工程流体力学总复习
工程流体力学总复习绪论
一、流体力学的研究对象
二、流体的基本特点
三、连续介质模型
四、流体力学的研究方法及其应用
第一章流体的主要物理性质
§1.1密度、重度和比重
§1.2作用于流体上的力
§1.3流体的压缩性与膨胀性
§1.4流体粘性
§1.5表面张力和毛细现象
第二章流体静力学
§2.1流体静压强及其特点
§2.2流体平衡微分方程式
§2.3 绝对静止液流体的压强分布
§2.4 相对静止流体
§2.5平面上液体的总压力
§2.6曲面上的总压力
§2..7物体在绝对静止液体中的受力
第三章流体运动学
§3.1研究流体运动的两种方法
§3.1.1拉格朗日法
§3.1.2欧拉法
§3.1.3拉格朗日方法与欧拉法的转换
§3.2流体运动的基本概念
§3.2.1定常与非定常
§3.2.2迹线和流线
§3.2.3流管、有效过流截面和流量
§3.2.4不可压缩流体和不可压缩均质流体
§3.2.5流体质点的变形
§3.2.6有旋流动和无旋流动
第四章流体动力学基本方程组
§4.1基本概念
§4.2 质量守恒方程（连续性方程）
§4.3 运动方程
§4.4 能量方程
§4.5 状态方程
第五章理想流体动力学
§5.1 理想流体运动的动量方程
§5.2 理想流体运动的伯努里方程
§5.3 理想流体运动的拉格朗日积分
§5.4 理想流体运动的动量守恒方程及其应用§5.5 理想流体运动的动量矩定理及其应用
第六章不可压缩粘性流体动力学
§6.1运动微分方程
§6.2 流动阻力及能量损失
§6.3 两种流动状态
§6.4不可压缩流体的定常层流运动
§6.5 雷诺方程和雷诺应力
§6.6 普朗特混合长理论及无界固壁上的紊流运动§6.7 园管内的紊流运动
第七章压力管路水力计算
§7.1不可压缩粘性流体的伯努里方程
§7.2 沿程阻力和局部阻力
§7.3 基本管路及其水力损失计算
§7.4 孔口和管嘴出流
第八章量纲分析和相似原理
§8.1 量纲和谐原理
§8.2 量纲分析法
§8.3 相似原理
§8.4模型试验
第一章流体的主要物理性质
1．如图1所示，一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙δ=1mm ，其间充满μ=0.1Pa·s 的润滑油。已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5m,当锥体转速n=150r/min 时，求所需旋转力矩。(38.83N.m)
解：根据题意，由几何关系得：
H
R
=
θtan 2
2
c o s R
H H +=θ
θtan h r =
根据牛顿切应力公式，有；
h n nr δ
θ
πμπμ
τ30tan 602== 因此，由切应力产生的阻力矩有 ds r dM ??=τ 其中剪切微元面积为hdh rdh ds θ
θ
πθπcos tan 2cos 2==
，故 ()dh h n hdh h n h ds r dM 33
2cos 15tan cos tan 230tan tan θδθμπθθπδθ
πμ
θτ=??
? ?????? ?
??=??=
223
24320
33260cos 60tan cos 15tan R H R n H n dh h n M H
+===?δμπθδθμπθδθμπ
()m N R H R n M .846.383.05.03.0001
.0601501.06022322
232=+?????=+=πδμπ
2．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8所示。假设曲面的曲率半径r 可以表示成2
21dx
y d r =，接触角θ和表面张力系数σ已知。试确定平壁附近水面的形状和最大高度h 。
解：对液面上任意一点A ，设液面内侧压力为p ，外侧压力为0p ，则
r
R r p p σ
σ=??? ??+=-110（∞→R ）
在重力场中绝对静止流体的绝对静压强为gy p p ρ-=0，所以
σρσgy dx
y d p p r =?-=2201 设kx e y =，则有：
σ
ρσρg
k g k ±
=?=
2 ???
?
??-+???? ??=σρσρg x C g x C y exp exp 21 当∞→x 时，0=y ，故01=C ；当0=x 时，()
90tan +='θy ，故；
(
)σ
ρθ
σ
ρθg g C tan 190tan 0
2=
+-
=
????
??-=
σρρσθ
g x g
y exp tan 1
当0=x 时，h y =，即σ
ρθ
g h tan 1=
第二章 流体静力学
3．如图所示，一液体转速计由直径1d 的中心圆筒和重为W 的活塞、以及两直径为2d 的有机玻璃管组成，玻璃管与转轴轴线的半径为R ，系统中盛有水银。试求转动角速度ω与指
针下降距离h 的关系（00==h 时，ω）。()()[]
2
2212
/2/d d g R +ω
解：在不转动时两液面高差为1h ，根据等压面原理，有：
2
114
d W
gh π
ρ=
（1）
在转动时两液面高差为2h ，根据等压面原理，有：
2
12224
2
1
d W
R gh π
ρωρ+
= （2）
中心圆筒减少的液体体积应等于两玻璃管相对静止时增加的液体体积，即
()
h d d h h h 2122124
4
2π
π
=
-- （3）
将式（1）和式（2）代入式（3）得：
h d d h g R 2
1222222=???? ??-ω ()
???
?
??+???? ??=
+=
222
212
222
2
1
2
222d d g R d
d g d R h ωω
4．矩形闸门AB 宽为1.0m ，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m ，油的比重为0.795，闸门倾角
α=60o，试求闸门上的液体总压力及作用点的位置。
解：油水界面分界线将闸门AB 分为两部分AE 和EB 两部分，见图示。 1） 求闸门AE 部分受到油压的总压力1F 及其作用点 1YF 2
111547.160sin 0.10.1sin m bh A =?==
α N
A gh F 13.44981547.10.18.979521
21111=????='=ρm h yc 5774.060
sin 21
sin 20
11=?==α 4
3
3111283.060sin 10.1121sin 121m h b Jc =??? ????=??? ??=α m A yc Jc yc YF 7698.01547
.15774.01283
.05774.011111=?+=+
=
2）求油压作用在闸门EB 部分的总压力2F 及其作用点2YF
20
223094.260
sin 0
.20.1sin m bh A =?==α N A gh F 54.179923094.218.9795212=???='=ρ m h h YF 3094.260sin 22
60sin 1sin 2sin 0
0212=+=+=
αα 3）求水压作用闸门EB 部分的总压力3F 及其作用点3YF
N gA h F 12.226323094.228.910002
1
21223=????==
ρ m h yc 1547.160sin 22
sin 20
23===
α
4
3
3
230264.160sin 0.20.1121sin 121m h b Jc =??? ????=??? ??=α m A yc Jc yc h YF 6943.23094
.21547.10264
.11547.160sin 1sin 0233313=?++=++=
α 4）求闸门受到的总压力F 及其作用点YF
N F F F F 79.4512212.2263254.1799213.4498321=++=++=
对A 点建立力矩平衡，则总压力的作用点离A 点的距离为
m
F
YF F YF F YF F YF 349.279
.451226943
.212.226323094.254.179927698.013.44983
32211=?+?+?=
?+?+?=
5．一直径D=0.4m 的盛水容器悬于直径为D1=0.2m 的柱塞上。容器自重G=490N ，
a =0.3m 。如不计容器与柱塞间的摩擦，试求：（1）为保持容器不致下落，容器内真空压强应为多大。（2）柱塞浸没深度h 对计算结果有无影响。(27.38kPa) 解：()
()
()
22212
4
4
4
D p D ga p D D
p p G a
a π
π
ρπ
=++--+
()2214
4
D ga G D p p a πρπ+=-
Pa
D D
ga
G p p a 273572
.04
4.04
3.08.910004904
4
2
2
2
2
1=?????+=+=
-π
π
π
ρ
第三章 流体运动学
6.已知一平面势流，其势函数xy =?，判断该流动是否为不可压缩流，若是求流函数ψ及加速度a 表达式。
解:1）判断是否为不可压缩流体
y x u x =??=
?，x y
u y =??=? 000=+=??+??y
u x u y x 满足不可压缩流体的连续性方程，该流动是不可压缩流体流动。 2）求流函数ψ
()x c y y u y x +=?==??221
ψψ
()()122
1
c x x c x x c x u x y +-=?-='?==??-
ψ 1222
1
21c x y +-=ψ
2）求加速度a 表达式
x y
u
u x u u a x y x x
x =??+??= y y
u u x u u a y y
y
x
y =??+??=
j y i x a
+=
7.已知一不可压缩流体的平面势流，其流函数1032+-+=y x xy ψ，判断该流动是否无旋流，若是无旋流则确定相应的势函数?及加速度a 表达式。 解:1）判断流动是否无旋流
3-=??=
x y
u x ψ
，()2+-=??-=y x u y ψ 000=-=??-
??y
u x
u x
y 为无旋流。 2）势函数?
()y c x x x u x x +-=?-==??32
1
32?? ()()1222
1
2c y y y c y y c u y y +--=?--='?=??? 12222
1
321c y y x x +---=
?
3）求加速度a 表达式
3-=??+??=x y
u
u x u u a x y x x
x 2+=??+??=y y u u x u u a y
y y x
y ()()j y i x a
21++-=
第五第 理想流体动力学
8.已知流体在水平面上作平面流动，流场的速度分布为：2233y x u x -=，xy u y 6-=。不考虑粘度影响，试求流场的压强分布表达式。 解： 1）流体可压缩性判断
x x u x 6=??，x y u y 6-=??，066=-=??+??x x y
u x u y
x 该运动流体为不可压缩流体。
2）是否稳为定流判断
0=??t u x
， 0=??t
u y ，该运动流体为稳定流。 3）是否稳为有势流判断
y y u x
6-=??，y x u y 6-=??，x
u y u y x ??=??，该运动流体为有势流动（无旋流动）。 4）求流场的压强分布
根据已知条件和上面判断，该流体为不可压缩理想流体、稳定流和无旋流动，则有：
C g
u g p z =++22
ρ
流体在水平面上作平面流动，0=z 。()
()
2
22222
2229369y x y x y x u +=+-=。流场的
压强分布：
()
2222
9
y x C p +-
=ρ 9.下部水箱重224N ，其中盛水重897N ，如果此箱放在秤台上，受如图所示的恒定流作用。问秤的读数是多少。（2321N ）
解：1）求上水箱出口流速和流量
g
V g p z g V g p z 222
1112000+
+=++ρρ
根据题意，有m z z 8.110=-，
g
p
g p ρρ10=，00=V 。则 ()()
s m z z g V /94.58.18.922101=??=-=
()
s m V d Q /1866.094.52.04
4
32121=??=
=
π
π
，
2）求下水箱出口流速和流量
g
V g p z g V g p z 2223332
222+
+=++ρρ 根据题意，有m z z 8.132=-，
g
p g p ρρ32
=，02=V 。则 ()()s m z z g V /94.58.18.922323=??=-=
()
s m V d Q /1866.094.52.04
4
32323=??=
=
π
π
，
3）求上水箱液体流入下水箱速液面时的速度1V '
t V gt z 12
2
1+=
2245.12122.1022212-+?=-+
t t g
z
t g V t )(6556.022245.142122.12122.12s t =?++-=
()s m V gt V /364.1294.56556.08.911=+?=+='
4）求秤的读数F
根据动量定理，液体受到的合外力为：
()()N V Q V Q R 86.1198364.1294.51866.010001133-=-??='-=ρρ
下水箱受到液体的作用力()N R R 86.1198=='。秤的读数为：
()N F 2320
89722486.1198=++= 第七第 压力管路水力计算
10.如图所示，水管直径mm d 50=，两断面相距m l 15=，高差m H 3=，通过流量
s L Q /6=，水银压差计读值mm h p 250=，水银的密度33/106.13m kg p ?=ρ。试求管
道的沿程阻力系数。
解： 1）求管中流速V
s m d Q V /056.305
.0006
.0442
2=??==
ππ 2）求管道的沿程阻力系数λ
根据伯努里方程，建立1-1和2-2的能量平衡关系，即
g
V d l g p H g p 22
21λ
ρρ++= g
V d l H g p p 22
21λ
ρ+=- （1） 根据等压面原理，建立测压管压强平衡关系，即
()21p gh h H z g gz p p p p ++-+=+ρρρ
p p h H g p p ρ
ρρρ-+=-2
1 （2） 由式（1）和式（2）建立等式，即
g
V d l H h H p p 22
λ
ρρρ+=-+ ()022.08
.92056.305.01525.016.1322
2=??
?-=
-=g
V d l h p
p ρ
ρ
ρλ
工程流体力学期末复习重点
第一章 1、流体得定义: 流体就是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形得物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体得连续介质假设 流体就是由无数连续分布得流体质点组成得连续介质。 表征流体特性得物理量可由流体质点得物理量代表,且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体得膨胀系数与压缩系数全为零得流体 ４、流体得粘性 就是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力得性质,就是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形得能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上得切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体得动力粘度。即 μ— 动力粘性系数、动力粘度、粘度, ?Ｐａ?s或ｋg/(m?ｓ)或(N?s）/m2。 6、粘性得影响因素 (１）、流体得种类 （2)、流体所处得状态(温度、压强) 压强通常对流体粘度影响很小:只有在高压下,气体与液体得粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大:对液体,粘度随温度上升而减小； 对气体,粘度随温度上升而增大。 粘性产生得原因 液体:分子内聚力T增大,μ降低 气体：流层间得动量交换T增大，μ增大 第二章 第三章 １、欧拉法 速度: 加速度: 矢量形式: 2、流场—— 充满运动流体得空间称为流场 流线——流线就是同一时刻流场中连续各点得速度方向线。 流线方程 流管——由流线所组成得管状曲面称为流管。 流束——流管内所充满得流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面得流体量? 以体积表示称为体积流量Q (m３/s) 以质量表示称为质量流量Ｑｍ(kg／s) 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Hｅlｍholtz)速度分解定理 旋转
工程流体力学复习知识总结
一、 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。 （错误） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 （正确） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。 （错误） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 （错误） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 （正确） 7. 流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8. 流线和等势线一定正交。 （正确） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 （正确） 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。（正确） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 （正确） 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。（正确） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。 （正确） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。 （正确） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。 （正确） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。 （错误） 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。 （错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （错误） 二、 填空题。 1、1mmH 2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 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 惯性力 与 粘性力 的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为 ， 总阻抗S 为 。串联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。 6、流体紊流运动的特征是 脉动现像 ，处理方法是 时均法 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形 运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 流线 ，因而 一切平面流动都存在 流函数 ，但是，只有无旋流动才存在 势函数 。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ，是因为它反映了 惯性力
工程流体力学复习知识总结
一、 二、 三、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。（错误） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正 确） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错 误） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正 确） 7.流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8.流线和等势线一定正交。 （正确） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正 确） 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。（正确） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正 确） 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。（正确） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正 确） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错 误） 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。（错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误） 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 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惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量 Q为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为，总阻抗S为。
工程流体力学基本概念复习
▲连续介质模型：将流体作为无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质 ▲压缩性质和膨胀性质：流体在一定的温度下压强增大，体积减小；压强一定，温度变化，体积相应变化。所有流体都具有这种特性。 ▲流体黏性：流体流动时产生的内摩擦力的性质，是物体固有属性，但只有在运动状态下才能显现。 ▲影响粘性的因素：①压强：压强改变对气体和液体的粘性的影响有所不同。由于压强变化，对分子的动量交换影响非常小，所以气体的粘性随压强的变化很小。压强增大时对分子的间距影响明显，故液体的粘性受压强变化的影响较气体大。②温度：温度升高时气体的分子热运动加剧，气体的粘性增大，分子距增大对气体粘性的影响可以忽略不计。对于液体，由于温度升高体积膨胀，分子距增大，分子间的引力减小，故液体的粘性随温度的升高而减小。而液体温度升高引起的液体分子热运动的变化对粘性的影响可以忽略不计。 ▲理想流体：为了处理工程实际问题方便起见建立一个没有黏性的理想流体模型，即把假想没有黏性的流体作为理想流体。 ▲牛顿流体：剪切应力和流体微团角变形速度成正比的流体即符合牛顿内摩擦定律的流体 ▲非牛顿流体：剪切应力和角变形之间不符合牛顿内摩擦定律的流体称为非牛顿流体 ▲表面张力：自由液体分子间引力引起的，其作用结果使得液面好像一张紧的弹性膜 ▲毛细现象：由于内聚力和附着力的差别使得微笑间隙的液面上升和下降的现象 ▲绝对压强：以绝对真空为基准度量的压强 ▲相对压强/计示压强：以大气压为基准的度量 ▲真空：当被测流体的绝对压强低于大气压时，测得的计示压强为负值，负的表压强 ▲流体静压强：当流体处于平衡或相对平衡状态时，作用在流体上的应力只有法向应力而没有切向应力；此时，流体作用面上的法向应力就是静压强p ，nn n p dA dF p -=-（单位Pa ） ▲流体静压强特性：①流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。②静止流体中任一点的流体静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数。 ▲欧拉平衡方程物理意义：在静止流体内部的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力和流体静压强相平衡。 ▲流体平衡条件：只有在有势的质量力作用下，不可压缩流体才能处于平衡状态 ▲定常流动：将流场中流动参量均不随时间发生变化的流动；否则称为非定常流动
《工程流体力学》综合复习资料全
《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
工程流体力学期末复习重点
第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大
1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场 —— 充满运动流体的空间称为流场 流线—— 流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管—— 由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束—— 流管内所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量 Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+??+??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++=
工程流体力学复习资料
工程流体力学复习资料 第一章绪论 1.流体(Fluid)：能够流动的物质叫流体，包括液体和气体。 液体——无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体——既无形状，也无体积，易于压缩。 自由（液）面——液体和气体的交界面。 2.流体力学定义：研究流体平衡和运动规律及其应用的一门科学。 研究任务：流体所遵循的宏观运动规律以及流体和围物体之间的相互作用。研究法：1）理论分析法: 根据实际问题建立理论模型涉及微分体积法、速度势法、保角变换法；2）实验研究法: 根据实际问题利用相似理论建立实验模型，选择流动介质，设备包括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等；3）数值计算法：根据理论分析的法建立数学模型，选择合适的计算法，包括有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算，得出结果，用实验法加以验证。 流体力学可分为理论流体力学（流体力学）和应用流体力学（工程流体力学）；流体力学研究的容可包括静力学——研究流体的平衡规律以及在平衡状态下流体和固体的作用力和动力学——研究流体的运动规律以及在运动状态下流体和固体的作用力。 3.流体：能够流动的物质叫流体（通俗定义） 在任微小的剪切力的作用下都能够发生连续变形的物质称为流体（力学术语定义） 固体和流体的区别：在受到剪切力持续作用时，固体的变形一般是微小的(如
金属)或有限的(如塑料)，但流体却能产生很大的甚至无限大(作用时间无限长)的变形；当剪切力停止作用后，固体变形能恢复或部分恢复，流体则不作任恢复；固体的切应力由剪切变形量(位移)决定，而流体的切应力与变形量无关，由变形速度(切变率)决定；任意改变均质流体微元排列次序，不影响它的宏观物理性质，任意改变固体微元的排列无疑将它彻底破坏。 4.连续介质模型：将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，这就是1755年欧拉提出的“连续介质模型”。 在连续性假设之下，表征流体状态的宏观物理量如速度、压强、密度、温度等在空间和时间上都是连续分布的，都可以作为空间和时间的连续函数。 流体质点：包含有足够多流体分子的微团。在宏观上，流体微团的尺度和流动所涉及的物体的特征长度相比充分的小，小到在数学上可以作为一个点来处理；在微观上，流体微团的尺度和分子的平均自由程（一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程。对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律，大量分子自由程的平均值称为平均自由程）相比又要足够大。 6.密度：单位体积流体所具有的质量，表征流体在空间的密集程度
流体力学 期末试题(答案)
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< 工程流体力学总复习题 一、名词解释 1. .流体：易流动的物质，包括液体和气体。 2.理想流体：完全没有黏性的流体。 3.实际流体：具有黏性的流体。 4.黏性：是流体阻止发生变形的一种特性。 5.压缩性：在温度不变的条件下，流体在压力作用下体积缩小的性质。 6.膨胀性：在压力不变的条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。 7. 自由液面：与大气相通的液面。 8.重度：流体单位体积内所具有的重量。 9.压力中心：总压力的作用点。 10.相对密度：某液体的密度与标准大气压下4℃(277K)纯水的密度之比。 11.密度：流体单位体积内所具有的质量。 12.控制体：流场中某一确定不变的区域。 13.流线：同一瞬间相邻各点速度方向线的连线。 14. 迹线：流体质点运动的轨迹。 15.水力坡度：沿流程单位长度的水头损失。 16.扬程：由于泵的作用使单位重力液体所增加的能量，叫泵的扬程。 17.湿周：与液体接触的管子断面的周长。 18.当量长度：把局部水头损失换算成相当某L当管长的沿程水头损失时，L当即为当量长度。 19.系统：包含确定不变流体质点的任何集合。 20.水力粗糙：当层流底层的厚度小于管壁粗糙度时，即管壁的粗糙突起部分或全部暴露在 紊流区中，造成新的能量损失，此时的管内流动即为水力粗糙。 21.压力体：是由受压曲面、液体的自由表面或其延长面和由该曲面的最外边界引向液面或 液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积。 22.长管：可以忽略管路中的局部水头损失和流速损失的管路。 23.短管：计算中不可以忽略的局部水头损失和流速损失的管路。 24.层流：流动中黏性力影响为主，流体质点间成分层流动主要表现为摩擦。 32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是 L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2 二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 4、何谓不可压缩流体在什么情况下可以忽略流体的压缩性 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征 特征一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。 特征二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作用于容器底部的总压力是否相同桌面上受到的容器的作用力是否相同为什么 容器底部的总压力=液体压强x面积，而压强由液深决定（同种液体），所以作用于容器底部的总压力相同； 桌面上所受力是整个储有液体容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器总重量不同而不同。 本题目也有漏洞：不同形状的敞开的贮液容器，体积关系不能确定，其总重量不一定相同或也不一定不同。 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关 质量力（在平衡点流体中，通过任意一点的等压面必须与该店所受的质量力互相垂直） 8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体或者两者都可为什么 流体处于静止或相对静止状态时，各流体质点间没有相对运动，速度梯度等于零，切向应力也等于零，这样流体的粘性就显现不出来了 9、叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。 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。（错误） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正确） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（正确） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错误） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正确） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（正确） 8. 流线和等势线一定正交。（正确） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正确） 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。（正确） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正确） 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。（正确） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正确） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错误） 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。（错误） 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误）二填空题。 1、1mmH 2。= 9.807 ______ Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法___________ 和 __________ 。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性 _____________ 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惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为__________ ，总阻抗S为__________ 。串联后总管路的流量Q为_____________ ，总阻抗S为_________ 。 6、流体紊流运动的特征是脉动现像_________ ，处理方法是时均法_________ 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力________ 和 ________ 。 8、流体微团的基本运动形式有：平移运动__________ 、旋转流动 ___________ 和_变 形运动_________ 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力 ___________ 与弹性力 ____________ 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线重合___________ 。 2 11、理想流体伯努力方程z p—常数中，其中z p称为 ___________ 水 r 2g r 头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在流线_________ ，因而 一切平面流动都存在流函数，但是，只有无旋流动才存在______ 。 13、雷诺数之所以能判别邈态___________ ，是因为它反映了惯性力___________ 和粘性力的对比关系。 14、流体的主要力学性质有粘滞性_________ 、惯性___________ 、重力性_________ 、表面张力性_______ 和 __________ 。 工程流体力学绪论 一、流体力学的研究对象 二、流体的基本特点 三、连续介质模型 四、流体力学的研究方法及其应用 第一章流体的主要物理性质 §1.1密度、重度和比重 §1.2作用于流体上的力 §1.3流体的压缩性与膨胀性 §1.4流体粘性 §1.5表面张力和毛细现象 第二章流体静力学 §2.1流体静压强及其特性 §2.2流体平衡微分方程式 §2.3 绝对静止液流体的压强分布 §2.4 相对静止流体 §2.5平面上液体的总压力 §2.6曲面上的总压力 §2..7物体在绝对静止液体中的受力第三章流体运动学 §3.1研究流体运动的两种方法 §3.1.1拉格朗日法 §3.1.2欧拉法 §3.1.3拉格朗日方法与欧拉法的转换 §3.2流体运动的基本概念 §3.2.1定常与非定常 §3.2.2迹线和流线 §3.2.3流管、有效过流截面和流量 §3.2.4不可压缩流体和不可压缩均质流体 §3.2.5流体质点的变形 §3.2.6有旋流动和无旋流动 第四第流体动力学基本方程组 §4.1基本概念 §4.2 质量守恒方程（连续性方程） §4.3 运动方程 §4.4 能量方程 §4.5 状态方程 第五第理想流体动力学 §5.1 理想流体运动的动量方程 §5.2 理想流体运动的伯努里方程 §5.3 理想流体运动的拉格朗日积分 §5.4 理想流体运动的动量守恒方程及其应用§5.5 理想流体运动的动量矩定理及其应用 第六第不可压缩粘性流体动力学 §6.1运动微分方程 §6.2 流动阻力及能量损失 §6.3 两种流动状态 §6.4不可压缩流体的定常层流运动 §6.5 雷诺方程和雷诺应力 §6.6 普朗特混合长理论及无界固壁上的紊流运动§6.7 园管内的紊流运动 第七第压力管路水力计算 §7.1实际不可压缩流体的伯努里方程 §7.2 沿程阻力和局部阻力 §7.3 基本管路及其水力损失计算 §7.4 孔口和管嘴出流 第八第量纲分析和相似原理 §8.1 量纲和谐原理 §8.2 量纲分析法 §8.3 相似原理 §8.4模型试验 工程流体力学综合复习 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 《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=+γp 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 4108.93.0??-=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 、2h γ B 、22 1 h 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 C 、各管的水头损失 10、在相同条件下管嘴出流流量 于孔口出流流量，是因为 。 A 、小，增加了沿程阻力 B 、大，相当于增加了作用水头 C 、等，增加的作用水头和沿程阻力相互抵消 D 、大，没有收缩现象，增加了出流面积 二、填空题 1、空间连续性微分方程表达式 。 2、静止液体作用在曲面上的总压力计算公式（水平分力） 和（垂直分 力） 。 3、动能修正系数的物理意义是： 。 4、长管是指 。 5、欧拉数表达式为 ，其物理意义是 。 6、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 。 7、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位 是 。 8、因次分析的基本原理是： 工程流体力学复习资料 一、判断题 1、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。√ 2、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。× 3、外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为 4d D 。√ 4、流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（×） 5、相对静止状态的等压面一定也是水平面。（×） 6、相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（√） 7、处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（×） 8、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。（×） 9、任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强（错误） 10、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。错误 11、粘滞性是液体产生水头损失的内因。答案：正确 12、液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√ 13、平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强 的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。√ 14、流线和迹线实质是一回事。ⅹ 15、实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。ⅹ 16、尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re有关。ⅹ 17、串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√ 18、紊流的沿程水头损失 f h与流速v成正比。（×） 19、绝对压强可正可负。而相对压强和真空压强则恒为正值。（×） 20、当温度升高时液体的动力粘度系数μ一般会升高。× 21、对于静止流体来说，其静压力一定沿着作用面内法线方向。√ 22、欧拉法是以研究个别流体质点的运动为基础，通过对各个流体质点运动的 研究来获得整个流体的运动规律。× 23、流线和迹线一定重合。× 24、通常采用雷诺数作为判断流态的依据。√ 25、串联管路各管段的流量相等√ 26、从层流过渡到湍流和从湍流过渡到层流的临界雷诺数是相同的× 一、 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。 （错误） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 （正确） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。 （错误） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 （错误） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 （正确） 7. 流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8. 流线和等势线一定正交。 （正确） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 （正确） 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。（正确） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 （正确） 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。（正确） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。 （正确） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。 （正确） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。 （正确） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。 （错误） 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。 （错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （错误） 二、 填空题。 1、1mmH 2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 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 惯性力 与 粘性力 的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为，总阻抗S 为。串联后总管路 的流量Q 为，总阻抗S 为。 6、流体紊流运动的特征是 脉动现像，处理方法是 时均法 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力和 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 流线 ，因而一切平面流动都存在 《工程流体力学》复习大纲 第1章绪论 了解工程流体力学的研究对象和研究方法 第2章流体的主要物理性质 基本要点：流体，流体质点，物质基本属性，连续介质模型，流体的密度、比体积与相对密度，流体的热膨胀性和可压缩性、体积模量，流体的粘性，理想流体和实际流体，动力粘度、运动粘度和恩氏粘度（关系及单位），粘度的变化规律（粘温）。 参考习题：2.3；2.4；2.5；2.7；例2-1~例2-3。 第3章流体静力学 基本要点：流体静止状态，质量力和表面力，流体静压强及其特性，静止流体的平衡微分方程式，压强差公式，力势函数，等压面方程与特性；流体静力学基本方程，位置水头、压强水头、静力水头和淹深；大气压强、表压强、绝对压强和真空度，测压管、测压计、差压计测量方法；流体的相对静止状态压强分布规律（容器作等加速直线运动、容器作等角速度旋转运动），静止流体对壁面作用力，压力体。 参考习题：3.2；3.4；3.7；3.8；3.9；例3-1~例3-3。 第4章流体运动学基础 基本要点：流场，拉格朗日法和欧拉法。定常流动、非定常流动、一维流动、迹线、流线（重点）、流管、流束、过流断面、流量、平均速度；连续性方程式（一维流动）。 参考习题：4.9；4.10。 第5章流体动力学基础 基本要点：理想流体的运动微分方程式，理想流体的伯努利方程式，动能修正系数、缓变流动、缓变过流断面；理想流体总流的伯努利方程式、实际流体总流的伯努利方程式，毕托管、文丘里流量计，动量定理及动量方程。 参考习题：5.1；5.2；5.6；5.10；5.11。例5-3。 第7章流体在管路中的流动 基本要点：雷诺实验，层流，湍流，雷诺数，上、下临界流速，当量半径、直径；能量损失，沿程能量损失和局部能量损失；层流流动微分方程，速度分布公式、流量公式以及切应力分布公式；脉动、时均速度，湍流的时均速度结构，粘性底层区，绝对粗糙度、相对粗糙度，水力光滑流动、水力粗糙流动；尼古拉兹实验曲线（流体流动的五个区域），平方阻力区，莫迪图的使用方法。局部能量损失的三种形式，断面突然扩大的局部阻力系数计算方法；水力长管和水力短管；管路串联与管路并联。 参考习题：7.4；7.5；7.6；7.9。例7-1；例7-3。 第8章孔口出流 基本要点：孔口出流，薄壁孔口、厚壁孔口，薄壁小孔口自由出流，流速系数、流量系数、收缩系数、阻力系数，射流轨迹法，厚壁孔口自由出流。 参考习题：8.1；8.4；8.5。例8-1~例8-2。 第9章缝隙流动 基本要点：缝隙流动的两种形式：压差流、剪切流，两固定平行平板间的层流流动。 参考习题：9.2；9.5；9.6。例9-1~例9-2。 《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． 一、简答题 1．缓变过流断面、缓变流动 过流断面在流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面。 缓变流动若某过流断面上的流线几乎是相互平行的直线，则此过流断面称为缓变断面，过流断面上的流动称为缓变流动。 2．流管与流束 流管在流场中任取一封闭曲线l（非流线），过曲线上各点做流线，所有这些流线构成一管状曲面，称为流管。 流束在流场中取一非流面的曲面S，则过曲面上各点所作流线的总和，称为流束。 3．动能、动量修正系数 动能修正因数用真实流速计算的动能与平均流速计算的动能间的比值。 动量修正因数用真实流速计算的动量与以平均流速计算的动量间的比值。 4．水力光滑管和水力粗糙管 △：管壁绝对粗糙度，δ：粘性底层厚度。 当δ＞△时，管壁的粗糙突出部分完全淹没在粘性地层中。此时，粘性底层以外的紊流区域完全不受管壁粗糙度的影响，流体就好像在理想的完全光滑管中流动，这种情况的管内紊流流动称为“水力光滑管”或简称为“光滑管”。 当δ＜△时，管壁的粗糙突起有一部分或大部分暴露在紊流区内。此时，紊流区中的流体流过管壁粗糙突出部分时将会引起漩涡，造成附加的能量损失，即管壁粗糙度对紊流流动产生影响，这种情况的管内紊流流动称为“水力粗糙管”或简称为“粗糙管”。 5．等压面与压力体 等压面 在充满平衡流体的空间，连接压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面有三个特性：等压面就是等势面；等压面与质量力垂直；两种混容的流体分界面为等压面。 压力体 由所探究的曲面，通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面（或其延伸面）所围成的封闭体积叫做压力体。 6．系统与控制体 系统 有限体积的流体质点的集合称为系统。（不管流体怎样运动，且运动中系统的表面可以不断变形，但流体质点的集合不变，所含有的质量不变。） 控制体 取流场中某一确定的空间区域，这个空间区域称为控制体。（控制体的周界称为控制面。） 7．流线与迹线 迹线 流体质点运动的轨迹。 流线 某瞬时在流场中所作的一条空间曲线，该瞬时位于曲线上各点的流体质点的速度在该点与曲线相切。 8．断面平均流速与时间平均流速 断面平均流速 A υdA A q V A ?==V 时间平均流速 ?=T vdt T v 01 9．层流与紊流 层流 定向的无混杂的流动。 紊流 非定向的无规则的流动。 10．恒定与非恒定流动 恒定流动 如果流场中每一空间点上的运动参数不随时间变化，这样的 工程流体力学 1．流动性：流体在受到很小的切应力时，就要发生连续的变形，直到切应力消失为止。 2．流动的分类：按性质分理想流体的流动和粘性流体的流动、不可压缩流体的流动和可压缩流体的流动。按照流动状态分：稳态流动和非稳态流动、有旋流动和无旋流动、层流流动和紊流流动。按照流动空间的坐标数目分：一维流动、二维流动和三维流动 3．拉格朗日法：通过研究流场中单个质点的运动规律，进而研究流体的整体运动规律 欧 拉 法：通过研究流体流过一个空间点的运动规律，进而研究流场内的流体运动规律 4．流体在流动中，如果流体团相对于固定在它上面的坐标系而言有旋转运动，则称为有旋流动，否则为无旋流动。 5．作用在流体上的力的分类:质量力、表面力。 6．流体静止时质量力必须满足的条件:作用在物体上的外力和外力矩的总和分别为0。 7.有势质量力场中静止流体的分界面上，既是等压面也是等势面。 8.静止的正压流场，其质量力必然有势；不可压缩静止流场就属于正压流场。 9. 系统:一团确定不变的物质集合，拉格朗日法研究流体运动的研究对象。特点：始终包含确定的流体质点、有确定的质量，质量不变、系统的表面常常是不断变形的 10．控制体：具有确定位置和体积形状的流场空间欧拉法研究流体运动的研究对象。 特点：控制面上不仅有力的作用和能量的交换，而且还有质量的交换。一旦选定后，其形状和位置就固定不变 11．输运公式物理意义：系统内部的某一物理量的时间变化率是由两部分组成，等于控制体内的该物理量的时间变化率加上单位时间内通过控制面的该物理量的净通量。 12．对控制体所包括的流体系统，其质量变化率可表述为： 变化率流量＋控制体内的质量量－输入控制体的质量＝输出控制体的质量流系统 ??? ??dt dm 系统动量mv 和能量E 的变化率可表述为：变化率流量＋控制体内的动量量－输入控制体的动量＝输出控制体的动量流系统 ??? ??dt dm ν量控制体净输出的动量流：变化率流量＋控制体内的能量量－输入控制体的能量＝输出控制体的能量流系统 ??? ??dt d E 13．常见边界条件：1、固壁—流体边界2、液体—液体边界3、液体—气体边界 14．流动条件说明：稳态——流动过程与时间无关。不可压缩——流体密度ρ为常数。工程流体力学总复习题
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