨迹的形状是圆周曲线 B．流体微团运动轨迹是曲线 C．流体微团运动轨迹是直线 D．流体微团自身有旋转运动 7．工程计算流体在圆管内流动时，由层流变为紊流采用的临界雷诺数取为（）A．13800 B．2320 C．2000 D．1000 8．动量方程是个矢量方程，要考虑力和速度的方向，与所选坐标方向一致为正，反之为负。如果力的计算结果为负值时（） A．说明方程列错了 B．说明力的实际方向与假设方向相反 C．说明力的实际方向与假设方向相同 D．说明计算结果一定是错误的 9．动量方程（） A．仅适用于理想流体的流动 B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流 10．如图所示，有一沿垂直设置的等截面弯管，截面积为A，弯头转角为90°，进口截面1－1与出口截面在2－2之间的轴线长度为L，两截面之间的高度差为△Z，水的密度为ρ，则作用在弯管中水流的合外力分别为（） A． B． C． 《例题力学》典型例题 例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝30的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度 δ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。求油的动力粘性系数。 解：由牛顿摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝ 又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律：0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()3 24 gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010 m U S θδμ--?????==≈????? 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m 、轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 解：由牛顿摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝ 粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?= 克服油的粘性阻力所消耗的功率： ()()3 223 22 3 230230603.140.360.732001600.231050938.83(W) d d n d n n l P M F dl πππμωτπδ -==??=??= ???= ? ?= 例题3：如图所示，直径为d 的两个圆盘相互平行，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下 盘固定不动，上盘以恒定角速度ω旋转，此时所需力矩为T ，求间隙厚度δ的表达式。 解：根据牛顿黏性定律 d d 2d r r F A r r ω ωμ μ πδ δ== 2d d 2d r T F r r r ω μπδ =?= 4 2 420 d d 232d d d T T r r πμωπμωδδ===? 4 32d T πμωδ= 例题4：如图所示的双U 型管，用来测定比水小的液体的密度，试用液柱高差来确定未知液体的密度ρ（取管中水的密度ρ水＝1000 kg/m 3）。 水 解：根据等压面的性质，采用相对压强可得： ()()()123243g g g h h h h h h ρρρ---=-水水 1234 32 h h h h h h ρρ-+-= -水 如图，横截面为椭圆形的长圆柱体置于风洞中，来流稳定、风速风压均匀并垂直绕过柱体流动。住体对流体的总阻力可通过测力天平测试柱体受力获得，也可通过测试流场速度分布获得。现通过后一种方法，确定单位长度的柱体对流体的总阻力F x 。 解：由于柱体很长且来流均匀，可认为流动参数沿z 方向（柱体长度方向）无变化，将绕柱体的流动视为x-y 平面的二维问题。 ⒈ 控制体：取表面A 1、A 2、 A 3、 A 4并对应柱体单位长度的流场空间。 ⒉ 控制面A 1：柱体上游未受干扰，故有： 0p p =，0u v x =，0=y v ，于是控制面上x 方向受力、质量流量和动量流量分别为： 01bp F x =，()b u dA A 01 ρρ-=???n v ，()b u dA v A x 2 01 ρρ-=???n v 控制面A 2：设在柱体下游一定距离处，与面A 1相距l ，此处压力基本恢复均匀分布，故有 0p p ≈。()y v v x x =是需要测量的物理量；()y v v y y =通常比x v 小得多，其精确测量较困 难，在计算x 方向受力时用不到，控制面上x 方向受力、质量流量和动量流量分别为： 02bp F x -=，()? ? ??==?-2 /0 2 /2 /22 b x b b x A dy v dy v dA ρρρn v ，()? ??=?2 /0 2 21 b x A x dy v dA v ρρn v 控制面A 3：b 应取得足够大，以使得面A 3上的流动受柱体影响较小，故有0p p ≈，0u v x ≈。控制面上的质量流量由y v 确定，该量精确测定较为困难，计算结果最终不会用到该量，暂设()x v v y y =为已知量。 03≈x F ，()???≈?l y A dx v dA 0 223 ρρn v ，()???=?l y A x dx v u dA v 0 0223 ρρn v 控制面A 4：为柱体横截面包络面，该面上流体所受表面力有正压力和摩擦力。由于流场相 对于x 轴对称，所以表面力在y 轴方向的合力为零，在x 轴方向的合力F x 即为流体受到的总阻力（形体阻力与摩擦阻力），控制面上无流体输入和输出。 p p ≈0 p p ≈0 p p ≈0u v x ≈0 u v x ≈ 《工程流体力学》综合复习资料 一、 单项选择 1、实际流体的最基本特征是流体具有 。 A 、粘滞性 B 、流动性 C 、可压缩性 D 、延展性 2、 理想流体是一种 的流体。 A 、不考虑重量 B 、 静止不运动 C 、运动时没有摩擦力 3、作用在流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是 。 A 、表面力 B 、万有引力 C 、分子引力 D 、粘性力 4、静力学基本方程的表达式 。 A 、常数=p B 、 常数=+γ p z C 、 常数=+ +g 2u γp z 2 5、若流体内某点静压强为at p 7.0=绝，则其 。 A 、 at p 3.0=表 B 、Pa p 4 108.93.0??-=表 C 、 O mH p 27=水 真 γ D 、 mmHg p 7603.0?=汞 真 γ 6、液体总是从 大处向这个量小处流动。 A 、位置水头 B 、压力 C 、机械能 D 、动能 7、高为h 的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的 静水总压力为 。 A 、2 h γ B 、 2 2 1h γ C 、22h γ D 、h γ 8、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面()21d d >上 流动参数关系为 。 A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< 9、并联管路的并联段的总水头损失等于 。 A 、各管的水头损失之和 B 、较长管的水头损失 流体力学习题 第一章习题 1-1.一8kg的平铁块自覆盖着2mm厚的润滑油（20℃）的20°斜面滑下，接触面积为0.2m，试求铁块最终的速度。（ 20℃时，润滑油μ=0.29Pa·s ） 1-2.底面积为1.5m2薄板在液面上水平移动速度为16m/s，液层厚度为4mm，假定垂直于油层的水平速度为直线分布规律，如果 （1）液体为20℃的水（μ水=0.001pa·s ）； （2）液体为20℃，比重为0.921的原油（μ油=0.07pa·s）。 试分别求出移动平板的力多大？ 1-3.在δ=40mm的两平壁面之间充满动力粘度为μ=0.7pa·s的液体，在液体中有一边长为a=6mm的薄板以U=15m/s的速度沿薄板所在平面内运动，假定沿铅直方向的速度分布是直线规律。 ①、当h=10mm时，求薄板运动的液体阻力。 ②、如果h可变，求h为多大时，薄板运动阻力最小？为多大？ 1-4.一直径为8cm轴被推进一直径为8.02cm, 30cm长的轴承里，假设余隙均匀且充满粘度μ=4.5pa·s的油脂，密度为900kg/m3。若此轴以0.5m/s的速度运动，估计油脂对轴所产生的阻力大小。 1-5.如上题的轴在套管内以1800r/min的转速转动。试求（a）油所造成的转矩，以N·m为单位；（b）转动轴所需供给的功率，以kw为单位。 1-6.当温度为60℃时，水和水银的表面张力系数分别为0.0662N/m、0.47N/m，则当它们在0.5mm直径的玻璃管中与空气相接触时，其毛细管高度变化各为多少？ 已知：60℃时ρ水=998kg/m3、ρ水银=13572.8kg/m3 1-7.已知30℃时，水的密度ρ=996kg/m3，σ=0.0712N/m。问直径多少的玻璃管，会使水产生毛细现象的高度小于1mm? 1-8.以喷雾器形成水滴，其直径为50μm，或5×10-5m，问在30℃时（σ =0.0712N/m），其内部压力超出外部多少？ 1-9.设一平壁浸入体积很大的水中，由于存在表面张力，在靠近壁面的地方要形成一个曲面，如图，假定曲率半径可表示成1/r=d2y/dx2,接触角和表面张力系数σ已知，试确定平壁附近水面最大高度及形状。 x 第二章习题 1.二元不可压缩流场中，vx=5x^3,vy=-15x^2y。试求（x=1m,y=2m）点上的速度和加速度。 2.给定速度场：v=(6+2xy+t^2)i-(xy^2+10t)j+25k试求流体质点在位置(3,0,2)处的加速度。 3.已知流场的速度： vx=1+At, vy=2x。试确定t = t。时，通过（x。,y。）点流线方程，A为常数。 《工程流体力学》典型习题（二） 1.已知转轴直径360mm d =，轴承长度1000mm L =，轴与轴承间隙 0.2mm δ=，其中充满动力黏度0.72pa.s μ=的润滑油，若轴的转速200rpm n =， 试求克服润滑油黏性阻力所消耗的功率 N 。 2.水塔供水系统如图所示。已知C 点供水流量为Q C =0.022m 3/s ，B 点出流量 4．如图所示，在40mm h =的两平行固定壁面间充满动力黏度=0.7Pa s μ?的液体，其中有一面积23600mm A =的薄板（平行于壁面）以15m/s U =的速度沿薄板所在平面内运动，假定壁面间速度呈线性分布。 试求当10mm y =时，薄板运动的液体阻力F 。 5.如题图所示的密封容器内盛有油（与水的相对密度0.8）和水两层液体，在油层中有一扇圆弧形闸门，其半径0.2m R =，宽0.4m B =，油水厚度均为0.2m h =，水银测压计中的液柱高也为0.2m h =，闸门的铰接点位于O 点。为使闸门关闭，试求所需的锁紧力F 。 6.如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管，已知H =40m ，l 1=200m ，l 2=100m ，l 3=500m ，d 1=0.2m ，d 2=0.1m ，d 3=0.25m ，02.021==λλ，025.03=λ，求总流量Q 。 7.如图所示底宽b 1=b 2=2.0m 的矩形断面变坡棱柱形渠道（n 1=n 2），上游接水库，下游接跌坎。已知渠道进口断面水深h 1=1m ，部分渠段的水面曲线如图所示。 ① 试完成下游渠段的水面曲线连接（定性）； ② 试根据水面曲线形状确定上、下游渠段坡度的缓急状态（急、缓坡）； ③ 试求该渠道的通过流量Q ； 工程流体力学复习题A 一、判断题 1．流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。（T） 2．液体的粘性随温度的升高而增大。（F） 3．气体的粘性随温度的升高而减小。（F） 4．牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T） 5．静止的流体只能承受压应力。（T） 6．在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。（T） 7．定常流动，流线与迹线重合。（T） 8．应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（F） 9．由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，就是层流和紊流。（T） 10．雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F） 11．静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T） 12．静止液体的等压面一定是一个水平面。（T） 13．大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。（T） 14．压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T） 15．理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。（T） 16．不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（T） 17．如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F） 18．如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。（T） 19．不可压缩流体中的，速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函数是调和 函数。（T ） 20．在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差，而与曲线形状无关。（T ） 二、填空题 1．液体的动力粘性系数随温度的升高 而减小，牛顿流体是指切应力与 速度梯度 成 正比 的流体。 2．欧拉法中，流体的加速度包括 时变加速度 和 位变加速度两种，如果流场中时变加速度为零，则称流动为 定常流动，否则，流动称为 非定常流动 。 3． 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用 雷诺数来判别流态。 4． 一般管路中的损失，是由 沿程损失 和 局部损失两部分构成，在定常流动中，沿程水头损失与流速的 平方 成 正 ，所谓的长管是指局部损失比沿程损失小得多，可以忽略不计。 5． 已知三维流场的速度分布为： 0,4,2==+=w x v t y u ， 试求t=0时刻,经过点（1,1）的流线方程1222=-y x ；点（1,1）处的加速度为9+8i 。 6． 平面流动速度分布为：22y ax u -=，by xy v --=，如果流体不可压缩，试求a= ；b= 0 。 7． 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为 s 。 三、简答题 1．试说明伯努利方程成立的条件。 理想流体；流动定常；重力场；不可压缩；方程仅沿流线成立。 2．研究流体受力和运动过程中，在哪些情况下要考虑流体压缩性？ 液体的密度变化较大如研究水击现象，气体的速度较大，如超过音速的三分之一，其密度变化是明显的，这时就必须考虑压缩性的影响。流体力学 期末试题(答案)
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