流体力学标准化作业答案
流体力学标准化作业答案
流体力学标准化作业答案流体力学标准化作业（三）——流体动力学本次作业知识点总结1.描述流体运动的两种方法（1）拉格朗日法；（2）欧拉法。
2.流体流动的加速度、质点导数流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即投影式为或 ()du u a u u dt t==+ 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t为固定空间点，由时间变化引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。
()u u ??v v 为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。
欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。
例如不可压缩流体，密度的随体导数3.流体流动的分类（1）恒定流和非恒定流（2）一维、二维和三维流动（3）均匀流和非均匀流4.流体流动的基本概念（1）流线和迹线流线微分方程迹线微分方程（2）流管、流束与总流（3）过流断面、流量及断面平均流速体积流量 3(/)A Q udAm s =? 质量流量 (/)m A Q udAkg s ρ=? 断面平均流速 A udAQ v A A ==?（4）渐变流与急变流5. 连续性方程（1）不可压缩流体连续性微分方程（2）元流的连续性方程（3）总流的连续性方程6. 运动微分方程（1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）矢量表示式（2）粘性流体运动微分方程（N-S 方程）矢量表示式 21()u f p u u u tνρ?+?+?=+r r r r r 7.理想流体的伯努利方（1）理想流体元流的伯努利方程（2）理想流体总流的伯努利方程8.实际流体的伯努利方程（1）实际流体元流的伯努利方程（2）实际流体总流的伯努利方程10.恒定总流的动量方程投影分量形式标准化作业(5)——流体运动学选择题1. 用欧拉法表示流体质点的加速度a 等于( )。
流体力学标准化作业答案1
流体⼒学标准化作业答案1流体⼒学标准化作业（⼆）——流体静⼒学本次作业知识点总结1. 流体静压强的特性流体静压强有两个重要特性：（1）⼤⼩性；（2）⽅向性。
2. 流体平衡的⼀般⽅程（1）流体平衡微分⽅程（欧拉平衡微分⽅程）101010p X x p Y y p Z z ρρρ??-=-=-=???（2）欧拉平衡微分⽅程的全微分()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++（3）等压⾯衡微分⽅程0Xdx Ydy Zdz ++= 或 0B f dl ?=等压⾯是压强相等的空间点构成的⾯（平⾯或曲⾯），有两个重要性质：①等压⾯与质量⼒正交；②等压⾯与等势⾯重合，即0dp dU ρ==。
3. 重⼒场中流体静压强的分布规律（1）流体静⼒学基本⽅程重⼒场中，液体的位置⽔头与压强⽔头之和等于常数p z c gρ+= 如果液⾯的压强为0p ，则液深h 处的压强为0p p gh ρ=+（2）绝对压强、相对压强和真空度本书的压强p ⼀律指绝对压强，单位是2N/m 或Pa 。
如果p ⾼于当地⼤⽓压a p ，则a p p p '=-称为相对压强，也称为表压强或计⽰压强。
如果p 低于当地⼤⽓压a p ，则v a p p p =-称为真空压强，即真空度。
4. 静⽌液体作⽤在平⾯上的总压⼒（1）解析法总压⼒的⼤⼩： C C P gh A p A ρ==总压⼒的⽅向：总压⼒的⽅向垂直于受压的平⾯总压⼒的作⽤点： C D C C J z z z A=+ （2）图算法图算法的步骤是：先绘出压强分布图，总压⼒的⼤⼩等于压强分布图的⾯积S乘以受压⾯的宽度b ，即P Sb =总压⼒的作⽤线通过压强分布图的形⼼，作⽤线与受压⾯的交点就是总压⼒的作⽤点。
※压强分布图是在受压⾯承压的⼀侧，以⼀定⽐例尺的⽮量线段表⽰压强⼤⼩和⽅向的图形，是液体压强分布规律的⼏何图⽰。
对于通⼤⽓的开敞容器，液体的相对压强，沿⽔深直线分布，只要把上、下两点的压强⽤线段绘出，中间以直线相连，就得到压强分布图。
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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11-3 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：YU dy du A F μμτ===液体粘度s Pa AU FY ⋅⨯=⨯⨯==--3310425.0105.02μ1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。
解：s Pa dLU FY dLA Y U dy du A F ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⇒====--0648.0493.010)140120(14.3102.034.863πμπμμτ第二章 流体静力学习题22-5 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：Pam g m g p pap m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D CC B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20)2.13.2()2.15.2(g )4.15.2()4.10.3(⨯=⨯-⨯=⨯-⨯=⇒⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ2-9 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。
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得：T1 = t1 + 273 = 50 + 273 = 323K ，T2 = t2 + 273 = 78 + 273 = 351K
根据
p
=
mRT V
，有：
p1
=
mRT1 V1
，
p2
=
mRT2 V2
得： V2 V1
=
p1 p2
T2 T1
=
9.8067 104 5.8840 105
351 323
=
0.18
设管段长度 l，管段表面积： A = dl
单位长度管壁上粘滞力： = A u = dl u − 0 = 3.14 0.025 0.03
l y l
0.001
1-8 解： A = 0.8 0.2 = 0.16m2 ，u=1m/s， = 10mm ， = 1.15Pa s
T = A u = A u − 0 = 1.15 0.16 1 = 18.4N
1
=
T1 b
=
A b
u
−0 −h
=
0.7 0.06b b
15 − 0 0.04 − 0.01
=
21N
/m，方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力：
2
=
T2 b
=
Au−0 b h−0
=
0.7 0.06b 15 − 0
b
0.01− 0
= 63N
/m，方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力：
= 1 + 2 = 21+ 63 = 84N ，方向水平向左。
h1 = 5.6m
2.4 解：如图 1-2 是等压面，3-4 是等压面，5-6 段充的是空气，因此 p6 = p5 ，6-7 是等压面，
完整版流体力学课后习题作业答案
第四章作业答案4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径d i =300mm ，流速v i =6m/s 。
两断面相距 3m,为使两断面的压力表读值相同。
试求细管直径（水头损失不计） 。
解：4— 4 变直径管段 AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△ h=1.5m ，测得 p A =30kPa ，p B =40kPa , B 点 处断面平均流速 v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。
解：Ad B 21.5 （0.4）2 6m/sH AZ A 邑2 A0臾兰 4.90md A 20.2g2g 9.8 2gH BZ B -P B240 1.525.69mB1.5 g2g9.819.6H B >H A ,水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m 4— 5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △ h=60mm ，（ 1）求该点流速；（2）3若管中流体是 0.8kg /m 的油，△ h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？解:(1)u <2g 12.6 h J‘19.6 12.6 0.06 3.85m/s⑵u ：2g 12.8 h v'19.6 12.8 0.06 4.34m/s4—6利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径 d [ 100mm ，喉管直径d 2 50mm ，h 2m ，能量损失忽略不计。
试求管道中流量至少为多大,才能抽出基坑中的积水?p 1p 2解：由题意知，只有当（乙-）（Z 2 -） h 时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流gg量计原理有Q k* （z _P L ） （Z 2 ~P ^），其中kv g gP i P i2V i 2g Vi 2Z 2P 2v ?d 2v 1d 12300 62—4.837m 2g235.5mmv 2 9.74m/s22V 2 2g代入数据，有Q 12.7l/s。
4-8管道流动管径为d=150mm，喷嘴出口直径d D=50mm，各点高差h1=2m,h2=4m,h3=3m，不计水头损失，求A、B、C、D各点压强。
流体力学作业题参考题答案
流体力学作业题参考题答案流体力学网上作业题参考答案第一章：绪论（56）一、名词解释1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。
2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。
3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。
4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。
5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。
6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。
7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。
8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。
9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。
10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。
11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。
12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。
13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。
14．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。
二、选择题1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。
A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。
A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ）。
A 粘性是流体的固有属性B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源D 流体的粘性随着温度的增加而降低4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ）A 水、汽油、酒精B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆C 泥石流、泥浆、血浆D 水、泥石流、天然气5. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。
流体力学习题解答(参考)
习题解答2-9解L H L H H ⋅⋅=⋅⋅⋅=αγαγsin 2sin 2P 2左()()()αααααααsin 32sin 6sin 2 sin /sin /2/12/sin /sin 2 3H H H L H H H HAZ J ZC Z C C D =+=+=+= ααsin 3sin H x Z H x x D D -=⎪⎭⎫⎝⎛--= ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⋅ααγαsin 3sin 2sin 3P P 2H x L H H x x D 左左L h ⋅⋅=αγsin 2P 2右 αs i n 32'h Z D = ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⋅ααγαsin 3sin 2sin 3P P 2'h x L h h x x D右右平衡时有：⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅ααγααγsin 3sin 2sin 3sin 222h x L h H x L H ＝ 所以 ⎪⎭⎫⎝⎛-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅ααs i n 3s i n 322h x h H x H ＝有 m h H h H x 795.060sin )4.02(34.02sin )(322332233=︒--=--=α2-13解L d L d L d Ry 22216316181γπγπγπ=+=()L d d d L H H L H L H Rx 22222212221834121212121γγγγγ=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=+=N 9236100.49.810001632=⨯⨯⨯⨯=π＋Ry N 5880100.49.81000832=⨯⨯⨯⨯=RxN 588010949923658802222==+=+=y x R R R︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=50.5758809236arctg arctg x yR R θ 2-16解（不能直接利用教材上的公式）盖板上任意点上的压力()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=︒+=z h z h p 2245sin γγ ()A z J J J A z h dA z dA z h zdA z h z p c c z z c A AAD ⋅+=⋅+⋅⋅⋅+=︒+=⋅⎰⎰⎰22 222245sin ，＝γγγγγ其中：42244332322542213223222224442 22d d d d J d d d b a J d ab A d z z c c ππππππππ=⋅+==⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=====，434232543225224222d d h d d d h z p D γππγπγπγ+⋅⋅=⋅+⋅⋅⋅=⋅433254d hd z p d T D γπγπ+=⋅=⋅ ()()6587N0.6528320.69.81000 583232542232＝＝⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+=+=h d h d d hd T ππγγπγπ2-17解r d r H 3 4==，，由图可知 21h h =球冠edc 和fgh 的体积分别为：()321 2456/41r r r r V ππ=-=球冠edc 曲面上的压力体为abedc ，重量为γπγππγπ33221244924533411341r r r r V r d F =⎪⎭⎫⎝⎛-⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=部分球面ef －rg 上作用力等于同体积水的重量。
流体力学课后作业答案
流 体 力 学
yD 2
(1.8 / sin 60 ) 1 (2 / sin 60 )
2.292m
由力矩平衡
yD F1 yD1 F2 ( yD 2 (1 0.8) / sin 60 ) F
油 h1 F1 F yD2 θ
yD1 yD
2.35m
F2 水 h2
46
解： 阀关时，由静力学方程
z1 p1
流 体 力 学
g
z2
p2
g
5mH 2O
阀开时，由伯努利方程
1 1 2 2
z1
p1
g
v1
2
2g
z2
p2
g
v
2
v2
2
2g
hl
5 0 0.1
1
2g
v 8.74m/s
50
3.28 管末端喷嘴d =10cm，D =40cm，Q=0.4m3/s，12 个螺栓固定法兰，不计质量，求每个螺栓的受力。 解：v1
l
hf
13.6 0.92
2
h 1.24m
又 h l v f
0.92
0.2
d 2g 设为层流 Re 64 320 2000 成立
h
vd Re
1 0.025 320
7.8 10 m /s
2
5
若反向流动，Q不变，Re不变，λ不变，hf不变， 所以h不变，只是反向高差为9cm。
第一章习题解答
1-3 水的密度ρ=1000kg/m3，μ=0.599×10-3Pa· s，求运动粘 度ν。 解： / 0.599 103 /1000 5.99 106 m2 /s 1-7 20º C的空气在直径为2.5cm的管中流动，距管壁上1mm 处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的粘性切 力为多少？ 解：T=20º C时， μ=0.0183×10-3Pa· s 空气层厚度很小（1mm），速度可认为是线性分布
流体力学课后答案
流体力学课后答案一、选择题1. 下列哪种流动状态属于层流？（）A. 湍流B. 紊流C. 层流D. 混流答案：C2. 伯努利方程适用于哪种流动？（）A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 恒定质量流D. 恒定温度流答案：B3. 下列哪种流体是牛顿流体？（）A. 粘性流体B. 非牛顿流体C. 理想流体D. 实际流体答案：A二、填空题1. 流体力学研究的是______的平衡和运动规律。
答案：流体2. 流体力学分为______和______两大类。
答案：流体静力学，流体动力学3. 伯努利方程的基本形式是______。
答案：P+1/2ρv²+ρgh=常数三、简答题1. 简述层流和湍流的特点。
答案：层流是流体各层之间没有明显的混合，流动稳定；湍流是流体各层之间有明显的混合，流动不稳定。
2. 简述伯努利方程的适用条件。
答案：伯努利方程适用于不可压缩、理想流体，流动为稳定流动，流体不可压缩，流体内部没有能量交换。
四、计算题1. 已知水的密度为1000kg/m³，流速为2m/s，高度为3m，求水的压强。
答案：P=ρgh=1000×9.8×3=29400Pa2. 已知管道直径为0.5m，流速为1m/s，求管道内的流量。
答案：Q=πr²v=π×0.25²×1=0.196m³/s流体力学课后答案一、选择题4. 下列哪种流动状态属于紊流？（）A. 层流B. 湍流C. 紊流D. 混流答案：C5. 伯努利方程中，P代表什么物理量？（）A. 压强B. 密度C. 流速D. 高度答案：A6. 下列哪种流体是非牛顿流体？（）A. 粘性流体B. 非牛顿流体C. 理想流体D. 实际流体答案：B二、填空题4. 流体力学中，描述流体运动的基本方程有______和______。
答案：连续性方程，运动方程5. 伯努利方程中的常数项在______情况下保持不变。
流体力学作业题答案
1-6 某流体在圆柱形容器中，当压强为2MPa 时，体积为0.995×10-3m 3；当压强为1MPa 时，体积为1×10-3m 3，求它的体积压缩系数。
解： K=P V V ∆∆-1 =63310110)995.01(10995.01---⨯⨯-⨯-=)1(1003.59a P -⨯ 或K=P V V ∆∆-1=63310110)1995.0(1011---⨯⨯-⨯-=)1(1059a P -⨯ 1-8采暖系统在顶部设置一个膨胀水箱（如图），系统内的水在温度升高时可以自由膨胀进入水箱，若系统内水的总体积为8m 3，温度改变的最大值为50℃，水的体胀系数α=5×K /1104-，问膨胀水箱最小应有多大体积？体积膨胀系数α=PVV ∆∆1膨胀箱体积 342.0850105m V T V =⨯⨯⨯=⨯∆⨯=∆-α系统总体积32.8m V =总1-11 图1-11所示，一边长200mm 重量1kN 的滑块在20°斜面的油膜上滑动，油膜厚度0.005mm ，油的粘度μ=7×10-2Pa·s 。
设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
20sin ⨯=G F 半径u udh du A∆=⨯∆⨯⨯==--5601052.0107622μ s m u /61.0=∆如果面积以A=0.21⨯，计算答案为)/(122.0s m u =∆1-14 一很大的薄板放在b=0.06m 宽水平缝隙的中间位置，板上下分别放有不同粘度的油，一种粘度是另一种的2倍。
当平板以V=0.3m/s 的速度被拖动时，每平方米受合力为F=29N ，求两种油的粘度。
dhdu A dh du AF F F μμ2+=+=下上 292/6.03.033===u dh du A F μ 290.9667()30a P s μ==⋅2-3 在一高架水管A 引出测压口，分别接有U 形管水银测压计B 和C 。
《流体力学》习题答案48页PPT
• 侧面摩擦应力 • 侧面摩擦力矩
1
dur dy
T侧1dhr 4d3h
• 底面摩擦应力
2
dur dy
• 半径r处的微元摩擦力矩 dT 底 rr2rdr
0 .5 d
0 .5 d
• 底面摩擦合力矩 0 d底 T 0
rr2rd r d 4 32
TT侧T底4 d 3h 32 d 4
3 d23Td18h
1-7：简谐运动，需求瞬时功率和积分求平均功率。
• 往复速度 • 摩擦力
udxLcost
dt
d du yuL cots
• 瞬时功率
PFudlud l 2L2co2st
3.140.090.080. 1(236)020.22co2s236t0
60
60
25.68co2s12t
• 平均功率
z
12
uy x
ux y
1(b(b))b
2
3-5：流场成立，即连续性方程成立
uxux 2x2y2x2y0, 流场成立 x y
切应 x y1 2 ( u 变 x y u y x )|( 率 a ,b ) 1 2 ( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
z1 2 u x y u y x |(a ,b )1 2( 2 y 2 x )|(a ,b ) a b
(yb)dx(xa)dy0 (xybx)(xyay) C bxayC
lnx(a)lny(b)t3/3
由题目可知，通过（a,b）点，因此，积分常数C=0
所以，通过（a,b）点的迹线方程为：
bxay0
3-3：流线方程
dx dy ux uy
代入流场
《流体力学》课后习题答案
流体力学课后习题答案习题【1】1-1 解：已知：120t =℃，1395p kPa '=，250t =℃ 120273293T K =+=，250273323T K =+= 据p RT ρ=，有：11p RT ρ'=，22p RT ρ'= 得：2211p T p T '='，则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。
重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为01-3 解：已知：V=10m 3，50T ∆=℃，0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆，得：30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解：已知：419.806710Pa p '=⨯，52 5.884010Pa p '=⨯，150t =℃，278t =℃ 得：1127350273323T t K =+=+=，2227378273351T t K =+=+= 根据mRT p V =，有：111mRT p V '=，222mRT p V '=G ＝mg自由落体： 加速度a ＝g得：421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯，即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解：已知：40mm δ=，0.7Pa s μ=⋅，a =60mm ，u =15m/s ，h =10mm根据牛顿内摩擦力定律：uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ，则平板面积0.06A a b b =⋅= 上表面单位宽度受到的内摩擦力：1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 下表面单位宽度受到的内摩擦力：2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左 平板单位宽度上受到的阻力：12216384N τττ=+=+=，方向水平向左。
流体力学习题及答案
题2－40图题2－41图
2－41油库侧壁有一半球形盖，直径为d＝0.6m，半球中心在液面下的淹没深度H＝2.0m，测压管中液面高出油库中液面的高度h＝0.6m，石油重度为6867N/m3，试求液体作用在半球盖上的水平分力及铅垂分力。
2－18U形水银压差计中，已知h1＝0.3m，h2＝0.2m，h3＝0.25m。A点的相对压力为pA＝24.5kPa，酒精的比重为0.8，试求B点空气的相对压力。
题2－18图题2－19图
2－19一直立的煤气管，在底部的测压管中读数为h1＝100mmH2O，在H＝20m高处测得h2＝115mmH2O。管外空气的重度γa＝12.64N/m3，求管中静止煤气的重度。
1－8体积为5m3的水在温度不变的条件下，压力从1大气压增加到5大气压，体积减小了1L，求水的体积压缩系数和弹性系数值。
1－9某液体的动力粘度为0.045Pa·s，其比重为0.85，试求其运动粘度。
1－10某气体的重度为11.75N/m3，运动粘度为0.157cm2/s，试求其动力粘度。
1－11温度为20℃的空气在直径为2.5cm的管道中流动。在距管壁1mm处空气流速为3cm/s，试求：(1)管壁处的切应力；(2)单位管长的粘性阻力。
2－20图示封闭容器中有空气、油和水三种流体，压力表A读数为－1.47N/cm2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图；(2)求水银测压计中水银柱高度差。
题2－20图题2－21图
2－21三个U形水银测压计，其初始水银面如图A所示。当它们装在同一水箱底部时，使其顶边依次低下的距离为a＝1m，水银的比重为13.6，试问三个测压计中的读数h1、h2、h3各为多少？
流体力学答案解析
流体力学答案流体力学课后答案 分析答案 解答BP1.1.1 根据阿佛迦德罗定律，在标准状态下（T = 273°K ，p = 1.013×105 Pa ）一摩尔空气（28.96ɡ）含有6.022×10 23个分子。
在地球表面上70 km 高空测量得空气密度为8.75×10 -5㎏/m 3。
试估算此处 10 3μm 3体积的空气中，含多少分子数n (一般认为n <106 时，连续介质假设不再成立)答： n = 1.82×10 3提示：计算每个空气分子的质量和103μm 3体积空气的质量 解： 每个空气分子的质量为 g 1081.410022.6g 96.282323-⨯=⨯=m 设70 km 处103μm 3体积空气的质量为M g 1075.8)m 1010)(kg/m 1075.8(20318335---⨯=⨯⨯=M323201082.1g1081.4g 1075.8⨯=⨯⨯==--m M n 说明在离地面70 km 高空的稀薄大气中连续介质假设不再成立。
BP1.3.1 两无限大平行平板，保持两板的间距δ= 0.2 mm 。
板间充满锭子油，粘度为μ= 0.01Pa ⋅s ，密度为ρ= 800 kg / m 3。
若下板固定，上板以u = 0.5 m / s 的速度滑移，设油内沿板垂直方向y 的速度u (y)为线性分布，试求： (1) 锭子油运动的粘度υ； (2) 上下板的粘性切应力τ1、τ2 。
答： υ= 1.25×10 – 5 m 2/s, τ1=τ2 = 25N/m 2。
提示：用牛顿粘性定侓求解，速度梯度取平均值。
解：(1 ) /s m 1025.1kg/m800/sm kg 0.0125-3⨯===ρμν （2）沿垂直方向（y 轴）速度梯度保持常数，δμμττ/21u dydu==== (0.01Ns /m 2)(0.5m/s)/(0.2×10-3m)=25N/m 2BP1.3.2 20℃的水在两固定的平行平板间作定常层流流动。
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流体力学标准化作业（三）——流体动力学本次作业知识点总结1.描述流体运动的两种方法（1）拉格朗日法；（2）欧拉法。
2.流体流动的加速度、质点导数流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即投影式为或 ()du u a u u dt t∂==+⋅∇∂ 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t∂∂为固定空间点，由时间变化引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。
()u u ⋅∇为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。
欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。
例如不可压缩流体，密度的随体导数3.流体流动的分类（1）恒定流和非恒定流（2）一维、二维和三维流动（3）均匀流和非均匀流4.流体流动的基本概念（1）流线和迹线流线微分方程迹线微分方程（2）流管、流束与总流（3）过流断面、流量及断面平均流速体积流量 3(/)A Q udAm s =⎰ 质量流量 (/)m A Q udAkg s ρ=⎰ 断面平均流速 A udAQ v A A ==⎰（4）渐变流与急变流5. 连续性方程（1）不可压缩流体连续性微分方程（2）元流的连续性方程（3）总流的连续性方程6. 运动微分方程（1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）矢量表示式（2）粘性流体运动微分方程（N-S 方程）矢量表示式 21()u f p u u u tνρ∂+∇+∇=+⋅∇∂ 7.理想流体的伯努利方（1）理想流体元流的伯努利方程（2）理想流体总流的伯努利方程8.实际流体的伯努利方程（1）实际流体元流的伯努利方程（2）实际流体总流的伯努利方程10.恒定总流的动量方程投影分量形式标准化作业(5)——流体运动学选择题1. 用欧拉法表示流体质点的加速度a 等于( )。
A. 22d r dt B. v t ∂∂ C. ()v v ⋅∆⋅ D. ()v v v t ∂+⋅∆⋅∂2. 水在一条管道中流动，若两截面的管径比321=d d ，则速度比12v v 为 （ ）。
A. 3B. 1/3C. 9D. 1/93. 通过一个曲面上的体积流量与曲面上的（ ）有关。
A. 法向速度B. 切向速度C. 密度分布D. 压强4. 连续性方程表示控制体的（ ）守恒。
A. 能量B. 动量C. 流量D. 质量5. 在（ ）流动中，流线和迹线重合。
A ．不可压缩B ．无黏C ．恒定D ．非恒定6. 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件是（ ）。
A ．理想流体B ．黏性流体C ．可压缩流体D ．不可压缩流体7. 当陨星在天空中下坠时，其划过的白线是( ) 。
A.流线B.迹线C.等势线D.等流函数线8. 欧拉法（ ）描述流体质点的运动。
A ．直接B ．间接C ．不能D ．只在恒定时能。
9. 流体微团的运动与刚体运动相比，多了一项（ ）运动。
A ．平移B ．旋转C ．变形D ．加速10.均匀流是（ ）。
A. 当地加速度为零B. 迁移加速度为零C. 向心加速度为零D. 合加速度为零11.一元流动限于（ ）。
A. 流线是直线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D ．运动参数不随时间变化的流动。
12.已知不可压缩流体的流速场为0)(),(===z y x u x f u z y f u ，，，则该流动为( )。
A. 一元流B. 二元流C. 三元流D. 均匀流13.恒定流是（ ）。
A.流动随时间按一定规律变化B. 各过流断面的速度分布相同C.各空间点上的运动要素不随时间变化D. 迁移加速度为零15.根据图1所示三通管流，可得( )。
A.321V V V q q q =+B.321V V V q q q =-C.321V V V q q q +=D.0321=++V V V q q q二、填空题1. 流线一般不能相交，且只能是一条 曲线。
2. 体积流量V q 与质量流量m q 的关系是 。
3. 渐变流断面上各点的测压管水头gp z ρ+近似等于 。
4. 在研究工程流体力学时主要采 。
5. 用欧拉法表示流体的质点加速度由 和 两部分组成。
三、判断题1. 根据流动的分类，三元流是指0,0,0≠≠≠z y x u u u 的流动。
（ ）2. 恒定流的迁移加速度等于零，而均匀流的当地加速度等于零。
（ ）3. 若流动的合加速度不等于零，则该流动必为非恒定流。
（ ）4. 恒定流是指运动要素不随时间和空间变化的流动。
（ ）5. 均匀流是指过流断面上各点流速均匀相等的流动。
（ ）6. 急变流是指流线近似为平行直线的流动。
（ ）7. 渐变流是指流速分布沿程不变的流动。
（ ）8. 拉格朗日法是以流场中每一流体质点作为研究对象。
（ ）9. 驻点上流线是相交的，这是因为驻点速度为无穷大的缘故。
（ ）10.过水断面都是平面。
（ ）四、计算题1、已知流场中的速度分布为u yz t =+，v xz t =-，xy ω=。
（1）试问此流动是否恒定？（2）求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。
2. 一流动的速度场为22(1)(2)v x t i y t j =+++，试确定在1t =时，通过（2，1）点的迹线方程和流线方程。
3. 不可压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？（1）22322(2)x y u x y u x x y y =+=--；（2）22x y u xt y u xt yt =+=-；（3）22223412222x y z u y xz u yz x yz u x z x y =+=-+=-；；4. 已知速度场2x u xy =，313y u y =-，z u xy =，试求（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。
标准化作业（6）——伯努利方程一、选择题1. 应用总流的伯努利方程时，两过水断面之间（ ）。
A.必须都是急变流B.必须都是缓变流C.不能出现急变流D.可以出现急变流2. 伯努利方程中gv g p z 22αρ++表示（ ）。
A.单位重量流体具有的机械能 B.单位质量流体具有的机械能C.单位体积流体具有的机械能D.通过过流断面流体的总机械能3. 皮托管用于测量（ ）。
A.点速度B.压强C.密度D.流量4. 如图1所示，输油管路中安装有一文丘里流量计，已知水银压差计中水银柱高差为p h ，则 =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+g p z g p z ρρ1122－( )。
A.p h ρρ水银 B.p h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-ρρ水银1 C.p h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-1ρρ水银 D.p h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ρρ水银1 5. 文丘里用于测量（ ）。
A.点速度B.压强C.密度D.流量 6. 关于水流流向的正确说法是( )。
A.水一定是从高处往低处流B.水一定是从流速大处往流速小处流C.水一定是从机械能大处往机械能小处流D.水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流图17. 伯努利方程中g v g p z 22αρ++表示（ ）。
A ．单位重量流体具有的机械能； B ．单位质量流体具有的机械能；C ．单位体积流体具有的机械能；D ．通过过流断面流体的总机械能。
8. 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系（ ）。
A.12p p >B. 12p p =C. 12p p <D.不定9. 图2所示文丘里管，已知管道直径m m 1001=d ，喉道直径m m 502=d ，文丘里流量计系数94.0=μ，水银压差计读数cm 25=p h ，则通过管道的水流量=V q ( )3m /s 。
A.0.030B.0.025C.0.020D.0.0110. 图3所示等径长直管流中，M-M 为过流断面，N-N 为水平面，则有( )。
A.21p p =B.43p p =C.g p z g p z ρρ2211+=+D.gp z g p z ρρ4433+=+ 图2 图3 二、填空题1. 只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的____________大小，就能判断出流动方向。
2. 水管内径=150mm d ，在1小时内排水310m ，则管内流量Q =_____ _，断面平均流速v =____ _。
3. 列伯努利方程式时，过水断面必须取在_________。
4. 黏性流体总水头线沿程的变化是 。
5. 安装在风道内的毕托管的测速管和测压管间的压差为O m m H 1002，若毕托管的流速系数为0.99，图4风道内空气的密度为31.12kg/m ，则风道内的风速为 m/s 。
三、判断题1. 由于黏性是流体的固有属性，因此，不管是理想流体还是实际流体，其机械能总是沿程减小的。
( )2. 在流量Q 一定条件下，流速水头gv 22与管径d 成正比。
( ) 3. 渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。
( )4. 实际流体总水头线是沿程下降的，而测压管水头线在一定条件下会沿程升。
( )5. 位置高度与测压管高度之和，称为测压管水头。
( )6. 测压管水头线沿流体的流动方向是时升时降。
( )7. 虹吸管最高处的压强大于大气压。
( )四、计算题1. 水流过一段转弯变径管,如图5所示,已知小管径1200mm d =，截面压力170kPa p =，大管径2400mm d =400mm ，压力240kPa p =，流速21m/s v =。
两截面中心高度差1m z =，求管中流量及水流方向。
图52.利用皮托管原理，测量水管中的点流速u ，如图6所示。
如读值60mm h ∆=，求该点流速。
图63. 高压水箱的出水管如图3-4所示，出水管的直径=0.1m D ，当阀门关闭时，压力表的读数为424.910N/m ⨯，当阀门打开时压力表的读数为421.9610N/m ⨯。
不考虑水头损失时，试求出水流量。
若水头损失为2.5m 时，求出水流量。
图74. 如图8所示，两个紧靠的水箱逐级放水，放水孔的截面积分别为1A 与2A ，试问：1h 与2h 成什么关系时流动处于恒定状态？这时须在左边水箱补充多大流量？图85. 离心式通风机如图9，用管道A 从大气中吸取空气，在直径=0.2m D 处接一玻璃管，其下端插入水槽中，水沿此管上升=0.25m H ，空气密度为31.23kg/m ρ=。
求每秒钟管道A 所吸取的空气量。
图96. 如10图所式。
设一虹吸管2m a =，=6m h ，=15m d 。
试求：（1）管内的流量；（2）管内最高点S 的压强；（3）若h 不变，点S 继续升高（即a 增大，而上端管口始终浸入水内），问使吸虹管内的水不能连续流动的值a 为多大？图10标准化作业（7）——动量方程一、选择题1. 恒定总流的连续性方程、伯努利方程、动量方程中的流速为( )。