流体力学期末复习资料
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。
7、控制体：假定平面边界内流动是定常的，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内，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、若圆管内水流为层流运动，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、0.032Ｂ、0.064
Ｃ、0.128Ｄ、0.256
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、1.75Ｄ、0.5
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、若圆管内水流为紊流运动，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。
适用范围：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：
适用范围：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，水受阻而流苏突然变小，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） 可能时减低管内流速，缩短管长，使用弹性好的管道。 4、边界层有哪些基本特征？
边界层内沿厚度，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)(212221≥---Z d m H d d ρπρππ
)
(135)(135.012.0015
.012
.012
.0750)015.012.0(10
1104)(42
2
2
2
2
3
2
2
2
12
1
2
22
1mm m Z d d d d d m H ==?-+
?-??=-+
-≥
-πρππ
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 h 4.0=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 =
αs i n /1bH A =，αsin /2bh A =
α
ραρρρs i n 2s i n /2
2
2
11b gH bH H g
bl H g A gH
P C
H =
===
α
ραρρρsin 2sin /2
2
2
22b gh bh h g
bl h g
A gh P C h =
===
h H P P P -==
)(sin 22
2
h H
gb
-α
ρ
压力中心坐标： l l bl bl
l Ay J y y C C C D 32)
2/(12
/2/3
=
+=+= 故， α
sin 323
211H
l y D ==
，α
sin 32
3
222h
l y D =
=
αα
sin 31
sin 31
h
P H
P Px h
H
-= )(7955.0sin )(3sin )(sin 23)
(sin 2sin 32
2
2
2
3
3
m h H h
Hh H
h H gb h H
gb
P h P H P x h H =+++=
--=
-=
α
α
α
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
2
22
1
1
1ρρ
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
.218.9100010
353
2
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
2
22
1
1
1ρρ
w h g
v g
v g
p g
p Z Z H +-
+
-
+
-=222
1
2
2
1
2
12ρρ
01=Z ，)(402m Z =；0,021≈≈v v ；Pa p Pa p 6
2611003.0,1002.0?=?=，
),(5m h W =则：
)(24.4658
.982.0100010
02.010
03.0406
6
m H =+???-?+
=
)(5.3)(350091
.081.024
.468.982.010003600/252
1kW W gH
Q P ==?????=
=
ηηρ
5、内径m d 2.0=的钢管输送水流量s m Q /04.03=（0.01），水的运动粘度
s m /10
007.12
6
-?=ν，钢管内壁的绝对粗糙度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(0.3175)
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=，内径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
.04
60
10
1352
3
=??=
=
-π
2320
941056
.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)(-=--+-=-αρα
πρρQv v Q v Q F
得 ()απ
ρ
cos 14
2
2
-=v
d F
射流对叶片的作用力大小为()απ
ρcos 142
2
-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
22
--='u v d
F
如当
135
,100,/12,/8.19====αmm d s m u s m v 时，则
()(
)N F 3.815135
cos 1128.191.04
10002
2
=-?-???
='
π
8\将一平板伸到水柱内，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 /012.03
1=，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 /024.0012.0036.03
12=-=-=
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。
流体力学复习资料
第一章 绪论 1-2、连续介质的概念：流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。 流体质点具有以下四层含义： 1、流体质点的宏观尺寸很小很小。 2、流体质点的微观尺寸足够大。 3、流体质点是包含有足够多分子在内的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。 4、流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙。 1- 5、流动性：液体与固体不同之处在于各个质点之间的内聚力极小，易于流动，不能自由地保持固定的形状，只能随着容器形状而变化，这个特性叫做流动性。 惯性：物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。 黏性：指发生相对运动时流体内部呈现内摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性，是流体的固有属性。 内摩擦力或黏滞力：由于流体变形（或不同层的相对运动），而引起的流体内质点间的反向作用力。 F ：内摩擦力；=du F A dy μ±。 τ：单位面积上的内摩擦力或切应力（N/m 2）；= =F du A dy τμ±。 A ：流体的接触面积（m 2）。 μ：与流体性质有关的比例系数，称为动力黏性系数，或称动力黏度。 du dy ：速度梯度，即速度在垂直于该方向上的变化率（1s -）。 黏度：分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。 恩氏黏度：试验液体在某一温度下，在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm 3所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。1t 2 T E T =。 牛顿流体：服从牛顿内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等） 温度、压力对黏性系数的影响？ 温度升高时液体的黏度降低，流动性增加；气体则相反，温度升高时，它的黏度增加。这是因为液体的黏度主要是由分子间的内聚力造成的。压力不是特别高时，压力对动力黏度的影响很小，并且与压力的变化基本是线性关系，当压力急剧升高，黏性就急剧增加。对于可压缩流体来说，运动黏度与压力是密切相关的。在考虑到压缩性时，更多的是动力黏度而不用运动粘度。 压缩性：在温度不变的情况下，流体的体积随压强的增大而变小的性质。 压缩系数βp ：在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比。1p dV V dp β=-
《流体力学》复习参考答案(年整理)
流体力学 习题解答
选择题： １、恒定流是: (a) 流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；(c) 各过流断面的速度分布相同。（b） 2、粘性流体总水头线沿程的变化是：(a) 沿程下降 (a) 沿程下降；（b) 沿程上升；(c) 保持水平；(d) 前三种情况都可能； 3、均匀流是：（b)迁移加速度（位变）为零； (a) 当地加速度（时变）为零；（b)迁移加速度（位变）为零； （c）向心加速度为零；(d)合速度为零处； 4、一元流动是：(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； (a) 均匀流；（b) 速度分布按直线变化；(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； 5、伯努利方程中各项水头表示：(a) 单位重量液体具有的机械能； (a) 单位重量液体具有的机械能；（b)单位质量液体具有的机械能； (c)单位体积液体具有的机械；(d)通过过流断面流体的总机械能。 6、圆管层流，实测管轴线上流速为４m/s，则断面平均流速为：：(c)2m；(a) 4m；（b）3.2m；(c)2m； 7、半圆形明渠，半径r=4m，其水力半径为：(a) ４m；（b）3m；(c) 2m；(d) 1m。 8、静止液体中存在：(a) 压应力；（b）压应力和拉应力；(c) 压应力和剪应力；(d) 压应力、拉应力和剪应力。 （1）在水力学中，单位质量力是指（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。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。
流体力学期末复习-计算部分
三计算题 一、粘性 1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度V=1.0m/s ，板与固定边界的距离δ＝1mm ，油的粘度μ＝0.09807Pa ·s 。 试求作用在平板单位面积上的切向力。 2. 一底面积为2 cm 5045?， 质量为6kg 的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动， 木 块运动速度s m 2 .1=u ，油层厚度 mm 1=δ，斜面角C 02ο=θ（如图所示） ，求油的动 力粘度μ。 δ u θ 二静力学 1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。已知容器内点A 的相对压强为4.9×104 Pa 。若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m 3 ,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg ＝13.6×103 kg/m 3 ,h 1=0.2m,试问水银柱高度差h 2是多大？ 2．如图所示的半园AB 曲面，宽度m 1=b ，直径m 3=D ，试求曲AB 所受的静水总压力。 D /2 A 水 水 D
α O B O A H p a 3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K ，已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。假设不考虑能量损失，以 O-O 面为基准面，试问：阀门K 关闭时，A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？ 4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 2m kN 9.8=g A ρ的 油 和2m kN 00.10=g B ρ的盐水，差压计内工作液体为水银。 m 21=h ，m 32=h ，m 8.03=h ，若B 点压强2cm N 20=B p ，求A 点压强A p 的大小。 ? ? M M A B 汞 h h h γγA B 1 2 3 5. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m 1=R ，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ，求 每个铆钉所受的拉力。 R H 6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A 点的高度h 1=0.46m ，左右两侧液面高度差h 2=0.4m ， 试求容器内液体中A 点的压强，并说明是否出现了真空。已知水银的密度ρHg ＝13.6×103 kg/m 3 。
流体力学例题
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
流体力学复习题
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都会产生连续的物质。 2、牛顿内摩擦定律：，其中的比例系数称为。 3、作用在流体上的力可分为和两类。 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_____ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的减去该处的。 8、某点处的真空等于该处的减去该处的。 9、某点处的相对压强等于该处的减去该处的。 10、根据的大小，粘性流体的流动状态可分为和。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为和。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为流动和流动。 13、连续性方程是定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是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、和。 17、沿程阻力主要是由于引起的，而局部阻力则主要是由于引起的。 18、连续性方程表示控制体的________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___ _ 。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的。 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？ 2、请详细说明作用在流体上的力。 3、简述连续介质假说。 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？ 5、流体静压力有哪两个重要特征？ 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？ 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？ 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？ 9、叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。 10、何谓压力体？压力体由哪些面围成的？ 11、试述文丘里管测量流量的原理，如果通过文丘里管的流量保持不变，试问管道倾斜放置 与水平放置的两种情况，测得差压计的液面高差是否会改变？为什么？ 12、简述沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，并画出其趋势图。 13、流体在渐扩管道中，从截面1流向截面2，若已知在截面1处流体作层流流动。试问， 流体在截面2处是否仍保持层流流动？为什么？ 14、在串联管道、并联管道中，各管段的流量和能量损失分别满足什么关系？ 15、简述水力光滑管和水力粗糙管的定义。一根确定的管子是否永远保持为水力光滑管或水
流体力学期末复习资料
流体力学期末复习资料
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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。 7、控制体：假定平面边界内流动是定常的，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内，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
流体力学期末复习资料
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。
流体力学知识点总结汇总
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
《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
流体力学复习考试题整理版
1.一底面积为40 ×45cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，如图1-4所示，已知木块运动速度u =1m/s，油层厚度d =1mm，由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘度。 解：∵等速∴αs=0 由牛顿定律： ∑F s=mαs=0 m gsinθ－τ·A=0 （呈直线分布）∵ θ=tan-1(5/12)=22.62° 2. 应用细管式粘度计测定油的粘度，已知细管直径d=6mm，测量段长l=2m ，如图6-5。实测油的流量Q=77cm3/s，水银压差计的读值h p=30cm，油的密度ρ=900kg/m3。 试求油的运动粘度和动力粘度。 解: 列细管测量段前、后断面能量方程（4-15） 设为层流图6-5 校核状态，为层流。 3.如图2-14所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角；若B点在运动前位于水面下深为h=1.0m，距z轴为x B=-１.5m，求洒水车加速运动后该点的静水压强。 解：考虑惯性力与重力在内的单位质量力为 （取原液面中点为坐标原点）X= -a ； Y=0 ；Z= -g 代入式（2-7）得：积分得： 在自由液面上，有：x=z=0 ；p=p0得： C=p0 =0 代入上式得： Ｂ点的压强为： 自由液面方程为（∵液面上p0=0）ax+gz=0即： 4.如图2-15所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动，试求容器中水面的倾角θ，并分析p与水深的关系。 解：根据压强平衡微分方程式：单位质量力：在液面上为大气压强，代入 由压强平衡微分方程式，得： p与水深成正比。 5. :一密封水箱如图所示，若水面上的相对压强p0=-44.5kN/m2，求： 1）h值；（2）求水下0.3m处M点的压强，要求分别用绝对压强、相对压强、真空度、水柱高及大气压表示；（3）M点相对于基准面O—O的测压管水头。
流体力学期末复习资料
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。
流体力学资料复习整理
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
流体力学期末考试试卷A
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 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 ≈ 第一章 绪论 1-2、连续介质的概念：流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。 流体质点具有以下四层含义： 1、流体质点的宏观尺寸很小很小。 2、流体质点的微观尺寸足够大。 3、流体质点是包含有足够多分子在的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。 4、流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙。 1- 5、流动性：液体与固体不同之处在于各个质点之间的聚力极小，易于流动，不能自由地保持固定的形状，只能随着容器形状而变化，这个特性叫做流动性。 惯性：物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。 黏性：指发生相对运动时流体部呈现摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性，是流体的固有属性。 摩擦力或黏滞力：由于流体变形（或不同层的相对运动），而引起的流体质点间的反向作用力。 F ：摩擦力；=du F A dy μ±。 τ：单位面积上的摩擦力或切应力（N/m 2）；= =F du A dy τμ±。 A ：流体的接触面积（m 2）。 μ：与流体性质有关的比例系数，称为动力黏性系数，或称动力黏度。 du dy ：速度梯度，即速度在垂直于该方向上的变化率（1s -）。 黏度：分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。 恩氏黏度：试验液体在某一温度下，在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm 3所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。1t 2 T E T =。 牛顿流体：服从牛顿摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等） 温度、压力对黏性系数的影响？ 温度升高时液体的黏度降低，流动性增加；气体则相反，温度升高时，它的黏度增加。这是因为液体的黏度主要是由分子间的聚力造成的。压力不是特别高时，压力对动力黏度的影响很小，并且与压力的变化基本是线性关系，当压力急剧升高，黏性就急剧增加。对于可压缩流体来说，运动黏度与压力是密切相关的。在考虑到压缩性时，更多的是动力黏度而不用运动粘度。 压缩性：在温度不变的情况下，流体的体积随压强的增大而变小的性质。 压缩系数βp ：在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比。1p dV V dp β=- 12V V V ?=-，V1、V1分别是压强为P1、P2时流体的体积。 21p p p ?=-，p1、p2分别是流体体积为V1、V2时的压力。 流体弹性力的大小用体积系数或体积弹性模数表示，体积弹性模数是体积压缩系数的倒数。用1 =K ρβ来度量。 膨胀性：在压强不变的情况下，流体体积随温度升高而变化的性质。 膨胀系数βt ：在一定压强下，体积的变化率与温度的变化成正比。/t dV V dT β= =210T T T ?-＞，温度升高量，单位为K 或℃。 =21V V V ?-＞0，体积增大量，单位为3m 。 表面力σ：液体分子间有聚力（吸引力），但在液体与气体交界的自由面上，各 《流体力学与流体传动》综合复习资料 一、选择题 1、顺序阀属于( B )控制阀。 Ａ．方向；Ｂ．压力；Ｃ．流量 2、温度变化对液压传动（ B ）。 Ａ．没有影响；Ｂ．影响很大；Ｃ．可以改善传输性能 3、（ B ）是储存和释放液体压力能的装置。 Ａ．冷却器；Ｂ．蓄能器；Ｃ．过滤器 4、单作用叶片泵的叶片倾角应（ B ）。注：双作用的前倾。 Ａ．前倾；Ｂ．后倾；Ｃ．垂直 5、油箱属于( D )元件 Ａ．动力元件；Ｂ．执行元件；Ｃ．控制元件；Ｄ．辅助元件 6、靠( C )变化进行吸油排油的液压泵，通称为容积式泵。 Ａ．压力；Ｂ．排量；Ｃ．容积 7、（B容积节流）调速回路中，只有节流损失，没有溢流损失。 Ａ．进油节流；Ｂ．旁路节流；Ｃ．回油节流 8、液压泵的每转排量的大小取决于泵的（ C ）。 Ａ．速度；Ｂ．压力；Ｃ．结构尺寸 9、节流阀是通过调节（ C ）来调流量的。 Ａ．两端压力；Ｂ．油液温度；Ｃ．节流口大小 10、工作过程中泵的额定压力是（ B ）。 Ａ．变化的；Ｂ．不变的；Ｃ．随外负荷而变化 二、填空题 1、在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 2、外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是吸油腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是压油腔。 3、控制阀按其用途不同，可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。 4、液体的流态分为层流和紊流，判别流态的依据是雷诺数。 5、油液粘度因温度升高而升高，因压力增大而增大。 6、气动三联件包括空气减压阀、过滤器和油雾器。 7、单杆双作用活塞缸差动连接时的有效作用面积是活塞杆的横截面的面积。 8、流体的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的体现。 9、节流调速回路按节流阀的位置不同可分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速回路三种。 10、压力控制阀按其用途不同，可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器四种基本形式。 11．顺序阀的出油口与工作回路相连，而溢流阀得出油口直接接油箱。 12．二通插装阀由插装件、控制盖板、先导控制阀、集成块体四部分组成。三、判断题 （√）1、轴向柱塞泵既可以制成定量泵，也可以制成变量量泵。 （√）2、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。 （×）3、由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。 （×）4、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。 （√）5、因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。 （×）6、液压缸差动连接时，能比其它连接方式产生更大的推力。 （√）7、齿轮泵只能用作定量泵。 （×）8、双作用式叶片马达与相应的双作用式叶片泵结构完全相同。 （×）9、容积调速比节流调速的效率低。 （√）10、简单地说，伯努利方程是指理想液体在同一管道中作稳定流动时，其内部的动能、位能、压力能之和为一常数。 （×）11、通过节流阀的流量与节流阀中的通流截面积成正比，与阀两端的压差大小无关。 （√）12、双作用叶片泵因两个吸油窗和两个压油窗对称分布，转子和轴承所受的径向液压力相平衡。 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＝ 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—— 流管所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间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-++++= 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。流体力学例题
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