工程流体力学9
工程流体力学课后习题答案(第二版)
第一章绪论1-1．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？[解] 温度变化前后质量守恒，即又20℃时，水的密度80℃时，水的密度则增加的体积为1—2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度增加15％，重度减少10％，问此时动力粘度增加多少（百分数）？［解]此时动力粘度增加了3。
5％1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为，式中、分别为水的密度和动力粘度,为水深。
试求时渠底（y=0）处的切应力。
［解］当=0.5m，y=0时1-4．一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm,斜坡角22.620（见图示），求油的粘度.[解］木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时,等速下滑1-5．已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。
[解］1—6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径0。
9mm，长度20mm，涂料的粘度=0。
02Pa．s。
若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。
(1。
O1N）[解]1—7．两平行平板相距0。
5mm，其间充满流体，下板固定,上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动，求该流体的动力粘度。
［解］根据牛顿内摩擦定律，得1-8．一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。
锥体与固定壁面间的距离=1mm，用的润滑油充满间隙.锥体半径R=0.3m,高H=0。
5m.求作用于圆锥体的阻力矩.(39.6N·m）[解］取微元体如图所示微元面积：切应力：阻力：阻力矩：1—9．一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干？[解] 在地球上静止时:自由下落时：第二章流体静力学2-1．一密闭盛水容器如图所示，U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强.[解］2—2．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。
工程流体力学课后习题答案
注：
3-9相对密度为0.85的柴油，由容器A经管路压送到容器B。容器A中液面的表压力为3.6大气压，容器B中液面的表压力为0.3大气压。两容器液面差为20米。试求从容器A输送到容器B的水头损失?
解：列A、B两液面的伯努利方程：
3-10为测量输油管内流量，安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8，管线直径D=100毫米，喉道直径d=50毫米，水银压差计读数
解：
又 （2）
由（1）、（2）得
Q1＝0.0446m3/s＝44.6L/s
Q2＝0.0554 m3/s＝55.4L/s
5-88图示一管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1＝500m，L0＝500m，L2＝300m，d1＝0.2m，d0＝0.25m，λ1＝0.029，λ2＝0.026，λ0＝0.025，Q0＝100L/s。求Q1、Q2及d2
解：
5-1818水从固定液面的水箱，通过直径d＝0.03m的圆柱形外管嘴流出。已知管嘴内的真空度为1.5m水柱，求管嘴出流的流量。
解：
\5-2020水沿T管流入容器A，流经线型管嘴流入容器B，再经圆柱形管嘴流入容器C，最后经底部圆柱形管嘴流到大气中。已知d1＝0.008m，d2＝0.010m，d3＝0.006m。当H＝1.2m，h＝0.025m时，求经过此系统的流量和水位差h1与h2。
解：法一：h－hD> 0.4 m
h> 1.33 m
法二：
由题意：P1·（0.3－e1）≥P2·（0.2 +e2）
解得：h≥1.33m
流体运动学与动力学基础
6自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表。当龙头关闭时，压力表读数为0.8大气压；当龙头开启时，压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12毫米，问此时的流量为多少?
工程流体力学知识点
（3）边界上可有力的作用和能量的交换，但不能有质量的交换。
4
《工程流体力学》------精品学习资料
f = 1 p ρ
该方程的物理意义：当流体处于平衡状态时，作用在单位质量流体上的质量
力与压力的合力相平衡。 其中： 称为哈密顿算子， i j k ，它本身为一个矢量，同时对
x y z
其右边的量具有求导的作用。
4．静力学基本方程式的适用条件及其意义。
牛顿内摩擦定律中的比例系数 μ 称为流体的动力粘度或粘度，它的大小可以
反映流体粘性的大小，其数值等于单位速度梯度引起的粘性切应力的大小。单位
1
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为 Pa·s，常用单位 mPa·s、泊（P）、厘泊（cP），其换算关系： 1 厘泊(1cP)=1 毫帕斯卡·秒(1mPa.s) 100 厘泊(100cP)=1 泊(1P) 1000 毫帕斯卡·秒(1mPa·s)=1 帕斯卡.秒(1Pa·s)
5．膨胀性
指在压力不变的条件下，流体的体积会随着温度的变化而变化的性质。其大
小用体积膨胀系数 βt 表示，即
βt
=
1 V
dV dt
6．粘性
流体所具有的阻碍流体流动，即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性，
简称粘性。
7．牛顿流体和非牛顿流体
符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。
8．动力粘度
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《工程流体力学》知识点
第一章 流体的物理性质
一、学习引导
1．连续介质假设
流体力学的任务是研究流体的宏观运动规律。在流体力学领域里，一般不考
虑流体的微观结构，而是采用一种简化的模型来代替流体的真实微观结构。按照
工程流体力学
我们将会看到，是否忽略粘性影响将对流动问题的处理带来很大的区别，理想流体假设可以大大简化理论分析过程。 而 是流体的客观属性，所以往往是在变形速率不大的区域将实际流体简化为理想流体。
ΔV
流体的压缩性
V
流体能承受压力，在受外力压缩变形时，产生内力（弹性力）予以抵抗，并在撤除外力后恢复原形，流体的这种性质称为压缩性。
长度单位：m（米）
质量单位：kg（公斤）
时间单位：s（秒）
流体力学课程中使用的单位制
SI 国际单位制（米、公斤、秒制）
三个基本单位
导出单位，如：
01
密度 单位：kg/m3
02
力的单位：N（牛顿），1 N=1 kgm/s2
03
应力、压强单位：Pa（帕斯卡），1Pa=1N/m2
04
动力粘性系数 单位：Ns/m2 =Pas
05
运动粘性系数 单位：m2/s
06
体积弹性系数 K 单位： Pa
07
一般取海水密度为
常压常温下，空气的密度是水的 1/800 与水和空气有关的一些重要物理量的数值 1大气压，40C 1大气压，100C
空气的密度随温度变化相当大，温度高，密
度低。
水的密度随温度变化很小。 1大气压，00C 1大气压，800C
04
流体不能承受集中力，只能承受分布力。
02
一般情况下流体可看成是连续介质。
03
力学
§1－1 课程概述
工程流体力学的学科性质
研究对象 力学问题载体
宏观力学分支 遵循三大守恒原理
流体力学
水力学
流体
水
力学
强调水是主要研究对象 偏重于工程应用，水利工程、流体动力工程专业常用
南京理工大学工程流体力学基础 第9章__膨胀波和激波
§9-3 正激波前后的参数关系
p2 2 1 2 Ma1 p1 1 1
2
1v1 2v2
p2 p1 1v1 2v2
2 2
v1 p1 v2 p2 2 1 1 2 1 2
2
波后与波前压强比取决于波前的马 赫数以及气体的性质。
v1 c v c 1 ccr 1 2 2 2 1 2 1 1 2
Ma1 1 Ma2
2
1
Ma2
Ma1 1
2
1
§9-2 激 波
激波的产生
以超声速飞行的飞行器。
附体激波
Ma1>1 ε
流线
脱体激波
Ma1>1 Ma<1
Ma=1 Ma>1
近似正激波
附体激波
近似斜激波
脱体激波
§9-2 激 波
激波的产生
半无限长直管道中活塞逐渐加速。
静止活塞从t=0加速 到 t=t1 ， 形 成 一 系 列压缩波。 气体压缩后温度上 升，音速提高，后 面的波传播速度较 快。 后波赶前波，最后 形成压力间断面， 即激波。
工程流体力学基础
第九章 膨胀波和激波
主要内容
膨胀波 激波 正激波前后的参数关系 斜激波 激波的反射与相交 拉瓦尔喷管与激波
膨胀波和激波
超声速流与亚声速流有很大不同。超声速流中 通常会出现膨胀波和激波，这是其基本特征。 膨胀波：流体发生膨胀，通过膨胀波后，流 体的压强、温度和密度降低，流速增大。 激波：气体流动状态的突然改变。
总压比 由压强比关系式和总压关系式
1Ma 2 1 2 p02 2 1Ma1 2 1 2 p01 Ma1 1 1
901_工程流体力学考试大纲
附件2：工程流体力学科目考试大纲一、考试性质工程流体力学是硕士研究生入学考试科目之一，是硕士研究生招生院校自行命题的选拔性考试。
本考试大纲的制定力求反映招生类型的特点，科学、平等、确切、规范地测评考生的相关基础知识控制水平，考生分析问题和解决问题及综合知识运用能力。
应考人员应按照本大纲的内容和要求自行组织学习内容和控制有关知识。
本大纲主要包括流体及其主要物理性质、流体静力学、流体运动学、流体动力学、量纲分析与相似原理、流动阻力与水头损失、管路的水力计算、一元非恒定流、理想不可压缩流体平面势流、气体的一元恒定流动和非牛顿流体的流动等内容。
考生应系统的控制流体力学的基本概念、基本理论、基本计算主意。
二、评价目标(1)要求考生具有较全面的关于流体力学的基础知识。
(2)要求考生具有较高的分析问题和解决问题的能力。
(3)要求考生具有较强的综合知识运用能力。
三、考试内容（一）流体及其主要物理性质1、基本要求了解流体的概念及特性；准确理解流体延续介质模型；控制流体的主要物理性质，异常是粘性和牛顿内摩擦定律；准确理解理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念；会分析作用在流体上的力。
2、考试范围1）流体的概念与延续介质模2）流体主要物理性质3）作用在流体上的力3、考核知识点1）流体的定义及特性；2）流体的主要物理性质：流体的密度和相对密度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力；3）分析作用在流体上的力。
4、考核要求1）识记(1) 流体的特性；(2) 流体的密度和相对密度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力的定义及这些物理量的单位。
2）领略(1) 不可压缩流体的概念；(2) 延续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型；(3) 速度梯度的物理意义；(4) 牛顿内摩擦定理；(5)质量力和表面力。
3）容易应用(1) 运动粘度和动力粘度的关系；(2) 牛顿内摩擦力的计算；(3) 流体的压缩性和膨胀性的计算；4）综合应用(1) 会分析作用在流体上的力；(2) 粘性阻力的计算分析。
《工程流体力学》实验指导书剖析
《工程流体力学》实验指导书适用专业：机械电子工程上海电机学院2014年9月目录实验一雷诺实验 (1)实验二局部水头损失实验 (5)实验三沿程水头损失实验 (10)实验一雷诺实验一、实验目的和要求1. 观察层流、湍流的流态及其转换过程；2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则；3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。
二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图1 雷诺实验装置图1. 自循环供水器2. 实验台3. 可控硅无级调速器4. 恒压水箱5. 有色水水管6. 稳水孔板7. 溢流板8. 实验管道9. 实验流量调节阀10. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪2. 装置说明与操作方法供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。
本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3~5分钟。
有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。
为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。
实验流量由调节阀9调节。
流量由智能化数显流量仪测量，使用时须先排气调零，所显示为一级精度瞬时流量值。
水温由数显温度计测量显示。
三、 实验原理1883年, 雷诺(Osborne Reynolds)采用类似于图1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点混掺，这种流态称为湍流。
雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速c v ，c v 与流体的粘性ν、园管的直径d 有关。
若要判别流态，就要确定各种情况下的c v 值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。
雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据——雷诺数Re ，使问题得以简化。
东北石油大学工程流体力学课件 第9讲变截面、摩擦及换热气流
dJ kMa 2 dx 4 f J 2(1 kMa 2 ) D
沿着流动方向为x的正方向dx>0，根据理论可知熵不可能减 小。因此，由第二式可见，摩擦系数f必定总是正数。综合 分析后可见，不论是亚声速气流还是超声速气流，当有摩 擦时，在流动过程中，气流总压和冲量函数必定是减小的， 所以壁面摩擦降低了气流的机械能量。在喷气发动机上， 摩擦使发动机各部件效率降低，最后减小了可能获得的推 力。
1
x
dx L δq
pA (p+dp)A
h ρ pP ρ v
dx x
h+dh ρ+dρ p+dp ρ+dρ v+dv
三、等截面换热管流
能量方程
δq c p dT *
动量方程
dp dv kMa 2 0 p v
状态方程
dp dρ dT p ρ T
连续性方程
dρ dv 0 ρ v
三、等截面换热管流
一、变截面管流
（二）收缩喷管
2.临界流动状态 当反压降到pb/p*=βcr时，喷管出口气流是声速流，Mae=1.0， 出口气流压强仍等于反压，pe=pb，气体喷管中仍得到完全膨 胀，相对流量 =1。这时Mae=1.0，pb/p*= pe/p*=βcr的临界流动 状态。 3.超临界流动状态 当pb/p*<βcr时，由于出口截面上已是声速流，反压引起的扰 动不能越过声速面，所以扰动不能影响喷管内的流动。出口 截面上的气流压强不随反压降低而降低，而是维持pe=βcr p*， 出口截面上气流仍是声速流，Mae=1，相对流量也维持不变， 这种流动状态叫超临界流动状态。这时在喷管出口处的气流 压强没有完全膨胀到外界反压，pe>pb，所以这种流动状态又 叫做未完全膨胀状态，气流在出口截面之后，将继续膨胀。 。
工程流体力学课后习题答案(杜广生)11-9
（2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm的空气的等熵体积模量：
式中，对于空气，其等熵指数为1.4。
4.解：根据流体膨胀系数表达式可知：
因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。
5.解：由流体压缩系数计算公式可知：
6.解：根据动力粘度计算关系式：
7.解：根据运动粘度计算公式：
方法二：可以用压力体的方法分析，参考Page47
第三章习题
1．解：
（1）根据已知条件， ， ， ，流体流动速度与三个坐标均有关，因此，该流动属于三维流动；
（2）根据质点加速度公式：
m
根据力矩平衡可列出如下方程： ，G为闸门和重物的重量，
即：
代入各值，可以计算得到：H=0.862m
23.解：
作用在平板AB右侧的总压力大小：
总压力F的作用点D位于平板AB的中心线上，其距离液面的高度 ，
式中 ，为形心距离液面的高度， ，为形心的惯性矩。因此，可计算出：
24.解：
作用在平板CD左侧的总压力大小：
其中， ， （4）
气体体积用旋转后的抛物面所围体积中的空气体积来计算：
取高度为z，厚度为dz的空气柱为微元体，计算其体积： ，式中r为高度z处所对应抛物面半径，满足 ，因此，气体微元体积也可表示为：
对上式积分，可得： （5）
联立（3）、（4）、（5）式，可得：
，方程中只有一个未知数 ，解方程即可得到：
求解：
测压管水头高度：
如图所示，做出压力体图，则：
因此，液体作用于球面上的垂直方向分力：
30．解：
31.解：
32.解：
33.解：
方法一：根据该物体浸没于液体中（没有说是悬浮还是沉到底了），考虑其受力知道必然受到两种液体的浮力，其大小分别为柱形物体排开液体的重力。因此有：
工程流体力学公式
工程流体力学公式1. 什么是工程流体力学工程流体力学是研究在工程领域中涉及流体行为和流体力学原理的科学和工程学科。
它涵盖了液体和气体在各种工程应用中的流动、传输和相互作用的研究。
工程流体力学的目标是理解流体的行为，以便设计和优化工程系统，如水力发电站、管道网络、风力涡轮机等。
2. 流体静力学公式是什么流体静力学是研究静止液体或气体的力学性质的分支学科。
它主要研究静止流体中的压力分布和压力力学。
在流体静力学中，一些重要的公式包括：- 压力公式：P = ρgh，其中P表示压力，ρ表示流体的密度，g表示重力加速度，h表示液体的高度。
这个公式说明了液体的压力与液体的高度和密度有关系。
- 压力传递公式：P1 + 1/2ρv1²+ ρgh1 = P2 + 1/2ρv2²+ ρgh2，其中P1和P2表示两个点的压力，ρ表示流体的密度，v1和v2表示两个点的流速，g 表示重力加速度，h1和h2表示两个点的高度。
这个公式说明了在一个静止的流体中，压力、速度和高度之间的关系。
3. 流体动力学公式是什么流体动力学是研究流体的运动行为和力学性质的分支学科。
它主要研究流体的速度、压力、流量和能量转换等方面的问题。
在流体动力学中，一些重要的公式包括：- 质量连续性方程：∂ρ/∂t + ∇·(ρv) = 0，其中ρ表示流体的密度，t表示时间，v表示速度矢量。
这个公式是质量守恒的表达式，说明了流体在运动过程中的质量守恒。
- 动量方程：ρ(dv/dt) = -∇P + ρg + μ∇²v，其中ρ表示流体的密度，v表示速度矢量，P表示压力，g表示重力加速度，μ表示动力黏度。
这个公式描述了流体在受力作用下的运动行为，包括压力梯度、重力和黏度力。
- 能量方程：ρ(dE/dt) = -P∇·v + ∇·(k∇T) + ρg·v + Q - W，其中ρ表示流体的密度，E表示单位质量的总能量，t表示时间，P表示压力，v表示速度矢量，k表示热导率，T表示温度，g表示重力加速度，Q表示单位质量的热源，W表示单位质量的功率。
工程流体力学(闻建龙)课后答案(部分)
x
D
B
G
h3
yD
L
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2
（2）下游有水时的启门力
y
T L cos F ( yD y0 ) G
L cos F2 ( yD 2 y0 ) 2
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2 2 4 4 3 L h2 / sin 2 / sin 60 = = =2.3094 3 3/2 3 hc (h1 h2 / 2)=(1 2 / 2) 2
解：根据题意，雷诺数为
Re f (v , L, , )
选择 L、v、 作为基本单位，于是
π
Re ，π1 a1 1 1 La v L v
3 0 0, 0, 0 a 1 3 （ L（LT ） ML ） 1 0 1 1, 1 1, 1 1 0 1 1 3 1 1 1 La（LT1 1 ML3 1 ML1T 1 1 ）（ ） 1 Re f 1 Lv 1
解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为
2 2 pA A v A pB B vB zA zB hf g 2g g 2g
由题意
z A zB，v A vB = v，取 A B
pA pB L v2 hf g d 2g
假设流动属于水力光滑区
2 v2 vm p 或 g m lm g p l p
2 2 1 vm v p 则 ，即kv kl2 lm l p
《工程流体力学》 Engineering fluid mechanics
第一章
二、表面力(Surface Force)又称面积力；
定义：作用于流体表面上的力,与作用的表面积大小 成正比。 拉力、压力、切力 表面力包括法向力和切向力；
法向力：垂直于流体表面 P= pA 切向力：与流体表面相切 T=τA
第一章 应力：单位面积上的表面力，正应力(压强)和切向力,
单位：N /m2 , Pa
lim
V 0
M V
p3(1-2-2)
均质流体内部各点处的密度均相等：
ρ——流体的密度， kg/m ； m ——流体的质量, kg； V ——该流体的体积， m3 。
m V 3
p3(1-2-1)
三、重力特性
第一章
流体受地球引力的特性，称重力特性，用容重表示。
容重(Specific Weight): 指单位体积流体的重量。单位: N/m3
工程流体力学课程的学习要求
1.掌握流体力学的基本理论，基本原理； 2.能运用流体力学的基本理论解决工程实际中的问题； 3.掌握流体力学的基本计算技巧，熟练运用“三大方程” 进 行实际工程的计算和设计； 4.了解水泵(风机)的类型、性能及结构特点； 5.掌握水泵(风机)各种性能参数(流量、扬程、功率)的计算； 6.能根据工程的设计要求进行水泵(风机)选型、安装和调节。
葛洲坝水利枢纽是长江干流上新建的第一座水利枢 纽，被誉为长江第一明珠；
葛洲坝水利枢纽奠基于70年代初，竣工于80年代， 工程总投资48.48亿元人民币； 大江电厂、二江电厂总装机21台，总容量271.5万KW ，年均发电量153亿KW.h； 截至1999年电厂累计发电2320亿KW.h，人均创造劳 动产值71.8万元； 战胜大于45000m3/s特大洪水43次，1998年8月在长 江发生特大洪水期间三次超常规拦蓄洪峰，为缓解 长江中下游灾情、避免荆江分洪做出了突出贡献。
工程流体力学禹华谦 第四版
工程流体力学禹华谦第四版引言工程流体力学是研究流体在工程中的运动和相互作用的学科。
它在工程领域中具有广泛的应用，例如航空航天工程、建筑工程、能源工程等。
禹华谦教授的《工程流体力学》是工程流体力学领域的经典教材之一。
本文将对禹华谦教授所著的《工程流体力学》第四版进行介绍和评价。
内容概述《工程流体力学禹华谦第四版》是一本全面系统地介绍了工程流体力学理论和应用的教材。
全书共分为十三章，包括流体力学基础、不可压缩流体力学基本理论、层流和湍流、动量守恒方程、控制体积法基本方程、动量方程高级应用、能量守恒方程、流体阻力和阻力系数、边界层流动、流体的相似性与模型试验、柱状体运动、水浪和气浪、小波流的振动与扰动。
每章都有清晰的目录和详细的内容，涵盖了工程流体力学的基础知识和经典理论，同时也介绍了一些高级应用和实际问题的解决方法。
通过理论与实践相结合的方式，读者能够更好地理解和应用工程流体力学的知识。
特点《工程流体力学禹华谦第四版》具有以下几个特点：1.系统全面：本书内容覆盖了工程流体力学的各个方面，从基础理论到高级应用，涵盖了广泛的实际工程问题。
2.逻辑清晰：每章内容都按照一定的逻辑顺序组织，层次清晰，易于理解和学习。
作者通过详细的讲解和示例，帮助读者更好地掌握各个概念和理论。
3.理论实践结合：本书理论与实践相结合，既介绍了基础理论，又通过实际问题进行了具体的应用。
这样使得读者能够更好地将理论知识应用于实际工程问题的解决中。
4.兼顾深度和广度：本书不仅深入探讨了工程流体力学的基础理论和经典问题，同时也介绍了一些前沿和热点问题，如边界层流动、柱状体运动、水浪和气浪等，使读者对工程流体力学的各个方面都有所了解。
评价《工程流体力学禹华谦第四版》是一本非常优秀的工程流体力学教材，具有以下几个优点：1.内容全面：作者通过系统的组织方式，将工程流体力学的各个方面内容完整地呈现给读者，让读者对工程流体力学有一个全面的了解。
2.讲解详细：作者对每个概念和理论都进行了详细的讲解，配以图表和示例，使得读者更容易理解和掌握。
工程流体力学课后习题讲解
2gH R2
29.80.5 20.9转 / 秒 0.252
n2 602 / 2 199.3转/ 分 200转/ 分
（3）容器静止后，设水面高度h2，那么
R 0
22r 2 2g
2
rdr
R4 4g
22
得 h2 0.5H 0.25米
2-19 25m3卧式圆筒形油罐，长4.15m，内径2.54m，油品相对密度0.70，油面高 度在顶部以上0.20m.求端部圆面积上所受的液体总压力的大小和压力中心位置？
时的 h2，试根据1、2两管的沉没深度H1和H2以及 h1和 ，h2 推求油品重
度的表达式。
解：根据题意和图示可得：
p1 Hg h1 p1 0H1 p2 Hg h2 P2 0H2
Hg h1
0 H1
Hg h2
0H2
Hg (h1 h2 ) 0 (H1 H2 )
解：自由液面方程：
z s
2r2 2g
z
设液面下降为h3，则
h3
（1）
h3 h1 (H z)
H-z 下降部分的体积应等于上升部分的体
积，那么，下降部分的体积为
上升部分的体积：
R 12r 2 0 2g
2 rdr
R4 4g
12
R2
(h1
H
2R2
2g
)
所以
(h1
dV P dpV
d 2
nt 4
PVdp
n 4PV0p t D2
4
4.75
工程流体力学
工程流体力学1 工程流体力学是什么工程流体力学（Engineering Fluid Mechanics，简写为EFM）是一门系统的学科，讨论的是涉及流体流动的物理原理及其在各种工程上的应用。
涵盖了气体和液体的流动，包括固体的流动。
它是材料科学，力学，电子学，电气工程，化学工程，热传导，机械工程等学科的综合。
它借助物理学和数学的方法来研究和分析流体物理过程，以及流体对各种物质，细节，器件和装置的影响。
2 流体力学的主要内容工程流体力学的主要内容包括静动力流体力学、压力与流量特性、热力学与流变学、不可压缩流体力学和固态流体力学。
其中，静动力流体力学研究流体的性质，及其在用于指定流体流经体系的一般条件下的性能；压力与流量特性研究的是特定的流体在给定的动压条件下的行为；热力学与流变学则是研究由于温度、压力和流速变化而引起的流体性质变化；而不可压缩流体力学则是研究气体的流动；固态流体力学则是研究固体材料的流动。
3 工程流体力学的应用工程流体力学的主要应用有液压传动，气动传动，涡轮机械和内燃机，压气机，增压机械，气体充填、分离、加热、蒸发、蒸馏及纯化等技术，空气动力学，水力学，污水处理，风力发电，水轮机械，水利工程等等。
工程流体力学的应用可以涉及空气动力学，流体压缩机和气动传动，涡轮机械，水体模型，机械设备等等。
它们可用于航空、轨道运输、宇宙空间技术、清洁能源技术、海洋技术、矿井技术等和其他工业等行业，复杂系统设计，军事科学及其它新技术中应用。
4 结论工程流体力学是涉及流体流动的物理原理及其在各种工程上的应用的系统学科，主要包括静动力流体力学、压力与流量特性、热力学与流变学、不可压缩流体力学和固态流体力学。
它的应用范围相当广泛，涉及到了航空、轨道运输、宇宙空间技术、清洁能源技术、海洋技术、矿井技术等等，作为工程科学技术的重要组成部分，它给人类带来了许多积极的影响。
【完整版】工程流体力学
《工程流体力学》课程标准课程名称：工程流体力学适用专业：石油工程技术计划学时：64一、课程性质《工程流体力学》课程是石油工程技术专业的一门有特色的必修专业基础课程，也是一门知识性、技能性和实践性要求很强的课程。
流体力学课程是学生理解掌握现代化石油勘探、设计、运行与管理的知识基础，也是学生继续深造及将来从事研究工作的重要工具，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
本课程是石油工程技术专业一门必修的专业基础课程，具有较强的实际应用性，在学生职业能力培养和职业素质养成两个方面起支撑和促进作用。
二、培养目标《工程流体力学》课程立足于高职院校的人才培养目标，培养拥护党的基本路线，适应社会主义市场经济需要，德、智、体、美全面发展，面向石油工业生产、管理和服务第一线，牢固掌握石化职业岗位(群)所需的基础理论知识和专业知识，重点掌握从事石化领域实际工作的基本能力利基本技能，具有良好的职业道德、创业精神和健全体魄的高等技术应用型专门人才。
按照职业岗位标准和工作内容的要求，通过对本课程的学习，使学生掌握化学分析中、高级工的应知理论、应会技能和必备的职业素养。
成为满足石化企业分析检验岗位对所需人才知识、能力、素质要求的高技能人才。
通过项目导向，教学探究型的教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养、独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力和与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。
通过本课程的实践教学，使学生毕业后可胜任流体力学学科或相邻学科的教学、科研、技术开发与维护工作，能够解决能源化工等工程中遇到的流体力学问题，从而实现本专业的培养目标。
2.1知识目标（1）使学生掌握流体力学的基本知识、基本理论、基本实验技能。
（2）培养学生对流体力学基本概念、基本理论、基本运算原理的应用能力。
（3）使学生具有实验实训室常用仪器、设备的规范使用能力。
（4）使学生掌握连续性方程、能量方程、动量方程的应用。
2.2方法能力目标（1）使学生掌握流体力学的基本原理及分析方法，在进行教学的同时，注重基础理论的发展过程及联系，培养学生解决一般问题的能力。
09级流体力学期末试卷A卷（附答案）
2009－2010学年《工程流体力学》课程期末考试A卷答案班级姓名学号一、选择题（每空1分，共20分）1.连续性方程表示控制体的 B 守恒，伯努利方程表示控制体的D 守恒。
A. 流量B. 质量C. 动量D. 能量2.如图所示，一平板在油面上作水平运动。
已知平板运动速度V=1m/s，平板与固定边界的距离δ=5mm，油的动力粘度μ＝0.1Pa·s，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为 C 。
A. 10PaB. 15PaC. 20PaD. 25Pa3.液体动压滑动轴承能够形成流体润滑的必要条件是：两工作表面间必须有B 间隙；两运动表面间必须有相对运动，且速度方向是从C ；间隙中 F 具有一定粘度的润滑油。
A. 均匀的平行B. 收敛的楔形C. 大口到小口D. 小口到大口E. 间断分布F. 连续充满4. C 力作用下相似的两种流动，其雷诺数相等，雷诺数表征F 之比。
A. 重力B. 惯性力C. 粘性力D. 粘性力与质量力E. 惯性力与重力F. 惯性力与粘性力5.对于实际流体、总水头线是 A 的线。
A. 沿程下降B. 沿程升高C. 沿程可升可降D. 沿程不升不降6.气体温度增加，气体粘度 A 。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 增大或减小7.欧拉法观察流动情况，研究 C ，而拉格朗日法则研究 B 。
A. 某个流体质点在各时刻的运动轨迹B. 各个流体质点在各时刻的运动轨迹C. 整个空间各点在不同时刻的流动参数分布D. 整个空间各点在不同时刻的运动轨迹8.流线上各点 B 。
在 D 时，流线与迹线重合。
A.即为流体质点在各时刻的运动轨迹B. 切线方向与质点在该点处的速度方向平行C. 无粘流动D. 定常流动9.钢筋混凝土输水管直径d=400mm，长度l=500m，沿程阻力系数λ=0.033，沿程水头损失h f=1m，管中流速为 A 。
A. 0.69m/sB. 0.97m/sC. 1.19m/sD. 1.38m/s10.沿程阻力损失是由流体的粘滞力造成的，能量损失的多少与 B 成正比，与 D 成反比。
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工程流体力学指的是利用流体力学的基本原理和方程对有关流体的施用及影响的理论研究。
这是一种流体运动和物质传输的综合性学科，旨在研究及求解多相流体，其中含有液体、气体和固体等多种粒子，其运动行为。
工程流体力学利用数学模型解析介质运动特性，旨在获得精确的定义和运动方程，并且有助于理解介质的波动特性、物质的流动损失、湍流、传热、混合等物理现象过程。
工程流体力学举足轻重地促进了热工、机电、冶金、电厂、汽车等众多工程的发展，也是现代工程设计与研究的重要内容。
进行工程流体力学研究时，主要需要考虑物质与能量的传输以及流体循环系统本身带来的动态影响，并搭建介质动力学和电磁学的模型，求解介质的动力参数，如流速、温度、压强等，以及耦合场的分布。
计算机的出现给工程流体力学的研究带来了极大的便利，更便捷的绘制出精确的流线图和温度图及相应的各种物理参量分布。
工程流体力学在得到不断完善的前提下，还将在新兴技术领域中发挥重要作用，如航天、太空探索和生命科学等，从而促进人类进步。
工程流体力学答案(陈卓如)第九章
[陈书9-11] 具有s Pa 1003.43⋅⨯=-μ，3m kg 740=ρ的油液流过直径为2.54cm 的圆管，平均流速为0.3m/s 。
试计算30m 长度管子上的压强降，并计算管内距内壁0.6cm 处的流速。
［解］管内流动的雷诺数：μρdu =Re 将s Pa 1003.43⋅⨯=-μ、3m kg 740=ρ、s m 3.0=u 和d=2.54cm 代入，得：2.139940325437401003.41054.23.0740Re 32=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=--因为20002.1399Re <=，所以流动为层流，沿程阻力损失系数：Re64=λ 沿程阻力损失：gu d l h 22λλ=表示成压强降的形式：2Re 64222u d l u d l gh p ρρλρλ===∆代入数据，得：()Pa 1799974054.2152.139964209.07401054.2302.1399642=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=∆-p因为是层流运动，流速满足抛物面分布，且其分布为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=2244r d l p u μ 将()cm 67.06.0254.2=-=r 、s Pa 1003.43⋅⨯=-μ、d=2.54cm 和l=30m 代入，得： ()m 433.067.0454.24031217991067.0454.2301003.441799224223=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯=--u［陈书9-12］某种具有3m kg 780=ρ，s Pa 105.75⋅⨯=-μ的油，流过长为12.2m ，直径为1.26cm 的水平管子。
试计算保持管内为层流的最大平均流速，并计算维持这一流动所需要的压强降。
若油从这一管子流入直径为0.63cm ，长也为12.2m 的管子，问流过后一根管子时的压强降为多少？［解］管内流动的雷诺数：μρdu =Re 管内保持层流时，雷诺数低于下临界雷诺数，即：2320Re ==cre R所以：dR u cre ρμ=将s Pa 105.75⋅⨯=-μ、3m kg 780=ρ、2320=cr e R 和d=1.26cm 代入，得：()m 0177.01267802325.71026.178********.725=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=--u 压强降：()Pa 264.3177.0786.121222323220177.07801026.12.122320642Re 64222222=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯===∆-u d l u d l p ρρλ流入后一根管子时，流量不变，直径减小，用上标“~”表示后一种情况，则有：dd d u d u ~~~Re e R ~== 所以：4640232063.026.1Re ~e R ~=⨯==d d 此时流动进入湍流光滑区，且5104640e R ~<=，可用布拉修斯公式求解沿程阻力损失系数，即：25.03164.0eR =λ 压强降：23164.02225.02u d l R u d l p e ρρλ==∆ 此时，平均流速：()m 63.026.10177.02⎪⎭⎫⎝⎛⨯=u所以：()Pa 13.1456312677.178636146403164.063.026.10177.027801063.02.1246403164.04225.042225.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=∆-p[陈书9-13] C 30o的水流经过直径d=7.62cm 的钢管（mm 08.0=∆），每分钟流量为3m 340.0。
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习题4（p80）利用虹吸管把水从容器A引到B。已知 体积流量为100m3/h，H1=3m，z=6m，不计水 头损失，求虹吸管的管径，以及上端管中的真空度。
习题5（p80）离心式水泵从井里抽水。管内径 d=150mm，流量为60m3/h，吸水管与水泵接头 处真空值为4*104Pa。不计水头损失，求水泵的吸 水高度H。
v qv 60 / 3600 0.94m / s 2 A *0.15 / 4 pa pA v 2 H g g 2g
4*104 0.942 0H 1000*9.8 2*9.8 H 4.04m
作业：P80：6， 7源自工程流体力学(第九次课)第四章 流体动力学基础
§4-5 输运公式 §4-6 动量方程
§4-5 输运公式
dN dv vn dA cs dt t cv
系统流体所具有的某种物理量N对时间的变化率等 于控制体内流体所具有的这种物理量对时间的变化率 加上单位时间内经过控制面的这种物理量的净通量.
v1 A1 v2 A2 v2 v1 A1 / A2
1。建立合适的坐标系。 Fx p2 A2 cos p1 A v1 A1 v2 cos v1 2 2。确定控制体，画出速度，压 p2 A2 cos p1 A1 v1 A1 A1 cos / A2 1 强方向。 y 方向: 3。通过连续方程，伯努力方程 2 2 F p A sin v A y 2 2 1 1 sin / A2 补充条件。
θ
习题1（p80）从一大容器引出一弯曲的管道，管径 为150mm，喷嘴出口直径为50mm,不计水头损失， 求管的输水流量，以及A、B、C、D各点的压强。
(1)v2 2 gh 8.86m / s
qv v2 A 8.86 * * 0.052 / 4 0.0174m3 / s A2 0.052 vD v2 8.86 * 0.98m / s 2 AD 0.15
2 ' gh v2 2 1 A2 / A1 习题2（p80）如图所示斜置的文丘里管， 2 p1 p2 求流量公式与水平放置相同。 q A 2 v 2 1 A / A 2 1 p1 p2 ' gh g ( z1 z2 )
§4-6 动量方程
一.方程推导
dK F dt dK v dv v v n dA cs dt t cv dK 定常流动 v v n dA cs dt F v v n dA
2 pA vA (2) A点 : h p A 6.81*10 4 Pa g 2g 2 pA vA B点 :0 pB 480 Pa g 2g
C点 : pc pB gh 17289 Pa D点 : pD pC gh 41520 Pa
' h p1 p2 ( z1 z2 ) g
2 p1 v12 p2 v2 z1 z2 g 2g g 2g 2 p1 p2 v2 v12 ( z1 z2 ) g 2g 2 ' h v2 v12 (1), (2)
(1)
(2) (3) (4)
2g
v1 v2 A2 / A1
2 2 v2 (1 A2 / A12 ) ' h (3), (4) 2g
v2
2 g ' h (1 A22 / A12 )
习题3（p80）大容器中水由小孔流出，流入另一个 容器，若两容器水面高度不变，求小孔流出速度。
流体对管壁的作用力是 上面所求力的反作用力 ， 4。压强一般采用相对压强。当 R R y Fy x Fx Fy p2 A2 sin v1 A1v2 sin
解题步骤： x 方向： p1 A1 Fx p2 A2 cos v1 A1 v2 cos v1
vr v0 ve 60m / s x方向: Fx vr A0 vr cos vr 1000* 602 * 0.001* (cos10 1) 7147N y方向： Fy vr A0 vr sin 625N 流体对叶片的作用力则 为： Rx Fx 7147N R y Fy 625N 流体对叶片所做功率 ： P Rx ve 7147* 60 428.76kW
Fmx Fsx qm v2 x v1x Fmy Fsy qm v2 y v1 y Fmz Fsz qm v2 z v1z
三.例题
例4-2 密度为ρ的不可压缩流体定常地在水平安装的收缩型弯管中 流动,进出口速度方向夹角为α.已知进出口的面积与压强分别为A1 和A2, p1和p2.进口速度为v1.求流体对弯管在水平方向的作用力.
α
大气条件下，压强下为零。
例4-3 叶片以匀速ve沿x方向运动,截面面积为A0,速度为v0的水流 沿叶片切线方向射入叶片, 从出口处流出.设水流截面积不变,因而 流速大小不变,只是方向改变.已知A0=0.01m2,v0=120m/s, ve=60m/s,出口速度方向与水平线夹角θ=10°.不计重力,求水 流对叶片的作用力以及对叶片所做的功率.
cs
作用在所取控制体内流体的全部外力的矢量和,等于单 位时间内通过控制面A2流出控制体CV的流体的动量,减去 通过控制面A1流进控制体CV的流体的动量.
二.方程形式
Fmx Fsx qm 2 v2 x qm1v1x Fmy Fsy qm 2 v2 y qm1v1 y Fmz Fsz qm 2 v2 z qm1v1z