中国石油大学工程流体力学例题等
中国石油大学《工程流体力学(Ⅱ)》考试试卷(第二套)
《工程流体力学（Ⅱ）》考试试卷（第二套）一、填空题（本大题分11小题，每空1分，共20分）1．作用在流体上的力有和两大类。
2．动力粘度为0.1cP的液体在管中的速度分布为()2)05.0(5.0-⨯=yyu，则在y=0.02m处流体间的切应力大小为Pa。
3．含绝对静止水的容器中，水表面的绝对压强值为48.8kPa，则容器中水深1m 处的表压值为Pa，真空高度为m。
4．对工程中流动使用总流伯努利方程的条件有：流体不可压缩、只受重力作用、、。
5．圆管层流当中，速度呈分布，剪切应力呈分布。
6．输水管路水的流速为1m/s，突然关闭阀门后产生压力波的传播速度为1200m/s，则水击压力为Pa。
7．并联管路中，流量和水头损失的水力特性为和。
8．温度为27℃，速度为120m/s的空气经历绝热等熵过程进入储气箱内，则滞止温度为K。
（其中空气的绝热指数k值为1.4，气体常数R为287.06J/(kg•K)）9．20℃空气以350m/s运动，则声速在该气体中传播的大小为。
气体运动的马赫数值为，该流动属于流动。
10．非牛顿流体中塑性流体流变方程为，假塑性及膨胀性流体流变方程为，屈服假塑性流体流变方程为。
11．喷射泵的工作原理为。
二、判断题（正确的划“√”，错误的划“⨯”）（本大题分10小题，每小题2分，共20分）1．液体的粘度随温度升高而升高；气体的粘度随温度升高而降低。
（）2．对连通容器中的同一种静止液体而言，同一条水平线上各点的静压力值相同。
（）3．稳定的圆管层流当中，欧拉加速度中迁移加速度项为零。
（）4．对工程中有压管道流动进行实验模拟，需要保证模型和原型的弗劳德数相等。
（）5．同作用水头、同孔径的管嘴泄漏与孔口泄流相比，其水头损失较大且流量也较大。
（）6. 在管道突然关闭阀门产生的直接水击中，前一个相长分别经历的是增压逆波和减压顺波。
（）7．飞机以Ma > 1的条件在大气中运动，大气中被扰动的区域将会形成一个马赫锥。
中国石油大学工程流体力学课后习题答案
第一章 流体及其主要物理性质1-1. 轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2. 甘油在温度0ºC 时密度为1.26g/cm 3，求以国际单位表示的密度和重度。
1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？1-4. 容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V p β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18at 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂=从初始状态积分到最终状态得：另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则V dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N1-6. 石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?1-7. 相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？ 解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s1-8. 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9. 如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？ 解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pap A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhg h hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2. 水银压力计装置如图。
中国石油大学(华东)工程流体力学答案1
第一章 习题
1-3(续） 200 − V0 0.18 × 9.8 × 10 4 －4 = 6 × 10 × 20－ 1.4 × 10 4 × 9.8 × 10 4 V0 V0 = 197.63 L ∆ V = 200 − V0 = 2.37 L M = ρ ⋅ V0 = 138.34 kg 1-4
解：ν =µ/ρ = 28 ×10−2 × 0.1/(0.9 ×103 ) = 3.11×10−5 (m2 / s)
T δ
解：木块重力分量与摩擦力平衡
u
mg
mg sin θ = T
T = ±µ A
θ u δ
du (u − 0) = µA dy δ
mg sin θδ Au 5 × 9.8 × sin 22.62 × 0.001 = 0.084Pa ⋅ s µ= 0.45 × 0.5 ×1
µ=
第一章 习题
1-11 一金属套由于自重沿垂直轴下滑，如图所示，其间隙内充有运动粘度 为ν=3×10-5m2/s、密度为ρ=850kg/m3的油液。套的内径D=102mm，轴外 径d=100mm，套长L=250mm，套重G=100N。试求套筒自由下滑时的最大 速度。
木块重力分量与摩擦力平衡木块重力分量与摩擦力平衡木块重力分量与摩擦力平衡木块重力分量与摩擦力平衡mgsin98sin226200010084pa04505mgau111一金属套由于自重沿垂直轴下滑如图所示其间隙内充有运动粘度为3105的油液
《工程流体力学》 习题解答——新版
中国石油大学石工学院 海洋油气工程系 白莉
解：木块重力分量与摩擦力平衡 u
D T d T L G G
T = G − ma = ± µ A
u=
du dy
中国石油大学 工程流体力学例题等
R
则
ω 2 R 2 − 2ω 2 r0 + 4 ga = 0
2
⇒
ω=
4 ga 2r0 − R 2
2
所以
n=
ω 1 = 2π 2π
4 ga 2r0 − R 2
2
代入数据得：n＝7.118 转/秒
例 5：
闸门宽 1.2m，铰在 A 点，压力 表 G 的读数为－14700Pa，在右 侧 箱 中 装 有 油 ， 其 重 度γ 0 ＝ 8.33KN/m3，问在 B 点加多大的 水平力才能使闸门 AB 平衡？ 解：把 p0 折算成水柱高：
H h+b
例 3：水头线（局部损失不计）
例 4:
已 知 ： Q ＝ 0.001m3/s ， D ＝ 0.01m Hw 吸＝1m，hw 排＝25m 求：H＝？pB＝？N 泵＝？ 解： 取 1－1、2－2 断面列伯努利方 程：
H = ( z 2 − z1 ) + hw = 32mH 2 O
取 1－1、B 断面列伯努利方程： V p 0 = 0.7 + B + + hw吸 γ 2g Q = VA ⇒ V = 12.74m / s ∴ p B = −9.8 × 10 4 Pa
水从立管下端泄出， 立管直径为 d＝50mm， 射流冲击一水平放置的半径 R＝150mm 的 圆盘，若水层离开盘边的厚度δ＝1mm 求：流量 Q 及汞比压计的读数Δh。水头损 失不计。 分析： 1－1： p1（＝0） ， V1（？） ， z1（√） 2－2： p2（＝0） ， V2（？） ，
z2（√）
τ =µ
du dy
V −u ⎧ τ = µ 1 1 ⎪ ⎪ h1 ⇒⎨ u−0 ⎪τ 2 = µ 2 ⎪ h2 ⎩ V −u u = µ2 h1 h2
2000-2001年--中国石油大学(北京)--工程流体力学--期末试卷含详细答案
中国石油大学（北京）2001—2002学年第一学期《工程流体力学》期末考试试卷A （闭卷考试）班级： 姓名： 学号： 分数：(试题和试卷一同交回)一、简答题(20分，每题4分) ① 流体力学中连续性假说 ② 流体静压力的两个重要特性 ③ 研究流体运动的两种方法及其区别④ 系统、控制体及其区别⑤ 流线、迹线二、计算题1、 如图所示，一铅直矩形闸门两测均受到静水压力的作用，已知h 1＝4.5m ，h 2＝2.5m ，闸门宽度1m ，求作用在闸门上的静水总压力大小及作用点。
(10分)2、 已知：t ae x 2-=，2)1(t b y +=，22)1(-+=t ce z t 。
求：1）流体的速度场；2）t=0，通过(1，1，1)的流线； 3）t=0，通过(1，1，1)的迹线。
（15分）3、 密度为ρ的三股不同速度的不可压缩流体通过一段水平圆管混合后，速度、压力都均匀，如图所示。
若三股速度流面积均为A/3，速度分别为u 、2u 、3u ，不计摩擦，求单位时间内动能损失。
（15分）4、 充分发展的粘性流体层流，沿平板下流时，厚度b 为常数，且xp∂∂＝0，重力加速度为g ，求其流速分布关系式。
（15分）5、 等强度的源汇与均流叠加，求叠加后的势函数、流函数，画出流线谱及驻点位置。
（15分）6、 如图所示管路系统，管道均为铸铁管，沿程摩阻系数λ＝0.024，各管段长度、管径如图所示。
（a ）若管道总流量为0.56m 3/s ，求A 到D 点总能量损失；（b ）如果用一根管道代替并联的三根管道，若保证流量及总能量损失不变，求管道3的管径。
（10分）A 卷答案一、 简答题1、 在流体力学上假定流体质点在微观上充分大，宏观上又充分小，它完全充满所占空间，没有空隙存在。
这种假定摆脱了复杂的分子运动，着眼宏观运动。
2、 一、静压力方向永远沿着作用面内法线方向。
二、静止流体中任何一点上各个方向的静压力大小相等，与作用面方位无关。
中石油工程流体力学
作业第1题整个机油质量300kg，油桶直径0.6m，高1.2m，机油的密度是您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：掌握流体的密度第2题在油罐里充满石油，压力1105N/m2 ，然后再强行注入质量为20kg的石油后，压力增至5105N/m2 石油的弹性模量是 K=1.32109N/m2 (K=1/p) 密度=880kg/m3,该油罐的容积是多大您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：掌握流体的压缩性以及计算第3题两平行平板的间距h=1mm，其中充满油，当两板的相对运动速度=1.2m/s时，作用于板上的切应力为3500N/ m2, 油的粘度是多少您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：掌握流体的粘度以及计算第4题若水的体积弹性系数K=2.0109N/m2，是水的体积减小0.1%时，应增大多少压强您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：掌握流体的压缩性以及计算第5题将内径为10mm的开口玻璃管竖直插入温度为20°C的水中，此时=0.07275N/m，已知水和玻璃接触角为10°，管内水柱高度多少B您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：掌握流体的表面张力以及计算第6题一铅直矩形闸门上缘距页面h1=1m，闸门高h2=2m，宽b=1.5m 闸门上的静水总压力是多少您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：静止流体作用在平面上的总压力的大小的计算第7题已知一宽度为b=5m的矩形平板成30°倾角放置在水下，如下图板上下缘深度分别是h=1m，H=3m，求上板所受的静水压力的作用点您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：静止流体作用在平面上的总压力的作用点的计算第8题矩形闸门AB宽为2m，区域C在大气压下，水面在铰链上方2m，其中l=5m，打开闸门要多大力F您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：静止流体作用在平面上的总压力计算第9题下列说法中正确的是您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体的受力特点第10题动力粘度系数的单位是您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：动力粘度系数的量纲和单位第11题静止流体的点压强值与无关您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体静压力的特性第12题静止的水仅受重力作用时，其测压管水头线必为您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：静止流体的测压管水头的特性第13题流场中除奇点和驻点外，关于流线的说法中正确的是您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流线的性质第14题欧拉平衡方程适用于您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：欧拉平衡方程的适用性第15题关于流线的说法中正确的是您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流线的概念和性质第16题当温度升高时液体的动力粘度系数μ一般会升高您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体粘度随温度变化的关系第17题当温度降低时液体的动力粘度系数μ一定会升高您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体粘度随温度变化的关系第18题当温度升高时气体的动力粘度系数一般会降低您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体粘度随温度变化的关系第19题流体受到压力作用时，就会发生连续不断的变形即流动您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体和流动的基本概念第20题流体在切力作用下会连续不断的变形，一般不能保持一定的形状您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体和流动的基本概念第21题体积膨胀系数是指代表温度每增加1℃时所发生的体积绝对变化量您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体的膨胀性第22题体积压缩系数是指代表压力每增加1Pa时所发生的体积相对变化量您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体的压缩性第23题质量力作用于流体的每一质点上您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体所受的质量力和表面力的区别第24题在液体与固体相接触的表面上,也会产生附着力您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体的粘性第25题压力体中必须充满液体您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力体的概念和性质第26题不存在虚的压力体您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力体的概念和性质第27题阿基米德原理无论对于完全潜没在液体的潜体或漂浮有液面上的浮体都是正确的您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：浮力的基本原理第28题无论是绝对压力还是相对压力，都不能小于0您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：绝对压力和相对压力的概念和性质第29题相对压力也称为表压您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：相对压力的知识第30题控制体与外界可以有能量的交换，但不能有质量的交换您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：控制体的概念和性质第31题系统与外界既不能有能量交换，也不能有质量交换您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：系统的概念和性质第32题把某一质点在连续的时间过程内所占据的空间位置连成线，就是迹线您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：迹线的概念第33题欧拉法是流场法您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：欧拉方法和拉格朗日方法的概念第34题流体质点所在空间位置的变化而引起的速度变化率,称为迁移加速度您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：流体的加速度第35题系统的形状可以变化,但是位置不可以变化您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：系统的概念和性质第36题在构成压力体的各个表面中，包括以下您的答案：A,B,C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力体的概念和性质第37题以下属于金属测压计的有您的答案：B,C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力的测量第38题欧拉平衡方程式适用于您的答案：A,B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：欧拉平衡方程的适用性第39题以下不属于动力粘度的单位有您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：动力粘度的单位第40题关于粘性的表述中正确的有您的答案：B,C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：粘性的概念作业总得分：20.0作业总批注：（2）作业第1题层流断面流速分布规律符合您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：粘性流体在圆管内的层流流动第2题有一薄壁圆形孔口。
中国石油大学2004-2005学年第1学期《工程流体力学》试卷(附带答案)
解：
Q1＝μ A 2gH1
Q2＝μ A 2g(H1 − H 2 )
Q3＝μ A 2gH 2
评分标准：3分
由定常流动得：
⎧Q ⎨ ⎩
=
Q1
+ Q3 Q3 =
= Q1 Q2
+
Q2
代入数据得：
评分标准：2分
⎧ ⎩⎨Q3
Q1 =
= 1.757L / Q2 = 1.242
s L
/
s
⎧ ⎨
H
1
⎩H 2
= =
4.86m 2.43m
γ 2g
γ 2g
评分标准：3分（方程2分+结果1分）
H = p2 − p1 = 0.8 ×106 + 27582.41 = 84.45m
γ
9800
6
N泵＝γQH = 9800× 0.03×84.45 = 24828.3W = 24.83KW 评分标准：2分（公式1分+结果1分）
4、(本小题10分)二联水箱上装有三个处于同一高度且面积同为 3cm2 、流量系数同 为0.6的孔口，进水量为 Q = 3L / s ，在稳定流动情况下， 试求： Q1, Q2 , Q3 , H1, H 2 。
2g
= 15.19 V 2 2g
评分标准：1分
hw吸
= hf
+ hj
= (1.3155 + 15.19)V 2
2g
= 16.5055× 0.9552 2g
= 0.768m
评分标准：2分
（3）列0－0、1－1两断面伯努利方程：
0+
p0 γ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ 0 = 3+
中国石油大学工程流体力学例题等
《工程流体力学》※<学习目的和要求> 本课程的目的是通过各种教案环节，使学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，包括流体的基本性质，流体平衡及运动的基本规律，简单的管路计算。
能运用基本理论分析和解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打好基础。
本课程要求学生首先具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括高等数学、大学物理学、线性代数、工程力学等；其次，强调学生认真做好预习、听课、复习、作业四环节内容。
本课程教案过程中要求教师侧重于流体力学的基本知识、原理和计算方法讲解，同时还应注意结合实验和工程实际问题，进行流体力学分析问题、解决问题思维方式和能力的全面培养。
做到：1）认真备课①熟悉教案大纲，再三研究教材，查阅资料，认真备课；②了解学生的基本情况，便于因材施教。
2）教法多样、学法研究为进一步提高教案水平，培养学生素质和能力，采取的措施：①从教案方法上，从实际出发适当地采用课堂讨论、质疑、自学、“一比一教案法”、“单元教案法”等多种不同形式教案方法, 丰富了教案活动。
②从传授学法上，帮助学生知道如何学习，引导学生有效地使用教材和相应的参考书；指导学生听课要有针对性；教会学生善于系统整理，使知识系统化，培养学生善于概括归纳的逻辑思维能力；对促进学生的多向创造性思维有着不可抵估的作用。
3）教书育人传授知识的同时，结合学生思想动态、流体实例进行教书育人。
重视学生平时表现，督促学生时时努力，避免出现“平时不努力，考试搞突击”不良现象，有利于学生知识的有效积累和能力的全面提高。
4）做好课后工作①认真批改作业，要求自己全批；②安排定期答疑同时，进行不定期随时答疑；③和学生们多交流，了解实际情况，对学习基础差、学习目的不明进行多帮助。
※<内容提要>（一）流体的基本概念和物理性质1．流体的概念2．连续介质假设3．流体的物理性质4．作用在流体上的力5．常用单位制简介（二）流体静力学1．流体静压强及其特性2．流体平衡微分方程式3．流体静力学基本方程及其应用4．相对平衡5．流体作用在平面上的总压力6．流体作用在曲面上的总压力7．浮体与潜体的稳定性（三）流体运动与动力学基础1．研究流体运动的两种方法2．流体运动的基本概念3．连续性方程4．欧拉运动微分方程5．伯努利方程及其应用6．拉格朗日方程及其意义7．稳定流动量方程及应用（四）液流阻力与水头损失1．液流阻力产生的原因及分类2．流体的两种流动状态3．相似原理和因次分析4．圆管层流流动5．圆管紊流流动6．紊流沿程水头损失的分析及计算7．局部水头损失分析及计算（五）压力管路的水力计算1．简单长管的水力计算2．复杂管路的水力计算3．孔口与管嘴泄流4．水击现象及水击压力的计算5．习题课（六）非牛顿流体运动基础1．非牛顿流体及其流变方程2．非牛顿流体运动的研究方法3．塑性流体的流动规律4．幂律流体的流动规律5．判别非牛顿流体流动的Z值方法6．非牛顿流体的物理参数测定《工程流体力学》教案大纲英文名称：Engineering Fluid Mechanics课程编码：0222114学分：4.0 参考学时：64 实验学时：8上机学时：适用专业：油气储运B、F大纲执笔人：周晓君系（教研室）主任：孙宝江※ 一、课程目标本课程是油气储运专业的一门重要技术基础课，它的任务是通过各种教案环节，使学生掌握流体平衡和运动的一般规律及其相关的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，培养学生应用基本理论和方法来分析和解决实际问题的能力，为后续专业知识的学习、从事专业工作和科学研究打下理论基础。
中国石油大学工程流体力学试题集
中国石油大学工程流体力学试题集简答题1. 水击现象及产生的原因2. 雷诺数、富劳得数、欧拉数的物理意义3. 什么是流线、迹线，其主要区别4. 压力管路的主要特点5. 什么是压力体6. 流体静压力的两个重要特性7. 串联、并联管路的主要特点8. 系统、控制体（系统和控制体的异同点）9. 气体和液体粘度随温度变化有何不同10. 欧拉平衡关系式及其适用条件11. 质量力、表面力的作用面及大小12. 研究流体运动的两种方法及其它们的主要区别解答题13. 矩形闸门AB 可绕其顶端的A 轴旋转，由固定在闸门上的一个重物来保持闸门的关闭。
已知闸门宽120cm ，长90cm ，整个闸门和重物共重1000kg ，重心在G 点处，G 点与A点的水平距离为30cm ，闸 门与水平面的夹角οθ60=，求水深为多少时闸门刚好打开?14. 设流场的速度分布为2222y x 2x v ,y x 2y -4t u +=+= 试确定（1）流场的当地加速度；（2）0t ＝时，在1y 1,x =＝点上流体质点的加速度。
15. 高速水流在浅水明渠中流动，当遇到障碍物时会发生水跃现象，其水位将急剧上升（如图中(a)所示），其简化模型如图(b)所示。
设水跃前后流速在截面上分布为均匀的，压力沿水深的变化与静水相同。
如果流动是定常的，壁面上的摩阻可以不考虑。
求证：（1）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=1211281121gh V h h ； （2）水跃只有在11gh V ≥时才有可能发生；（3）水跃过程中单位质量流体的机械能损失为()g h h h h 213124-。
(a) (b)16. 有一粘度为μ、密度为ρ的流体在两块平板内作充分发展的层流流动，平板宽度为h ，两块平板之间的距离为δ，在L 长度上的压降为P ∆，上下两块平板均静止。
求：（1）流体的速度分布；（2）流速等于平均流速的位置。
17. 已知0w yx x v ,y x y u 2222=+=+=，－，检查此流动是否是势流？并求该流动的势函数，流函数，迹线方程。
中国石油大学(华东)工程流体力学答案2
h > 1.33m
2-19
1.47×104N/m2，在右侧箱中装有油，其油的密度为900kg/m3，问在B 点加多大的水平力才能使闸门平衡？
nR
G o
水
l 如图所示，闸门AB宽1.2m，A点有铰链，真空表G的读数为
U
eg
油 2.0m
5.5m
A
B y
is
解：闸门两面所受力矩应平衡。求两 面受到的总压力，先找两边液体的 自由液面，对左侧：
2-6
l 解
p0 +g 油 H＋g 水 h1 = p0 - g 水 h2 p0 +g 水 （h2＋h3＋h4 ) = g 水银 h4
γ油 γ水
H h1 h4 γ汞
0.8 ´ 1000 H = 1000 ´ (1.6 - 0.4)
h2
h3
p0 = [13.6 ´ 0.5 - (1.6 + 0.3 + 0.5)] ´9800 p0 » 43120 Pa
水
yD1
A 油
P1
B F
y
FLAB = P 1 LAD1 - P 2 yD 2 1 F = [70.56 ´ (3.11 - 2) - 21.168 ´1.33] 2 = 25.08kN
te
yD1 = yC1 + = 3+ J C1 yC1 A1 1.2 ´ 23 / 12 = 3.11m 3 ´ 1.2 ´ 2 JC 2 yC 2 A2 yD 2 = yC 2 + = 1+ 1.2 ´ 23 /12 = 1.33m 1´ 1.2 ´ 2
2 Pz = g V = g (p R2 2m - p R3 ) 3
Pz = 41.03kN (-)
2007-2008年--中国石油大学(北京)--工程流体力学--期末试卷B含详细答案
中国石油大学（北京）2007--2008学年第二学期 《流体力学》期末考试试卷标准答案B(闭卷考试)一 判断下列各项叙述，并在正确的叙述后标“√”,在错误的叙述后标“×”。
（10分） 1 平面流场v x =y x 221 , v y =-221xy 为无旋流场。
×（2分）2在稳定流场中，质点的迹线与初始时刻通过该质点所处位置的流线不重合。
×（2分） 3 液体的粘度随温度升高而变大。
×（2分）4计算圆管流动的沿程阻力系数λ时，需首先判断该流动的状态，并选用相应的经验计算公式进行计算。
√（2分）5雷诺数可作为判断依据用于判断流动的流态，当流动雷诺数小于临界雷诺数时，该流动状态为湍流。
×（2分）二 请从下列各题后四个选项中找出一个最佳选项。
（10分）1 圆管中水击压力的大小与下列因素无关的是__A______。
A 压力波频率B 流体运动速度C 流体的密度D 压力波传播速度 2 水银与玻璃是不湿润的，二者接触角是___B_________，玻璃管内水银液面呈_________。
A 锐角，凸面 B 钝角，凸面 C 锐角，凹面 D 钝角，凹面 3 在非牛顿流体的流变方程中不含有屈服应力的模型是___B___________A 宾汉模型B 幂律模型C 卡森模型D 赫谢尔—巴克利模4 圆管中粘性流体稳定不可压缩层流流动的截面平均流速v 与最大流速max v 的关系是__C________。
A v =max v /4 B v =max v /8 C v =max v /2 D v =max v /35 应变力张量S )(21ij j iij u u u u ∂∂+∂∂=中对角线上元素表示流体微团__C________ A 平移速度 B 角变形率 C 线变形率 D 旋转角速度三、简答题（共4题，每题5分） 1．流线、迹线的概念与性质答：流线是用来描述流场中各点流动方向的曲线，即矢量场的矢量线。
中国石油大学07工程流体力学试题2
《工程流体力学（Ⅱ）》考试试卷（第二套）一、填空题（本大题分8小题，1～6题每空1分，7～8题每空3分，共20分）1. 水力半径是和之比，当量直径等于倍水力半径。
2. 量纲用来表示物理量的，单位用来表示物理量的。
3. 由剪切应力τ和流体平均速度v、管径d及流体密度ρ所组成的无量纲数为。
4. 描述流体运动的方法有和。
5. 非牛顿流体中塑性流体流变方程为，假塑性及膨胀性流体流变方程为，屈服假塑性流体流变方程为。
6．20℃空气以350m/s运动，则声速在该气体中传播的大小为。
气体运动的马赫数值为，该流动属于流动。
7. 已知管内水流的速度为v=2m/s，水击的传播速度c=1000m/s。
则水击可能产生的最大压力为。
（水的密度为1000kg/m3）8. 一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处的测压管高度为2.2m，设当地压强为9800Pa，则容器内液面的绝对压强为m水柱。
二、判断题（正确的划“√”，错误的划“ ”）（本大题分10小题，每小题2分，共20分）1. 根据尼古拉斯实验结果，管流湍流区沿程摩阻系数随雷诺数增大而呈现减小的趋势，因此实际工程中为了减小水头损失应该增大管道中流体速度。
（）2. 带泵管路系统中管路水力特性变化时，泵的水力特性必然随之发生变化。
（）3. 由连续性方程可知，流体运动过程中要实现加速，则其过流断面必然减小。
（）4. 气体运动速度小于当地声速时，气体中某点的微弱扰动理论上可以传播到气体内部任意位置。
（）5. 对于存在分流和汇流的管流，单位重量的伯努利方程仍然可以直接运用。
（）6. 气体不能在渐缩管内实现亚音速到超音速的转变。
（）7. 液体粘度随温度升高而降低；气体粘度随温度升高而升高。
（）8. 小孔口淹没出流的流量，在上下游水位差不变的条件下，与出口淹没深度的关系为：出口淹没越深则Q越大。
（）9. 进行模型试验，要实现明渠水流的动力相似，应保证模型和原型的欧拉数相同。
中国石油大学(华东)工程流体力学答案4
c1
a1 + b1 − 3c1 = 0 a1 = −1 µ 1 ⇒ −a1 − 1 = 0 ⇒ b1 = −1 ⇒ π 1 = = ρUD Re c +1 = 0 c = −1 1 1
M 0 L0T 0 = LT −1 π 2 = U a Db ρ c l ⇒
解：1)v = 4Q 4 × 0.05 = = 2.83m / s π D 2 3.14 × 0.152 vD 2.83 × 0.15 Re = = = 42441 > 2000, 紊流 ν 10 × 10−6
4-17
Re1 < 105 , 可用布拉修斯公式
λ＝
0.3164 = 0.022(水力光滑区) 4 Re l v2 103 2.832 hf 1 = λ =λ = 60m, D 2g D 19.6 ∆p = γ h f = 4.7 ×105 Pa
Q=
M
ρ
=
108 ×1000 = 0.04m3 / s 750 × 3600
v = 4Q / π d 2 = 4 × 0.04 /(3.14 × 0.22 ) = 1.27 m / s
Re = vd = 1.27 × 0.2 = 63500 > 2000 4 ×10−6
ν
Re < 105
4-20
0.1atm
选l，v，ρ为基本物理量，有两个π 项：
1
第一章 流体及主要物理性质
f ( R, ρ , l , v, g ) = 0
π 1 = l a vb ρ c g
1 1 1
1 0 0 0 −1 −3 −2 M L T = [ L] LT ML LT a1 + b1 − 3c1 + 1 = 0 a1 = 1 lg 1 π1 = 2 = ⇒ −b1 − 2 = 0 ⇒ b1 = −2 ⇒ v Fr c =0 c = 0 1 1
中国石油大学工程流体力学课后习题答案_袁恩熙
第一章 流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2.甘油在温度0ºC 时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =⨯==⇒==ργρ 1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？M P aPa E E VVVV p p6.191096.101.07=⨯==∆=∆=∆β 1-4.容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V p β Pa E p89104105.211⨯=⨯==-β 1-5.用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pVdT T V dV ∂∂+∂∂=00V T V T V V T T ββ=∂∂⇒∂∂=00V pVp V V p p ββ-=∂∂⇒∂∂-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂= 从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p E V T T V V dpV dT V dV T p pp T T T VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=--=-⎰⎰⎰βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-⨯⨯=∆-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0⨯=⋅⋅=βV dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?()c S t St s m 3131.0/101.310009.01028253==⨯=⨯⨯==--ρμν1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9.如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pap A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝Pap C 表＝γhgh hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝Pa ② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。
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《工程流体力学》※<学习目的和要求> 本课程的目的是通过各种教学环节，使学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，包括流体的基本性质，流体平衡及运动的基本规律，简单的管路计算。
能运用基本理论分析和解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打好基础。
本课程要求学生首先具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括高等数学、大学物理学、线性代数、工程力学等；其次，强调学生认真做好预习、听课、复习、作业四环节内容。
本课程教学过程中要求教师侧重于流体力学的基本知识、原理和计算方法讲解，同时还应注意结合实验和工程实际问题，进行流体力学分析问题、解决问题思维方式和能力的全面培养。
做到：1）认真备课①熟悉教学大纲，再三研究教材，查阅资料，认真备课；②了解学生的基本情况，便于因材施教。
2）教法多样、学法研究为进一步提高教学水平，培养学生素质和能力，采取的措施：①从教学方法上，从实际出发适当地采用课堂讨论、质疑、自学、“一比一教学法”、“单元教学法”等多种不同形式教学方法, 丰富了教学活动。
②从传授学法上，帮助学生知道如何学习，引导学生有效地使用教材和相应的参考书；指导学生听课要有针对性；教会学生善于系统整理，使知识系统化，培养学生善于概括归纳的逻辑思维能力；对促进学生的多向创造性思维有着不可抵估的作用。
3）教书育人传授知识的同时，结合学生思想动态、流体实例进行教书育人。
重视学生平时表现，督促学生时时努力，避免出现“平时不努力，考试搞突击”不良现象，有利于学生知识的有效积累和能力的全面提高。
4）做好课后工作①认真批改作业，要求自己全批；②安排定期答疑同时，进行不定期随时答疑；③和学生们多交流，了解实际情况，对学习基础差、学习目的不明进行多帮助。
※<内容提要>（一）流体的基本概念和物理性质1．流体的概念2．连续介质假设3．流体的物理性质4．作用在流体上的力5．常用单位制简介（二）流体静力学1．流体静压强及其特性2．流体平衡微分方程式3．流体静力学基本方程及其应用4．相对平衡5．流体作用在平面上的总压力6．流体作用在曲面上的总压力7．浮体与潜体的稳定性（三）流体运动与动力学基础1．研究流体运动的两种方法2．流体运动的基本概念3．连续性方程4．欧拉运动微分方程5．伯努利方程及其应用6．拉格朗日方程及其意义7．稳定流动量方程及应用（四）液流阻力与水头损失1．液流阻力产生的原因及分类2．流体的两种流动状态3．相似原理和因次分析4．圆管层流流动5．圆管紊流流动6．紊流沿程水头损失的分析及计算7．局部水头损失分析及计算（五）压力管路的水力计算1．简单长管的水力计算2．复杂管路的水力计算3．孔口与管嘴泄流4．水击现象及水击压力的计算5．习题课（六）非牛顿流体运动基础1．非牛顿流体及其流变方程2．非牛顿流体运动的研究方法3．塑性流体的流动规律4．幂律流体的流动规律5．判别非牛顿流体流动的Z值方法6．非牛顿流体的物理参数测定《工程流体力学》教学大纲英文名称：Engineering Fluid Mechanics课程编码：0222114学分：4.0 参考学时：64 实验学时：8 上机学时：适用专业：油气储运B、F大纲执笔人：周晓君系（教研室）主任：孙宝江※ 一、课程目标本课程是油气储运专业的一门重要技术基础课，它的任务是通过各种教学环节，使学生掌握流体平衡和运动的一般规律及其相关的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，培养学生应用基本理论和方法来分析和解决实际问题的能力，为后续专业知识的学习、从事专业工作和科学研究打下理论基础。
※ 二、基本要求本课程要求学生具备较好的数学和力学基础，并掌握相关的物理定律。
预修课程为：高等数学、大学物理、工程力学等。
本课程需要适当联系专业，以分析流动现象，讲明理论为主，不过分强调专业而削弱基本理论的讲授。
※ 三、教学内容与学时分配建绪论2学时1．流体的概念2．流体作为连续介质的假设(一) 流体的主要物理性质4学时1．流体的密度、压缩性与膨胀性2．流体的粘性3．作用在流体上的力(二) 流体静力学8学时1．流体静压强及其特性2．流体平衡微分方程式等压面3．流体静力学基本方程及其应用4．多种质量力下的相对平衡5．静止流体作用在平面和曲面上的总压力6．静止流体中的浮力Archimedes原理（三）流体运动与动力学基础12学时1．研究流体运动的两种方法2．流体运动的基本概念3．连续性方程4．欧拉运动微分方程5．伯努利方程及其应用6．泵与系统能量的增加7．稳定流动量方程（四）液流阻力与水头损失10学时1．液流阻力产生的原因及分类2．流体的两种流态3．实际流体运动微分方程4．相似原理和因次分析5．圆管层流流动5．圆管内的湍流流动6．湍流沿程水头损失的分析及计算7．圆管沿程水头损失的实验分析8．局部水头损失分析（五）压力管路的水力计算6学时1．简单长管的水力计算2．复杂管路的水力计算3．短管的水力计算4．孔口与管嘴泄流（六）一元非定常流动6学时1．一元非定常流动基本方程2．水击现象3．水击压强的计算4．变水头泄流时间的计算（七）气体动力学基础8学时1．可压缩流体一元定常流动基本方程2．滞止参数、声速与Mach数3．微小扰动在气流中的传播4．Laval喷管与收缩喷管（八）实验课8学时1．水静压强实验2．流量计实验3．流态实验4．沿程阻力实验※ 四、教材及主要参考资料1．工程流体力学，袁恩熙主编，石油工业出版社，1986；2．工程流体力学，贺礼清主编，石油大学出版社，2001；3．工程流体力学，闻德荪主编，高等教育出版社，1996；4．流体力学，郑洽馀、鲁钟琪主编，机械工业出版社，1980；5．工程流体力学学习指导书，倪玲英、王汝元主编，校内印刷，1996。
中国石油大学（华东）《工程流体力学》课程教学（自学）基本要求适用层次：本科适应专业：工科各专业总学时：64 实验学时：8 学分：4 使用教材：工程流体力学编者：袁恩熙出版社：石油工业出版社参考资料：工程流体力学学习指导书及配套习题集编者：流体力学教研室2007.01第一章 流体及其主要物理性质例1：已知油品的相对密度为0.85，求其重度。
解：3/980085.085.0m N ⨯=⇒=γδ例2：当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。
解：0=+=⇒=dV Vd dM V M ρρρρρd dV V -= Padp d dp V E p 84105.2105%02.0111⨯=⨯⨯==-==ρρβ例3：已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/sμ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图及应力分布图解：（前提条件：牛顿流体、层流运动）dy du μτ= ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=⇒2221110h u h u V μτμτ 因为 τ1＝τ2 所以sm h h Vh u h uh u V /23.02112212211=+=⇒=-μμμμμN h uV A F 6.411=-==μτ第二章 流体静力学例1：如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。
解：分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合0=+s gz ax 等压面与x 轴方向之间的夹角g a tg =θPaL tg H h p A A 177552=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+==θγγ PaL tg H h p B B 57602=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-==θγγ例2：（1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变：Cz gr p +-⋅=)2(22ωγ利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0作用于顶盖上的压强：g r p 222ωγ=（表压）（2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡压强分布规律：Cz gr p +-⋅=)2(22ωγ边缘A 、B 处：r ＝R ，z ＝0，p ＝0g R C 222ωγ-=作用于顶盖上的压强：()2222r R gp --=ωγ例3：已知：r 1，r 2，Δh求：ω0 解：212120=-s z gr ω （1）222220=-s z gr ω （2）因为 h z z s s ∆==21所以212202r r h g -∆=ω例4已知：一圆柱形容器，直径D ＝1.2m ，完全充满水，顶盖上在r 0＝0.43m 处开一小孔，敞开测压管中的水位a ＝0.5m ，问此容器绕其立轴旋转的转速n 多大时，顶盖所受的静水总压力为零？已知：D ＝1.2m ，r 0＝0.43m ，a ＝0.5m 求：n解：据公式 )(Z d z Y d y X d x dp ++=ρ 坐标如图，则 x X 2ω=，y Y 2ω=，g Z -= 代入上式积分：C z gr p +-⋅=)2(22ωγ （*）由题意条件，在A 点处：r ＝r 0，z ＝0，p ＝γa 则 C gr a +-⋅=)02(202ωγγ 所以 )2(202gr a C ωγ-⋅=所以 )2()2(20222gr a z gr p ωγωγ-⋅+-⋅= 当z ＝0时： )2(220222gr a gr p ωγωγ-⋅+=它是一旋转抛物方程：盖板上静压强沿径向按半径的二次方增长。
而 02)2(22202220=⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅+=⋅==⎰⎰⎰r d r g r a g r r d r p p d AP RRAπωγωγπ 所以0)2(2202320=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎰dr r g r a g r Rωω 即 02)2(420220242=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+Rr g r a r g ωω 则 2202022224042Rr ga ga r R -=⇒=+-ωωω所以 22024212Rr ga n -==ππω代入数据得：n ＝7.118转/秒例5：闸门宽1.2m ，铰在A 点，压力表G 的读数为－14700Pa ，在右侧箱中装有油，其重度γ0＝8.33KN/m 3，问在B 点加多大的水平力才能使闸门AB 平衡？ 解：把p 0折算成水柱高：m p h 5.1980014700-=-==γ相当于液面下移1.5m ，如图示虚构液面则左侧：()()N A h Pc 7056022.11298001=⨯⨯+⨯==γ压力中心距A 点：3.11－2＝1.11m右侧：设在B 点加水平力F 使闸门AB 平衡，对A 点取矩 ∑ M A ＝0即 AB F h P h PD D +=2211 KNF 87.25233.1992.1911.156.70=⨯-⨯=例6：一示压水箱的横剖面如图所示，压力表的读数为0.14个大气压，圆柱体长 L ＝1.2m ，半径R ＝0.6m求：使圆柱体保持如图所示位置所需的各分力（圆柱体重量不计）。