流体力学第七章习题及答案2 - 2

流体力学课后习题及答案

第二章2-2解：由P gh ρ=得h 水 =Pg ρ水=3350101109.8⨯⨯⨯=5.1m 335010=3.21.6109.8Ph m gρ⨯==⨯⨯四氯化碳四氯化碳 335010=0.37513.6109.8Ph m g ρ⨯==⨯⨯水银水银2-3 解：（1）体积弹性模量 /dpEv d ρρ=+在重力场中流体的压强形式为：dpg dzρ=- d dp gdz Evρρρ∴=-=两边积分，带入边界条件：00,0,z p ρρ===0lnEvp Ev Ev ghρ∴=- 11222212.5*160N F *40000NF L L s F s ==⎛⎫=== ⎪⎝⎭题解：有杠杆原理知：F 所以： 6、如题2-6图所示，封闭容器中盛有ρ=800kg/3m的油，1300h mm =，油下面为水，2500h mm =，测压管中水银液位读数400hmm =，求封闭容器中油面上的压强p 的大小。

解：12g 0p h gh gh ρρρ++-=油水水银12g p gh h gh ρρρ=--水银油水333313.6109.840010109.8500100.8--=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯=44.6110pa ⨯2-7：解：（1）、2224F gh s 10009.81001010101098Nρ--==⨯⨯⨯⨯⨯=2）m 121216G [s h h s h ]1000199109.81.95g Nρ-=⨯⨯=⨯⨯⨯=（-）+02h（3）因为在21h h -处谁对容器有向上的压力2-8，解：由同一液面压强相等可列：(0)()gh sin /6p(0)1239.21/^3p p h l kn m θθπ===∴=液2-9 解：设A 点距左U 形管测压计水银页面高度为H 则B 点距右U 型管测压计水银高度为H+hB A B h gh g H h gh gh gh m ag ρρρρρρA P -P -+P P -P =-=-⨯⨯P 水水水水则（+）=则（）=（13600-1000）9.80.3=370442.10，解：选取右侧U 形管汞柱高作为等压面，有：1132()m B P g h h gh gh gh p ρρρρ++-+=+酒汞汞水B p 42.7410pa =-⨯2-11解:左边液面压强与右边液面压强相等知，.66g .66.89g .82g .8211g ⨯+-⨯=⨯+-⨯未知水未知水）（）（ρρρρ解得333102.31m kg 103.85⨯=⋅⨯=-未知ρ3m kg -⋅2-12 解：设左支管液面到另一液体分界面的距离为1h ，右支管为2h ，则有：1112222P gh P gh gh ρρρ+=++或121122121221()()P P g h h ghP P gh gh ghρρρρρρ-=--+-=-+=-得 1221()P P h gρρ-=-2-13解：gh P gh ρρ+=水水银P=gh gh ρρ∴-水银水127400.07891.8F PS N∴==⨯=2-14解：以闸门与液面交点为O 点，沿闸门向下方向建立坐标S ，取微元ds ，在面积bds 内，液体压力对链轴取矩()()0.2sin600.2dM ghbds s g s sdsρρ=-+=-+ 所以)0sin 600.2Mgb s sds ρ=-+Q对链轴取矩)cos600.2Q M Q =由力矩平衡得 0Q M M +=化简)1.*1.9320.302Q -=得 26778Q N=()()D 33352.151y y *1132***2*4121232,8832**10*10*12*89.6*10xcC c xc cD c I y sI b a y s d y F g h s ρ=+==========题解：依题意知又即:*16、一个很长的铅垂壁面吧海水和淡水隔开，海水深7m ；试确定淡水多深时壁面所受液体作用力合力为零。

《工程流体力学》习题1～7章参考答案

高
等
学
校
教
材
过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲：陈庆光
化学工业出版社教材出版中心
黄卫星, 陈文梅主编. 工程流体力学, 北京：化学工业出版社教材出版中心，2001.8
习题 1-1 如图 1-9 所示，一个边长 200mm 重量为 1kN 的滑块在 20 斜面的油膜上滑动，油膜厚度 0.005m，油的粘度 µ = 7 × 10−2 Pa ⋅ s 。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
V= 1000 3 1000 （因为是正方形容器，厚度为 3m）。 m 的油，使左侧容器中的油的高度增加了 ρ油 g 3ρ油 g
假设此时右侧容器的水位在原来的基础上升高了 ym，则根据左右容器的尺寸关系，左侧的油柱将下降 2ym。再根据等压面（等压面下降了 2ym 的高度）的性质有： 1000 1000 + ρ油 g h ( y + 2 y ) + (3 − 2) ⇒ y = 9 ρ g ≈ 0.01134m = 11.34mm 3ρ g = ρ水 g 水油习题 3-2 在海中一艘满载货物的船，其形态如图 3-10 所示。船底长度 12m，舱体宽度(垂直于纸面)上下均为 6m，船长两端梯度均为 45 ，并近似取海水的密度为 1000 kg m3 。求船加上货物的总质量。
参考答案 3
∂v ∂v y ∂vx ∂vz ∂v y ∂vx − − Ω = ∇×v = z − i + j+ ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ∂v ∂v cz cy j− k = x j+ x k = ∂z ∂y y2 + z2 y2 + z2

流体力学答案第七章习题及答案2 2.doc

习题及答案7 —9薄壁孔口出流，直径d=2mm,水箱水位恒定H=2m,试求: (1)孔口流量。

；⑵此孔口外接圆柱形管嘴的流量Q;(3) 管嘴收缩断面的真空。

解：(1 ) @=心顷~ j2gx2=1.22 n?/s(2) Q n = ^,A^H = 0.82^2gx2 =1.61 m3/s(3) 4 = 0.75//=0.75x2 = 1.5 mPg7 —10水箱用隔板分为A、B两室，隔板上开一孔口，其直径d 户4cm,在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径d2=3cm0 已知H=3m, h3=0. 5m,试求：(1) »、h2； (2)流出水箱的流量Q。

解：(1) & ="专7^ =「冬山(丑—4)=00.62 x 郴•。

町皿 = 0.82x得hi=1.07m h2=H- hFl.43m(2) Q=/Z^7^=0.62X"°：4)j2gxl.O7 =3.57 Vs7-12游泳池长25m,宽10m,水深1.5m,池底设有直径10cm 的放水孔直通排水地沟，试求放尽池水所需的时间。

V =25x10x1.5 = 375m31Qmax = M X/2^O = O^x-7rd2d2gH o =2.64xl0-2m3 解： 42Vt =——= 7.89/iQmax7-14虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度/F3m, Z2=5m, 直径d=75mm,两池水面高差H=2m,最大超高h=1.8m,沿程阻力系数入二0.02,局部阻力系数：进口J = 0.5,转弯支=0. 2,出口J = 1。

试求流量及管道最大超高断面的真空度。

80.075 、2 2— = 3.83—2g2g 19.6x23.20 m/s3.83 (0.075)2 Q = D * = 3.20X —~ -------------- =14.13 41/s列上游水池和最大超高处的伯诺里方程〃噫+。

3噫g +如 (I> 决如十讦+检斗l ・5H 1+-^- + 0 = H 2+0 + 0 + /Z Z Pg(d\卜勺+£+£+与+易 1 2x98000 仁 l+ --------------- =5+16.4— 9800 2g解:( 10 0.025x —— 2g I 0.025 i} i}^0.5+4+3x03+1 —=16.4—2g 2g(i +i 宙《解：列上下游水池的伯诺里方程丑+0 + 0 = ° + 0 + 0 + "『罗斋= 3.E7-16水从密闭容器A,沿直径d=25mm,长Z=10m 的管道流入容器B,已知容器A 水面的相对压强pF2at,水面高HFlm, Hi =1 m, H2=5m,沿程阻力系数入=0.025,局部阻力系数：阀门C a=4. 0,弯头£b=0.3,试求流量。

工程流体力学禹华谦习题答案第7章

7.1 水以来流速度v 0=0.2m/s 顺流绕过一块平板。

已知水的运动粘度s /m 10145.126-⨯=ν，试求距平板前缘5m 处的边界层厚度。

【解】计算x=5m 处的雷诺数50x 107.8/x v Re ⨯=ν=该处的边界层属湍流m 12.0)107.8(537.0Re x 37.051551x=⨯==δ7.2 流体以速度v 0=0.8m/s 绕一块长 L=2m 的平板流动，如果流体分别是水（s /m 10261-=ν）和油（s /m 108252-⨯=ν），试求平板末端的边界层厚度。

【解】先判断边界层属层流还是湍流水：610L 106.1/L v Re ⨯=ν= 油：520L 102/L v Re ⨯=ν=油边界层属层流m 077.08.02108477.5v L 477.5502=⨯⨯=ν=δ-水边界层属湍流m 042.0)106.1(237.0Re L 37.051651L=⨯==δ7.3 空气以速度v 0=30m/s 吹向一块平板，空气的运动粘度s /m 101526-⨯=ν，边界层的转捩临界雷诺数6xcr 10Re =，试求距离平板前缘x=0.4m 及x=1.2m 的边界层厚度。

空气密度3m /kg 2.1=ρ。

【解】（1）x=0.4m ，xcr 60x Re 108.0/x v Re <⨯=ν=，为层流边界层m 0024.0304.01015477.5v x 477.560=⨯⨯=ν=δ- （2）x=1.2m ，xcr 60x Re 104.2/x v Re >⨯=ν=，为湍流边界层m 023.0)104.2(2.137.0Re x 37.051651x=⨯==δ7.4 边长为1m 的正方形平板放在速度v 0=1m/s 的水流中，求边界层的最大厚度及双面摩擦阻力，分别按全板都是层流或者都是湍流两种情况进行计算，水的运动粘度s /m 1026-=ν。

【解】b=1m, L=1m, 60L 10/L v Re =ν=层流： m 005.01110477.5v L 477.560=⨯=ν=δ- 3Lf 1046.1Re 46.1C -⨯==N 46.1bL 2C v 21F f 20D =ρ=湍流： m 023.0)101(137.0Re L 37.051651L =⨯==δ 32.0L f 105.4)(Re 072.0C -⨯==N 5.4bL 2C v 21F f 20D =ρ=7.5 水渠底面是一块长L=30m ，宽b=3m 的平板，水流速度v 0=6m/s ，水的运动粘度s /m 1026-=ν，试求：（1）平板前面x=3m 一段板面的摩擦阻力；（2）长L=30m 的板面的摩擦阻力【解】设边界层转捩临界雷诺数5xcr 105Re ⨯=，因为5cr 0105/x v ⨯=ν,所以 m 083.0x cr =(1) x=3m ，平板边界层为混合边界层60x 1018/x v Re ⨯=ν=0025.01805)002.00053.0(0026.0Re Re )Re 46.1Re 074.0(Re 074.0C xxcr xcr 5xcr5xfm =--=--=N 406bL v 21C F 20fmD =ρ= (2) L=30m ，平板边界层为混合边界层60L 10180/L v Re ⨯=ν=00159.018005)002.00053.0(0016.0Re Re )Re 46.1Re 074.0(Re 074.0C Lxcr xcr 5xcr5Lfm =--=--=N 2577bL v 21C F 20fm D =ρ=7.6 一块面积为m 8m 2⨯的矩形平板放在速度s /m 3v 0=的水流中，水的运动粘度s /m 1026-=ν，平板放置的方法有两种：以长边顺着流速方向，摩擦阻力为F 1；以短边顺着流速方向，摩擦阻力为F 2。

流体力学第七章习题答案

第七章习题答案选择题（单选题）7.1比较在正常工作条件下，作用水头H ，直径d 相等时，小孔口的流量Q 和圆柱形外管嘴的流量n Q ：（b ）（a ）Q >n Q ；（b ）Q <n Q ；（c ）Q =n Q ；（d ）不定。

7.2圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（b ）（a ）l =（3~4）d ，0H >9m ；（b ）l =（3~4）d ，0H <9m ；（c ）l >（3~4）d ，0H >9m ；（d ）l <（3~4）d ，0H <9m 。

7.3图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c ）（a ）1Q <2Q ；（b ）1Q >2Q ；（c ）1Q =2Q ；（d ）不定。

7.4并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度2l =31l ，通过的流量为：（c ）2（a ）1Q =2Q ；（b ）1Q =1.52Q ；（c ）1Q =1.732Q ；（d ）1Q =32Q 。

7.5并联管道1、2、3、A 、B 之间的水头损失是：（d ）1（a ）fAB h =1f h +2f h +3f h ；（b ）fAB h =1f h +2f h ；（c ）fAB h =2f h +3f h ；（d ）fAB h =1f h =2f h =3f h 。

7.6长管并联管道各并联管段的：（c ）（a ）水头损失相等；（b ）水里坡度相等；（c ）总能量损失相等；（d ）通过的流量相等。

7.7并联管道阀门为K 全开时各段流量为1Q 、2Q 、3Q ，现关小阀门K ，其他条件不变，流量的变化为：（c ）（a ）1Q 、2Q 、3Q 都减小；（b ）1Q 减小，2Q 不变，3Q 减小；（c ）1Q 减小，2Q 增加，3Q 减小；（d ）1Q 不变，2Q 增加，3Q 减小。

7.8 有一薄壁圆形孔口，直径d 为10mm ，水头H 为2m。

《流体力学》第七章不可压缩粘性流体的流动

应力与应变的关系--------本构关系
du
dy
对照牛顿实验
pyx
斯托克斯假设
(1). 应力与变形速率之间为线性关系(小变形(各向同性假设) (3). 趋于零时, 应力状态退化为理想流体的应力状态(当流体处于静止状态时,符合静止流体的应力特征)
pyz pzy
pzx pxz
pyx
p y x y
dy 2
pyy

p y y y
dy 2
pxx

pxx x
dx 2
pxy

pxy x
dx 2
y x
pxx

pxx x
dx 2
pxy

pxy x
dx 2
pyx

p y x y
dy 2
pyy

p y y y
dy 2

p y x y

pzx z
)
将pxx pyx pzx 的表达式代入, 设不可压, 则有
同理有
ax

fx

1

p x

(
2u x 2

2u y 2

2u z 2
)
ay

fy

1

p y

(
2v x 2

2v y 2

2v z 2 )
az

fz

1

p z
pzz

p

2
w z
相加
1 3
(
pxx

pyy

《工程流体力学》第七章粘性流体动力学

x方向： 1)表面力：作用在左右两面上力的合力：
作用在上下两面上力的合力：
作用在前后两面上力的合力：
作用在整个六面体上表面力沿x轴方向的合力：
2) x方向质量力：单位质量流体受到的质量力分量：X;
六面体受到的质量力： Xrdxdydz
牛顿第二定律：
—— 以应力形式表示的粘性流体运动微分方程再把表面应力和变形率之间关系代入上3式：
应力：各向同性
运动粘性流体：存在法向、切向表面力应力：各向异性
流体中：任一点c ：绕c任意方位
c点应力定义: 要计算两个向量的比值
用作用在dAx, dAy, dAz上的dFx, dFy, dFz：定义c上的应力
需要2个下标表示：9个应力分量
第1个下标i：应力作用方向第2个下标j：作用面方向
第七章粘性流体动力学
运动粘性流体与理想流体的差别： 1. 粘性切应力：存在 2. 物面上流体速度：为零 —— 壁面无滑移条件运动性质存在重大区别
第一节粘性流体中作用力
一、粘性应力： 1.质量力：与流体质量有关
与流体粘性无关粘性流体中质量力考虑方法：和理想流体相同
2. 表面力：静止和运动理想流体：仅存在指向作用面法向表面力
由于外部无粘流：受到分离流的排挤明显改变：其中压强分布实际计算：用实测物面压力分布计算分离点前附面层流动附面层分离：使流体一部分机械能损失在涡流中
绕流物体阻力增加流体机械效率降低甚至产生不稳定流动导致机器损坏防止或推迟附面层分离现象发生：是工程上一个重要问题
边界层分离后：形成尾涡区尾涡区压强：基本上等于分离点压强压强：上下对称若将压强在圆柱面上积分：则得压差阻力
流体在y+l层时均速度：

流体力学习题及答案-第七章(DOC)

第七章粘性流体动力学7-1 油在水平圆管内做定常层流运动，已知75=d （mm ），7=Q （litres/s ），800=ρ (kg/m 3)，壁面上480=τ（N/m 2），求油的粘性系数ν。

答：根据圆管内定常层流流动的速度分布可得出2081m u λρτ=；其中：λ是阻力系数，并且Re64=λ； m u 是平均速度，585.1075.014.325.010741232=⨯⨯⨯==-d Qu m π（m/s ）。

由于阻力系数208m u ρτλ=，因此0202886464Re τρτρλmm u u ===；即：28τρνmm u du =；所以油的粘性系数为401055.3585.18008075.0488-⨯=⨯⨯⨯==m u d ρτν（m 2/s ）。

7-2 Prandtl 混合长度理论的基本思路是什么？答：把湍流中流体微团的脉动与气体分子的运动相比拟。

7-3无限大倾斜平板上有厚度为h 的一层粘性流体，在重力g 的作用下做定常层流运动，自由液面上的压力为大气压Pa ，且剪切应力为0，流体密度为ρ，运动粘性系数为ν，平板倾斜角为θ。

试求垂直于x 轴的截面上的速度分布和压力分布。

答：首先建立如图所示坐标系。

二维定常N-S 方程为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂22221y u x u x pf y u v x u u x νρ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂22221y v x v y pf y v v x v u y νρ 对于如图所示的流动，易知()y u u =，()y p p =，0=v ，θsing f x =，θcos g f y -=；即x 方向速度u 和压力p 仅是y 的函数，y 方向速度分量0=v 。

因此上式可改写为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+=∂∂2222y u x u f x uu x ν ypf y ∂∂=ρ1 由不可压缩流体的连续方程0=∂∂+∂∂y v x u 可知，由于0=v ，0=∂∂yv，则0=∂∂x u ；则上式可进一步简化为：022=∂∂+yuf x ν （1）ypf y ∂∂=ρ1 （2）对于（1）式，将θsin g f x =代入，则有：θνsin 122g y u -=∂∂ 两端同时积分，得到：1sin 1C y g y u +-=∂∂θν由于当h y =时，0=∂∂=yuμτ，即0=∂∂y u ，代入上式有：h g C θνsin 11=因此：y g h g y u θνθνsin 1sin 1-=∂∂ 两端再次同时积分，得到：()22sin 21sin 1C y g hy g y u +-=θνθν由于0=y 时，()00=u ，代入上式，知02=C ；则有：()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221sin 1y hy g y u θν 若将ρμν=代入，则上式成为： ()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221sin y hy g y u θμρ 该式即为流动的速度分布。

华中科技大学流体力学第七章-2全解

j
p z
k
dxi
dyj
dzk
PF x
dx
PF y
dy
PF z
dz
1
p x
dx
p y
dy
p z
dz
dPF
dp
定义如果流体密度只是当地压强的单值函数，即
p
该流体为正压流体。
此时，可以定义一空间函数
PF
dp
p
1
或者
PF
p ρ
PF -- 压强函数
PF
dp
p
PF
1 p ρ
解
L udx vdy L 6ydx 8xdy
在圆 x2 + y2 = 1上,
x cos
y sin
其速度环量为
2
2
0 6sind(cos ) 0 8cosd(sin ) 14
2．旋涡强度
涡量 -- 速度场的旋度
v 2
1 v
2
面积A上的涡通量 -- 涡量在 A 上法向分量的积分也称为旋涡强度(或涡强)
例密度是常数的均质不可压缩流体是正压流体,
ρC
PF
p
例等熵流动的均质气体是正压流体,
p
1 ρ
p
p
C
PF
1
p
1
p
1 ρ
p
1
1
PF
dp
c
p
dp
1
c p 1
1
1
p
c
p
p 1
例大气层中的空气不是正压流体，因为在大气层中空气的密度不仅随压强变化，还与温度、湿度有关。

流体力学吴望一教材第七章作业参考答案

第七章作业参考答案12.设复位势为()()()()()2211ln 123ln 4z i z i z z ω=+++-++ 试分析它们是由哪些基本流动组成的？并求沿园周229x y +=的速度环量Γ及通过该圆周的流体体积流量Q .解：()()()()()()()11ln ln 23ln 2ln 2z i z i z i i z i z i zω=+++-+-++-+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦ =()()()()()()ln ln ln ln 2ln 22ln 2z i z i i z i i z i z i z i ++-+++-+++-()()13ln 23ln 2i z i i z i z-+--+ 它可看成是在()0,1±处强度为2π的点源，在()0,2±处强度为4π的的点源和在()0,1±处强度为2π-的点涡，在()0,2±处强度为6π的点涡，以及在原点强度为2M π=-的偶极子。

所以8πΓ=，12Q π=13.设复位势为()1ln z m z z ω⎛⎫=- ⎪⎝⎭试问它们是由哪些基本流动组成的？求流线和单位时间通过z i =和1/2z =两点连线的流体体积.习题册，习题六（7）题中m 的定义有所不同。

18.证明沿正x 轴的均匀流V 加上在z a =-处强度为2m π的点源和在z a =处强度为2m π点汇组成卵形体的绕流，求驻点及卵形体方程.由题知()()()ln ln z vz m z a m z a ω=++--d m m V V dz z a z aω==+-+-，当0V =时为驻点。

，则驻点位置为z =()()()ln ln z vz m z a m z a ω=++--，z 用x iy +带入，则流线为()2222Im arctan y ay V m x y a ω=++-所以卵形体的方程为： 2222arctan 0y ay V m x y a+=+- 32.设一圆柱半径为a ，在距圆柱中心为()f f a >处分别放置（1）强度为2Q π的点源；（2）强度为2m π的偶极子；（3）强度为2πΓ的点涡.分别计算以上各种情况下圆柱所受的合力，设流体密度为ρ.解：（1）()()22()ln ln ln ln ln a a z Q z f Q f Q z f z z c z f ω⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-=-+--+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭根据恰普雷金公式222211122c c i d i Q R dz dz z f z a f z ρωρ⎛⎫⎛⎫==+- ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭⎰⎰ ()22222a Q f f a πρ=- （2）（3）方法同（1）结果为（2）()223224a m fR f a πρ=-，（3）()22222a R f f a ρπΓ=-。

流体力学第7章不可压缩流体动力学基础

i ×u = x ux
i y uy
k z uz
u z u y x = y z u x u z y = z x u y u x z = x y
u y u x u x u z u z u y =( )i + ( )j+( )k y z z x x y
与
= 2ω = x i + y j + z k
ρ u x dx ( ρ )(u x )dydzdt x x 2
dt时段从前面流出的流体质量为时段从前面流出的流体质量为
u x dx ρ ( ρ + )(u x + )dydzdt x x 2
规定流入为正,流出为负, 时段从前后面流入规定流入为正,流出为负, dt时段从前后面流入流出的质量差为
( ρu x ) ( ρu y ) ( ρu z ) ρ dxdydzdt = + + dxdydzdt t y z x
可压缩流体非恒定流的连续性微分方程
ρ ( ρu x ) ( ρu y ) ( ρu z ) + + + =0 t x y z
对于不可压缩流体: 对于不可压缩流体:
= 2ω = x i + y j + z k
涡量是空间坐标和时间的矢性函数,有涡流则构成一个矢量场, 函数,有涡流则构成一个矢量场, 也称为涡量场. 也称为涡量场.
u z u y x = y z u x u z y = z x u y u x z = x y
哈米尔顿算子是一个矢性微分算子
速度环量符号: 速度环量符号:
Γ
Γ = lim ∑ u cos α ds = ∫ u cos αds = ∫ u cos(u , ds ) ds

流体力学第七章

扰动因素
对比抗衡
v
粘性稳定
d
惯性力 vd Re 粘性力
利于稳定
圆管中恒定流动的流态转化仅取决于雷诺数，这是客观规律用无量纲量表达的又一例证，也是粘性相似准则的实际应用。
圆管中恒定流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，又分为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。有实际意义的是下临界雷诺数，表示低于此雷诺数的流 ReC 2320 动必为层流，有确定的取值，圆管定常流动取为
流动中流体所承受的阻力来自于流体质点间及流体和管壁间摩擦阻力，称为沿程阻力。
l v2 h d 2g
称为沿程水头损失
2. 非均匀流动和局部损失hζ
在非均匀流动中，各流段所形成的阻力是各种各样的，但都集中在很短的流段内，这种阻力称为局部阻力。
v2 h 2g
称为局部水头损失
§7-1 流动状态实验——雷诺实验
第七章流体在管路中的流动
流动阻力和水头损失
层流与紊流圆管中的层流运动圆管中的紊流运动局部水头损失
实际流体具有粘性，单位重量的流体在运动过程中因克服粘性阻力而耗损的机械能称为水头损失。为了使流体能维持自身的运动，就必须从外界给流体输入一定的能量以补偿水头损失。例如，为保证管路正常通水，就得通过水泵给水管输入能量。因此，水头损失的研究具有重要的意义。
五. 紊流运动中的水头损失
影响的因素
f (Re, / r )
对Hale Waihona Puke 流64 Re对紊流
f (Re, / r )
§7-7
管中流动沿程阻力系数的确定

流体力学(兰州理工大学)【智慧树知到】章节答案

流体力学（兰州理工大学）【智慧树知到】章节答案流体力学（兰州理工大学）章节测试答案第一章测试1、通常情况下，气体和液体的粘性随温度的降低分别（）。

A、增大；减小B、不变；减小C、减小；增大D、不变；不变我的答案：C2、理想液体与实际液体的主要差别在于压缩性。

我的答案：X3、压力和粘滞力分别属于( )。

A、表面力、质量力B、表面力、表面力C、质量力、表面力D、质量力、质量力我的答案：B4、液体表面正压力的大小与牛顿内摩擦力大小无关。

我的答案：√5、流体运动粘度的单位是 N·m2/s。

我的答案：X6、流体力学的研究方法主要有理论分析、实验研究和数值模拟。

我的答案：√7、有两平板，上板以0.25 m/s的速度自左向右运动，下板固定不动，两板距离为0.5 mm，充满粘性流体。

若上板单位面积上的作用力为2 N/m2，则可由牛顿内摩擦定理计算得到该流体的动力粘度为0.004Pas。

我的答案：√8、一块质量为m=5kg、面积为A=1500px×1000px的板沿着与水平面成θ=30°的斜面以速度u=0.3 m/s下滑，下滑时油层厚度δ=0.6mm。

根据上述条件可以求解出油液的动力粘度为0.049Pa · s。

我的答案：√9、静止流体可以承受一定的（）。

A、压力B、拉力C、剪切力D、均不对我的答案：A10、牛顿切应力公式也可表述为：各流层间的切应力与流体微团的角变形速度成（）规律分布。

A、正比B、反比C、倒数D、对数我的答案：A第二章测试1、当某点的绝对压强小于当地大气压时，则该点的相对压强为负值，该点存在着真空。

我的答案：√2、金属测压计的读数为计示压强。

我的答案：√3、满足（）的液体中，等压面就是水平面。

A、静止B、同种C、连续D、运动我的答案：ABC4、如图所示,U形管测压计和容器A连接。

已知h1=0.25 m,h2=1.61 m,h3=1 m,则容器中水的绝对压强和真空度分别为33.3 kPa和68.0 kPa。

流体力学吴望一教材第七章作业参考答案

第七章作业参考答案12.设复位势为()()()()()2211ln 123ln 4z i z i z z ω=+++-++ 试分析它们是由哪些基本流动组成的？并求沿园周229x y +=的速度环量Γ及通过该圆周的流体体积流量Q .解：()()()()()()()11ln ln 23ln 2ln 2z i z i z i i z i z i zω=+++-+-++-+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦ =()()()()()()ln ln ln ln 2ln 22ln 2z i z i i z i i z i z i z i ++-+++-+++-()()13ln 23ln 2i z i i z i z-+--+ 它可看成是在()0,1±处强度为2π的点源，在()0,2±处强度为4π的的点源和在()0,1±处强度为2π-的点涡，在()0,2±处强度为6π的点涡，以及在原点强度为2M π=-的偶极子。

所以8πΓ=，12Q π=13.设复位势为()1ln z m z z ω⎛⎫=- ⎪⎝⎭试问它们是由哪些基本流动组成的？求流线和单位时间通过z i =和1/2z =两点连线的流体体积.习题册，习题六（7）题中m 的定义有所不同。

18.证明沿正x 轴的均匀流V 加上在z a =-处强度为2m π的点源和在z a =处强度为2m π点汇组成卵形体的绕流，求驻点及卵形体方程.由题知()()()ln ln z vz m z a m z a ω=++--d m m V V dz z a z aω==+-+-，当0V =时为驻点。

，则驻点位置为z =()()()ln ln z vz m z a m z a ω=++--，z 用x iy +带入，则流线为()2222Im arctan y ay V m x y a ω=++-所以卵形体的方程为： 2222arctan 0y ay V m x y a+=+- 32.设一圆柱半径为a ，在距圆柱中心为()f f a >处分别放置（1）强度为2Q π的点源；（2）强度为2m π的偶极子；（3）强度为2πΓ的点涡.分别计算以上各种情况下圆柱所受的合力，设流体密度为ρ.解：（1）()()22()ln ln ln ln ln a a z Q z f Q f Q z f z z c z f ω⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-=-+--+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭根据恰普雷金公式222211122c c i d i Q R dz dz z f z a f z ρωρ⎛⎫⎛⎫==+- ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭⎰⎰ ()22222a Q f f a πρ=- （2）（3）方法同（1）结果为（2）()223224a m fR f a πρ=-，（3）()22222a R f f a ρπΓ=-。

流体力学第七章孔口、管嘴出流和有压管道 (2)

解：倒虹吸管一般作短管计算。本题管道出口淹没在水下；
而且上下游渠道中流速相同，流速水头消去。因所以而
Q c A 2 gz c
d 4Q
d 2
4
2 gz
c 2 gz
c
1 l d
因为沿程阻力系数λ或谢才系数C都是d 的复杂函数，
因此需用试算法。
先假设d＝0.8m，计算沿程阻力系数：
v 1 l 1 d
1 1 l d
2 gH 0
通过管道流量 Q
c
1
A 2 gH 0
c A 2 gH0
式中
l 1 d
称为管道系统的流量系数。
当忽略行近流速v时，流量计算公式变为 Q c A 2gH
2、淹没出流
列断面1-1和2-2能量方程
z 3 1 105 85 20m
hw14 为吸水管及压力管水头损失之和。已求得吸水管
水头损失为 0.22m，当压力管按长管计算时，整个管道的水头损失为
hw14
Q 0.22 2 l K
2
压力管的流量模数
K A2C2 3.14 0.52 1 0.5 2 3 R2 ( ) 4 0.013 4
g
lB v zs (1 e b ) hv d 2g
即而
lB v2 z s hv (a e b ) d 2g
2
lB v2 hv (1 e b ) d 2g
20 7 (1 0.024 0.5 0.365) 1 1.9852 6.24m 2 3.14 1 2 2 9.8( ) 4
2

流体力学第七章习题答案

第七章习题答案选择题（单选题）7.1 比较在正常工作条件下，作用水头H ，直径d 相等时，小孔口的流量Q 和圆柱形外管嘴的流量Q n ：（b）（a）Q >Q n ；（b）Q <Q n ；（c）Q =Q n ；（d ）不定。

7.2 圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（b）（a）l=（3~4）d，H0>9m；（b）l=（3~4）d ，H 0<9m；（c）l >（3~4）d ，H0>9m；（d）l <（3~4）d ，H 0<9m。

7.3 图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c）1H2a）Q1 <Q2；（b）Q1 > Q2 ；（c）7.4 并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度1Q1（a）Q1= Q2；（ b ）Q1=1.5 Q2；（c）Q1=1.73 Q2；（d）Q1=3 Q2。

7.5 并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：（d）Q1=Q2 ；（d）不定。

l2 =3 l1 ，通过的流量为：（c）（a ） h fAB =h f1 +h f2+h f3 ；（b ） h fAB =h f1+h f2；（c ） h fAB =h f2+h f3；（d ） h fAB =h f1=h f 2=h f3。

7.6 长管并联管道各并联管段的：（c ）（ a ）水头损失相等；（ b ）水里坡度相等；（ c ）总能量损失相等；（d ）通过的流量相等。

7.7 并联管道阀门为 K 全开时各段流量为 Q 1 、 Q 2 、 Q 3 ，现关小阀门 K ，其他条件不变，流量的变化为：（ c ）KQ 3（a ）Q 1 、 Q 2 、 Q 3都减小；（b ） Q 1减小， Q 2不变， Q 3减小；（c ） Q 1减小， Q 2增加， Q 3减小；（ d ） Q 1不变， Q 2增加， Q 3减小。

7.8 有一薄壁圆形孔口，直径 d 为 10mm ，水头 H 为 2m 。

工程流体力学闻德第七章流动阻力和能量损失课后习题答案

工程流体力学闻德课后习题答案第七章流动阻力和能量损失7—1 管道直径d = 100 mm ，输送水的流量为10 kg/s ，如水温为5℃，试确定管内水流的状态。

如用这管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度ρ= 850 kg/m 3、运动粘度ν= 1.14 cm 2/s ，试确定石油流动的流态。

解：（1）2410m/s 1.27m/s 0.11000Q v A π⨯===⨯⨯ 621.51910m /s ν-=⨯ （t = 5℃）61.270.183********.51910ν-⨯===>⨯vd Re ，为湍流（2）2410m/s 1.50m/s π0.1850Q v A ⨯===⨯⨯ 21.14cm /s ν=15010131620001.14ν⨯===<vd Re ，为层流7—2 有一管道，已知半径r 0 = 15 cm ，层流时水力坡度J = 0.15，湍流时水力坡度J =0.20，试求两种流态时管壁处的切应力0τ和离管轴r =10 cm 处的切应力τ。

（水的密度ρ=1000kg/m 3）。

解：（1）层流时，300.159.8100.15Pa 110.252gRJ τρ==⨯⨯⨯=Pa 00r r ττ=，110.250.1Pa 73.50Pa 0.15τ⨯== （2）湍流时，300.159.8100.20Pa 147Pa 2gRJ τρ==⨯⨯⨯= 00r r ττ=，1470.1Pa 98Pa 0.15τ⨯== 7—3 设有一恒定均匀有压圆管管流，如图所示。

现欲一次测得半径为r 0的圆管层流中的断面平均流速v ，试求毕托管端头应放在圆管中离管轴的径距r 。

解：2220()432gJ gJ u r r v d ρρμμ=-== 2220011()48r r r -=00.707r r ==7—4 明渠二维均匀层流流动如图所示。

若忽略空气阻力，sin J θ=,试证明切应力()g h y J τρ=-，流速(2)2J u gy h y ρμ=-，最大流速2max 2J u g h ρμ=，平均流速v = max 23u ；因水力半径R = h ，若令24λ=h Re ，ρμ=h vh Re ，则2f 42λ=l v h R g。

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