流体力学课件10第二章流体静力学第三节

03347流体力学201510

2015年10月高等教育自学考试全国统一命题考试 流体力学试卷 (课程代码03347) 本试卷共4页，满分l00分，考试时间l50分钟。 考生答题注意事项： 1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。答在试卷上无效，试卷空白处和背面均可作草稿纸。2．第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。3．第二部分为非选择题。必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。4．合理安排答题空间。超出答题区域无效。 第一部分选择题 一、单项选择题 (本大题共l0小题，每小题2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。请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。未涂、错涂或多涂均无分。 1．牛顿内摩擦定律表明，决定流体切应力的因素是 A．动力粘度和速度 B．运动粘度和速度 C．动力粘度和速度梯度 D．运动粘度和动力粘度 2．如图所示，静止容器内盛有两种不相混合的液体，密度分别为，并且．容 器中液面的压强大于当地大气压强，容器及两侧测压管的液面高度分别为、 4．圆管沿程水头损失的计算公式为

5．紊流附加剪应力等于 6．突然扩大管的局部水头损失为 7．水管末端阀门突然关闭产生水击波，其传播周期的第二阶段为 A．增压波从管道进口向阀门传播 B．增压波从阀门向管道进口传播 C．减压波从管道进口向阀门传播 D．减压波从阀门向管道进口传播 8．若明渠水流为急流，则 9．渗流模型与实际渗流相比 A．流量相同，阻力相同 B．流量相同，阻力不同 C．流量不同，阻力相同 D．流量不同，阻力不同 10．压强差，速度V，密度的无量纲组合是 第二部分非选择题 二、填空题 (本大题共l0小题，每小题2分，共20分) 请在答题卡上作答。 11．静止流体中，同一点不同方向压强的大小_______。 12．已知某点的真空度为0．48× 105Pa，若当地大气压强为1 ×105Pa，则该点的绝对压强为________Pa． 13．在伯努利方程中，表示单位重量流体具有的总势能项是________． 14．紊流光滑区、过渡区和粗糙区的划分是由________厚度和壁面粗糙突起高度的相 互关系决定的。 15．输水管道采用壁面粗糙系数n=0．013的铸铁管，管道直径d=0．1m，水力坡度J=0．056，若采用谢才公式计算，则通过的流量为________m3／s．

流体力学工作页第二章

流体力学工作页第二章-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第二章 习 题 一、 选择题 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 ）当地大气压；（D ）液面 压强 2、 压力表的读值是：（ ） （A ）绝对压强；（B ）相对压强；（C ）绝对压强加当地大气压；（D ）相对压强加当地大气压 3、某点的真空度为65000Pa ，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、 压强 abs p 与相对压强p 、真空度 V p 、当地大气压 a p 之间的关系是：（ ） （A ） abs p =p + V p ；（B ）p = abs p +a p ；（C ）V p =a p -abs p ；（D ）p =V p +V p 。 5、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) 1p >2p >3p ；（B ）1p =2p =3p ；（C ）1p <2p <3p ；（D ）2p <1p <3p 。 6、形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差，水银面高差h p =10cm,A p -B p 为：（ ）

(A)13.33kPa；（B）12.35kPa；（C）9.8kPa；（D）6.4kPa。 7、水池，水深5 m处的相对压强为：（） （A）5kPa；（B）49kPa；（C）147kPa；（D）205kPa。 8、静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 （） (A) 数值相等; (B) 数值不等;(C) 仅水平方向数值相等;(D) 铅直方向 数值最大。 9、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 10、某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为（） （A）1 kN/m2（B）2 kN/m2（C）8 kN/m2（D）10 kN/m2 11、器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1，则 A、B 两测压管中的液面必为 ( ) (A) B 管高于A 管； (B) A 管高于B 管； (C) AB 两管同高。 11题图 12题图 13题 图 12、器a 和b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 p a和p b。若两容器内水深相等，则p a和p b的关系为 （） ( A) p a > p b (B) p a < p b (C) p a = p b (4) 无法确定 13、如图所示，，下述静力学方程哪个正确？ ( )

流体力学讲义 第十章 堰流

第十章堰流 堰流就是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰与堰流 堰:在明渠缓流中设置障壁,它既能壅高渠中的水位,又能自然溢流,这障壁就称为堰。 堰流(weir flow):缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择:堰流特定的局部现象就是: A、缓流通过障壁; B、缓流溢过障壁; C、急流通过障壁; D、急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的: 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量(图10-1) 1、堰顶水头H; 2、堰宽b; 3、上游堰高P、下游堰高P1; 图10-1 4、堰顶厚度δ; 5、上、下水位差Z; 6、堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1、根据堰壁厚度d与水头H的关系,如图10-2: 图10-2

图10-3 2、根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系,图10-4: 3、根据堰与水流方向的交角: 图10-4 4、按下游水位就是否影响堰流性质: 5、按堰口的形状: 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1、堰流:当闸门启出水面,不影响闸坝泄流量时。孔流:当闸门未启出水面,以致影响闸坝泄流量时。 2、堰流与孔流的判别式 (1)宽顶堰式闸坝 堰流: e/H ≥0、65 孔流: e/H <0、65 (2)实用堰式闸坝(闸门位于堰顶最高点时) 堰流: e/H ≥0、75 孔流: e/H <0、75 式中: e——闸门开启高度; H——堰孔水头。

判断:从能量角度瞧,堰流与闸孔出流的过程都就是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导(图10-7) 由大孔口的流量公式(7-6) 及,并考虑上游行近流速的影响,令图10-6 得堰流的基本公式: (10-1) 式中:m——堰流流量系数,m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响,则堰流公式为: (10-2) (10-3) 式中:——淹没系数,≤1、0; ——侧收缩系数, ≤1、0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰(如图10-8)主要用途:用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同,相应的流量系数也不同。 图10-8 一、矩形薄壁堰 1、基本公式

流体力学第10章

第十章机翼和叶栅工作原理 本章将分别讨论机翼和叶栅最基本的工作原理，讨论机翼工作原理是为叶栅理论奠定基础的。二者均为叶轮机械(汽轮机，泵与风机及燃气轮机等)流体动力学的基础，同时也是力学理论在解决流体与被绕流物体间相互作用问题的一个重要应用。 §10-1 机翼的几何特性 机翼一词常用于航空工程，也可泛指相对于流体运动的各种升力装置。因此，叶轮机械中的工作轮叶片(汽轮机叶片、轴流泵与风机叶片等)就是一个机翼。 工程上引用机翼主要是为了获取升力。由于在流体中运动的物体，必然会受到粘性阻力的作用。因此对机翼提出的技术要求首先就是尽可能大的升力和尽量小的阻力，这就要求机翼采用适当的几何形状。图10-1是机翼的外形图。将机翼顺着来流方向切开的剖面形状称为翼型，翼型的周线称为型线，翼型的形状直接决定了翼(或叶片)的空气动力特性。通常翼型具有：圆滑的头部、尖瘦的尾巴、拱曲的背(上弧)，至于腹(下弧)形状则有凹的、也有凸的，也有半凹半凸及平的。 表征机翼的几何特性基本参数如下(参照图10-2)： (1) 翼型中线翼型型线内切圆心的连线称为翼型中线，或称翼型骨线。 (2) 翼弦b翼型中线与型线的两个交点分别称为前缘点和后缘点，前缘点与后缘点的边线长度b称为翼弦或弦长。 (3) 翼型厚度d翼型型线内切圆的直径d称为翼型厚度，最大厚度d max与

翼弦之比d max/b称为最大相对厚度。 (4) 翼型弯度f翼型中线至翼弦的距离f称为翼型弯度，最大弯度f max与翼弦之比f max/b称为最大相对弯度。若相对弯度等于零，则中线与翼弦重合，称为对称翼型。 (5) 翼展h机翼(或叶片)在垂直于流动方向的最大长度h称为翼展(或叶片高度)。翼展与翼弦之比h/b称为展弦比。 根据展弦比的大小，可把机翼分为两种：一为无限翼展机翼(大展弦比)，一为有限翼展机翼，如图10-1所示。实际机翼翼展都是有限的，且翼弦b沿翼展是变化的。

第二章流体力学第一讲知识点汇总

第二章流体力学基础 第一讲 1.物质的三种状态: 固、液、气 2.流动性：在切向力的作用下，物质内部各部分之间就会产 生相对运动，物体的这一性质称为流动性。 3.流体：具有流动性的物体，具体指液体和气体。 4.流体力学: 将流体看作无数连续分布的流体粒子组成的 连续介质. 5.黏滞性：实际流体流动时内部存在阻碍相对运动的切向内摩擦力。 6.流体的分类：实际流体和理想流体 7.压缩性：实际流体的体积随压强的增大而减小，即压缩性。 8.实际流体：具有压缩性存在黏滞性流体。 9.理想流体：研究气体流动时，只要压强差不太大，气体的压缩性可以不考虑，黏滞性弱的流体（水和酒精）的黏滞性也可不考虑，故绝对不可压缩完全没有黏滞性的流体即为理想流体。 10.流体运动的描述：a.(拉格朗日法)追踪流体质点的运动, 即从个别流体质点着手来研究整个流体的运动. 这种研究方法最基本的参数是流体质点的位移. 由质点坐标代表不同的流体质点. 它们不是空间坐标, 而是流体质点的标

号.b.(欧拉法)是从分析流体流动空间中的每一点上的流体质点的运动着手来研究整个流体运动. 即研究流体质点在通过某一个空间点时流动参数随时间的化规律. 注：在流体运动的实际研究中, 对流体每个质点的来龙去脉并不关心, 所以常常采用欧拉法来描述流体的运动. 11.流场：流体流动的空间 12.流线：a.线上每一点的切线方向表示流体粒子流经该点时流速的方向。 b.通过垂直于流速方向上单位面积流线的条数等于流体粒子流经该点时流速的大小。 c.流线的疏密程度可以表示流速的大小。 d．流线不能相交，因为流体流速较小时，流体粒子流经各点时的流速唯一确定。 e.流体作稳定流动时, 流线形状保持不变, 且流线与流体粒子流动轨迹重合. 13.稳定流动：一般情况下, 流体流动时空间各点的流速随位置和时间的不同而不同, 若空间各点流速不随时间变化，流速只是空间坐标的函数v=v(x,y,z),而与时间无关，则称该流动为定常流动(稳定流动).所以，定常流动的流场是一种流速场，也只有在定常流动中，流线即为粒子运动轨迹。而且，速度不随时间变化，不一定是匀速，只是各点速度一定。 14.流管：如果在运动流体中取一横截面S1, 则通过其周边各

贾月梅主编《流体力学》第二章课后习题答案

第2章 流体静力学 2-1是非题(正确的划“√”，错误的划“?”) 1. 水深相同的静止水面一定是等压面。（√） 2. 在平衡条件下的流体不能承受拉力和剪切力，只能承受压力，其沿内法线方 向作用于作用面。（√） 3. 平衡流体中，某点上流体静压强的数值与作用面在空间的方位无关。（√） 4. 平衡流体中，某点上流体静压强的数值与作用面在空间的位置无关。（?） 5. 平衡流体上的表面力有法向压力与切向压力。（?） 6. 势流的流态分为层流和紊流。（?） 7. 直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（?） 8. 静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 9. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。（√） 10. 作用于平衡流体中任意一点的质量力矢量垂直于通过该点的等压面。（√） ------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-4 如题图2-4所示的压强计。已知：25.4a cm =，61b cm =，45.5c cm =， 30.4d cm =，30α=?，31A g cm γ=，31.2B g cm γ=，32.4g g cm γ=。求压强 差?B A p p -= a b

题图2-4 解：因流体平衡。有 ()2 sin 30sin 3025.4161 2.445.5 1.20.530.4 2.40.51.06A A g B B g B A B A P a b P c d P P g P P N cm γγγγ+?+?=+???+??? ∴-=?+?-??-???-= 2-5 如图2-5所示，已知10a cm =，7.5b cm =，5c cm =，10d cm =，30e cm =， 60θ=?，2 13.6Hg H O ρρ=。求压强?A p = 解： ()()2cos60gage A Hg H O Hg P a c b e d γγγ=+?-?+?-()32 4 1513.67.51513.6102.6 2.610g N cm Pa -=?-?+???==? 答：42.610gage A P Pa =? 2-8 .如图2-8所示，船闸宽B =25m-，上游水位H 1=63m ，下游水位H 2=48m ，船闸用两扇矩形门开闭。求作用在每扇闸门上的水静压力及压力中心距基底的标高。 解：1）对于上游侧（深水区）两闸门受力题图2-8 1 11322 1 102563486698.6252 H F B H g kN γ= ???=????= 方向指向下游 1111 632133 D H H m ==?=（离基底高） 2）对于下游侧（浅水区）两闸门受力

流体力学讲义-第十章-堰流

第十章堰流 堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。 堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是： A.缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁； C.急流通过障壁； D.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头H； 2.堰宽b； 3.上游堰高P、下游堰高P1；图10-1 4.堰顶厚度δ； 5.上、下水位差Z； 6.堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10-2： 图10-2

图10-3 2.根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/H ≥0.65 孔流：e/H <0.65 （2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/H ≥0.75 孔流：e/H <0.75

式中：e——闸门开启高度； H——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式（7-6) 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） （10-3） 式中：——淹没系数，≤1.0； ——侧收缩系数，≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8

流体力学形考10

A. 0.5 B. 1.5 C. 1 D. 2 题目2 正确 获得0.50分中的0.50分 标记题目 题干

2．重力相似模型中, 流量比尺等于几何比尺的（）次方。选择一项： A. 2 B. 1 C. 1.5 D. 2.5 题目3 正确 获得0.50分中的0.50分 标记题目 题干 3．重力相似模型中, 时间比尺等于几何比尺的（）次方。选择一项： A. 1 B. 2 C. 1.5 D. 0.5 标记题目 信息文本 二、判断题 题目4 正确 获得0.50分中的0.50分

标记题目 题干 1．凡是正确反映客观规律的物理方程式，必然是一个齐次量纲式。选择一项： 对 错 题目5 正确 获得0.50分中的0.50分 标记题目 题干 2．力学相似的必要条件是几何相似，运动相似，动力相似。 选择一项： 对 错 标记题目 信息文本 三、简答题 题目6 完成 满分1.50

标记题目 题干 1．为什么在阻力平方区，雷诺准则自动满足？ 答: 从理论上讲，如同沿程损失一样，在阻力平方区，沿程阻力系数与雷诺数无关，当雷诺数充分大时，粘性可忽略不计，所以，在阻力平方区，雷诺准则自动满足。 题目7 完成 满分1.50 标记题目 题干 2．简述弗劳德准数的物理意义。 答: 弗劳德准数为常数，是指原型的弗劳德准数与模型的弗劳德准数相等，原型与模型量液流相似。 标记题目 信息文本 四、计算题（请写出计算过程） 题目8 完成 满分4.50 标记题目 题干

1．有一单孔WES剖面混凝土溢流坝，已知坝高，坝上设计水头, 流量系数，溢流孔净宽，在长度比尺的模型上进行试验，要求计算： （1）设计模型流量；（2）如在模型坝趾测的收缩断面表面流速, 计算原型相应流速。 解：首先计算原型流量、流量比尺、速度比尺。按原型与模型换算关系计算。 流量:Q=0.221m3/s 流速:v m=19.95m/s

流体力学(上)第十章作业

第十章作业 1、弦长为3m的飞机机翼以300km/h的速度，在温度为20℃，压强为1at的静止空气中飞行，用比例为20的模型在风洞中作试验，要求实现动力相似。 （a）如果风洞中的空气的温度、压强和飞行中的相同，风洞中空气的速度应当怎样？ （b）如果在可变密度的风洞中作实验，温度仍为20℃，而压强为30at，则速度应当怎样？ （c）如果模型在水中实验，水温20℃，则速度应当怎样？ 2、长1.5m，宽为0.3m的平板，在温度为20℃的水内拖曳。当速度为3m/s时，阻力为14N。计算相似板的尺寸，它的速度为18m/s，绝对压强为101.4kN/m2，温度为15℃的空气气流中形成动力相似条件，它的阻力估计为若干？ 3、当水温为20℃，平均速度为4.5m/s时，直径为0.3m水平管线某段的压强降为68.95kN/m2。如果用比例为6的模型管线，以空气为工作流体，当平均速度为30m/s时，要求在相应段产生55.2kN/m2的压强降。计算力学相似所要求的空气压强，设空气温度为20℃。

4、拖曳比例为50的船模型以4.8km/h航行所需的力为9N。如果原型航行主要受（a）惯性力和重力；（c）惯性力和粘性力的作用，试计算原型相应的速度和所需的动力。 7、在风速为8m/s的条件下，在模型上测得建筑物模型背风面压强为-24N/m2，迎风面压强为+40 N/m2。试估计在实际风速为10m/s的条件下，原型建筑物背风面和迎风面的压强为多少？ 9、两个共轴圆筒，外筒固定，内筒旋转。两筒筒壁间隙充满不可压缩的粘性流体。写出维持内筒以不变角速度旋转所需转矩的无因次方程式。假定这种转矩只与筒的长度和直径，流体的密度和粘性，以及内筒的旋转角速度有关。 10、角度为Φ的三角堰的溢流流量Q是堰上水头H，堰前流速V和重力加速度g的函数。分别以（a）H、g；（b）H、V为基本变量，写出流量Q的无因次表达式。

流体力学第十章答案

流体力学第十章答案 【篇一：流体力学讲义第十章堰流】 明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主 要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢 出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是：a.缓流通过障壁；b.缓流溢过障壁； c.急流通过障壁； d.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头h； 2.堰宽b； 3.上游堰高p、下游堰高p1；图10-1 5.上、下水位差z； 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头h的关系，如图10-2： 图10-2 图10-3 2.根据上游渠道宽度b与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未 启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/h ≥0.65 孔流： e/h 0.65

（2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/h ≥0.75 孔流： e/h 0.75 式中： e——闸门开启高度；h——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m =。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） ——淹没系数，≤1.0；（10-3）式中： ——侧收缩系数， ≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8 一、矩形薄壁堰 1. 基本公式 （10-4） 2.无侧收缩、自由式、水舌下通风的矩形正堰： 采用巴赞公式计算： （10-5） 公式适用范围：b=0.2~2.0m，p=0.24~0.75m，h=0.05~1.24m，式中h、p均以m计。 初步设计时，取 ，则： （10-6）

流体力学第二章课后答案

流体力学第二章课后答案

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

流体力学 _第二版 李玉柱 习题解答 第一章 绪论 1—1 解：5521.87510 1.6110/1.165m s μυρ--?===? 1—2 解 ： 63992.20.661100.65610Pa s μρυ--==??=?g 1—3 解：设油层速度呈直线分布 1 0.1200.005 dV Pa dy τμ ==?= 1-4 解：木板沿斜面匀速下滑，作用在木板上的重力G 在斜面的分力与阻力平衡，即 0sin3059.810.524.53n T G N ==??= 由dV T A dy μ= 224.530.0010.114/0.40.60.9 T dy N s m A dV μ?= ==??g 1-5 解：上下盘中流速分布近似为直线分布，即 dV V dy δ = 在半径r 处且切向速度为r μω= 切应力为 432dV V r dy y d ωτμ μμδ πμωδ === 转动上盘所需力矩为M=1 d M dA τ=?? =2 0(2)d rdr r τπ? =2 20 2d r r dr ωμ πδ ? = 432d πμωδ 1-6解：由力的平衡条件 G A τ= 而dV dr τμ = 0.046/dV m s = ()0.150.1492/20.00025dr =-=

dV G A dr μ= 90.00025 0.6940.0460.150.1495 G dr Pa s dV A μπ?= ==???g 1-7解：油层与轴承接触处V=0, 与轴接触处速度等于轴的转速，即 44 0.36200 3.77/60 600.73 3.770.361 1.35310 2.310 dn V m s V T A dl N πππτμ πδ -??= = =????=== =?? 克服轴承摩擦所消耗的功率为 4 1.35310 3.7751.02N M TV kW ω===??= 1-8解:/dV dT V α= 3 0.00045500.0225 0.02250.0225100.225dV dT V dV V m α==?===?= 或，由 dV dT V α=积分得 () () 0000.000455030ln ln 1010.2310.5 1.05t t V V t t V V e e m d αα-?-=-==== 1-9解:法一： 5atm 9 0.53810β-=? 10atm 90.53610β-=? 9 0.53710β-=? d dp ρ ρ β= d d ρ βρρ ==0.537 x 10-9 x (10-5) x98.07 x 103 = 0.026% 法二： d d ρ βρρ = ,积分得

流体力学10参考答案

流体力学10参考答案 一．简述题。简要解释下列各名词或概念(共32分,每小题4分) 1. 定常流动：如果流场空间任意一点所描述流体质点的运动参数仅仅是坐标的函数而与时间无关，则称为定常流动。 或：流场中任一点的运动要素仅仅是坐标的函数而与时间无关，则称为定常流动。 2.连续介质：假定流体是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。 3.层流 ：流体质点无横向脉动、质点互不混杂、层次分明、稳定安详的流动状态，称为层流。 4.水力直径：过流断面积除以湿周称为水力半径；水力半径的4倍称为水力直径。 5..局部阻力损失 ：流体在流经过流断面形状发生变化或流动方向发生变化时，所产生的流动阻力，称为局部阻力。克服局部阻力所消耗的能量，称为局部阻力损失。 6.水力光滑管：层流边层的厚度大于管壁的绝对粗糙度的流管称为水力光滑管。 7.粘温特性：流体的粘度随温度的变化而变化的性质。液体的粘度随着温度的上升而减小，而气体的粘度随着温度的升高而增加。 8. 动力粘度：由牛顿粘性定律，流体的内摩擦切应力与速度递度成正比例。其比例系数就是表征流体粘性特点的系数，称为动力粘度。 或单位速度递度下的内摩擦切应力，称为动力粘度。 二、试写出实际总流的贝努利方程，并说明其各项的物理和几何意义（10分）。 答:（1）实际流体能量方程上多了一项能量损失项。w h w h g v r p z g v r p z +++=++222 2222 111 (2分) (2) 每一项的几何意义: w h g v r p z g v r p z r p z 、、、、、222 2+++分别称为位置水头、压强水头、测压管水头、速度水头和总水头，也可称为位置高度、压强高度、测压管高度、速度高度和总高度。 (2分) 每一项的能量意义: w h g v r p z g v r p z r p z 、、、、、222 2+++分别称为位能、压能、势能、动能、总 能量和能量损失。 (2分) 三、计算题(共58分) 1．如图所示为一侧有水的倾斜安装的均质矩形闸门，其宽度b =2m ，倾斜角α=600 ，铰链中心O 位于水面上，水深h =3m ，求闸门开启时所需铅直向上的提升力T ，设闸门重力G =0.196×105N 。

流体力学知识点大全

流体力学-笔记 参考书籍: 《全美经典-流体动力学》 《流体力学》张兆顺、崔桂香 《流体力学》吴望一 《一维不定常流》 《流体力学》课件清华大学王亮主讲 目录: 第一章绪论 第二章流体静力学 第三章流体运动的数学模型 第四章量纲分析与相似性 第五章粘性流体与边界层流动 第六章不可压缩势流 第七章一维可压缩流动 第八章二维可压缩流动气体动力学 第九章不可压缩湍流流动 第十章高超声速边界层流动 第十一章磁流体动力学 第十二章非牛顿流体 第十三章波动与稳定性 第一章绪论 1、牛顿流体: 剪应力与速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式,遵守牛顿关系式的流体就是牛顿流体。 2、理想流体:无粘流体,流体切应力为零,并且没有湍流？。此时,流体内部没有内摩擦,也就没有内耗散与损失。 层流:纯粘性流体,流体分层,流速比较小; 湍流:随着流速增加,流线摆动,称过渡流,流速再增加,出现漩涡,混合。因为流速增加导致层流出现不稳定性。 定常流:在空间的任何点,流动中的速度分量与热力学参量都不随时间改变, 3、欧拉描述:空间点的坐标; 拉格朗日:质点的坐标; 4、流体的粘性引起剪切力,进而导致耗散。 5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。 6、流体的特性:连续性、易流动性、压缩性

不可压缩流体:0D Dt ρ= const ρ=就是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变,即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。就是一个过程方程。 7、流体的几种线 流线:就是速度场的向量线,就是指在欧拉速度场的描述; 同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线; (),0dr U x t dr U ??=r r P 迹线:流体质点的运动轨迹,就是流体质点运动的几何描述; 同一质点在不同时刻的位移曲线; 涡线:涡量场的向量线,(),,0U dr x t dr ωωω=????=r r r r r r P 涡线的切线与当地的涡量或准刚体角速度重合,所以,涡线就是流体微团准刚体转动方向的连线,形象的说:涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。 第二章 流体静力学 1、压强:0lim A F dF p A dA ?→?==? 静止流场中一点的应力状态只有压力。 2、流体的平衡状态: 1)、流体的每个质点都处于静止状态,==整个系统无加速度; 2)、质点相互之间都没有相对运动,==整个系统都可以有加速度; 由于流体质点之间都没有相对运动,导致剪应力处处为零,故只有: 体积力(重力、磁场力)与表面力(压强与剪切力)存在。 3、表面张力:两种不可混合的流体之间的分界面就是曲面,则在曲面两边存在一个 压强差。 4、正压流场:流体中的密度只就是压力(压强)的单值函数。 ()dp p ρ? 5、涡量不生不灭定理 拉格朗日定理:理想正压流体在势力场中运动时,如某一时刻连续流场无旋,则流 场始终无旋。 0,,ndA U ωω?==???r r r r 有斯托克斯公式得:00,A l U x ndA δωΓ=?=?=??r r r ? 拉格朗日定理就是判断理想正压流体在势力场中运动就是否无旋的理论依据。

《流体力学》各章节复习讲解

第一章 一、名词解释 1.理想流体：没有粘性的流体 2.惯性：是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。 3.牛顿内摩擦力定律：流体内摩擦力T 的大小与液体性质有关，并与流速梯度和接触面A 成正比而与接触面上的压力无关。 4.膨胀性：在压力不变条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。 5.收缩性：在温度不变条件下，流体在压强作用下，体积缩小的性质。 6.牛顿流体：遵循牛顿粘性定律得流体。 二、填空题 1.流体的动力粘性系数，将随流体的（温度）改变而变化，但随流体的（压力）变化则不大。 2.动力粘度μ的国际单位是（s p a ?或帕·秒）物理单位是（达因·秒/厘米2或2 /cm s dyn ?）。 3.运动粘度的国际单位是（米2/秒、s m /2 ），物理单位是（沱 ）。 4.流体就是各个（质点）之间具有很大的（流动性）的连续介质。 5.理想流体是一种设想的没有（粘性）的流体，在流动时各层之间没有相互作用的（切应力）， 即没有（摩擦力） 三、单选题 1. 不考虑流体粘性的流体称（ ）流体。 A A 理想 B 牛顿 C 非牛顿 D 实际 2．温度升高时，空气的粘性（ ） B A ．变小 B ．变大 C ．不变 D ．不能确定 3．运动粘度的单位是（ ） B A ．s/m 2 B ．m 2/s C ．N ?m 2/s D ．N ?s/m 2 4．与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是（ ） C A ．切应力与速度 B ．切应力与剪切变形 C ．切应力与剪切变形速度 D ．切应力与压强 5．200℃体积为2.5m 3的水，当温度升至800℃时，其体积变化率为（ ） C 200℃时：1ρ=998.23kg/m 3; 800℃时: 2ρ=971.83kg/m 3 A ．2.16% B ．1.28% C ．2.64% D ．3.08% 6．温度升高时，水的粘性（ ）。 A A ．变小 B ．变大 C ．不变 D ．不能确定 2．[动力]粘度μ与运动粘度υ的关系为（ ）。 B A ．υμρ= B ．μυρ= C ．ρυμ = D ．μυ=P

第六章流体力学10.8

第六章流体力学基础 基本概念 一、流体的粘滞性 流体流动时，由于流体与固体壁面的附着力及流体本身的分子运动和内聚力，使各流体层的速度不相等。在两个相邻流体层之间的接触面上，将产生一对阻碍两层流体相对运动的等值反向的摩擦力，叫做内摩擦力。 流体的粘滞性：流体流动时产生内摩擦力的性质。 二、理想流体与实际流体 粘性流体：具有粘性的流体（实际流体）。 理想流体：忽略了粘滞性的流体。 三、流体流动的基本概念 1．稳定流动与非稳定流动 (1)稳定流动 运动流体内任意点的速度u和压力p仅仅是空间坐标()z ,的函数，而不 x, y 随时间变化而变化。 ()z u, = , u y x ()z , p, = x y p (2)非稳定流动 运动流体内任意点的速度u和压力p不仅是空间坐标()z ,的函数，也随 x, y 时间而不同。 ()t z , , = u, y x u ()t z , , = p p, y x 2．迹线与流线 (1)迹线

流体质点的运动轨迹。 (2)流线 流场：流体流动的空间。 流线：是流场中某一瞬间绘出的一条曲线，在这条曲线上所有各流体质点的流速矢量与该曲线相切。 流线的性质： ①稳定流动时，流线形状不随时间而变化； ②稳定流动时，同一点的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线重合，即流线上的质点沿流线运动； ③流线既不会相交，又不能转折，只能是光滑的曲线。 假定某一瞬间有两条流线相交于M点或转折。M处就该有两个速度矢量，这是不符合流线的定义。 3．流管、微小流速及总流 (1)流管 在流场中取出一段微小的封闭曲线，过这条曲线上各点引出流线，这些流线族所围成的封闭管状曲面。 (2)微小流束及总流 流束：在流管中运动的流体。 微小流束：断面无穷小的流束称为微小流束。微小流束断面上各点的运动要素相等。 流管内的流体只能在流管内流动，流管外的流体也只能在流管外流动。

流体力学知识点总结

流体力学 11.1 流体的基本性质 1)压缩性 流体是液体与气体的总称。从宏观上看，流体也可看成一种连续媒质。与 弹性 体相似，流体也可发生形状的改变，所不同的是静止流体内部不存在剪 切应力，这是因为如果流体内部有剪应力的话流体必定会流动，而对静止的流体 来说流动是不存在的。如前所述，作用在静止流体表面的压应力的变化会引起流 体的体积应变，其大小可由胡克定律 v v k p ?-=? 描述。大量的实验表明，无论气体还是液体都是可以压缩的，但液体的可压 缩量通常很小。例如在500个大气压下，每增加一个大气压，水的体积减少量不 到原体积的两万分之一。同样的条件下，水银的体积减少量不到原体积的百万分 之四。因为液体的压缩量很小，通常可以不计液体的压缩性。气体的可压缩性表 现的十分明显，例如用不大的力推动活塞就可使气缸内的气体明显压缩。但在可 流动的情况下，有时也把气体视为不可压缩的，这是因为气体密度小在受压时体 积还未来得及改变就已快速地流动并迅速达到密度均匀。物理上常用 马赫数M 来判定可流动气体的压缩性，其定义为M=流速/声速，若M 2<<1，可视气体为不 可压缩的。由此看出，当气流速度比声速小许多时可将空气视为不可压缩的，而 当气流速度接近或超过声速时气体应视为可压缩的。总之在实际问题中若不考虑 流体的可压缩性时，可将流体抽象成不可压缩流体这一理想模型。 2)粘滞性 为了解流动时流体内部的力学性 质，设想如图10.1.1所示的实验。在 两个靠得很近的大平板之间放入流 体，下板固定，在上板面施加一个沿 流体表面切向的力F 。此时上板面下

的流体将受到一个平均剪应力F/A 的作用，式中A 是上板的面积。 实验表明，无论力F 多么小都能引起两板间的流体以某个速度流动，这正是流 体的特征，当受到剪应力时会发生连续形变并开始流动。通过观察可以发现，在 流体与板面直接接触处的流体与板有相同的速度。若图10.1.1中的上板以速度u 沿x 方向运动下板静止，那么中间各层流体的速度是从0（下板）到u （上板）的 一种分布，流体内各层之间形成流速差或速度梯度。实验结果表明，作用在流体 上的切向力F 正比与板的面积和流体上表面的速度u 反比与板间流体的厚度l ，所 以F 可写成 l u A F μ=， 因而流体上表面的剪应力可以写成 l u ?μ=τ。 式中l u 是线段ab 绕a 点的角速度或者说是单位时间内流体的角形变。若用微 分形式表示更具有普遍性，这时上式可以改写成 dl du ?μ=τ， 或 dA dl du dF ?μ=。 上式就是剪应力所引起的一维流体角形变关系式，比例系数μ称为流体的粘滞 系数，上式叫做牛顿粘滞性定律。μ为常数的流体称为牛顿流体，它反映了切应 力与角形变是线性关系，μ不是常数的流体称为非牛顿流体。 流体的粘滞系数μ是反映流体粘滞性的大小的物理量，在国际单位制中，粘 滞系数的单位是牛顿?秒/米2。所谓粘滞性是指当流体流动时，由于流体内各流动 层之间的流速不同，引起各流动层之间有障碍相对运动的内“摩擦”，而这个内摩 擦力就是上式中的切向力，物理学中把它称为粘滞阻力。因此上式实际上是流体 内部各流动层之间的粘滞阻力。 实验表明，任何流体流动时其内部或多或少的存在粘滞阻力。例如河流中心的

流体力学-10 可压缩流动

10 10 气体动力学基础气体动力学基础 可压缩气体 密度变化 1微弱扰动的维传播 1010--1 1 微弱扰动的一维传播微弱扰动的一维传播不可压缩流动：扰动 整个流场 不一定波及整个流场可压缩流动：小扰动传播速度 不定波及整个流场 向右压缩：p p+dp p p+dp，，ρ ρ+dρ T T+dT 向左膨胀：p p p p--dp dp，，ρ ρρ ρ--dρ T T T T--dT

小扰动传播：非定常流动微弱扰动传播速度为 微弱扰动传播速度为a a 连续性方程 略去高阶微量，得 动量方程

液体：体积模量（弹性模量） p,T,ρ,v无穷小 无穷小可逆过程 气体：p,T,ρ,v 气体穷小逆过程 气体： 等熵过程过程迅速绝热

音速：声音的传播速度，微弱压缩波 音速：声音的传播速度，微弱压缩波++膨胀波交替音速：声音的传播速度微弱压缩波+ 微弱压缩波 微弱扰动传播速度的统称。传播速度 亚音速流动、音速流动、超音速流动 理想气体：

流体：微弱的压强扰动，压缩性系数流体微弱的压强扰动压缩性系数 体积模量（弹性模量）

（1）音速与流体本身性质有关 k =14R =287J/(kg K)a =2005T 05空气空气::k =1.4,R =287J/(kg.K),a =20.05T 0.5 T =288.2K =288.2K，a =340.4m/s 标准大气T 288.2K 288.2K，，a 340.4m/s 水T =293K =293K，，a =1478m/s 越大越缩（2） 越大，越易压缩，a 越小 音速是反映流体压缩性大小的物理参数

流体力学义十渗流

第十二章渗流 概述 一、概念 1.渗流（Seepage Flow）：是指流体在孔隙介质中的流动。 2.地下水流动：在土建工程中，渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动，简称为地下水流动。 判断：地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。错 二、渗流理论的应用 1.生产建设部门；如水利、化工、地质、采掘等部门。 2.土建方面的应用 给水方面 排灌工程方面 水工建筑物 建筑施工方面 三、渗流问题 确定渗流量：如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。 确定渗流浸润线的位置：如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。 确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。 估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可能性，以便采取防止渗流破坏的措施。 四、土壤的水力特性 不均匀系数：（12-1） 式中：d60，d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%，10%重的颗粒能通过筛孔直径。 孔隙率n：是指单位总体积中孔隙所占的体积，。 沙质土：n=0.35~0.45；天然粘土、淤泥：n=0.4-0.6。 1.透水性 透水性（hydraulic permeability）：是指土或岩石允许水透过本身的性能。通常用渗透系数 k来衡量，k值越大，表示透水性能越强。 均质土壤（homogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。 非均质土壤（heterogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。

各向同性土壤（isotropic soil）：是指各个方向透水性都一样的土壤。 各向异性土壤（anisotropic soil）：是指各个方向透水性不一样的土壤。 2.容水度 容水度（storativity）：是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与土壤孔隙率相等。 3.持水度 持水度（retention capacity）：是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。 V a:土中的气体体积 V w:土中水体积 V s:土颗粒体积 V:土的总体积 4.给水度 给水度（storativity of free water）：是指存在于土壤中的水，在重力作用下能释放出来的水体 积与土的总体积之比。数值上等于容水度与持水度之差。，粗颗粒松散土壤的给水度接近容水度；细颗粒粘土的给水度很小。 五、地下水的状态 气态水：以蒸汽状态散逸于土壤孔隙中，数量极少，不需考虑。 附着水：以最薄的分子层吸附在土壤颗粒表面，呈固态水的性质，数量很少。 薄膜水：以厚度不超过分子作用半径的薄层包围土壤颗粒，性质与液态水近似，数量很少。 毛细水：因毛细管作用保持在土壤孔隙中，除特殊情况外，一般也可忽略。 重力水：在重力作用下在土壤孔隙中运动的那部分水，是渗流理论研究的对象。 问题：在研究宏观运动的水力学，主要研究的运动。 A. 气态水； B. 吸着水； C. 毛细水； D. 重力水。