第三章 颗粒流体力学与机械分离习题
1）有两种固体颗粒，一种是边长为a 的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h ，圆柱直径为d 。试分别写出其等体积当量直径
和形状系数 的计算式。
d h dh dh
d d h d h d d h d d
b a
a a
d a
d a d a v
e v e v
e v e v e +=
?+==∴==?=
?=
?=∴=2)
18()/(2])2/3[(]
)2/3[()4/)6/()()
6/(6/6(6)
/6()6/()(][3
12232
23
1
2
,2
3,3
1
2
2
32
2
2,3
1
,33,πππψππππππψππ（）解ΘΘ
2）某内径为的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为，床层空隙率 、若以1atm ，25℃的空气以
空速通过床层，试估算气
体压降。
[解] 圆柱体：Pa d u d u L P s Pa m kg C atm mm d h dh d d h dh h d d v e v e m v e v e 7.177]
1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)
2()
18(,])2/3[(3
2
323532,2
2
2,32
530,3
231
2,=???-?+????-?=???-?+??-?=???===+???=+=?∴+==----ψρε
εψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：
空气（
3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：
空塔气速
，
床层压降
试估计25℃、绝对压强的氯气以空塔气速 通过此床层的压降。（含微量水份氯气的物性
按纯氯气计）氯气
，
[解]常压下，,/20.1203
0m Kg C =ρ空气：.018.0cP =μ
欧根公式可化简为
O mmH P B A B A B A B A u B u A P 22222
3.62
4.088.14.17740.0014.01601:4
.1771601
6.020.160.0018.094.932.020.120.0018.028.14:,(=??+??=?==----??+??=----??+??=??+??=?氯气联立①②式，解得：②
①
试验条件量。）
为床层结构参量，为常ρμ
1） 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：～，
12%；～，%；～，45%；～，%；～，%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875
。固定床高350mm ，截面积为314mm 2。床层中固体颗粒的总量为。以20℃清水以
空速通过床层，测得压降为677mmH 2O ，试估算颗粒的形状系数
值。
计算有效
校核经试差，解得即适用欧根公式：校核即可设采用康尼方程：水：计算）
体积均按解：∴<=?-????=-==???
-?+???-?=???
-?+?-?=?>=?-????=-==∴??-???=???-??=?==∴++++==?-=400
6.12001
.0)55.01(604.010001.0851.0)1(6851
.0:001.004.01055.055.0175.1)001.0(55.004.0001.0)55.01(15035.081.9677)1(75.1)()1(1502
07.10001
.0)55.01(604
.010001.068.0)1(668
.0040
.0001.055.0)55.01()001.06(0.535.081.9677)1()6(0.5,12000.18
.108.045.110.015.145.085.025.06.012.01(550.0)14.335/()875.1/8.92(13'2
332322
3
2323'3
22
3
220
3μερψψψψψρεεψεμεμερψψψμεεψμεu d R d u d u L P u d R u d L p cP c mm d dm cm m e
m m m m e
m m
2） 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为××。已
知悬浮液中每m 3水带有45㎏固体，固体密度为1820
。当过滤得到20升滤液，
测得滤饼总厚度为，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。
滤饼
水滤饼含水率解得：，做物料衡算得设滤饼空隙率为解kg Kg /336.01820
)479.01(1000479.01000
479.0479.0450243.020.020.010201820
)1(0243.020.020.0::][3
=?-+??=
∴==??+??-??-εε
εε
6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为，压差为，测得过滤时间与滤液量数据如下： 过滤时间，分： 滤液量，升：
试计算过滤常量K ，以 为单位，并计算 ，以 为单位。可采用由积分式
导出的 求K 与 。
[解] 为便于直接使用题给数据：改用
用最小二乘法计算。代替代替以代替以式计算。
),/(2,,/)/(2)/(/222K A V a V x V y K A V K A V V e e ττ+=
组别 X i Y i 2
)(X X i -
))((y y X X i i --
1 2 3 4 5 6
∑
356
.1507.2461.0512.2461
.0427.9344.4)
())((512.26/073.15,507.2\6/04.15/=?-=-===---=
=====∑∑∑X b y a X X y y X X b y n X X i
i
i
i
2
3333/0184.0080.0/1047.1/1047.147.1)461.02/(356.12/m m A V q m l b a V e e e =?==?==?==∴--
s m m l A b K /1065.5)/(m in 9.338)080.0461.0/(1)/(1264222-?=?=?=?=
7）欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液，经小试知，在某恒压差条件下过滤常量
，滤布阻力
，每1m 3滤饼中含485㎏水，固相密度
为2100
，悬浮液中固体的质量分率为。
现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆，使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。每只滤叶一个侧面的过滤面积为，每次过滤到滤饼厚度达30mm 便停止过滤，问：每批过滤的时间为多少
若滤饼需以清水洗涤，每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10，洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同，问：洗涤时间是多少 [解] 已知：
min
06.67.3631006.13855.01.0)/()
/(1006.1)
00221.03855.0(21023.8)(2)min 4.3018261023.81021.23855.023855.02/3855.04.0/85.12030.04.0(:/85.12075
.01075
.010*********)485.01,1485.01000/485,/1021.2,/1023.84
234553222
3333323325==??==
∴??=+?=
+===∴?=???+?=?+=??==∴-=+?-==?=?=-------S d dq q m s m q q K d dq s K q q q m m q m m X X Xm m m m q s m K E w w e E e e ττττττε洗涤时间（过滤终了式的过滤速度②洗涤时间：
每批过滤时间即过滤终了时，基准）以一只滤叶的单侧面为①叶滤机过滤滤饼
滤液（由物料横算得：
滤饼对应的滤液量为设滤饼空隙率Θ
8）某悬浮液用叶滤机过滤，已知洗涤液量是滤液量的倍(体积比)，一只滤叶侧面积为，经过小试测得过滤常数K =×10-5m 2/s ,不计滤布阻力，所得滤液与滤饼体积之比为 m 3滤液/m 3滤饼，按最大生产率原则生产，整理、装拆时间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度。
D W F W F F J K q q K q J K q K q ττττττ=+?=?==∴?=最大生产率原则：洗涤：解：过滤：2)/()2//(/222
h
m s m G m m q q K J q D
/3442.0/1056.9)60202/(4.022869.0/2869.060
20)1.021()]1023.8/([/)21(335max 2
3522=?=????=∴=∴?=?+???=+--代入数据：即τ
mm
m m mm 3.220223.085.12/2869.085.123.222869.0)3855.0/3033====?=δδ滤液算出：
滤饼对应的或由每（每批过滤最大滤饼厚度
9）有一叶滤机，在恒压下过滤某种水悬浮液时，得到如下过滤方程： ，
其中
，
。在实际操作中，先在5分钟内作恒压过滤，此时过滤压差升至
上述试验压强，然后维持恒压过滤，全部过滤时间为20分钟，试求：①每一循环中每m 2过
滤面积所得滤液量②过滤后再用相当于滤液总量的
水进行洗涤，洗涤时间为多少
解：①∵ q 2＋30q = 300τ
∴ q e =15 m 3/m 2 K=300 m 2/min 恒速过程 q 12＋q e q 1=(K/2)τ1 ∴q 1= m 3/m 2
恒压过程 (q 2－q 12)＋2q e (q －q 1)=K(τ－τ1) ∴q= m 3/m 2
②dq d K q q E e τ?? ?
??=
+=2198().m 3/(m 2·min)
dq d dq d W E ττ?? ???=?? ?
??
(
)
ττ
τW W W
E W
V dV d Jq A dq d A
=
=
?? ???=?=02607
198613....
min
10）用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm 。经过小试测得过滤常数
，
，操作时的滤布，压差及温度与小试时相同。滤
饼刚充满滤框时停止过滤，求：①每批过滤时间②若以清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的
，洗涤压差及水温与过滤时相同，求过滤时间③若整理、装卸时间为25分钟，求每只滤框的生产率
[解]①每批过滤时间：
23333/161.0)81.081.02/(211.0/211.085.12025.081.081.0,85.121m m A V q m V m m =??===???=则得滤液量滤饼刚充满滤框时，滤饼对应滤液量
过滤终了时：
②洗涤时间：s F F 6.3231023.81021.2161.02)161.0(332=∴?=???+--ττΘ
s m V
G G s d dV V m V s m d dV
d dV s m A d dq
d dV m s m q q K d dq D
W F w W w w E w E E e E /1002.160
252556.32381.02161.0:255)1028.8/(0211.0)//(0211.081.02161.01.0/1028.84/1031.3)(41)(/1031.381.021052.2)()(
)
/(1052.2)00221.0161.0(21023.8)(2)/(342
53235434242345
--------?=?++??=++=
=?==∴=???=?=?==?=???=?=??=+?=+=ττττττ
ττττ③生产率
11）板框压滤机在（表）下恒压过滤某种悬浮液小时后得滤液25m 3， 不计，①如表压加
倍，滤饼压缩指数为，则过滤小时后得多少滤液②设其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液③若在原表压下进行过滤小时后，用3m 3的水来洗涤，求所需洗涤时间
解： ① V 2=KA 2τ
()K p r m s
=
-210?μφ
μ、r 0、Φ是滤饼结构参数，为常量
∴()K p m s
∝-?1 其中A 与τ不变
∴()V p m s
2
1∝-?
∴
'='?
? ??
??==-V V p p m m s
22
10721624??..
'=?=V 2
21624
251015. m 6 ∴'=V 3186
.m 3 ② V 2=KA 2τ 其中K 、A 不变
∴V 2
∝τ
∴
'=?
'V V 22ττ
'='
=?=V V
ττ25121768. m 3
③dV d KA V V m h E ττ?? ???===23227812.
dV d dV d KA V m h W E ττ?? ???=?? ???==148195323.
∴()
ττW W W
V dV
d KA V ===3
815362.
h
12）用某板框过滤机进行过滤，采用先恒速后恒压过滤，恒速1分钟达恒压压差便开始恒压过滤，已知过滤常数
，
，滤饼刚充满滤框时停止
过滤，求：①过滤时间②若用清水洗涤滤饼，水量为滤液量的1/10 ，洗涤压差、温度均与恒压过滤时相同，求洗涤时间③如装卸、整理时间为25分钟，求每只滤框的生产率
s
m G G s s s
K q q q q q m m q q q K q q q w F e /1075.960
2525541281.02161.0:
2551041235260352)60(1023.80486.0161.0(00221.02)0486.0161.0(:)
()(2)(/0486.060)2/1023.8(00221.0)2/(][352
522112122
3151211
121---?=?++??===+==∴-?=-??+--=-+-=∴??=?+=+③生产率题解法相同，与第②洗涤时间：
则过滤时间）即恒压阶段：即恒速阶段：①过滤时间：
解τττττττ
13）某板框过滤机有8个滤框，滤框尺寸810×810×25mm 。浆料为%（质量）的悬浮液，滤饼含水40%（质量），固体颗粒密度2100
。操作在20℃恒压条件下进行，
，
，求：①该板框过滤机每次过滤（滤饼充满滤框）
所需时间②若滤框厚度变为15mm ，问滤饼充满滤框所需时间③若滤框数目加倍，滤饼充满滤框时所需时间
解：①设滤饼空隙率为ε，设有1Kg 滤饼，则含水
ε=
+
=04
100004100006
21000583.... 设1m 3滤饼得xm 3滤液,对1m 3滤饼作物料衡算: ()101390861-??+?=
ερ
ερρp
x
水水.
. ∴x= m 3滤液/滤饼
过滤面积 A=2×8×8102×10-6= m 2 V 饼=8××= m 3滤饼 ∴V= V 饼·x = m 3滤液
∴
q V A =
==06341049800604... m 3/m 2
q 2＋2qq e =K τ
＋2×××10-3=×10-5τ
∴τ= s
②滤框厚度减小为15mm，设为δ＇
从上解可知，V
饼
∝δ即V∝δ也即q∝δ
∴
'=
'
=?=
q q
δ
δ
00604
15
25
00362
..
m3/m2∴τ＇= s
③框数加倍，也即A＇= 2A V饼'
= 2V饼
q=V/A 故q不变，也即τ不变
14）欲过滤料浆浓度为，经小试所得滤饼空隙率为，固相密度1820，在某恒压差条件下测得过滤常数，，现用回转真空过滤机进行过滤，料浆浓度、温度及滤布均与小试相同，唯过滤压差为小试时的。由试验知，该物系滤饼压缩指数为，回转真空过滤机鼓直径为，长为，但真正过滤面积为5m2（考虑滤布固定装置）。浸没角度为120°，转速。设滤布阻力可略，试求：①此过滤机的滤液生产能力及滤饼厚度②若转速为，可略，其它操作条件不变，求生产能力滤饼厚度。
解：
①n
n
=
'
==
60
02
60
00033
.
.
s-1
'=
'
?
?
?
?
?=??
?
?
?
?
?=?
-
--K K
p
p
s
?
?
1
5
064
5
82310
1
4
33910
..
.
m2/s ∴G nA K
='=?-
24
97010
ψ.m3/s
已知ε，对1m3滤饼作物料衡算，设对应滤液x m3
∴
()
1
8108
-
+
=
ερ
ε
p
x
.
x= m3滤液/m3滤饼
q K n
F
=?=
ψ/.00582m3/m2
s
Pa u d R R R R d g u R m
d d t p ep ep ep ep m p t ep p p ??=∴??=
??=
=∴?-??=?-??=<=????=?=∴?-?=?-----32
/16
.02
/16
.06
3
4
4
2
31072.5860
52.00005.02.3912.391]860)8602600(0005.081.9[
27.052.0])([27.02512.110106.121020.11020.1)
001.018/)10002600(81.9106.12μμ
μ
ρ
ρ
ρρ即确，计算有效。属于阿伦区，即假设正即：③设沉降属于阿伦区：
。
即原设正确，计算有效（Θδ=
=q x F
453. mm
② G n ∝05
.
'='?? ??
?
=???? ?
?
?
=?--G G n n 05
405
3
97010030211910...... m 3/s
又 ∵q n F ∝-05
.
∴
q q n n F
F '
='?? ??
?
=05
00475
.. m 3/m 2
∴
δ=
===q x m mm F 0047511080004343....
15）试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算：
①球径3mm 、密度为2600 颗粒在20℃清水中的自由沉降速度
②测得密度2600 的颗粒在20℃清水中的自由沉降速度为 ，计算颗粒球径。
③ ③测得球径为、密度2670
颗粒在 液体中的自由沉降速度为 ，
计算液体的粘度。
s
m d g u g d cP
m kg C m p t m p /387.0]1000
)10002600(003.081.9[
74.1])
([
74.1001.0100)10002600(81.9[
003.0])([1,/100020][2
/12
/12
3/1230=-?=-?=∴?-=-==ρ
ρρμρρρμρ属于牛顿区水，①解Θμ
ρρ18)
(2
-?=
∴m p t d g u 区：②设沉降属于斯托克斯
16）试进行形状系数 的固体颗粒的沉降问题计算：
①等体积当量直径 ，密度为2600 颗粒在20℃清水中的自由沉降速度。
② ②测得密度为2600
颗粒在20℃清水中的自由沉降速度为 ，计算颗粒的等体
积当量直径。
m
d d u d R R u g R s
m u u u d R R d g R p p t p ep ep t s ep t t t p ep ep s p ep 43
32323
52322
1085.1001
.01001.085.185.1)01.010003/(001.0)10002600(81.94)
3/()(4//133.0001
.010003.04004001065.5)001.03/(1000)10002600()003.0(81.94)
3/()(4/][-?=∴??=
??=
=???-?=-==∴?=??=
=?=??-??=-?=即查得②即查得①解μ
ρ
ρμρρζμ
ρ
μρρζΘΘ
17）以长3m 、宽2m 的重力除尘室除烟道气所含的尘粒。烟气常压，250℃，处理量为4300
。已知尘粒密度为2250
，颗粒形状系数
，烟气的
与
可按空气计。
设颗粒自由沉降。试计算：
①可全部除去的最小粒径的 。
② ②能除去40%的颗粒的 。
m
d d R u g R s
Pa m kg C s m u u p p ep t s ep t t 55
325325301097.710
74.2674.0199.039.0,39.0225
)199.0674.03/(1074.2)674.02250(81.94)
3/()(4/1074.2,/674.0:250/199.0233600/4300][----?=∴???=
==????-?=-=??===∴??=则：查得空气常压、①解ρμρρζμρΘ
3515)4
.01
(225)(
225/0796.0199.040.00.4100,,40334010040100
40
1004010000404000=?===?=∴==u u R s
m u u u
u u u u d ep
ζ
τττ，则：并令停留时间为，的颗粒沉降速度为除去其沉降速度为的颗粒为②设除去
m d d R R ep ep 5405
403251036..510
74.2674
.00796.0105.03518
)
0796.0674.03/(1074.2)674.02250(81.94/--?=∴???===????-??=查得或ζ
18）仓库有内径 的标准型旋风分离器多台，拟用以烟气除尘。烟气常压，300℃，需处理量为4300
。已知尘粒密度为2250
。烟气的
与
可按空气计。由于压
降限制，只允许旋风分离器并联操作，不允许串联操作，问：共需几台旋风分离器能除去40%的颗粒粒径是多少进口风速20
。
台（需分离器台数每台分离器处理气量①分离器进风口面积解399.2)36004.0/4300/4.08/4.0208//20,8/:][3222≈=?==?=?=?===s m D u Bh u s
m u D Bh i i i
2/150)]}(/[{27.0ρρμ-=s i u D d ②
m
d d d m
u D d s
Pa m kg C s m u pi s i 665000500062
/152
/1505302
11061.31040.482.082.040.82.0/401040.4])615.02250(91.194
.01097.2[27.0]
)([27.01097.2,/615.0300/91.198/4.033600
/4300-----?=??===?=-???=-?=∴??===?=
颗粒的粒径是故能除去时，查图知，空气：常压、ηρρμμρ
19）流体通过圆直、等径管内的阻力 与管长 、管内径 、管壁绝对粗糙度 、流体流
速
及流体的粘度与密度
有关。试用因次分析法求出有关的数据。
d
l z y x z M y z y x L L M L L L u d u d h u
d
u d u d l u d M L z y x z y x z y x f
z y x z y x z y x /0
,0,10:0:31:][][][][][]1[,,4,7][11111
1
1
11131111
1114
4443
3
3
32
2221
111====∴=-=-+=???==??=
??=
??=??=--πττρπρπρ
μ
πρε
πρ
πρτ即则求取）。的求取（又因次和谐原③准数为：
为“初始变量”，则各、、②取个。共三个，故准数共、、，基本因次为①物理量数为解Θ
d
L M L L L u d z y x z y x /][][][][][][2232122
222επτρεπ=∴??==--同理可得：即的求取：④Θ
33313113
333][][][][][][Z y X z y x L M L L L M u d ----??=??=ττρμπ即的求取：⑤Θ
)
/,/,(/)
/(0
,2,032:2:0:][][L ][][][][/)/(,
1,1,131:1:1:2244444444
4
43414224
44433333333
3
d l d R f u h u h z y x z y x L y z M L M l L u d h u d R u d z y x z y x L y z M
e
f f z y x z y x f e επτττρπμρρμπτ=====∴-+=-=-=??==??=??====∴-+=--=-=---⑦准数一般为：即的求取：
⑥一般取Θ
20）某粉磨车间空气的粉尘浓度较高，拟用两台相同规格的标准型旋风分离器串联操作除尘。空气常压，温度为20℃，粉尘的颗粒密度2250 。拟处理量为600
。空气中粉尘
的粒度分布如下：
粒径
<3 3～6 6～10 10～16 16～30 >30 质量分率%
3
12
18
34
25
8
欲使15 的尘粒除去效率达%，试确定每台分离器的内径，计算总的收尘效率。
2
222/1562
/155********)11/94.17,273.08/)0152.0/(3600/6008/0152
.0/)]}205.11500(/[1081.1{27.01066.3)]}(/[1081.1{27.01081.1,/205.12066.31.4/1595.015,1.4/,95.0][Di i i i i i s i Di dDi s
m u m D D D D u BH u V u D u D u D d s Pa m kg C d d d ηηρρμρηη--===∴?====∴-?=?-?=??====∴===----（粒径效率，两极分离器串联操作的即又即空气：常压、微米
微米颗粒因要求查图知，解ΘΘ
∴总除尘分率=
∑i
i
x η
=+++++=
粒径（微米） <3 3-6 6-10 10-16 16-30 >30 平均粒径（微米）
8 13 23 30 D/d 50
pi η
i η
质量分率x i
i i X η
21）试 计算某气、固系流化床的起始流化速度与带出速度。已知固体颗粒平均粒径为150
，颗粒密度为2100 ，起始流化床层的空隙率为，流化气体为常压、35℃的空气。
最小颗粒了粒径为98
。
)
1()144.7(27.0]147
.1)147.12100(1039881.9[27.01.16])
1089.1(147.1)147.12100(81.9[
10398])([
,/28.0311.09.09.09.0102.141089.1147
.1311.010750/311.0)10750()1089.1(147.1)]147.12100(147.1[10024.8)]([10024.8:1089.1,/147.135][2
/15.02/15.053
/12
563/12
'
,,5
5,82.1588
.0594
.03
82
.188
.094.03'530------??=-??==??-?=-?=?=?=∴=>=????==????-?=??-?=-??==----------ep ep t s p t f m f m mf e p
s mf
mf R R u g d u s m u u R s m d u
u s Pa m kg C 则：
属于阿伦区判断：估算：按最小颗粒且按圆球形②求带出速度查线得：李伐”法计算①按“白井空气：常压、解μρ
ρρ?μ
ρρρρμρ
s
m u R R R R d u t ep ep ep
ep p t /46.2,34.59)2(0414.0147
.1103981089.15
5
==----------=????=?=--解得：ρμ
22)试证流化最大速度与最小速度之比u t /u mf ,对小颗粒为，对大颗粒为。 对小颗粒，欧根公式中含
u 2的项可略，
11)/()13
2≈-mf mf εψε且（
14)/13
2≈?mf u εψ（得项可略，且含对大颗粒，欧根公式中 解：①对小颗粒，沉降可认为属Stokes 区：
6.9118/16501650)
(18)
(2
2
==∴
-?=
-?=
mf
t
s p mf s p t u u d g u d g u μ
ρρμρρ
②对大颗粒，沉降可认为属Newton 区：
mf
))((1()
1(75.1,22
省去下标g L d u P s v
e m ρρεψρε
ε--=???-?
=?
2
/12
/131475.1)(75.1).(.?
??????-??≈????????-??=ρρρρερρψs p mf s p mf d g d g u 2
/1]
)([74.1ρρρ-?=s p t d g u 又：
61.8)1475.1(74.1])(1475.1)([74.12/12/1=?=-???-?=∴ρρρρρρs p s p mf t d g d g u u
23）石灰、水悬浮液通过增稠器增稠，进料：水/kg 固。要求增稠到水/kg 固。间歇实验数据如下。 温度200C 。
[解]悬浮液浓度以Xkg 固/kg 水表示，则x i =1/固/kg 水，x c =1/固/kg 水， 进料中固体质量流量w=×(1/=固/s
①增稠器横截面积A:（由题给数据计算A i ）
∵
)
()1
1(20m X X u W A C
-?≥
ρ
)3.172.4771.363.161.28)8.16.2(10
033.0100018
.171.36)8.12.3(10
045.0100018
.106.36)8.10.4(10072.0100018.186.31)8.15.4(1010.0100018.12
2
3
42
3
32
3
22
3
1（安全系数取实际则：m A m A m A m
A m
A =?==-??≥=-??≥=-??≥=-??≥
----
m
h m
h h m x A w h h c m m 13.32648.075.1)2~1(75.1648.0)8
.1/110002100
1(210072.4736002.318.1)1(:''=+?=+==?+???=?+??=
取：沉渣高度②增稠器圆筒部分高度ρρρτ
流体力学试题及答案
全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( )
C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学与流体机械习题参考答案
高等学校教学用书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6（2005.1重印）
删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 所以：24 960hM nD μπ=
(完整版)流体力学练习题及答案
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
流体力学与流体机械习题参考答案
高 等 学 校 教 学 用 书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ==，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。 当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻
流体力学典型例题及答案
1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学题及答案
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
(完整word版)流体力学与流体机械习题(含答案)参考答案
高等学校教学用书 主讲：张明辉
中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6 （2005.1重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度 0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω==
流体力学期末考试题(题库+答案)
1、作用在流体的质量力包括 （ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面张力Ｄ 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是： （ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 （ A ） A相重合； B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是（ C ） Ａ p abs=p+p v Ｂ p=p abs+p a Ｃ p v=p a-p abs Ｄ p
= p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌe）一定。
第三章机械分离和固体流态化
第三章机械分离和固体流态化 具有不同物理性质（如密度差别）的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。 颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称为沉降分离。流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称为过滤。 工业上分离非均相混合物的目的是：1、回收有价值的分散物质。2、净化分散介质以满足后继生产工业的要求。3、环境保护和安全生产。 第一节颗粒及颗粒床层的特性 ；表 单一的颗粒：1、球形颗粒体积： 面积：；比表面积： 2、非球形颗粒：体积当量直径 形状系数（又称球形度）： ，任何非球形颗粒 的形状系数皆小于1。 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即粒径分
布。 当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。称取各号筛面上的颗粒筛余量即得筛分分析的基础数据。 颗粒的平均直径：最常用的是平均比表面积直径： 由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表示： 床层的比表面积： 壁面附近床层的空隙率总是大于床层内部的，较多的流体必然趋向近壁处流过，使床层截面上流体分布不均匀，这种现象称为壁效应。 第二节沉降过程 沉降操作是指在某种力场中利用分散相和连续相 之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以是惯性离心力。因此，沉降过程有重力沉降和离心沉降两种方式。静止流体中颗粒的沉降过程可分为两个
阶段，起初为加速段而后为等速段。 滞流区或斯托克斯定律区（10-4 第一章绪论 思考题 1- 1何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空 间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话， 则含有气泡的液体可以适用连续介质模 型。 习题1 1-3如题图所示，设平行板间隙为 0.5mm ，中间充满液体，上板以 U = 0.25m/s 的速度 平移，施于单位面积的力为 2Pa ,试求液体的粘度为多少？ 解： F A 液体粘度 1-4求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： F du A dy A dL FY dLU 第二章流体静力学 习题2 2-5用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为 m ,试求水面的压强 p o 。 解： P A P 0 水 g(3.0m 1.4m) P A P B 汞 g(2.5m 1.4m) P B P C 水 g(2.5m 1.2 m) P C P D 汞 g(2.3m 1.2m) P D 0 pa du U dy Y 3 FY 2 0.5 10 4 10 3Pa s AU 0.25 8.34 0.2 10 3 6 0.0648Pa s 3.14 (120 140) 10 0.493 2-9 —盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律: (1) P0汞g 2.2m 水g5 2.9m 133416 2.2 9800 2.9 2.65 10 Pa 自由降落; 解： （2） 以等加速度a 向上运动。 p P 0 (g a si n )h （1） 90 ,相对压强P 0 P 0 （2） 90 ,绝对压强P 0 P a P P a h(g a) 2- 12试求开启题图所示水闸闸门所需的单 宽拉力 F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： 闸门所受的单宽静压力 F 1 b 一2—9800[3 (3 2)] 1 2 二 2 4 9.05 10 N F i 作用点 y c 匹 h1 2(h1 h2) 1.25m 3si n60 h (h 1 h 2) F 1 y c F 2 理，F 2 F cos60 所求拉力 F 98.05kN sin60 2-16试定性绘出题图中各 ABC 曲面的压力体图。 答： h 2 2si n60 g[hi (h i h 2)] b C 第一章 绪论 思考题 1-1 何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。 习题1 1-3 如题图所示，设平行板间隙为0.5mm ，中间充满液体，上板以U ＝0.25m/s 的速度平移，施于单位面积的力为2Pa ，试求液体的粘度为多少？ 解： Y U dy du A F μμτ=== 液体粘度s Pa AU FY ??=??==--33 10425 .0105.02μ 1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： s Pa dLU FY dL A Y U dy du A F ?=??????==?==== --0648.0493 .010)140120(14.3102.034.863 πμπμμτ 第二章 流体静力学 习题2 2-5 用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为m ，试求水面的压强p 0。 解： Pa m g m g p pa p m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D C C B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20) 2.1 3.2()2.15.2(g ) 4.1 5.2()4.10.3(?=?-?=?-?=?????? ?? ??=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ 2-9 一盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律：（1）自由降落；（2）以等加速度a 向上运动。 解： h a g p p )sin (0αρ++= （1） 0,900=∴=?-=p p 相对压强α （2）) (,900a g h p p p p a a ++=∴=?=ρα绝对压强 2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： N b h h h g h b F 42112 11005.91 )]23(3[98002 322 )]([60sin 2?=?++? =?++? = ?Ω=ρ闸门所受的单宽静压力 m h h h h h h h y F c 25.1) () (260sin 321121121=++++??=作用点 kN F F F h F y F c 05.9860cos ,60sin 22 2 1=??=? =所求拉力 2-16 试定性绘出题图中各ABC 曲面的压力体图。 答： ~ 高等学校教学用书 》 流体力学与流体机械习题参考答案 : 主讲：张明辉 中国矿业大学出版社 & 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 . 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s F A τ==， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 / 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F == 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： — 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω==，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 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）流体内的固体颗粒；（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】与牛顿内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：牛顿内摩擦定律是 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 γ τμ = 。 （b） 【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m2。（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 95 d1 d0.510110 20 000 k 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。 流体力学复习题 -—－—－ 2013制 一、填空题 1、1mｍH2Ｏ= 9。80７Pa 2、描述流体运动得方法有欧拉法?与拉格朗日法、 3、流体得主要力学模型就是指连续介质、无粘性与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态得准数,它反映了流体流动时粘性力与惯性力得对比关系。 5、流量Q1与Ｑ2,阻抗为S１与S2得两管路并联,则并联后总管路得流量Q为Ｑ= Q1 ＋ Q２,总阻抗S为。串联后总管路得流量Ｑ为Q= Q１＝Q2,总阻抗Ｓ为S1+S2 。 ６、流体紊流运动得特征就是脉动现行 ,处理方法就是时均法。 ７、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力与局部阻力。 ８、流体微团得基本运动形式有: 平移运动、旋转流动与变形运动。 9、马赫数气体动力学中一个重要得无因次数,她反映了惯性力与弹性力得相对比值。 １０、稳定流动得流线与迹线重合。 11、理想流体伯努力方程常数中,其中称为测压管水头。 12、一切平面流动得流场,无论就是有旋流动或就是无旋流动都存在流线,因而一切平面流动都存在流函数 ,但就是,只有无旋流动才存在势函数。 13、雷诺数之所以能判别流态,就是因为它反映了惯性力与粘性力得对比关系、 14、流体得主要力学性质有粘滞性、惯性、重力性、表面张力性与压缩膨胀性、 15、毕托管就是广泛应用于测量气体与水流一种仪器、 16、流体得力学模型按粘性就是否作用分为理想气体与粘性气体。作用与液上得力包括质量力, 表面力。1７、力学相似得三个方面包括几何相似、运动相似与动力相似。 １8、流体得力学模型就是连续介质模型。 19、理想气体伯努力方程中,称势压,全压,称总压 2０、紊流射流得动力特征就是各横截面上得动量相等。 2１、流体得牛顿内摩擦定律得表达式 ,ｕ得单位为p ａ、s 。 流体力学复习题 ——2013制 一、填空题 1、1mmHO= 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 时粘性力与惯性力的对比关系。 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Q= Q1 + Q2，总阻抗S为 __________ 。串联后总管路的流量Q为Q=Q1=Q2,总阻抗S为S1+S2 。 6、流体紊流运动的特征是脉动现行___________ ，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。 &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 二常数中，其中Z」称为测 r 2g r 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卫态__________ ，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 「表面张力性和压缩膨胀性。 15、毕托管是广泛应用于测量气体和水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体和粘性气体。作用与液上的力包括质量力,表面力。 17、力学相似的三个方面包括几何相似__________ 、运动相似________ 与 _______ 。 18、流体的力学模型是连续介质_________ 模型。 19、理想气体伯努力方程P（Z1 -Z?（ - g）?乎中， Pll2 P（Z1-Z2）（li g）称势压 ________________________ ，P—______ 全压_______ ，- P '（乙-Z2）（1_-爲）■ —称总压 《流体力学与流体机械》复习考试资料 仅供部学习交流使用安全131班编制 绪论： 1.流体力学是以研究流体（包括液体和气体）为研究对象，研究其平衡和运动基本规律的科学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。 2.流体力学的主要研究方法：实验研究、理论分析、数值计算。第一章流体及其物理性质 1.流体：在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。 主要特征：流动性 2.连续介质假说：质点（而不是分子）是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性，且在空间和时间上具有连续性。 3.流体的粘性 （1）流体产生粘性的原因：流体的聚力；动量交换；流体分子和固体壁面之间的附着力。 （2）流层之间的摩擦力:带动力和阻力（一对大小相等、方向相反的作用力） （3）流体摩擦切应力:τ=μ·（du/dy) (N/m2) τ=F/A=μ·U/h (N/m2) （4）相对运动的结果使流体产生剪切变形。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。 （5）粘性的度量：动力粘度μ＝τ/（du/dy) (pa·s) 运动粘度ν＝μ/ρ (m2/s) 温度升高时，流体的粘性降低，气体的粘性增加。 4.课后习题答案 第二章流体静力学 1.作用在流体上的力 （1）表面力：作用在被研究流体的表面上，其大小与被作用的面积成正比，如法向压力和切向摩阻力。（平衡流体不存在表面切向力，只有表面法向力） （2）质量力：作用在被研究流体的每个质点上，其大小与被研究流体的质量成正比，如重力和惯性力。质量力常用单位质量力表示，所谓单位质量力，是指作用在单位质量流体上的质量力。 2.流体静压力及其特性 流体处于平衡状态时，表面力只有压力，称其为静压力，单位面积上作用的静压力称为静压强。 静压力有两个重要特性： ①静压力垂直于作用面，并沿着作用面法线方向； ②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关，其值均相等。 3.流体平衡微分方程式（压力差公式） dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz) 4.等压面：平衡流体中压力相等的点所组成的平面或曲面称为等压面。等压面的两个性质：（1）平衡流体中，任一点的等压面恒与质量力正交；（2）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。 5.重力作用下流体静压力的分布规律 （1）静压强分布规律 流体力学试题(含答案) 全国2002年4月高等教育自学考试 工程流体力学试题 课程代码：02250 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1 1、作用在流体的质量力包括( D） A压力B摩擦力 C 表面张力D 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是 （ D ） A. 紊流流速＞层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数＜紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于（ B ）Pa; （ C ）Kgf.cm -2。 54 A 1.013 X10 B 9.8 X 10 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线（A ） A相重合； B 相平行，呈直线； C 相平行，呈阶梯状； D 以上答案都不对。 6、绝对压强P abs、相对压强P、真空值P v、当地大气压强P a之间的 关系是（ C ） A P abs = p + p/ B P = P abs + p a C P v=p a-p abs D 7、将管路上的阀门关小时，其阻力系数 （C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 &如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？ C 水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。 10、 紊流粗糙区的水头损失与流速成 （B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75 ?2.0 次方关系。 11、 雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 C 一 A 弗劳德数 B C.欧拉数 D 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 雷诺数 马赫数 水泵提水高度+吸水管的水头损失; 考试试卷（A B卷）学年第二学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1.物理方程等式两边的量纲或因次一定相等。（T） 2.为了减小压差阻力，就应该设法推迟边界层分离现象的发生。（T） 3.压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T） 4.流体静止时，切应力为零。（T） 5.温度升高液体的表面张力系数增大。（F） 6.液滴内的压强比大气压小。（F） 7.声音传播过程是一个等熵过程。（T） 8.气体的粘性随温度的升高而增大。（T） 9.应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。 （F） 10.雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F） 11.不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（T） 12.对流程是指海拔11km以上的高空。（F） 13.静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。（T） 14.在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。（T） 15.对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。（T） 16.紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。（T） 17.在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。（T） 18.雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。（F） 19.线当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。（T） 20.对于冷却流动dq小于0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。 （T） 二、填空题（10分） 1.流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等，具体 地说，就是要满足，几何相似、运动相似和动力相似。 2.自由面上的压强的任何变化，都会等值地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。 3.流动相似的主导因素是动力相似，只有满足了这一点才能保证运动相似。 4.从海平面到11km处是对流层，该层内温度随高度线性地降低。 5.马赫准则要求两种流动的惯性力与由于压缩性引起的弹性力成比例。 6.水头损失可分为两种类型：沿层损失和局部损失。 7.在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过 2320 ，流态属于紊流。 8.在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水 力学中称为长管。 9.紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速 度使流体质点之间发生强烈的动量交换，使速度分布趋于均匀。 10.流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变 形，并出现许多大小小的旋涡，耗散一部分机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。 三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨”） 1 / 4流体力学作业题库及答案..
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