《工程流體力學(xué)》綜合復(fù)習(xí)資料

一、判斷題

1、根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律,當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部?jī)?nèi)摩擦力大小與該處的流速大小

成正比。

2、一個(gè)接觸液體的平而壁上形心處的水靜壓強(qiáng)正好等于整個(gè)受壓壁面上所有各點(diǎn)水

靜壓強(qiáng)的平均值。

3、流體流動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)流速大小發(fā)生改變的情況下才有動(dòng)量的變化。

4、在相同條件下，管嘴小流流量系數(shù)大于孔口出流流量系數(shù)。

5、穩(wěn)定1定常）流一定是緩變流動(dòng)。

6、水擊產(chǎn)生的根本原因是液體具有粘性。

7、長(zhǎng)管是指運(yùn)算過(guò)程中流速水頭不能略去的流動(dòng)管路。

8、所謂水力光滑管是指內(nèi)壁面粗糙度很小的管道。

D-d

9、外徑為D,內(nèi)徑為d的環(huán)形過(guò)流有效斷面，其水力半徑為------o

4

10、但凡滿管流流動(dòng)，任何斷面上的壓強(qiáng)均大于大氣的壓強(qiáng)。

二、填空題

1、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)Mud。%,通過(guò)的流量

為2L/s,分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)A/z=9cm,通過(guò)流量為L(zhǎng)/s。

2、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是，其國(guó)際單位是。

3、因次分析的根本原理是：；具體計(jì)算方法分為兩種。

4、斷面平均流速V與實(shí)際流速u的區(qū)別是。

5、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為，

其適用條件是。

6、泵的揚(yáng)程H是指。

7、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為。

8、計(jì)算水頭損失的公式為與。

9、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式，其適用范圍是。

10、壓力中心是指。

三、簡(jiǎn)答題

1、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。

2、產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。

3、串聯(lián)管路的水力特性。

4、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？

5、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。

6、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。

7、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式及其適用條件。

8、因次分析方法的根本原理。

9、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。

10、壓力管路的定義。

11、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問(wèn)題。

12、作用水頭的定義。

13、噴射泵的工作原理。

14、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式，

15、等壓面的特性。

16、空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。

17、分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。

18、雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。

19、流線的特性。

四、計(jì)算題

1、如下圖，將一平板垂直探入水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的局部流量6=

0.012m7s,并引起射流的剩余局部偏轉(zhuǎn)一角度。。射流速度為30m/s,總流量Q°=

0.036m7s,不計(jì)重量及水頭損失。求射流加于平板上的力？

2、有泵管路如下圖，流量。=240根3/小)“，泵的吸入管長(zhǎng)乙=15〃z,沿程阻力系

數(shù)4=0.03,總局部阻力系數(shù)為=6；壓力管長(zhǎng)4=&)機(jī)，4=0.03,

=10,管徑為0.25加。

求：(1)泵入口處真空表讀數(shù)6.6〃ZH2。，求吸入高度九。

(2)兩個(gè)液面高差〃2=24加，求泵的揚(yáng)程”。

3、水平直管半徑為R,不可壓縮流體作層流流動(dòng)，其半徑r處點(diǎn)流速為〃，并等于管

72

內(nèi)平均流速V。求證：r=-R

2

4、如下圖一貯水容器。器壁上有兩個(gè)半球形蓋，設(shè)d=0.5m,h=2m,H=2.5m。

試分別求出作用在兩個(gè)球蓋上的液體總壓力。

V2

5、如圖水泵進(jìn)水系統(tǒng)，h=3m,管徑d=0.25口，1、2斷面間的總水頭損失h”=8.5——，

2g

斷面2處的真空度為￡=4.08mH,O,求流量。

參考答案

一、判斷題

XJXJXXXXJX

二、填空題

1、3L/s

2、V=^/p,斯(〃/Is)

3、因次和諧的原理，n定理

4、過(guò)流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過(guò)流斷面上

是相等的

22

5、4+且+也=42+也+也—穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于

72g-72g

流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)

6、單位重量液體所增加的機(jī)械能

8、T=±^A—,是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，p值始

dy

終保持一常數(shù)

9、總壓力的作用點(diǎn)

三、簡(jiǎn)答題

1、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。-一在流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)所有的運(yùn)動(dòng)要素

都不隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)稱為穩(wěn)定流；反之，通過(guò)空間點(diǎn)處得流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要

素的全部或局部要素隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)叫不穩(wěn)定流。

2、產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。-一外因：水力半徑的大小；管路長(zhǎng)度的大小；管壁粗

糙度的大小。內(nèi)因：流體流動(dòng)中永遠(yuǎn)存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)摩擦所表

現(xiàn)的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)發(fā)生撞擊引起運(yùn)動(dòng)速度變化表現(xiàn)的慣性，才是流動(dòng)阻力產(chǎn)生

的根本原因。

3、串聯(lián)管路的水力特性。-一串聯(lián)管路無(wú)中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊

力L串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于

前一管段流量減去前管段末端泄出的流量。

4、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？-一不是固定不變

的。通過(guò)層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進(jìn)行比擬。

6八水力光滑管；6＜卜水力粗糙管。

5、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。.靜壓強(qiáng)的方向是垂直受壓面，并指向受壓面。2.

任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無(wú)關(guān)，或者說(shuō)任一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)均相等。

6、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。-一即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充

滿全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物

質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu)，而用一組偏微分方程來(lái)表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓

力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和根本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，

動(dòng)量守恒定律等。

7、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為

22

6+也=/%°+正+&^-+22］，其適用條件是穩(wěn)定流，不兀壓縮流

y2g-y2g

體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)。

8、因次分析方法的根本原理。-一就是因次和諧的原理，根據(jù)物理方程式中各個(gè)

項(xiàng)的因次必須相同，將描述復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個(gè)物理量組合而成無(wú)因次數(shù)群兀，

從而使變量減少。

9、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。--pV~,其物理意義為壓力與慣性力

的比。

10、壓力管路的定義，-一但凡液流充滿全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱為壓力

管路。

11、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問(wèn)題。一一管徑，管長(zhǎng)和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通

過(guò)時(shí)，確定管路中的玉力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水利坡降。

12、作用水頭的定義，-一任意斷面處單位重量水的能量,等于比能除以重力加速

度。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m。

13、噴射泵的工作原理。-一噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴(kuò)散室等組成。工作流

體在壓力作用下經(jīng)管子進(jìn)入噴嘴，并以很高的速度由噴嘴出口噴出。由于噴出的

工作流體速度極高，因此使噴嘴附近的液體（或氣體）被帶走。此時(shí)，在噴嘴出口的

后部吸入室便形成真空，因此吸入室可從吸入管中吸進(jìn)流體并和工作流體一起混

合，經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)入排出管。如果工作流體不斷地噴射，便能連續(xù)不斷地輸送液體（或

氣體）。

14、J呢〃0=￡匕，，叫=生qM=三個(gè)方

程為動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。

15、等壓面的特性。…作用于靜止流體中任一點(diǎn)上的質(zhì)量力必定垂直于通過(guò)該點(diǎn)

的等壓面。

16、空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。

..烏+華咚°+咚。=0,其物理意義為：流體在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)

dtdxdydz

過(guò)單位體積空間流出與流入的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。

17、分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。--6）任何斷面形狀的改變，都必將引起流

速的重新分布，因而附加了流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和流體質(zhì)點(diǎn)的急劇變形，結(jié)果導(dǎo)致

質(zhì)點(diǎn)間附加摩擦和相互撞擊，使流體能量受到損失，液流中流速重新分布。（b）

流速的重新分布，總是伴隨有流動(dòng)別離和旋渦的形成，在旋渦區(qū)由于粘性的存在，

便有摩擦的能量損失,在旋渦中粘性力作功。（c）在旋渦區(qū)中，又有質(zhì)點(diǎn)被主流所

帶走，即有動(dòng)量交換，因而消耗運(yùn)動(dòng)流體的能量，流體質(zhì)點(diǎn)的混摻引起的動(dòng)量變

化。

18、雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。…

Re**

雷諾數(shù)：v〃慣性力與粘性力之比

富勞德數(shù)：g/慣性力與重力之比

Eu=-^-

歐拉數(shù)：pV~壓力與慣性力之比

19、流線的特性。-一（1）在定常流動(dòng)時(shí)，因?yàn)榱鲌?chǎng)中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度不隨時(shí)間

變化，所以通過(guò)同一點(diǎn)的流線形狀始終保持不變，因此流線和跡線相重合。而在

非定常流動(dòng)時(shí)，一般說(shuō)米流線要隨時(shí)間變化，故流線和跡線不相重合。

（2）通過(guò)某一空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線，一般情況流線不能相交

和分支。否那么在同一空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)有幾個(gè)不同的流動(dòng)方向。只有在

流場(chǎng)中速度為零或無(wú)窮大的那些點(diǎn)，流線可以相交，這是因?yàn)椋谶@些點(diǎn)上不會(huì)

出現(xiàn)在同一點(diǎn)上存在不同流動(dòng)方向的問(wèn)題。速度為零的點(diǎn)稱駐點(diǎn)，速度為無(wú)窮大

的點(diǎn)稱為奇點(diǎn)。

（3）流線不能突然折轉(zhuǎn)，是一條光滑的連續(xù)曲線。

（4）流線密集的地方，表示流場(chǎng)中該處的流速較大，稀疏的地方，表示該

處的流速較小。

四、計(jì)算題

1、參見教材p.77

2、參見教材p.63/p.70

3、參見教材p.Ill

4、解：上面的蓋為〃蓋，對(duì)于。蓋，其壓力體體積%為

^=/^=9810x0.262=2.57kN（方向1）

左面水平的蓋為。蓋，對(duì)于。蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩

個(gè)分力，其中

22

Fx=yH-cl=9810x2.5x-x0.5=4.813kN

水平方向分力44（方向一）鉛重

3

￡=7v=9810x—x0.5=0.321kN

方向分力-12（h向I）

5、解：列自由液面1-1和2—2斷面的伯諾利方程：

Y2g

得：v=1.49m/sQ=v—cl2=0.073/T73/s

4

答:流量為O.O73W/s

粘性：流體層間發(fā)生相對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生切向力的性質(zhì)。

粘性系數(shù)：切應(yīng)力與速度梯度成正比的比例系數(shù)。

牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間存在線性關(guān)系的流體。

非牛頓流體：切應(yīng)力與角變形速率（速度梯度）之間不存在線性關(guān)系的流體。

理想流體：假想的粘性為零的（"=0）的流體。

體積壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鶎?duì)應(yīng)的流體體積的相對(duì)變化值。

體積彈性模數(shù)：流體體積的單位相對(duì)變化所對(duì)應(yīng)的壓力變化值。

液體外表任意兩個(gè)相鄰局部之間的垂直與它們的分界線的相互作用

外表張力：

的拉力。

外表張力系數(shù)：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度分界線上的張力。

質(zhì)量力：作用于流體質(zhì)量上的非接觸力。

外表力：由毗鄰的流體質(zhì)點(diǎn)或其它的物體所直接施加的外表接觸力。

流體靜止平衡時(shí)施加于不可壓流體外表的壓力，以同一數(shù)值沿各個(gè)

帕斯卡定理：

方向傳遞到所有流體質(zhì)點(diǎn)。

正壓流場(chǎng)：整個(gè)流場(chǎng)中流體密度只是壓力的函數(shù)。

絕對(duì)壓力：以真空為基準(zhǔn)的壓力。

相對(duì)壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)的壓力，又稱為表壓。

位置水頭：流體質(zhì)點(diǎn)距離某基準(zhǔn)面的高度。

壓力水頭：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的壓力勢(shì)能，可■用壓力所對(duì)應(yīng)的液柱身度來(lái)表不。

靜水頭：位置水頭和壓力水頭之和，又稱測(cè)壓管水頭。

等壓面：流體靜止平衡時(shí)，壓力相等的曲面（或平面）。

跡線：流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡線；

流線：用歐拉法描述速度場(chǎng)時(shí)的速度矢量線；

串線：相繼通過(guò)空間某一固定點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)依次串聯(lián)而成的線；

流體線：由確定的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)線：

線變形速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)微元流體線的相對(duì)伸長(zhǎng)率；

體積膨脹率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)微元流體團(tuán)的體積膨脹率；

角變形速率：正交流體線的夾角對(duì)時(shí)間的變化率的1/2；

流體微團(tuán)整體轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)某流體質(zhì)點(diǎn)A的所有流體線轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的平均值，可用正交微元

角速度：流體線的角平分線的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來(lái)衡量；

無(wú)旋流場(chǎng)：=O的流場(chǎng)，又稱有勢(shì)場(chǎng)；

速度勢(shì)：當(dāng)流場(chǎng)無(wú)旋時(shí)，存在y=v%?稱為速度勢(shì)；

相對(duì)于坐標(biāo)系固定不動(dòng)的封閉體積，它是歐拉方法描述流動(dòng)用的兒

控制體：

何體。

包含固定不變物質(zhì)的集合，它是拉格朗日方法描述流動(dòng)的質(zhì)量體，

系統(tǒng)：

其形狀，大小，位置，隨時(shí)間變化。

連續(xù)方程：反映物質(zhì)不滅質(zhì)量守恒的方程。

動(dòng)量方程：反映物質(zhì)動(dòng)量變化與受力關(guān)系的方程，其本質(zhì)是牛頓第二定律。

能量方程：反映物質(zhì)能量變化與作功、吸收熱量關(guān)系的方程。

反映理想流體定常運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體的壓力能，動(dòng)能，質(zhì)量力勢(shì)能以及

伯努利方程：

內(nèi)能關(guān)系的方程。

它的物理意義是作用在流體上的慣性力與粘性力的比值的度量，是

雷諾數(shù)：

粘性流體運(yùn)動(dòng)中重要的特征量。

當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)那么，各局部分層流動(dòng)互不摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線是

層流：

光滑的，而且流場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)，此種流動(dòng)形態(tài)稱為層流。

湍流：當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)極不規(guī)那么，各局部流體相互劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡

線雜亂無(wú)章，流場(chǎng)極不穩(wěn)定時(shí)。此種流動(dòng)形態(tài)稱為“湍流〃。

《工程流體力學(xué)》復(fù)習(xí)題及參考答案

一、名詞解釋。

1、雷諾數(shù)2、流線3、壓力體4、牛頓流體5、歐拉法6、拉格朗

日法

7、濕周8、恒定流動(dòng)9、附面層10、卡門渦街11、自由紊流射

流

12、流場(chǎng)13、無(wú)旋流動(dòng)14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動(dòng)16、自由射流

17、濃差或溫差射流18、音速19、穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21、

駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型區(qū)

二、是非題。

1.流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。

()

2.平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。

()

3.附面層別離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。

)

4.等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度和壓力都減少。

)

5.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面

()

6.平面流只存在流函數(shù)，無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)

()

7.流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓

()

8.流線和等勢(shì)線一定正交

()

9.附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)

()

10.亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加,速度增加，壓力減小。

()

11.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。

()

12.超音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度減小，壓力增加。

()

13.壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。

()

14.相1鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。

)

附

1面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無(wú)旋流動(dòng)。

56.

處

1于靜止或相對(duì)平衡液體的水平面是等壓面。

17.流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低

粘滯性增大°

()

18.流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無(wú)關(guān)。

()

三、填空題。

1lmmH2O=Pa

2、描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有和。

3、流體的主要力學(xué)模型是指、和不可壓縮性。

4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，它反映了流體流動(dòng)時(shí)

與的比照關(guān)系。

5、流量Q1和Q2,阻抗為Si和S2的兩管路并聯(lián)，那么并聯(lián)后總管路的流

量Q為，總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量Q為，總阻抗S為。

6、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是，處理方法是。

7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力包括和。

8、流體微團(tuán)的根本運(yùn)動(dòng)形式有：、和。

9、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無(wú)因次數(shù)，他反映了

與的相比照值。

10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線。

11、理想流體伯努力方程z+R+近二常數(shù)中，其中Z+R稱為水頭。

r2gr

12、一切平面流動(dòng)的流場(chǎng)，無(wú)論是有旋流動(dòng)或是無(wú)旋流動(dòng)都存在，因而

一切平面流動(dòng)都存在，但是，只有無(wú)旋流動(dòng)才存在。

13、雷諾數(shù)之所以能判別，是因?yàn)樗从沉?/p>

和的比照關(guān)系。

14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有、、

、和。

15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量和一種儀器。

16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為和。作用與液上的力包括，。

17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括、與。

18、流體的力學(xué)模型是模型。

2

19、理想氣體伯努力方程p+d")(九-幾)+2^-中，

p+(Zj-z2)-/?)稱，稱全壓，稱總壓。

20、紊流射流的動(dòng)力特征是。

21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式,u的單位為°

22、濃差或溫差射流的熱力特征是。

23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)四種根本運(yùn)動(dòng)形式符

合而成。

24、兒何相似是力學(xué)相似的，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的，動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)

相似的。

25、歐拉準(zhǔn)數(shù)是和的相比照值。

26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和相比照值。

27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為和。

28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了和相比照值。

四、選擇題。

1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指。

A、流體的分子B、流體內(nèi)的固體顆粒C、無(wú)大小的幾何點(diǎn)

D、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體

2、一下哪種流體為非牛頓流體。

A、空氣B、清水C、血液D、酒精

3、絕對(duì)壓強(qiáng)「械、相對(duì)壓強(qiáng)P、真空值入、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa之間的關(guān)系

是。

A.Pabs=p+PvB、P=Pabs+PaC、Pv=Pa-Pabs

4、圓管層流過(guò)流斷面的流速分布為。

A、均勻分布B、對(duì)數(shù)曲線分布C、二次拋物線分布

5、一下那些概念屬于歐拉法。

A、流線B、跡線C、液體質(zhì)點(diǎn)D、液體微團(tuán)

6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)4。

A、與雷諾數(shù)Re有關(guān)B、與管壁相應(yīng)粗糙度。有關(guān)

d

C、與Re和9有關(guān)D、與和管長(zhǎng)1有關(guān)

d

7、速度V、長(zhǎng)度1、時(shí)間t的無(wú)量綱組合是。

vt1

A>-B.—C、<D、I'

Itvlvfvt

8、圓管斷面直徑由di突然擴(kuò)大到d2,假設(shè)將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大，

那么該擴(kuò)大的局部水頭損失。

A、減小B、不變C、增大

9、在圓管流動(dòng)中，層流的斷面速度分布符合。

A、均勻規(guī)律B、直線變化規(guī)律C、拋物線變化規(guī)律D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)

10、流線與流線通常情況下。

A、能相交也能相切B、僅能相交不能相切

C、僅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切

11、速度v,密度夕，壓強(qiáng)p的無(wú)量綱集合是。

A、型B、包C、巨D(zhuǎn)、3

vpppy~

12、雷諾數(shù)代表的是之比。

A、慣性力與壓力B、慣性力與重力

C、慣性力與外表張力D、慣性力與粘性力

13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)度比尺為8,模型水管的流量應(yīng)為原型輸水

管流量的。

14、一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大〃成立的條件

是。

A、理想流體B、粘性流體C、可壓縮流體D、不可壓縮流體

15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是。

A、絕對(duì)壓強(qiáng)B、相對(duì)壓強(qiáng)

C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

16、靜水中斜置平面壁的形心淹沒(méi)深hc與壓力中心淹沒(méi)深hD的關(guān)系是。

A、大于B、小于C、等于D、無(wú)規(guī)律

17、某風(fēng)管的斷面尺寸為300mmx200mm,那么該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是。

A、240mmB、250mmC、300mmD>200mm

18、有一變直徑管流，小管直徑力，大管直徑d2=2di，那么兩斷面雷諾

數(shù)的關(guān)系是。

A、Rei=—Re?B、Re.=Re>C、Re.=1.5Re、D、Re.=2Re、

I2NI/1L1L

19、以下流體哪個(gè)屬于牛頓流體。

A、汽油B、紙漿C、血液D、瀝青

五、簡(jiǎn)答題。

1、薪體靜壓強(qiáng)的特性是什么？

2、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)意義是什么？

3、附面層提出的意義？

4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？

5、附面層別離的原因是什么？

6、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？

7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？

8、元流的特性是什么？

2

9、伯努利方程z+?+±=常數(shù)中各項(xiàng)的物理意義？

r2g

10、管網(wǎng)水力計(jì)算遵循的原那么是什么？

11、水擊(水錘)現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？

12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？

13、自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征是什么？

14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？

15、繞流升力產(chǎn)生的原因？

16、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，

并說(shuō)明其工作原。

17、簡(jiǎn)要說(shuō)明管道流動(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。

18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項(xiàng)的物理意義是什么？

六、計(jì)算題。

1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為

40()mmx200mm,管內(nèi)氣流平均速度為.5m/s,氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)

為15.0XKT8m2/s,判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)?

2、一高壓管末端接噴嘴，如以下圖所示，噴嘴出口直徑為10cm,管道直徑

為40cm,水在管中流量Q為0.4n?/s,求管嘴對(duì)水流的作用力。

22

3、不可壓縮流體的流速分量為：ux=x-y,uy=-2xy,L=0,問(wèn)該流

動(dòng)是否為無(wú)旋流動(dòng)？

2

4、平面流動(dòng)的速度分量為：ux=x+t,u,=-y+t2；求：當(dāng)t=l是過(guò)M

(1,1)的流線方程。

5、一車間用直徑為0.5m的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為6.0m/s,如長(zhǎng)度比例

常數(shù)為4,確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。假設(shè)在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度

為3.0〃z/s,那么車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？(空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)

>90.000015W/s)

6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為仝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模型中水流速度為

In16

0.76m/s,實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應(yīng)的流速與

作用力。

7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600mm逐漸減小到300mm,水

流方向偏轉(zhuǎn)60°如下圖，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/n?,求作用于

彎管上的力的大小和方向，①當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；②當(dāng)通過(guò)的流量為

876L/s時(shí);

8、一弧形閘門AB,寬4m,圓心角為45°,半徑為2m,閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水

面平齊，求作用于閘門的水靜壓力。

A

C

O

9、如以下圖所示，一水箱側(cè)面開孔并接有一直徑為50mm的短管，形成

管嘴出流，作用水頭H=5m,管嘴出流流量系數(shù)u=0.82,試問(wèn)：①管

嘴出流流量Q;②靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？③

適宜的管嘴長(zhǎng)度是多少？

H

―?

，Q

10、如下圖，一水平射流沖擊光滑平板，流量為密度。直徑為d0,求:

①平板所受的沖擊力。②流量Q1和Q2o

冊(cè)VIy

X

do

V。，Qo

。2，V2

11、如以下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由西段不同管徑所組成的管道，

d1=2(X)mm,d2=l(X)mm,兩管短長(zhǎng)均為L(zhǎng)=50m,W=10m,沿程阻力系

數(shù)4=0.01,必=0.3,必=02求：管道中水的流量、流速.

d2

，A-B,c

參考答案：

一、名詞解釋。

1、雷諾數(shù)：是反響流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反響了流體流動(dòng)

時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的比照關(guān)系。

2、流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)

點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。

3、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面,

頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長(zhǎng)面上的投影面，中間

是通過(guò)受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。

4、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓

流體。

5、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過(guò)描述物理量在空間的

分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。

6、拉格朗日法：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)到達(dá)了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱

為拉格朗日法。

7、濕周：過(guò)流斷而上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周c

8、恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性

力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。

9、附面層：粘性較小的流體在繞過(guò)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生

在緊靠物體外表的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。

10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層別離，

形成旋渦，并交替釋放出來(lái)，這種交替排列、有規(guī)那么的旋渦組合稱為卡門

渦街。

11、自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空

間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。

12、流場(chǎng)：充滿流體的空間。

13、無(wú)旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。

14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而

射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。

15、有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。

16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無(wú)限空間噴射所形成的流動(dòng)。

17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度

有差異所引起的射流。

18、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。

19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)的流動(dòng)。

20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過(guò)程而變化的液體。

21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。

22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性

和該準(zhǔn)數(shù)無(wú)關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這

一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。

二、是非題。

1、錯(cuò)誤2、正確3、正確4、錯(cuò)誤5、錯(cuò)誤6、正確7、正確

8、正確9、正確10、正確11、正確12、正確13、正確14、正確

15、正確16、錯(cuò)誤17、錯(cuò)誤18、錯(cuò)誤

三、填空題。

1、9.807；

2、歐拉法；拉格朗日法；

3、連續(xù)介質(zhì)；無(wú)粘性；

4、慣性力；粘性力；

5、Q=Q1+Q2;3=~^=+~^=;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；

Js《S[y]S2

6、脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；

7、沿程阻力；局部阻力；

8、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；

9、慣性力；彈性力；

10、重合；

11、測(cè)壓管；

12、流線；流函數(shù)；勢(shì)函數(shù)；

13、流態(tài)；慣性力；粘性力

14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；外表張力特性；

15、氣體；水流；

16、理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；外表力；

17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；

18、連續(xù)介質(zhì)；

22

19、勢(shì)壓；p+^-；p+(z)-z2)

20、各橫截面上的動(dòng)量相等；

du

21、r=+u—；pa-5；

dy

22、各截面的相對(duì)焰值相等；

23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角變形；

24、前提；目的；保證；

25、壓力;

26、彈性力；

27、層流：紊流：

28、重力；慣性力;

四、選擇題。

1-5:DCCCA6-10:BDACC11-15:DDCDB16-19：BADA

五、簡(jiǎn)答題。

1、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對(duì)靜止

的流體中，任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無(wú)關(guān)，只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。

2、①層流區(qū)②臨界過(guò)渡區(qū)③紊流光滑區(qū)④紊流過(guò)度區(qū)⑤紊流粗糙

區(qū)

意義：比擬完整地反響了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變

化的主要因素。

3、在于將流場(chǎng)劃分為兩個(gè)計(jì)算方法不同的區(qū)域，即勢(shì)流區(qū)和附面層。

在附面層外的勢(shì)流區(qū)按無(wú)旋流動(dòng)理想流體能量方程或動(dòng)量方程求解；在附面

層內(nèi)，按粘性有旋流動(dòng)流體能量方程或N-S方程求解；

4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周圍其

氣體密度與周圍氣體密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個(gè)射流

將發(fā)生向上或向下的軸彎曲c

5、當(dāng)流體繞流曲面體流動(dòng)時(shí)，在減壓增速區(qū)，流動(dòng)維持原來(lái)的附面層;

流動(dòng)進(jìn)入增壓減速區(qū)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)受到與主流方向相反的壓差作用，將產(chǎn)生

方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進(jìn)，這樣，回流和前進(jìn)這兩

局部運(yùn)動(dòng)方向相反的流體相接觸，就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁

面發(fā)生別離。

6、流體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對(duì)單位體積

質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素。

7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了粘

滯的動(dòng)力性質(zhì)。

8、元流的特性：元流的邊界由流線組成：流體質(zhì)點(diǎn)不能出入元流；元

流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。

9、Z：斷面對(duì)基準(zhǔn)面高度，水力學(xué)中稱位置水頭，單位位能；

與在斷面壓強(qiáng)作用下，流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，壓強(qiáng)水頭，單

位位能；

2

土:斷面以速度U為初速度的鉛直向上射流所能到達(dá)的理論的高度，流

2g

速水頭，單位位能。

10、①任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等；②任一閉合環(huán)路中，如規(guī)定順

時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的阻力損失為正，反之為負(fù)，那么各管段阻力損

失的代數(shù)和必等于零。

11、有壓管路中運(yùn)動(dòng)著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體

的速度和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強(qiáng)驟然變化，該現(xiàn)

象就是水擊（水錘）現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因①液體的可壓縮性②管道材

質(zhì)的彈性。

12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)由于有慣性，因而流線不能成折線，是光

滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域;條件是:管嘴長(zhǎng)度為管徑的3~

4倍；作用水頭此極限值為9.3機(jī)。

13、在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的，軸

線速度越來(lái)越小，橫截面積越來(lái)越大，質(zhì)量流量也越來(lái)越大；個(gè)

橫截面上的動(dòng)量守恒。

14、在溫差射流場(chǎng)中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體

所受的浮力與重力不相平衡，使整個(gè)射流發(fā)生向下或向上彎曲。

15、當(dāng)繞流物體為非對(duì)稱形或雖為對(duì)稱但其對(duì)稱軸與來(lái)流方向不平行

時(shí)，在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線較疏，流速小,

那么上部壓強(qiáng)小，下部壓強(qiáng)大，上、下部存在壓強(qiáng)差，由此產(chǎn)生

向上的力稱為升力.

16、（見第五版書P61）

17、（略）

18、X：是作用在流體微團(tuán)上的單位質(zhì)量力。

,生：是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。

7（以十注十四）：是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏

5x2Sy2Sz2

應(yīng)力的合力。

如:是流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。

六、計(jì)算題。

1、解：^=4/?=4x0.067=0.267

Re=Jex-=-I?=2.67x104>2000

y15.0xl06

所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。

2、解：如下圖，由連續(xù)性方程得：

二3、18m/s

=51.0/n/s

—x3.14x(Ioo)

以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程a=l

9951.02-3.182

那么:9.8x=1295AkN/m2

2x9.8

設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F,沿水流方向列動(dòng)量方程，并取a=1得:

3、①檢查流動(dòng)是否無(wú)旋：

兩者相等，故為無(wú)旋流動(dòng)

②求速度勢(shì)函數(shù)：

4、根據(jù)流線方程定義得流線方程：

當(dāng)t二1時(shí)，應(yīng)=上

x+1-y+l

化簡(jiǎn)得：xdy+ydx+dy-dx=O

積分：xy+y-x+c=O

流線通過(guò)（1,1）點(diǎn)：即1Xl+lT+c=O得：c=-l

將c=-l帶入上式，得xy+y-xT=0

化簡(jiǎn)得：（x+l）（y-1）-0

5、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為：

原型雷諾數(shù)為：Ren=6.0X0.5/0.0000157=191082.8>50000

所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），那么阻力平方區(qū)

的最低雷諾數(shù)為50000那么：相應(yīng)的模型氣流出口速度Vm為：

VmXO.125/0.0000157=50000

Vm=6.28m/s

流速比尺為：A=—=0.955

6.28

假設(shè)在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.Om/s,那么車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為：

Vn=vx丸=3.0X0.955=2.87m/s

6、經(jīng)分析可知，此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯

德準(zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍?/p>

由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得：4=-^

匕”。

所以：=—XVx0.76=3.04m/s

由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得：組=%=4=4

△化”叫匕;1m

7、建立以下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如下圖:

/P2,U2

①當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：

Pl=P2=172kN/m2

設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖

X方向

產(chǎn)x=pr4,-P2A2COS600

=172X1X3.14X(-^-)2-172X-LX3.14X(^-)2X0.5

4100041000

=42.54N

Y方向：Fv=0-^/1,sina60°

=0-172X1/4X3.14X(300/1000)2x0.86

=-10.5kN

對(duì)彎管的合力：R=個(gè)F：+F；=43.8k7V

方向?yàn)?a=arctan(Fy/Fx)

=14°

②當(dāng)有流動(dòng)時(shí)：

由連續(xù)性方程得：；成：%=0X76

解得：A/,=3.2m/su2=12.4/;?/s

忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列IT,2-2斷面的方程：

帶入數(shù)據(jù)解得:P2/r=10.2H20=10.2X9.8=100Kn/m2

列動(dòng)量方程：

X方向：P]A-p2A2cos60°-Fx=夕。(u2cos60"-0)

帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN

{)

同理：y方向:Fy-P2A2sina6O=pQ(u2sina60°-0)

代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn

22

合力為：R=jFx+Fv=45.IKn

方向?yàn)?a=arctan(Fy/Fx)

=19.7°

CAh=rsin45°=41m

8、解ZJ：

9、?Q=uA42gH=0.82x3.14xlx(-^)2V2xl0x5=0.016Im3/s

②孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí)，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體

具有粘滯性，流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光

滑的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。

③L=(3—4)D=(3—4)X50=150—200mm

10、建立如下圖的坐標(biāo)：

設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為R(方向與x軸正方向相同)，如圖中所示：

射流出口速度：v0=g=羋

磁磚

4

由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動(dòng)量方程(x軸方向)得：

R二流出動(dòng)量-流入動(dòng)量

0-區(qū))(-匕98)=區(qū))心山。

4xM；sin〃

所以平板所受沖擊力大小與R相等，方向相反。

由連續(xù)性方程可得：Q0=Q1+Q2-------①

由于射流是水平方向，且置于大氣中，所以壓力能不變，能量損失不計(jì),

072

由能量方程得:9=工=立得V。

2g2g2g

平板切線方向（y軸方向）無(wú)摩擦力，2歹=。滿足動(dòng)量守恒；

注

即；O=（P2|V1-垃2V2）-p2（）V（）COS。

意

行化簡(jiǎn)得：Q「Q2=QOCOS。-----------②

為聯(lián)立方程①②解得：Q[=；Qo（l+cos6）

規(guī)

11、選取水平面為截面IT,出口處為斷面2-2,由伯努利方程知：

范

連續(xù)性方程可知：匕所以入=q=1

所以

遵

守

考10+0+0=0+0+工+。0^-紅+0.01■4%+0.3生+0.2生

場(chǎng)2g2002g1002g2g2g

10001000

紀(jì)

律

所以V]=1.51Z7Z/S,所以吟=4匕=6.04/72/s

主管0=AM△礴％=-x3.14x(^-)2xl.51=0.047m3/s

領(lǐng)

導(dǎo)41141000

審

核

簽

字一.說(shuō)明以下根本概念(30分)

1.連續(xù)介質(zhì)模型

在流體力學(xué)的研究中，將實(shí)際由分子組成的結(jié)構(gòu)用流體微元代替。流體

微元有足夠數(shù)量的分子，連續(xù)充滿它所占據(jù)的空間，這就是連續(xù)介質(zhì)模型。

2.流體動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度

T

動(dòng)力粘度：?jiǎn)挝凰俣忍荻葧r(shí)內(nèi)摩擦力的大小M=--------

dv/dz

運(yùn)動(dòng)粘度：動(dòng)力粘度和流體密度的比值

P

3.斷面平均流速和時(shí)間平均流速

流經(jīng)有效截面的體積流量除以有效截面積而得到的商

在某一時(shí)間間隔內(nèi)，以某平均速度流經(jīng)微小過(guò)流斷面的流體體積與以真實(shí)速度流

經(jīng)此微小過(guò)流斷面的流體體積相等，該平均速度稱為時(shí)間平均流速。

4.層流、紊流

層流：定向的恒定流動(dòng)紊流：不定向混雜的流動(dòng)

5.沿程阻力、局部阻力

流體沿流動(dòng)路程所受的阻礙稱為沿程阻力

局部阻力之流體流經(jīng)各種局部障礙〔如閥門、彎頭、變截面管等〕時(shí)，由于水流

變形、方向變化、速度重新分布，質(zhì)點(diǎn)間進(jìn)行劇烈動(dòng)量交換而產(chǎn)生的阻力。

6.有旋流動(dòng)、無(wú)旋流動(dòng)

有旋流動(dòng)：流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不等于零的流動(dòng)稱為有旋流動(dòng)。

無(wú)旋流動(dòng)：流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度等于零的流動(dòng)稱為無(wú)旋流動(dòng)。

二.推求流線的微分方程（10分）

vxdJ=0=E和方向相同

某瞬時(shí)在流線上任取一點(diǎn)用（九,y,z）,位于M點(diǎn)的流體質(zhì)

點(diǎn)速度為叭其分量為％在流線上取無(wú)窮小線段,

其在三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影為dx,dy,dz,由空間幾何關(guān)系及有

。和曲方向相同：

—=cos(v,x)=cos阪止—

vds

vl、,尸、dydxdydzds

—y=cos(v,y)=cos3,y)=—=>——=—=——=——〔流線微分方程〕

v'dsvrv.,匕v

匕l(fā)、(「、dz

—=cos(v,z)=cos(as,z)=—

vds

三.推求流體靜平衡微分方程(10分)

在靜■止流體中取如下圖微小六面體。

設(shè)其中心點(diǎn)A(X,y,Z)的密度為夕，壓強(qiáng)為〃，所受質(zhì)量力為一。

由于壓強(qiáng)分布是空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù):p=p(x,y,z),那么6,c點(diǎn)上的靜壓

強(qiáng)為：

〔泰勒級(jí)數(shù)展開，略去小項(xiàng)〕

以X方向?yàn)槔辛ζ胶夥匠?/p>

式：

外表力：

質(zhì)量力：fx-pdxdydz

根據(jù)ZK=0,有

同理，考慮V,Z方向，可得:

上式即為流體平衡微分方程

四.推導(dǎo)圓管層流八外和心的計(jì)算公式(10分)

與圓管同軸取微元柱體r，/O受到切應(yīng)力了和壓力P1,〃2，由均勻流動(dòng)的力平

衡方程:

對(duì)于層流有

dv

T=-juA

7r,A=2mi,Ap=P'-Pi

代入整理可得

積分并代入條件r=F時(shí)，u=0得

過(guò)流斷面上半徑為r處取寬度為/的微元環(huán)形面積。通過(guò)該面積的流量為

由此可得通過(guò)整個(gè)過(guò)流斷面流量

由以上可求得流體作恒定層流時(shí)的平均流速為

丫=曳=_^^二巨4〔比擬u=組必可得v=J_u〕

A2%8mP皿4川02max

所以，\p=^-V

因此對(duì)于圓管層流，易得其水頭損失為

64/V2

令人=—,那么h=Z-------

Refd2g

五.說(shuō)明靜止流體對(duì)曲面壁總作用力的計(jì)算方法（10分）

作用在微分面積上的壓力：

因作用在曲面上的總壓力為空間力系問(wèn)題，為便于分析，擬采用理論力學(xué)中的分

解概念將其分解為

水平分力和垂直分力求解。

1.水平分力

因?yàn)閞Mcosct=dAx

結(jié)論：作用在曲面上的水平分力等于受壓面形心處的相對(duì)壓強(qiáng)（〃（.一〃0）與其在垂

直坐標(biāo)面oyz的投影面積A1的乘積。

2.垂直分力

由dAsina=clA.

式中：匕為曲面"上的液柱體積近d的體積，稱為壓力體。

結(jié)論：作用在曲面上的垂直分力等于壓力體的液體重力。