实验流体力学作业
流体力学实验报告(全)
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
2.当PB，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
流体力学课后作业
解：溢流阀出口接油箱，则其进出口压差为其进口压力，由孔口流量方程 可知，在面积不变，即弹簧压缩量不变时，流量增大，其进口压力会增加。
4-6减压阀的出口压力取决于什么？其出口压力为定值的条件是什么？
解：
减压阀出口压力取决于负载压力的大小：负载压力小于其调定压力时，出口压力为负载压力；负载压力大于其调定压力时，出口压力为其调定值。
解：
2图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa，管道和换向阀的压力损失不计。试分析：
1）当DT吸合时活塞处于运动过程中，pB、pA、pC三点的压力各为多少？
4某液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1450r/min,排量V=100mL/r，容积效率ηv=0.95总效率η=0.9，求泵的输出功率与电动机驱动功率。
二、作业题
2-9某液压泵的最大工作压力p=10MPa，电机转速n=1450r/min,排量V=17.6mL/r，容积效率ηv=0.90总效率η=0.8，求电动机驱动功率
危害：容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。
容积增大p↓形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等
总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。
2液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？
2如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=100*10-4m2，有杆腔的面积A2=80*10-4m2，缸1的输入压力p1=0.9MPa，输入流量q=12L/min，不计损失与泄漏，求
(完整版)流体力学作业试题库及答案
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。
流体力学作业1
1,2,3,4班习题1：输水管长 l=200 m ，直径 d=0.4m.做水压实验．使管中压强达到 5.39×lO 6Pa 后停止加压，经历 1 h 管中压强降到 4.90×106 Pa 。
如不计管道变形，问在上述情况下，经管道漏缝流出的水量平均每秒是多少? 水的压缩率 k=4.83×106Pa-1习题2、海水在海面附近的密度为1025kg/m 3，在海面下8km 处的压力为81.7MPa ，设海水的平均弹性模量为2340MPa ，试求该深度处海水的密度。
习题3. 有一极薄平板在厚度分别为 3cm 的两种油层中以u=O.6m ／s 的速度运动。
已知上层油的动力黏度为下层油的2倍，两油层在平板上产生的总切应力为 25 N ／m 2。
求1μ和2μ5,6,7班习题1、盛满石油的油槽内部绝对压力为5×105Pa ，若从槽中排出石油40kg ，槽内压力就降低至l05Pa 。
已知石油的比重为0.9，体积弹性系数为1.35×109N/m 2，求油槽的体积。
习题2、图示为压力表校正器。
器内充满压缩系数为βp ＝4.75×10－10 1/Pa 的油液，器内压力为105Pa 时油液的体积为200mL 。
现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm ，丝杆螺距为2mm ，当压力升高至20MPa 时，问需将手轮摇多少转？已已知知：：p 0＝105Pa ，p ＝20MPa ，βp ＝4.75×10－10 1/Pa ，V 0＝200mL ，d ＝1cm ，δ＝2mm 。
习题3、上下两块平行圆盘，直径均为d ，间隙厚度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M 的表达式。
已已知知：：d ，δ，μ，ω。
解解析析：：8,9,10班习题1、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。
流体力学作业
流体力学作业第一部分1.流体和固体的主要区别有哪些？答案：流体和固体的主要区别在于液体的易流动性，即固体具有抵抗一定量的拉力、压力和剪切力的能力；而流体可以抵抗压力，但不能承受拉力，特别是静止的流体不能抵抗剪切力，在切向力的作用下可以无限变形。
2.什么类型的力使流体变形？答案：使流体变形的主要力是剪切力，在剪切力作用下，流体可以无线变形。
3.理想流体的定义是什么？答案：理想流体是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。
4. 完全气体的定义是什么？怎么用表达式表达？答案：符合气体状态方程：p=ρRT的气体为理想气体，其表达式就是p=ρRT 式中p——压强；ρ——密度；R——气体常数；T——温度。
5. 马赫数的定义是什么？超音速和亚音速的区别？能否多谈一些？答案：物体运动的速度与声速的比值叫做马赫数，用M表示。
当M>1时，即物体速度大于声速的时候为超声速，当M<1时，即物体的速度小于声速，此时为亚声速，马赫数为1时即为声速，马赫数大于五左右为超高声速。
在大多数情况下，对于马赫数M ≤0.3时，若密度的改变只有平均值的2%，那么气体的流动就认为是不可压缩的；一般来说，马赫数小于0.15时可以将此流动看作不可压缩流动来处理。
6. 层流和湍流的现象，能否描述一下？用什么来判断它们？答案：层流：流体只做轴向运动，而无横向运动，此时水在管中分层流动，各层之间互不干扰、互不相混。
湍流：水剧烈波动，断裂并混杂在许多小旋涡中，处于完全无规则的乱流状态。
比如自来水管中的自来水，当水龙头开的较小的时候为层流，当水龙头开的最大时的状态为湍流状态。
比如雷诺的实验中，当水速较小时染色水为一条直线，湍流时乱作一团。
判断的标准用雷诺数，根据雷诺数的大小来区分是层流还是湍流。
7. 粘度会引起流动产生什么？气体和液体中的粘度产生有什么区别吗？答案：粘度会使流体各层之间产生内摩擦力，引起能量的耗损。
液体的粘性主要是由分子内聚力决定的，即分子之间的引力；而气体的粘度主要是由分子的动量交换决定的。
流体力学综合实验报告
流体力学综合实验报告流体力学综合实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律和流体力学性质的学科，广泛应用于工程领域。
本实验旨在通过一系列实验，深入了解流体的性质和运动规律，加深对流体力学的理论知识的理解和应用。
实验一：流体静力学实验在这个实验中，我们使用了一个容器装满了水，并通过一个小孔使水流出。
通过测量水的高度和流量，我们可以了解到流体静力学的基本原理。
实验结果表明，当小孔的面积增大时，流出的水流量也随之增加，而当容器的高度增加时，流出的水流量也会增加。
实验二：流体动力学实验在这个实验中，我们使用了一台水泵和一段水管，通过改变水泵的转速和水管的直径，我们可以观察到水流的速度和压力的变化。
实验结果表明，当水泵的转速增加时，水流的速度也会增加，而当水管的直径增加时，水流的速度会减小。
同时，我们还发现，水流的速度和压力之间存在一定的关系，即当水流速度增加时，压力会减小。
实验三：流体粘度实验在这个实验中，我们使用了一个粘度计和一种称为甘油的液体。
通过测量液体在粘度计中的流动时间，我们可以计算出液体的粘度。
实验结果表明，甘油的粘度较大，流动时间较长，而水的粘度较小，流动时间较短。
这表明不同液体的粘度是不同的。
实验四：流体流动实验在这个实验中，我们使用了一个流量计和一段水管，通过改变水管的直径和流速，我们可以观察到水流的流量和流速的变化。
实验结果表明，当水管的直径增加时，水流的流量也会增加，而当流速增加时，水流的流量也会增加。
同时，我们还发现，水流的流量和流速之间存在一定的关系，即当流速增加时，流量也会增加。
结论：通过以上实验，我们深入了解了流体的性质和运动规律。
我们发现，流体静力学和动力学的基本原理可以通过实验来验证，并且不同液体的粘度是不同的。
此外，我们还发现，流体的流量和流速之间存在一定的关系。
这些实验结果对于工程领域的流体力学应用具有重要的意义，可以帮助我们更好地理解和应用流体力学的理论知识。
流体力学大作业实验报告
END DO PRINT*,"摩擦系数为:",S END PROGRAM
运行结果：
∴ = 0.033379640， ∴ V = 58.8 ÷ (1.8 + 70 ) /s = 3.77m/s 经检验， = = 433001 > 4000，为紊流，符合假设。 ∴流量Q = AV = × V = 0.0666 /s
S=(1/(-2.0*LOG10((A/D)/3.7+2.51/(SQRT(58.8/(1.8+70*T))*D/U*SQRT(T)))))**2
DO WHILE(ABS(S-T)>E) PRINT*,"摩擦系数为:",S T=S S=(1/(-2.0*LOG10((A/D)/3.7+2.51/(SQRT(58.8/(1.8+70*T))*D/U*SQRT(T)))))**2
∴ V = 58.8 ÷ (1.8 + 70 ) /s
由科尔布鲁克公式 = −2.0 ( . + . )，其中 =
查表得， = 10℃时，运动粘性系数 = 1.306 × 10 /s D=150mm, Δ = 1 将V的表达式代入科尔布鲁克公式得：
= −2.0 ( + . )=−2.0 ( +
.
.
.
==6−.31606mm//ss，
流体力学大作业
7-36
题目：设有一虹吸管，其装置如图所示，设管径为 150mm。
试求通过该管的流量。已知水温为 10℃，∆=
，
弯头 = . ,， 进口 = . 。
推导过程：
选取截面 1-1,2-2 如右图所示， = 0 , = −3 , = = 由总流伯努利方程
流体力学课后作业
1.1 A pressure of 2⨯106N/m2 is applied to a mass of water that initially filled a 1,000cm3 volume. Estimate its volume after the pressure is applied.将2⨯106N/m2的压强施加于初始体积为1,000cm3的水上，计算加压后水的体积。
(999.1cm3)1.2 As shown in Fig.1-9, in a heating systemthere is a dilatation water tank. The whole volume ofthe water in the system is 8m3. The largesttemperature rise is 500C and the coefficient ofvolume expansion is αv=0.0005 1/K, what is thesmallest cubage of the water bank?如图1-10所示，一采暖系统在顶部设一膨胀水箱，系统内的水总体积为8m3，最大温升500C，膨胀系数αv=0.005 1/K，求该水箱的最小容积？(0.2m3) Fig. 1-9 Problem 1.21.3 When the increment of pressure is 50kPa, the density of a certain liquid is 0.02%. Find the bulk modulus of the liquid.当压强增量为50kPa时，某种液体的密度增加0.02%。
求该液体的体积模量。
( 2.5⨯108Pa)1.4 Fig.1-10 shows the cross-section of an oiltank, its dimensions are length a=0.6m, widthb=0.4m, height H=0.5m. The diameter of nozzleis d=0.05m, height h=0.08m. Oil fills to theupper edge of the tank, find:(1)If only the thermal expansioncoefficient αv=6.5⨯10-41/K of the oil tank isconsidered, what is the volume Fig.1-10 Problem 1.4of oil spilled from the tank when the temperature of oil increases from t1=-200C to t2=200C?(2)If the linear expansion coefficient αl=1.2⨯10-51/K of the oil tank is considered, what is the result in this case?图1-10为一油箱横截面，其尺寸为长a=0.6m、宽b=0.4m、高H=0.5m，油嘴直径d=0.05m，高h=0.08m。
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。
一组创新流体力学小实验
一组创新流体力学小实验1 吹气成“雾”将一小段细玻璃管在酒精灯火焰上烧软后弯成V形，成一连通器(也可采用透明细塑软管弯制)，在里面装上色水。
可看到连通器内的水柱在静止时两边液面平齐(成一小压强计)。
实验时用一段玻璃管(其它空心细管也行)对着V形玻璃管的a端吹气。
由于a端玻璃管口的空气流速大，压强小，在大气压的作用下，V形管的水柱向a端移动(可看到V形管里a端水面明显高于b端)。
如果使劲吹，则可看到a端玻璃管口有细水珠(“雾”)喷出，如图1所示，并可将V形管里的水全部吹完。
此实验可说明喷雾器的原理。
2 物“钻”水管取一段塑料软管(笔者用洗衣机排水管)，将一些硬泡沫塑料弄碎(大小应能顺利进入塑料水管为宜)，并把它们倒在桌面上。
实验时将塑料软管的a端对着碎泡沫塑料，使劲甩动塑料管的b端，让它快速地做圆周运动。
由于b端空气流速大，压强小，则在大气压的作用下，塑料管内形成一股气流，气流方向由a端指向b端。
看到的现象是，桌面上那些碎塑料块快速地从a端的塑料管中“钻”入，而从b端的塑料管口中“跑”出来，如图2所示。
3 压强大小比较器材：两支一次性注射器，一支为5mL，一支为2.5mL，胶皮管一小段(外径0.8cm)，两小段细玻璃管(或透明稍硬细塑料管!注射器套针头塑料管笔)，AB胶。
制作：取1个饮料瓶盖子，在其上面打孔，直径能让大注射器的外筒紧紧套入。
将大注射器外筒上的手柄剪圆(注意留有翻边)，把大注射器的外筒从盖里的孔中向盖外穿出，让注射器剪圆后的翻边卡在盖底(用AB胶再粘牢)。
将两支一粗一细的一次性注射器的装针部分去除(成圆筒状)，用细玻璃管在火上烧热后在两注射器上打孔，在注射器打好的孔上分别安上玻璃管(或细塑料稍硬吸管)，并用AB胶粘牢，形成两个“三通”。
在小注射器的外筒上套入一小段胶皮管后紧紧插入注射器的外筒内。
装置如图3所示。
(1)“我”出“你”进实验时将色水装入(可用注射器)图3装置的a、b玻璃管中(成两段小水柱)，对着瓶盖口往大注射器外筒内吹气。
流体力学实验
一、实验名称观察流体流动现象二、实验目的观察流水速度从大到小直至呈断续状的过程中水流的形态三、实验装置水龙头圆柱瓶罐四、实验步骤1、将水龙头打开，调节到有较大的水流量，观察水流的流动状态；2、缓慢调节水流量减小，观察水流流动状态的变化，直至水流出现不连续流动。
3、再将水流量缓慢调大，直至观察到水流的流动状态发生变化。
4、调节水流量大小使其出现一段较长的光滑水柱。
5、重复其过程，观察现象是否一致。
五、实验现象记录1、水流量较大时，水流状态较混乱，各流体微团间强烈地混合与掺杂，不仅有沿着主流方向的运动，而且还有垂直于主流方向的运动。
2、随着水流量减小到一定程度，靠近水龙头的水流状态变得比较稳定，形态比较光滑，远离水龙头的水流状态依然比较混乱。
3、随着水流量的不断减小，光滑水柱越来越长，水流中各流体微团彼此平行地分层流动，互不干扰与混杂。
六、实验结果分析当水流流速较慢时，水流形态呈现出层流的流体状态；当水流流速较快时，水流形态呈现出紊流的流体状态。
一、实验名称观察流体流动现象二、实验目的观察流水速度从大到小直至呈断续状的过程中水流的形态三、实验装置水龙头圆形瓶罐四、实验步骤1、将水龙头水流调节至一定大小，使光滑水柱较长。
2、将圆柱形物体水平放置，使其圆柱外表面缓慢靠近光滑水柱，观察水流现象。
3、再将圆柱形物体倾斜放置，使其圆柱外表面缓慢靠近光滑水柱，观察水流现象。
五、实验现象记录1、圆柱形物体横放靠近水流，在与水流表面略微接触后，水流不再沿竖直向下的方向流动，而是绕着圆柱表面流动，形成圆弧形轨迹；2、圆柱形物体倾斜放置与光滑水柱接触后，水流不再沿竖直方向向下流动，而是被吸附在圆柱形物体表面上沿着一段螺旋线轨迹流动，并且水流的流速也有所减慢。
六、实验结果分析当水流靠近圆柱形物体表面时，水流有离开本来的流动方向，改为随著凸出的物体表面流动的倾向。
机械1006班林攀。
湖北工业大学流体力学作业标准答案版
1、已知油的重度为7800N/m 3，求它的密度和比重。
试求0.2m 3此种油的质量和重量各为多少？已已知知：：γ＝7800N/m 3；V ＝0.2m 3。
解析：(1) 油的密度为 3kg/m 79581.97800===g γρ； 油的比重为 795.01000795O H 2===ρρS (2) 0.2m 3的油的质量和重量分别为kg 1592.0795=⨯==V M ρN 15602.07800=⨯==V G γ2、体积为5m 3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。
已已知知：：V ＝5.0m 3，p 1＝1.0×105Pa ，p 2＝5.0×105Pa ，ΔV ＝1L 。
解析：由(1－9)和(1－10)式，得水的体积压缩系数及弹性系数值分别为N /m 100.510)0.10.5(0.5100.1d d 21053p --⨯=⨯-⨯⨯=-=p V V β 2910p m /N 100.2100.511⨯=⨯==-βE3、一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中，它们之间的距离为0.5mm ，可动板若以 0.25m/s 的速度移动，假设板间流体中的速度分布是线性的，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m 2，求这两块平板间流体的动力黏度μ。
解：板间流体的速度梯度可计算为 13du u 0.25500s dy y 0.510--===⨯ 由牛顿切应力定律d d u yτμ=，可得两块平板间流体的动力黏度为 3d 410Pa s d y u τμ-==⨯⋅4、流场的速度分布为2265375x y z u xy xt u y u xy zt =+=-=-，，，求流体在点（2，1，4）和时间t =3s 时的速度、加速度。
解：代入点 （2，1，4） 和时间t =3，得速度值为2222z656215234233137572154346x y xy xt y xy zt ⎧=+=⨯⨯+⨯⨯=⎪=-=-⨯=-⎨⎪=-=⨯⨯-⨯⨯=-⎩u u u x x x x x x x y z y y y y y y x y z z z z z z z x y z du u u u u a u u u dt t x y zdu u u u u a u u u dt t x y zdu u u u u a u u u dt t x y z ∂∂∂∂==+++∂∂∂∂∂∂∂∂==+++∂∂∂∂∂∂∂∂==+++∂∂∂∂ ()()()()()()()()()22222235x 6xy 5xt 6y 5t 3y 6x 7xy 5zt 05x 18xy 60xyt 25xt 065036750=18x x x x x x x y z yyy y y y x y z z z z x du u u u u a u u u dt t x y zdu u u u u a u u u dt t x y zxy xt y y xy zt y du u a u dt t ∂∂∂∂==+++∂∂∂∂=++⋅++-⋅+-⋅=+++∂∂∂∂==+++∂∂∂∂=++⋅+-⋅-+-⋅∂==+∂()()()()()()22225657314755 525z z z y z u u u u u x y zz xy xt y y xy xy zt t z zt ∂∂∂++∂∂∂=-++⋅+-⋅+-⋅-=-+ 代入点（2、1、4）与t=3的值，得加速度的值856 18880x x y y z z du a dtdu a dtdu a dt ======5、管道直径d =100mm ，输送水的流量为10kg/s ，水温为50C ，水的运动粘性系数ν=1.52×10-6m 2/s ，试确定管内水流的流态。
流体力学作业3 答案
作业3 答案 (第5章、第6章)第5章一、选择题1. 管道中液体的雷诺数与（ D ）无关。
A. 温度B. 管径C. 流速D. 管长2. 某圆管直径d=30mm ，其中液体平均流速为20cm/s 。
液体粘滞系数为0.0114cm 3/s ，则此管中液体流态为（ B ）。
A. 层流B. 层流向紊流过渡C.紊流3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ D ）A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布C.呈椭圆曲线分布D. 呈双曲线分布4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ C ）A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍D. 1/2倍5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ B ）成正比.A. 一次方B. 二次方C. 三次方D. 四次方6.圆管的水力半径是 ( A )A. d/2B. d/3C.d/4D. d/5.7、 谢才公式中谢才系数的单位是（ C ）A. 无量纲B.s m 21C. s m 23D. s m 28. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 （ C ）A.上临界雷诺数B.下临界雷诺数C.上下临界雷诺数代数平均D.上下临界雷诺数几何平均二、判断题1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
( 正确 )2.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。
( 错误 )3.在过流断面突变处一般发生局部水头损失。
( 正确 )4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍（正确 ） 5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。
（ 错误 ）6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。
（ 正确 ）三、简答题1. 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图)2. 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。
答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字表述或数学公式表述.层流:(Re)f =λ;水力光滑区: (Re)f =λ;过渡粗糙区: )(Re,d K f =λ 粗糙区(阻力平方区) : )(dK f =λ . 3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？答: 管流:νvd=Re 2000Re <(层流) 2000Re > (紊流)明渠水流: νvR =Re 500Re <(层流) 500Re > (紊流)4.雷诺数Re 的物理意义？它为什么能用来判别流态？答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。
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 。
流体力学作业(4)
流体力学作业（4）
1、管路由不同直径的两管前后相连组成，小管直径d A=0.2m，大管直径d B=0.4m。
水在管中流动时，A点压强P A=70KN/m2，B点压强P B=40KN/m2，B点流速V B=1 m /s。
判断水在管中的流动方向，计算水流经两断面间的水头损失。
（由A流向B，hw=2.824m）
2、如图，阀门关闭时压力表读数为49KPa，阀门打开时压力表读数为0.98KPa，由管进口到阀门的水头损失为1m，试求管中的平均流速。
（8.74m）
3、由断面为0.2m2和0.1m2的两根管子组成的水平输水管道系统将水箱中的水流入大气中，若不计水头损失，求断面流速V1、V2和进口点A的压强。
（V1=4.43m/s，V2=8.86m/s，p A=39228Pa）
4、水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径d1=100mm，该处绝对压强p1=0.5atm，直径d2=150mm，水头损失忽略不计，求水头H。
（H=1.27m）
5、离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气，直径d=200mm处接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中，管中的水上升H=150mm，求每秒钟吸入的空气量Q，空气的密度为1.29Kg/m3。
（Q=1.50m3/s）。
实验流体力学作业-
实验流体力学作业1、试验流体力学作业答案第一题假设水翼所受到的升力用L表示，由题目可知，升力与速度v，水的气化压力流体密度p,水翼弦长攻角6T,水翼吃水深度/z,以上这些因素都会影响升力的大小，此题采纳7T定理的方法来解决，首先写出以下函数关系式：L=f、v，Pv，p，b，a，h、①取pv6三个量作为基本单位，其他物理量用无量纲数;T来表示：Lpv2b2兀，—b’71=a式屮为欧拉数，由于角度原来就是无量纲量，故不需要做无量纲化处理,由;T定理得到下式：习惯上用代替去，[emailprotected]，得到下式.?L1?12—2pV~lr由上式可知，欧拉数〃是与水翼所受到的升力相关的相像准则数。
第二题流体力2、学的试验设备品种繁多，主要试验设施冇两大类型：一类是进行水动力学试验讨论的水槽、水池、水洞等；另一类是进行空气动力学试验研宄的风洞。
第一类试验设施以循环水槽为例，其主要特点如下：便于观测，测量吋间不受限制，可以对物体四周的流态进行充分的观看。
不需要占用大量的建筑面积。
存在的主要问题是水流的匀称度和水面的平滑性不简单满足精确测定阻力的要求。
试验安装方便，试验模型小，有利于进行原理性、探究性的教学和科研试验,工作效率高。
第二类试验设施以风洞为例，其主耍的特点如下：风洞与循环水槽的结构组成类似，都是由收缩段、试验段等组成，唯一的不同是风洞的试验段可以是敞开式，空气不像循环水槽里的水一样3、要循环利用，而是直接排出到室外，其次流淌条件简单掌握。
＞第三题和似理论在现代科技中的最主要价值在于它指导模型试验上，确定“模型”与“原型”的相像程度、等级等。
因为一般原型都比较大，要讨论它的特性，必需将其缩小肯定的尺度，通过讨论模型的流淌特点，将流淌的参数通过相像理论还原到原型上，从而得到相应的结论。
相像理论是试验的理论，用以指异试验的根本布局问题，它为模拟试验提供指导，尺度的缩小或放太，参数的提高或降低，介质性能的转变等，H的在于以最低的成木和在最短的运转周期内摸清所讨论模型的内部规律性。
流体力学综合实验报告
流体力学综合实验报告引言流体力学是一个涉及流体运动的物理学科，其应用广泛。
流体力学综合实验旨在通过实验手段了解流体的一些基本性质，例如流体的速度、流量、压强等，熟悉流体力学中的基本定律和实验方法。
实验一：流量计测量流量计是一种测量流体性质的仪器，主要用于测量泵站、水箱等液体的流量。
本实验中使用的流量计为硬质异形喉流量计。
实验步骤：1. 装置实验装置：将异形喉流量计、水泵、水箱依次安装，并用软管把它们连接。
2. 调整水泵流量：根据实验要求将水泵的流量调整到合适的大小。
3. 开始测量：打开水泵，记录下从流量计出口处流出的水的体积以及流量计的读数，再根据流量计的刻度推算出水流的流速和流量。
实验数据：开度（mm）流量计读数（L/min）流量（L/s）流速（m/s）2.5 13 0.22 0.00585 26 0.43 0.01157.5 38 0.63 0.016810 51 0.85 0.022712.5 63 1.05 0.02815 76 1.27 0.034图1：异形喉流量计的流量-开度关系图分析与讨论：根据图1和实验数据可以得出，流量计的读数与开度呈现一定的线性关系。
开度越大，流量计的读数越大，流速也越大。
在实验过程中，当我们把开度从2.5mm变为15mm，流量增加了大约6倍。
通过流量计的读数，我们可以得知水流的流量以及流速等重要参数。
同时，我们还可以发现，开度最小值并不是0，这意味着即使在开口部分受到一定阻碍，流量计的测量结果仍然是准确的。
实验二：伯努利实验伯努利实验是流体力学中的一个经典实验，它通过测量流体流经不同断面时的压力，探究了液体压强、流速、密度之间的关系。
2. 调整水平和仪器位置：调整U型水槽、压力计以及水箱等位置，使之处于同一水平面上，并调整压力计的刻度。
3. 开始测量：打开水箱的水龙头，让水从U型水槽中流过，通过测量不同位置的压力差，计算出该处的流速和流量。
高度（cm）压强（pa）流速（m/s）动压（pa）静压（pa）通过实验二，我们可以得到以下结论：1. 伯努利定理得到了证实，流速与压力之间确实成线性关系。
实验一 流体力学综合实验实验报告
实验一 流体力学综合实验预习实验:一、实验目的1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、 了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。
直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算:gu d l g p H f 22⋅⋅=∆-=λρ (3-1)局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下:gu g p H f22''⋅=∆-=ζρ (3-2)管路的能量损失'f f f H H H +=∑ (3-3)式中 f H ——直管阻力,m 水柱;λ——直管摩擦阻力系数;l ——管长,m; d ——直管内径,m;u ——管内平均流速,1s m -⋅;g ——重力加速度,9、812s m -⋅p ∆——直管阻力引起的压强降,Pa;ρ——流体的密度,3m kg -⋅;ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得22ludP ρλ⋅∆-=(3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ∆即可计算出λ与Re ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。
离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。
实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。
离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得:gu u h H H H 221220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5)式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱;入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱;0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计;1u ——吸入管内流体的流速,1s m -⋅; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -⋅泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率%100⨯=NN eη (3-6) 而泵的有效功率g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7)式中:e N ——泵的有效功率,K w;N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ;Q ——泵的流量,-13h m ⋅;e H ——泵的扬程,m 水柱。
流体力学作业题(1)
2.3 如图，用U 型水银测压计测量水容器中某点压强，已知H 1=6cm ，H 2=4cm ，求A 点的压强。
解：选择水和水银的分界面作为等压面得11222()γγ++=+a A p H H p H故A 点压强为：511212() 1.1410Pa γγγ=++-=⨯A a p p H H2.5 水压机是由两个尺寸不同而彼此连通的，以及置于缸筒内的一对活塞组成，缸内充满水或油，如图示：已知大小活塞的面积分别为A 2，A 1，若忽略两活塞的质量及其与圆筒摩阻的影响，当小活塞加力F 1时，求大活塞所产生的力F 2。
帕斯卡定律：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。
根据静压力基本方程(p=p 0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p 0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。
这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。
这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。
解：由111F p A =，222Fp A =，根据静压传递原理：12p p = 1221F A F A ⇒=2.6如图示高H =1m 的容器中，上半装油下半装水，油上部真空表读数p 1=4500Pa ，水下部压力表读数p 2=4500Pa ，试求油的密度ρ。
解：由题意可得abs1a 1p p p =-，abs2a 2p p p =+abs1abs222H H p gp ργ++= 解得abs2abs1213()()22836.7kg/m 22a a H Hp p p p p p gH gH γγρ--+---===2.7 用两个水银测压计连接到水管中心线上，左边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z ，其水银柱高度为h 。
右边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z+∆Z ，其水银柱高为h+∆h 。
（1）试求∆h 与∆Z 的关系。
（2）如果令水银的相对密度为13.6，∆Z=136cm 时，求∆h 是多少？解：（1）分别取测压计中交界面为等压面得，a 12AA 2a 1()()p h z p p z z p h h γγγγ+=+⎧⎨++∆=++∆⎩ 解得∆h 与∆Z 的关系为：h z ∆=∆12γγ （2）当∆Z=136cm 时，cm 1012=∆=∆γγzh 2.9 如图示一铅直矩形平板AB 如图2所示，板宽为1.5米，板高h =2.0米，板顶水深h 1=1米，求板所受的总压力的大小及力的作用点。
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实验流体力学作业答案
第一题
假设水翼所受到的升力用L 表示，由题目可知，升力L 与速度v ，水的气化压力v P ，流体密度ρ，水翼弦长b ，攻角α，水翼吃水深度h ，以上这些因素都会影响升力的大小，本题采用π定理的方法来解决，首先写出下列函数关系式：
(,,,,,)v L f v P b h ρα= ○
1 取ρv b 三个量作为基本单位，其他物理量用无量纲数π来表示：
22L L
v b πρ=
，2
v
v P P Eu v πρ==，h h b π=，απα= 式中Eu 为欧拉数，由于角度本来就是无量纲量，故不需要做无量纲化处理，
由π定理得到下式：
(,,)v
L P h f αππππ= ○
2 习惯上用
22
12
L v b ρ代替
22
L
v b
ρ，故将○1按照○2的型式写出来，得到下式： 22(,,)12
L
h f Eu b v b αρ= ○
3 由上式可知，欧拉数Eu 是与水翼所受到的升力相关的相似准则数。
第二题
流体力学的实验设备品种繁多，主要实验设施有两大类型：一类是进行水动力学实验研究的水槽、水池、水洞等；另一类是进行空气动力学实验研究的风洞。
第一类实验设施以循环水槽为例，其主要特点如下：便于观测，测量时间不受限制，可以对物体四周的流态进行充分的观察。
不需要占用大量的建筑面积。
存在的主要问题是水流的均匀度和水面的平滑性不容易满足准确测定阻力的要求。
实验安装方便，实验模型小，有利于进行原理性、探索性的教学和科研实验，工作效率高。
第二类实验设施以风洞为例，其主要的特点如下：风洞与循环水槽的结构组成类似，都是由收缩段、实验段等组成，唯一的不同是风洞的实验段可以是敞开式，空气不像循环水槽里的水一样要循环利用，而是直接排出到室外，其次流动条件容易控制。
第三题
相似理论在现代科技中的最主要价值在于它指导模型试验上，确定“模型”与“原型”的相似程度、等级等。
因为一般原型都比较大，要研究它的特性，必须将其缩小一定的尺度，通过研究模型的流动特点，将流动的参数通过相似理论还原到原型上，从而得到相应的结论。
相似理论是试验的理论，用以指导试验的根本布局问题，它为模拟试验提供指导，尺度的缩小或放太，参数的提高或降低，介质性能的改变等，目的在于以最低的成本和在最短的运转周期内摸清所研究模型的内部规律性。
第四题
1)轨迹线：流体质点在连续时间内在空间经过的曲线称为轨迹线。
轨迹线就是
流体质点运动过程中的路径，它的着眼点是个别流体质点，因此它是与拉格朗日法相联系的。
轨迹线上各点的切线方向表示的是同一流体质点在不同时刻的速度方向。
2)流线：速度场是一矢量场，为了能直观地表示出流场中速度矢量的分布情况，
现引入流线的概念。
所谓流线就是流场中这样一条连续光滑曲线：其上每一点的切线方向与该点的速度矢量方向重合。
虽然轨迹线和流线的切线方向都表示速度方向，但两者却不想同，轨迹线的切线方向表示的是同一流体质点在不同时刻的速度方向，而流线上各点的切线方向所表示的是在同一时刻流场中这些点上的速度方向。
3)脉线：在流体力学实验中，为了对流动进行观察，还往往在水流中注入一些
带色的墨水，或在空气中加一些烟雾，这时墨水或烟就会附着在流体粒子上一起运动，在流场中描绘出一条条曲线。
这样的曲线我们就称它为脉线，根据定义，脉线上的各个流体质点在不同时刻都曾经过流场中同一标志点。
换句话说，脉线是曾经在不同时刻流过流场中同一点的各流体质点轨迹线的端点的连线。
如不考虑烟囱内热量对于空气运动的影响，则从烟囱喷出的烟雾就可以作为脉线的例子。
第五题
压力测量的常用方法主要有液柱式压力计测量，弹性式压力计测量以及压力传感器测量，除此之外还有波纹管压力表测量等运用较少的测量方式，下面只对常用的三大压力测量方法做简要的介绍。
1)液柱式压力计共同特点是，所测压力较低，结构简单，精确度和灵敏度较
高，读数指示成线性。
但是它们的最大缺点是，惯性大，压力反应较迟钝，只能用来测定恒定的压力或平均压力。
不便于快速多点测量。
除了极昂贵的自动读数的多管压力计外，在实验过程中，通常是人工读数或拍摄照片，实验后再从照片上进行人工判读。
因此判读时间长，同时在测量高压时，压力计要做得很高，读数很不方便。
2)弹性式压力计是用各种弹性元件作为感受件，以弹性元件受力后的反作用
力与被测压力平衡。
此时弹性元件的变形就是被测压力的函数，可以用测量弹性变形(位移)来测得压力。
3)通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也
称为压电传感器。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的
输入阻抗时才得到保存。
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。
它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等。
第六题
（1）矢量法和坐标法画出的机翼表面压力系数分布图如下：
矢量法表示机翼表面压力细数分布图
坐标法表示的机翼表面压力系数分布图
（2）升力系数的计算直接根据坐标法表示的机翼表面压力系数分布图，坐标法表示的机翼表面压力系数分布图中图形所包含的面积即为升力系数（机翼的弦长已经单位化），x轴上方的面积是机翼上表面产生的升力，下方的面积是机翼下表面产生的升力，在CAD中计算出该面积块的面积为1.2138，故升力系数CL为1.2138，查资料得升力系数一般都在1.6以内，故结果是具有可靠性的。
（3）驻点压力位置就是cp为1时的那个点，根据图中的结果，驻点位置大概是在横坐标为63.3毫米处，最小压力点是坐标法表示的机翼表面压力系数分布图中绝对值最大的负值所对应的点，据图求得该点的横坐标为7.86毫米。
第七题
首先进行相关系数的计算，得到相关系数为0.745934。
然后分别求出两组数据的平均值，用各组数据分别减去平均值，得到新的两组数据，再求这两组数据的相关系数，得到相关系数为-0.90685，绝对值接近1，可以得到结论这两组数据是具有很强的线性相关性。
最后根据离散点的互相关函数计算公式得到互相关函数的数值，在进行归一化处理后得到如下图形，发现在两个周期中图形完全相同，在验证其互相关性的同时，也说明了数据是具有周期性的。
1
0.5
-8-6-4-202468系列1
-0.5
-1
-1.5
第八题
解：
()1221
222
22222
111()()1122sin sin 222sin 22
n n n n n n n n n n T j t
j t j t T n j j j j j t j t j t
n n n n
n
n n n c f t e dt f t e dt Ae dt
T T T A A A e e e e e e e T j T j T j A A A c F n T T
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ττττωωωωωωωτωωωτ
τ
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