工程流体力学答案(陈卓如)

第一章

[陈书1-15] 图轴在滑动轴承中转动，已知轴的直径cm D 20=，轴承宽度cm b 30=，间隙

cm 08.0=δ。间隙中充满动力学粘性系数s Pa 245.0?=μ的润滑油。若已知轴旋转时润滑

油阻力的损耗功率W P 7.50=，试求轴承的转速?=n 当转速min 1000r n =时，消耗功率为多少？（轴承运动时维持恒定转速）

【解】轴表面承受的摩擦阻力矩为：2

D M A τ= 其中剪切应力：dr

du ρν

τ= 表面积：Db A π=

因为间隙内的流速可近似看作线性分布，而且对粘性流体，外表面上应取流速为零的条件，

故径向流速梯度：

δ

ω2D dr du = 其中转动角速度：n πω2=

所以：2322nD D D nb

M Db πμπμπδδ

== 维持匀速转动时所消耗的功率为：3322D n b

P M M n μπωπδ

===

所以：Db

P D n μπδ

π1=

将： s Pa 245.0?=μ

m cm D 2.020== m cm b 3.030==

m cm 410808.0-?==δ

W P 7.50= 14.3=π

代入上式，得：min r 56.89s r 493.1==n 当r 3

50

min r 1000=

=n 时所消耗的功率为： W b n D P 83.6320233==δ

μπ

[陈书1-16]两无限大平板相距mm 25=b 平行（水平）放置，其间充满动力学粘性系数

s Pa 5.1?=μ的甘油，在两平板间以m 15.0=V 的恒定速度水平拖动一面积为

2m 5.0=A 的极薄平板。如果薄平板保持在中间位置需要用多大的力？如果置于距一板

10mm 的位置，需多大的力？

【解】平板匀速运动，受力平衡。 题中给出平板“极薄”，故无需考虑平板的体积、重量及边缘效应等。 本题应求解的水平方向的拖力。

水平方向，薄板所受的拖力与流体作用在薄板上下表面上摩擦力平衡。 作用于薄板上表面的摩擦力为：

A dz du

A F u

u u μ

τ== 题中未给出流场的速度分布，且上下两无限大平板的间距不大，不妨设为线性分布。 设薄板到上面平板的距离为h ，则有：

h

V

dz du u = 所以：A h

V F u μ

= 同理，作用于薄板下表面的摩擦力为：

A h

b V

F d -=μ

维持薄板匀速运动所需的拖力：

??

? ??-+=+=h b h AV F F F d u 11

μ

当薄板在中间位置时，m 105.12mm 5.123

-?==h

将m 1025mm 253

-?==b 、s m 15.0=V 、2

m 5.0=A 和s Pa 5.1?=μ代入，得：

N 18=F

如果薄板置于距一板（不妨设为上平板）10mm 的位置，则：

m 1010mm 103-?==h

代入上式得：N 75.18=F

[陈书1-17]一很大的薄板放在m 06.0=b 宽水平缝隙的中间位置，板上下分别放有不同粘度的油，一种油的粘度是另一种的2倍。当以s m 3.0=V 的恒定速度水平拖动平板时，每平方米受的总摩擦力为N 29=F 。求两种油的粘度。

【解】平板匀速运动，受力平衡。 题中给出 薄板”，故无需考虑平板的体积、重量及边缘效应等。 本题应求解的水平方向的拖力。

水平方向，薄板所受的拖力与流体作用在薄板上下表面上摩擦力平衡。 不妨先设平板上面油的粘度为μ，平板下面油的粘度为μ2。

作用于薄板上表面的摩擦力为：

A dz du

A F u

u u μ

τ== 题中未给出流场的速度分布，且上下两无限大平板的间距不大，不妨设为线性分布。 薄板到上面平板的距离为2b ，所以：

b

V

dz du u 2= 所以：b

V

A F u 2μ=

同理，作用于薄板下表面的摩擦力为：

b

V A

F d 4μ= 维持薄板匀速运动所需的拖力：

b

AV

F F F d u μ6=

+= 所以：

AV

Fb

6=

μ 将m 06.0=b 、m 3.0=V 、2

m 1=A 和N 29=F 代入，得平板上面油的粘度为：

s Pa 967.0?=μ

平板下面油的粘度为：s Pa 933.12?=μ

从以上求解过程可知，若设平板下面油的粘度为μ，平板上面油的粘度为μ2，可得出同样的结论。

[陈书1-22] 图示滑动轴承宽mm 300=b ，轴径mm 100=d ，间隙mm 2.0=δ，间隙中充满了动力学粘性系数s 0.75Pa ?=μ的润滑油。试求当轴以min r 300=n 的恒定转速转动时所需的功率。（注：不计其他的功率消耗）

【解】轴表面承受的摩擦阻力矩为：2

d M A τ= 其中剪切应力：dr

du μ

τ= 表面积：db A π=

因为间隙内的流速可近似看作线性分布，而且对粘性流体，外表面上应取流速为零的条件，

故径向流速梯度：

δ

ω2d dr du = 其中转动角速度：n πω2=

所以：232d nb

M μπδ

=

维持匀速转动时所消耗的功率为：3322d n b

P M M n μπωπδ

===

将： s 0.75Pa ?=μ

m 1.0mm 100==d m 3.0mm 300==b

m 102mm 2.04-?==δ

14.3=π

r 5min r 300==n

代入上式，得消耗的功率为： W 73.870=P

[陈书1-23]图示斜面倾角o

20=α，一块质量为25kg ，边长为1m 的正方形平板沿斜面等速下滑，平板和斜面间油液厚度为mm 1=δ。若下滑速度s m 25.0=V ，求油的粘度。 ［解］由平板等速下滑，知其受力平衡。

沿斜坡表面方向，平板下表面所受油液的粘滞力与重力沿斜面的分量平衡。

平板下表面承受的摩擦阻力为：A F τ= 其中剪切应力：dz

du μ

τ= 因为间隙内的流速可近似看作线性分布，而且对粘性流体，外表面上应取流速为零的条件，故垂直于斜坡表面方向的流速梯度为：δ

V dz du = 所以：δ

μVA

F =

而重力在平行于斜面方向的分量为：αsin mg G =

因：G F =

故：

αδ

μsin mg VA

= 整理得：VA

mg αδ

μsin =

将：

kg 25=m

2m 1=A

m 101mm 13-?==δ

s m 25.0=V 2s m 8.9=g

代入上式，得：

s Pa 335.0?=μ

第二章

［陈书2-8］容器中盛有密度不同的两种液体，问测压管A 及测压管B 的液面是否和容器中的液面O-O 齐平？为什么？若不齐平，则A 、B 测压管液面哪个高？

［解］依题意，容器内液体静止。

测压管A 与上层流体连通，且上层流体和测压管A 均与大气连通，故A 测压管的液面与液面O-O 齐平。

测压管B 与上下层流体连通，其根部的压强为：

a p gh gh p ++=2211ρρ

其中1h 为上层液体的厚度，2h 为液体分界面到B 管根部的垂向距离，a p 为大气压

因测压管B 与大气连通，其根部的压强又可表示为：

a p gh p +=2ρ

其中h 为B 管内气液界面到B 管根部的垂向距离 所以：gh gh gh 22211ρρρ=+

212

1

22211h h h h h +=+=

ρρρρρ

由此可知：若21ρρ<，B 测压管的液面低于A 测压管的液面和O-O 面；若21ρρ>，B 测

压管的液面高A 测压管的液面和O-O 面；若21ρρ=，A 、B 测压管的液面和O-O 面三者平齐。

又因为密度为1ρ的液体稳定在上层，故21ρρ<。

［陈书2-12］容器中有密度为1ρ和2ρ的两种液体，试绘出AB 面上的压强分布图。

［解］令上、下层液体的厚度分别为1h 和2h ，取垂直向下的方向为z 轴的正方向，并将原点设在自由表面上，可写出AB 表面上压强的表达式：

()??

?+≤<-++≤≤+=2

1121111 0

h h z h h z g gh p h z gz p p a a ρρρ 整理得：

()??

?+≤<+-+≤≤+=2

11212111 0

h h z h gz gh p h z gz p p a a ρρρρ

A

C

B

P 012P g AC g BC

ρρ++01P g AC

ρ+/h m

/P Pa

［陈书2-24］直径D=1.2m ，L=2.5的油罐车，内装密度3

900m kg =ρ的石油，油面高度为h=1m ，以2

2s m a =的加速度水平运动。试确定油罐车侧盖 A 和B 上所受到的油液的作用力。

［解］取x 坐标水平向右，y 坐标垂直纸面向内，z 坐标垂直向上，原点定在油罐的中轴线上。油液受到的体积力为：

a f x -= 0=y f g f z -=

由欧拉方程积分可得：gz ax p p C ρρ--=

根据题意及所选的坐标系，当h z x ==,0时，a p p = 故：gh p p C a ρ-=

gh p p a C ρ+=

所以：()ax z h g p p a ρρ--+=

因大气压的总体作用为零，故上式中可令0=a p 于是：()ax z h g p ρρ--=

左侧盖形心的坐标：0,2

=-

=z L

x 故该处的压强：2

L

a gh p L ρρ+=

左侧盖所受油液的作用力：N p F L L 7.125234==π（取2s m 81.9=g ） 右侧盖形心的坐标：0,2

==

z L

x 故该处的压强：2

L

a gh p R ρρ-=

左侧盖所受油液的作用力：N D p F R R 1.74394

2

==π（取2s m 81.9=g ）

［陈书2-26］盛有水的圆筒形容器以角速度ω绕垂直轴作等速旋转，设原静水深为h ，容器半径为R ，试求当ω超过多少时可露出筒底？

解：非惯性坐标系中相对静止流体满足欧拉方程：()Zdz Ydy Xdx dp ++=ρ 等速旋转时液体所受的质量力为：

θωcos 2r X =，θωsin 2r Y =，g Z -=

将其代入欧拉方程，积分得：

C gz r p +??

? ??-=2221ωρ

自由表面中心处r=0，a p p =（大气压），再令此处的z 坐标为：C z （令筒底处z=0），代入上式，得：

C gz p C a +-=ρ

所以：C a gz p C ρ+= 所以：C a gz p gz r p ρωρ++??

? ??-=

2221

等压面的方程：

gz r gz p p C

a -=--222

1

ωρ

ρ 对于自由表面：a p p =，故自由表面的方程为：

gz r gz C

-=-222

1

ωρ

ρ 当筒底刚好露出时，0=C z ，所以自由面方程为：

2

221r g

z ω=

自由面与筒壁相交处的垂向坐标：2

22R g

H ω= 旋转后的水体体积：

4

2424222222422

2222

2

20

2244221212212R g

R g R g R g R g g R g H g R g R dz gz

h R dz r H R V H

H ωπωπωπωωωπωπ

ω

πωπωπ

πππ=-=-=-=-=-=??

将水视为不可压缩流体，根据质量守恒，旋转前后的水体体积应相等，所以：

h R R g

V 2424πωπ

==

所以：gh R

2

=ω

［陈书2-39］在由贮水池引出的直径D=0.5m 的圆管中安装一蝶阀，h=10m ，蝶阀是一个与管道直径相同的圆板，它能绕通过中心的水平轴回转。为不使该阀自行转动，问所需施加的力矩应为多大？

［解］将阀门的圆心定为坐标原点，z 轴垂直向上，则压强分布为：

()z h g p -=ρ

由于静水压导致阀门所受的总力矩为：

()?

???

??

?

----

--

---=-???? ??-=-=-=-==2

2242

2

242

2

3

32

2

224

2

2

2

3

2

2

3

2

222

2cos sin 2cos sin 23cos 2cos sin 2cos sin 2cos sin sin 22ππππππππ

ππππθ

θθρθθθρθρθ

θθρθθθρθ

θθθρd gR d gR h gR d gR

d h gR d R h gR

dz z R pz pzdA M R R R R

()14cos 8

1

162422cos sin 442

222

2

2

2-=+-=???? ?

?-=???? ??+???

? ??-=----θθθσ

θσ

θσθσθi i i i i i i i e e e e e e e e

所以：()()m

N gR gR d gR d gR M .08.304

4sin 414114cos 4

1

14cos 81242

242242

24==????????-???

??--=--=--=---??

ρππθρθθρθθρππππππ

［陈书2-43］图示一储水设备，在C 点测得绝对压强为Pa 29430

=p ，h=2m ，R=1m 。求

半球曲面AB 所受到液体的作用力。

［解］建立如图所示的坐标系，其中坐标原点取在球心，z 轴垂直向上。以C 为参考点，容器内任意点的压强可表达为：

??? ?

?

+-=2h z g p p C ρ

作用在曲面AB 上任意点处的压强均与表面垂直，即压力的作用线通过球心。简单分析可知，

曲面上水平方向的液体合压力为零，液体的曲面的总作用力仅体现在垂直方向，且合力方向向上，且合力作用线通过球心。 球面的外法线方向：

()

k j i n

θ?θ?θsin ,sin cos ,cos cos =

其中θ为纬度角，?为经度角。 曲面AB 上的垂向总液体压力：

?

=2

2πθπrRd pn F z z

其中：θsin =z n ，θcos R r = 所以：?

=2

2

cos sin 2πθθθπd p R

F z

??

? ??--=?????????

??+-=?????

???? ??+-=??????

2020202202022

2cos sin 2cos sin cos sin 2cos sin 2cos sin 2cos sin 22ππππππθθθρθθθρθθθπθθθρθθθπθθθρπd h g d z g d p R d h z g d p R d h z g p R F C C C

z

将θsin R z =和

2

1

cos sin 2

=

?

πθθθd 代入上式，得： ?

?

?

??--=??? ??--=??

? ??--=?

??

??--=??gh gR p R gh gR p R gh d gR p R gh d gR p R F C C C C z ρρπρρπρθθθρπρθθθρπππ2132413121241cos sin 21241cos sin 212220222022

将Pa 29430=C p ，h=2m ，R=1m ，3

m kg 1000=ρ和2

m 81.9=g 代入，得：

N 6.41102=z F

第三章

[陈书3-8] 已知流体运动的速度场为32x v yt at =+，2y v xt =，0z v =，式中a 为常数。试求：1t =时过(0,)b 点的流线方程。

解：

流线满足的微分方程为：

x y z

dx dy dz

v v v == 将32x v yt at =+，2y v xt =，0z v =，代入上式，得：

3

22dx dy

yt at xt

=+（x-y 平面内的二维运动） 移向得：32(2)xtdx yt at dy =+

两边同时积分：3

2(2)xtdx yt at dy =+??

（其中t 为参数）

积分结果：223x t y t ayt C =++（此即流线方程，其中C 为积分常数）

将t=1, x=0, y=b 代入上式，得：2

0b ab C =++ ∴积分常数2

C b ab =--

∴t=1时刻，过(0,b)点的流线方程为：222()x y ay b ab =+-+ 整理得：222()0x y ay b ab --++=

陈书3-10 已知二元不可压缩流体流动的流线方程如下，问哪一个是无旋的？ （1）2Axy C =；

（2）Ax By C +=；

（3）()2

ln A xy

C =，

其中A ，B ，C 均为常数。 [解法一]

（1）根据流线方程2Axy C =? 220Aydx Axdy +=

当0A ≠时，有

dx dy x y

=- 令(),u xf x y =，(),v yf x y =-

根据流体的不可压缩性，从而

''''0x y x y u v

f xf f yf xf yf x y

??+=+--=-=?? 再把流线方程2Axy C =对x 求导得到

''220y Ay Axy y x

+=?=-

所以

''''''20x y y y y u v xf yf xf y yf yf x y

??+=-=-=-=?? y 是任意的，得到'

0y f =

2''

'0y x y u v y xf yf x f y x x ????-=+=-= ????

?

无旋

（2）根据流线方程Ax By C +=? 0Adx Bdy +=

令(),u Bf x y =，(),v Af x y =-

根据流体的不可压缩性，从而

''0x y u v Bf Af x y

??+=-=?? 再把流线方程Ax By C +=对x 求导得到

''0A A By y B

+=?=-

所以

'''20x y y u v Bf Af Af x y

??+=-=-=?? 当0A =时，0v =无旋 当0A ≠时，'

0y f =

2''

'0y x y u v A Bf Af B f y x B ????-=+=-= ????

? 无旋

（3）根据流线方程()

2

ln A xy C =

?222111220A y dx xydy A dx dy xy xy x

y ????+=+= ? ?????

当0A ≠时，

2dx dy x y

=- 令()2,u xf x y =，(),v yf x y =- 再把流线方程2Axy C =对x 求导得到

2''2211

1220A y xyy A y xy xy x y ????+=+= ? ?????

?'2y y x =-

根据流体的不可压缩性，

从而

'''''22220x y x y y u v f xf f yf f xf yf f yf x y

??+=+--=+-=-=?? 2''

'222y x y u v y xf yf x f y x x ????-=+=- ????

?，不恒为0 有旋 [解法二] （1）由题意知： 流函数(),x y xy ψ= 得到

u x y

v y

x

?ψ

=-

=-??ψ==?

从而

0u v y x

??-=?? 无旋

（2）同上

流函数(),x y Ax By ψ=+

u B =-，v A =

0u v y x

??-=?? 无旋

（3）同上

流函数()2,x y xy ψ=

2u xy =-，2v y = 20u v

x y x

??-=-≠?? 有旋

[陈书3-11] 设有两个流动，速度分量为： (1)

,,0x y z v ay v ax v =-==； (2)

22

22

,,0x y z cy

cx

x y x y v v v ++=-

=

=

式中,a c 为常数。试问：这两个流动中哪个是有旋的？哪个是无旋的？哪个有角变形？哪

个无角变形？

解：两个流动中均有0z

v =，即均为平面二维流动状态，因此旋转角速度分量

0x y ωω==，角变形速度分量0x y γγ==。

(1)

11

(

)()22y x z v v a a a x y ω??=-=+=??

11

(

)()022

y x z v v a a x y γ??=+=-=??

∴当0a ≠时此流动有旋，无角变形；当0a =时此流动无旋，无角变形。

(2) ()()2222

22222211()()022y x z v v cy cx cy cx x y x y x y ω??--=-=-=??++ ()()()

222222

22

222222211()()22y x z v v cy cx cy cx cy cx x y x y x y x y γ??---=+=+=??+++

∴当0c ≠时此流动无旋，有角变形；当0c =时此流动无旋，无角变形。

[陈书3-13] 设空间不可压缩流体的两个分速为： (3)

222,x y v ax by cz v dxy eyz fzx =++=---；

(4) 22222222ln ,

sin x y y z x z b

c a

c v v ??

??

++ ? ?????==

其中,

,,,,

a b c d e f 均为常数。试求第三个分速度z v 。已知当0z =时0z v =。

解：

不可压缩流体的连续性方程为：

0y x z

v v v x y z

???++=???， 则：

y z x v

v v z x y

???=--??? (1)

2y z x v

v v ax dx ez z x y

???=--=-++??? 将上式积分得：2

12(,)2

z z v v dz axz dxz ez f x y z ?=

=-+++?? 利用条件0z =时0z v =得到(,)0f x y = ∴2122

z v axz dxz ez =-++

(2) 0y z x v v v z x y

???=--=???

将上式积分得：(,)z

z v v dz g x y z ?=

=??

利用条件0z =时0z v =得到(,)0g x y = ∴0z v =

[陈书3-30] 如图所示水平放置水的分支管路，已知100D mm =，15/V q l s =，

1225d d mm ==，350d mm =，133V V q q =，24/V m s =。求1V q ，2V q ，3V q ，1V ，3V 。

解：

根据质量守恒定理有：123V V V V q q q q =++

(1)

其中2

222 1.96/4

V d q V l s π=

=

将2V q 以及条件133V V q q =带入(1)式得到：

3 3.26/V q l s =，1339.78/V V q q l s ==

则1121419.92/V q V m s d π=

=，3

32

3

4 1.66/V q V m s d π==。 第四章

［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ρ，测压管内液体密度为1ρ，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

ρ

ρ

ρ-=12gh

v

［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：

g

p g V z g p g V z ρρ2

222121122+

+=++ （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：

2V v =

将以上条件代入Bernoulli 方程（1），得：

()??

????-+-=g p p z z g v ρ21

212 （2）

再次利用皮托管直径很小的条件，得：021=-z z

从测压管的结果可知：()gh p p ρρ-=-121 将以上条件代入（2）式得：ρ

ρ

ρ-=12gh

v 证毕。

［陈书4－13］水流过图示管路，已知21p p =，mm 3001=d ，m 61=v ，m 3=h 。不计损失，求2d 。

［解］因不及损失，故可用理想流体的Bernoulli 方程：

g

p g v z g p g v z ρρ22

22121122++=++

（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：

2211A v A v =

（2）

其中1A 和2A 分别为管道在1和2断面处的截面积：

4

2

11d A π=

，4

2

22d A π=

（3）

方程（1）可改写为：

()g

p p g v z z g v ρ2

121212222-+

+-= （4）

根据题意：021=-p p ，h z z =-21

（5）

将（5）代入（4），得：g

v h g v 222

12

2+

= （6） 再由（2）和（3）式可得：4

4

2

22

2

11

d v d v ππ=

所以：22

2

112d d v v =

（7）

将（7）式代入（6）得：g

v h g d d v 22214

2

4121

+

=

整理得：2

1

2

142412v v gh d d += 14

2

12

122d v gh v d +=

（8）

将mm 3001=d ，m 61=v ，m 3=h ，2

s m 8.9=g 代入（8）式，得：

()mm 236m 236.03.036

8.9636

4

2==?+?=d

［陈书4－19］图示两小孔出流装置，试证明不计流动损失时有关系式()22211y h y y h =+。（此题陈书2y 的标注有误）

［证明］因不计损失，可视流体为理想流体，则位于1h 深度处的小孔出流速度为：

112gh v =

同样，位于1h 深度处的小孔出流速度为：222gh v =

流出小孔后流体做平抛运动，位于1h 深度处的小孔出流的下落时间为：

()g

y y t 2112+=

故其射的程为：()()121211

1112

22h y y g

y y gh t v s +=+=

=

同理，位于2h 深度处的小孔出流的射程为：222

2

221222h y g

y gh t v s === 根据题意：21s s = 所以：()221212

2

h y h y y =+

于是：()22121h y h y y =+

第六章

［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ρ，测压管内液体密度为1ρ，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

ρ

ρ

ρ-=12gh

v

［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：

g

p g V z g p g V z ρρ2

222121122+

+=++ （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：

2V v =

将以上条件代入Bernoulli 方程（1），得：

()??

????-+-=g p p z z g v ρ21

212 （2）

再次利用皮托管直径很小的条件，得：021=-z z 从测压管的结果可知：()gh p p ρρ-=-121 将以上条件代入（2）式得：ρ

ρ

ρ-=12gh

v 证毕。

［陈书4－13］水流过图示管路，已知21p p =，mm 3001=d ，m 61=v ，m 3=h 。不计损失，求2d 。

［解］因不及损失，故可用理想流体的Bernoulli 方程：

g

p g v z g p g v z ρρ22

22121122++=++

（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：

2211A v A v =

（2）

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《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、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 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,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 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就是斜面或曲面。 ( ) 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就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就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就是等压面。 ( ) 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,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就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。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q

工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体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 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：

)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ

工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解：0y x xy yx u u x y ττμ??? ?==+= ????? 24x x u p a x μμ?'=-=-?，24y y u p a y μμ?'=-=?， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+ 5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动（如图 所示），由于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布。（请将 d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较） 解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为 y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。 由例５－1中的（11）式可得 2d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=- - （１） 当d 0d p x =时，y u v h =，速度ｕ为直线分布，这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。它只是由于平板运动，由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。 当 d 0d p x ≠时，即为一般的柯埃梯流动，它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成，速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- （２） 式中2d ()2d h p p v x μ= - （３） 当p ＞０时，沿着流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值；当p ＜０时，沿流动方向压强增加，则可能在静止壁面附近产生倒流，这主要发生p ＜－１的情况． 5－3 设明渠二维均匀（层流）流动，如图所示。若忽略空气阻力，试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2 x g u zh z ，单宽流量 3 sin 3 gh q 。

工程流体力学第二版习题答案

《工程流体力学》习题答案（杜广生主编） 第一章 习题 1. 解：依据相对密度的定义：13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：2 31.976/CO kg m ρ=，2 32.927/SO kg m ρ=，2 31.429/O kg m ρ=， 2 31.251/N kg m ρ=，2 30.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为： 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为 4atm 的空气的等温体积模量： 34101325405.310T K Pa =?=? ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量： 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解：根据运动粘度计算公式：

工程流体力学试卷答案样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题（15分） 填空（10分） 粘度。 加速度为a y =（ ）。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y （ 20 分） 3. 求流场驻点位置； 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ） 2. 断面平均流速表示式V =（ ）；时均流速表示式 =（ ）。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f （t,x, y ）, 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数（系数）的定义式。=（ 5. 雷诺数R e =（ ）,其物理意义为（ 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15 分） 四. 1. 检查流动是否连续;

五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出，冲击 对称叶片，叶片角度45 ,求：（20分） 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击 力。 第（五）题

六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第（六）题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动； 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（）； 3. 绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4. 几何相似、运动相似、动力相似； 5. a）在水击发生处安放蓄能器；b）原管中速度V。设计的尽量小些；c）缓慢关闭；d）采用弹性管。 1 .动力粘度，运动粘度，相对粘度；

传热学 参考书目

参考书目 1.杜广生主编，工程流体力学，中国电力出版社, 2005年1月，北京。 2.孔珑主编，工程流体力学（第二版），水利电力出版社, 1992，北京。 3.景思睿，张鸣远编著，流体力学，西安交通大学出版社，2001 年7月，西安。 4.莫乃榕主编，工程流体力学，华中理工大学出版社。 5.张也影编，流体力学，高等教育出版社 6.禹华谦, 莫乃榕. 工程流体力学（新世纪土木工程系列教材）.北京：高等教育出版社，2004.1. 7.归柯庭等. 工程流体力学（21世纪高等院校教材）. 北京：科学出版社, 2001. 8.禹华谦, 陈春光, 麦继婷. 工程流体力学(水力学). 成都：西南交通大学, 1999.12. 9.莫乃榕, 槐文信. 流体力学水力学题解（21世纪高等学校辅导教材.力学系列丛书）.华中科技大学出版社，2002.1. 10.美）M.C.波特（Merle C.Potter）, D.C.维格特（David C.Wiggert）著.流体力学(英文版).北京：机械工业出版社，2003.8. 11.郑洽馀, 鲁钟琪. 流体力学(第1版). 北京：机械工业出版社，1980. 12.潘文全. 流体力学基础(第1版). 北京：机械工业出版社，1980. 13.周亨达. 工程流体力学(第2版). 北京：冶金工业出版社，1988. 14.王维新. 流体力学(第1版). 北京：煤炭工业出版社，1986. 15.潘文全. 工程流体力学(第1版). 北京：清华大学出版社，1988. 16.李诗久. 工程流体力学(第1版). 北京：机械工业出版社，1980. 17.江宏俊. 流体力学(第1版). 北京：高等教育出版社，1985. 18.罗大海、诸葛茜. 流体力学简明教程. 北京：高等教育出版社，1986. 19.屠大燕. 流体力学与流体机械(第1版). 北京：中国建筑工业出版社，1994. 20.莫乃榕. 工程流体力学. 武汉：华中科技大学出版社，2000. 21.汪兴华. 工程流体力学习题集(第1版). 北京：机械工业出版社，1983. 22.叶诗美. 工程流体力学习题集(第1版). 北京：水利电力出版社，1985. 23.张也影, 王秉哲. 流体力学题解. 北京：北京理工大学出版社，1996. 24.程军等. 流体力学学习方法及解题指导. 上海：同济大学出版社，2004.9. 25.尚进. 工程流体力学. 北京：中国电力出版社（大连电力工业学校）, 26.黄卫星等. 工程流体力学（过程装备与控制专业核心教材）. 北京：化学工业出版社, 2001. 27.贺孔清. 工程流体力学. 东营: 石油大学出版社, 1995 28.赵毅山等. 流体力学. 上海：同济大学出版社，2004. 29.张兆顺, 崔桂香. 流体力学. 北京：清华大学出版社，1999. 30.孙文策. 工程流体力学. 大连：大连理工大学出版社, 1995. 31.丁祖荣．流体力学（高等教育“十五”国家级规划教材）. 北京：高等教育出版社，2003.12. 32.陈卓如等编．工程流体力学（高等教育“九五”教育部重点教材）. 北京：高等教育出版社，2004.1 33.孔珑主编.流体力学Ⅰ、流体力学Ⅱ、两相流体力学，北京，高等教育出版社，2003.9

工程流体力学试卷答案

工程流体力学考试试卷 一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二． 填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。 3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。 5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。 三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ， y xy y 22--=υ （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋；

3．求流场驻点位置； 4．求流函数。 五．水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 θ，求：（20分） 45 = 1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2．当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第（五）题图

六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24， m l l l l 1004321====， mm d d d 100421===， mm d 2003=， 025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。（20分） 第（六）题图 参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（?<δ）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 第2 页 共2 页

工程流体力学试题与答案3

一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。 2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4．连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题（每题2分，共18分） 1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ； 2. 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。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是： A ．保持水平； B ．沿程上升； C ．沿程下降； D ．前三种情况都有可能。 4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s 5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=； D ．a v p p p +=。 6．下列说法正确的是： A ．水一定从高处向低处流动； B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；

工程流体力学课件

流体力学 绪论 第一章流体的基本概念 第二章流体静力学 第三章流体动力学 第四章粘性流体运动及其阻力计算 第五章有压管路的水力计算 第六章明渠定常均匀流 第九章泵与风机 绪论 一、流体力学概念 流体力学——是力学的一个独立分支，主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。 研究内容：研究得最多的流体是水和空气。 1、流体静力学：关于流体平衡的规律，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； 2、流体动力学：关于流体运动的规律，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。 基础知识：主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程（反映物质宏观性质的数学模型）和物理学、化学的基础知识。 二、流体力学的发展历史

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通 江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的 马人建成了大规模的供水管道系统等等。 流体力学的萌芽：距今约2200年前，希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文，他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发展。 15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。 流体力学的主要发展： 17世纪，力学奠基人牛顿（英）在名著《自然哲学的数学原理》（1687年）中讨论了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。但是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础，他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。 之后，皮托（法）发明了测量流速的皮托管；达朗贝尔（法）对运动中船只的阻力进行了许多实验工作，证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯努利（瑞士）从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。 欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起，位势流理论有了很大进展，在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动，德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中，流体的粘性并不起重要作用，即所考虑的是无粘性流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。 19世纪，工程师们为了解决许多工程问题，尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学，部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究，这就形成了水力学，至今它仍与流体力学并行地发展。1822年，纳维（法）建立了粘性流体的基本运动方程；1845年，斯托克斯

工程流体力学习题及答案

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：牛顿摩擦定律是d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。 （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RT p =ρ 。 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 95d 1d 0.51011020 000k p ρ ρ-==???=。 （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 ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气， 621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水 的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间聚力；（c ）易变形性； （d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子聚力决定。 （b ）第2章 流体静力学 选择题： 【2.1】 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

工程流体力学历年试卷及标准答案

一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律，当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而上所有各点水静压强的平均 值。 3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下，管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 5、稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 10、凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流疑计，当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4

流体力学第五章习题答案

第五章习题答案 选择题（单选题） 5.1 速度v ，长度l ，重力加速度g 的无量纲集合是：（b ） （a ）lv g ；（b ）v gl ；（c ）l gv ；（d ）2 v gl 。 5.2 速度v ，密度ρ，压强p 的无量纲集合是：（d ） （a ）p v ρ；（b ）v p ρ；（c ）2pv ρ ；（d ）2 p v ρ。 5.3 速度v ，长度l ，时间t 的无量纲集合是：（d ） （a ） v lt ；（b ）t vl ；（c ）2l vt ；（d ）l vt 。 5.4 压强差p V ，密度ρ，长度l ，流量Q 的无量纲集合是：（d ） （a ） 2 Q pl ρV ；（b ） 2 l pQ ρV ；（c ） plQ ρ V ；（d 。 5.5 进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是：（b ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.6 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：（a ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.7 雷诺数的物理意义表示：（c ） （a ）粘滞力与重力之比；（b ）重力与惯性力之比；（c ）惯性力与粘滞力之比；（d ）压力与粘滞力之比。 5.8 明渠水流模型实验，长度比尺为4，模型流量应为原型流量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/32。 5.9 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/16。 5.10 假设自由落体的下落距离s 与落体的质量m 、重力加速度g 及下落时间t 有关，试用 瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。 解： ∵s Km g t α βγ = []s L =；[]m M =；[]2g T L -=；[]t T = ∴有量纲关系：2L M T L T α β βγ-=

工程流体力学考试试卷及答案解析

《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 、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 、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、1mm2O= Pa

工程流体力学及水力学实验报告(实验总结)

工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测 压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂 直高度h和h 0，由式，从而求得γ 。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm， =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒

浙大工程流体力学试卷及答案

2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为 98KPa，则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ

(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分） １、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为 ，能量损失不计，试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数

【免费下载】 土木工程流体力学实验报告答案

实验一 管路沿程阻力系数测定实验1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O—O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设，，由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 ～曲线的斜率m=1.0～1.8，即与成正比，表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围，或者对某

3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2% 误差时，可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。

水力学工程流体力学

水力学工程流体力学 实验指导书及实验报告 专业农田水利班级 学号姓名 河北农业大学城乡建设学院水力学教研室

目录 （一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 (1) （二）不可压缩流体恒定流动量定律实验 (4) （三）雷诺实验 (8) （四）文丘里实验 (10) （五）局部水头损失实验 (14) （六）孔口与管嘴出流实验 (18)

（一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 一．实验目的要求： 1.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验两侧技术； 2.验证恒定总流的能量方程； 3.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性。 二．实验装置： 本实验的装置如图1.1所示，图中： 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.溢流板； 5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压计； 8.滑动测量尺； 9.测压管；10.实验管道；11.测压点；12.毕托管；13.实验流量调节阀。 三．实验原理：

在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面，可以列出进口断面（1）至断面（i ）的能量方程式（2,3,,i n =??????） 1i z + +=z +++22 1 1 1122i i i w i p v p v h g g 取121n a a a ==???=，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出z+ p 值，测出通过 管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及2 2v g ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 四．实验方法与步骤： 1.熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2.打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平（开关几次）。 3．打开阀13，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测管水头的变化情况。 4.调节阀13开度，待流量稳定后，侧记各测压管液面读数，同时测记实验流量（与毕托管相连通的是演示用，不必测记读数）。 5.再调节阀13开度1～2次，其中一次使阀门开度最大（以液面降到标尺最低点为限），按第4步重复测量。 五．实验成果及要求： 实验台号No 1.把有关常数记入表1.1 表1.1 有关常数记录表 水箱液面高程0?= cm,上管道轴线高程s ?= cm 。 注：（1）打“＊”者为毕托管测点（测点编号见图1.2） （2）2、3为直管均匀流段同一断面上的二个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的二个测点。 2.量测（z+ p ）并记入表1.2。