工程流体力学测验1知识分享
工程流体力学__习题及答案
第1章 绪论选择题【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d ）【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是d d v y τμ=，而且速度梯度d d vy 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτμ=。
（b ）【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。
（a ）【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。
（a ）【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。
（c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。
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
《工程流体力学》------精品学习资料
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
《工程流体力学》------精品学习资料
《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
【工程流体力学知识点大全】
2020学年工程流体力学知识点大全第一章1、流体定义受任何微小切力都会产生连续变形（流动）的物质。
2、流体承受的作用力流体承受的力主要为压力，流动的流体可以承受切力。
3、流体特性：易流动性及粘性。
4、流体质点的概念流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体，也称流体微团。
5、流体质点具有四层含义：（1）宏观尺寸非常小；（2）微观尺寸足够大；（3）是包含有足够多分子的一个物理实体；（4）形状可以任意划分。
6、连续介质的概念：把流体视为由无数连续分布的流体微团所组成的连续介质，这就是流体的连续介质假设。
8、粘性的概念：流体运动时内部产生切应力的性质叫作流体的粘性。
9、粘性产生的原因：分子间的相互引力；分子不规则热运动所产生的动量交换10、牛顿内摩擦定律物理意义：切应力与速度梯度成正比。
12、体胀系数：当压强不变时，每增加单位温度所产生的流体体积相对变化率。
压缩系数：当温度不变时，每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率。
体积弹性系数：每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量。
12、理想流体的概念假定不存在粘性，即其==0的流体为理想流体或无粘性流体。
13、不可压缩流体的概念压缩系数和体胀系数都为零的流体叫做不可压缩流体，或=C（常量）14、流体的主要力学模型连续介质、无粘性和不可压缩性第2章流体静力学1、作用在流体上的力质量力（重力、惯性力）、表面力（法向力、切向力）2、静压力特性：方向性、等值性4、等压面及选取流体中压强相等的点组成的面叫等压面。
等压面的选取：（1）同种流体；2）静止；3）连续。
5、静压强基本公式7、静压强的计算单位帕斯卡、液柱高单位、大气压单位10、物体浸在液体中的位置(1)沉体；(2)潜体；(3)浮体。
第三章流体动力学基础1、研究流体流动的方法拉格朗日法、欧拉法。
2、定常流动（恒定流动）：运动参数只是坐标的函数，而不是时间的函数。
非定常流动：流动参量随时间变化的流动3、在不可压缩流体中流线皆为平行直线的流动为均匀流。
《工程流体力学》考试试卷及答案解析.
《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程一、名词解释。
1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
（）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
（）3.附面层分离只能发生在增压减速区。
（）4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。
（）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
（）6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。
（）7.流体的静压是指流体的点静压。
（）8.流线和等势线一定正交。
（）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
（）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。
（）11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。
（）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
（）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。
（）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
（）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
（）17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。
（）18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。
（）三、填空题。
1、1mmH2O= Pa2、描述流体运动的方法有和。
3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时与 的对比关系。
5、流量Q 1和Q 2，阻抗为S 1和S 2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为 ，总阻抗S 为 。
工程流体力学考试知识点
流体：受到微小剪切力的作用能够发生连续不断变形。
（易于流动，没有固定形状）紊流：是一种随机的三维非定常有旋流动。
紊流的基本特征：1，不规则流动状态；2，参数随时间空间随机变化；3，空间分布大小形状各不相同漩涡；4，具有瞬息万变的流动特征；5，流动参数符合概率规律；6，相邻参数有关联。
镜像法：是确定干扰后流场的方法之一，是一种特别的奇点法。
连续模型：不考虑分子之间的间隔，而把流体看成由无数个流体微团所组成的宏观流体的连续流动。
（必要性：不这样就只能用离散数学求解 合理性：对于分子的运动并不在意） 适用范围：物体特征尺寸/流体分子特征尺寸≧100时适用。
扩散性：流体的分子因随机运动产生矢量位移的运动。
压缩性：温度一定时，流体的体积随着着压力的升高而减少。
不可压均质：c Dt D ==ρρ,0/ 黏性：流体微团发生相对滑移时产生切向阻力的性质。
表面力：作用在分离体表面上的力。
质量力：通过某种力或场作用在全部流体质点上的力。
应力：单位面积上的负表面力。
雷诺应力：在不可压缩流体的雷诺方程中，j i -μμρ称为雷诺应力，当i=j 时为法相。
应力/变形张量：[P]/[S]它是描述运动黏性流体内任一点应力状态的物理量。
耗散函数：Γ表示单位时间内单位体积流体由机械能耗散成热能。
ii ij x P ∂∂'=μ 拉格朗日法：着眼于个别流体质点来研究流体运动。
欧拉法：着眼于流场空间点参数的变化来研究。
当地加速度：Q 变化引起速度变化。
迁移加：Q 不变，因管道形状导致速度改变。
欧拉法好处：1.欧拉法得到的是场，可以用场论分析。
2.用欧拉法得到的运动方程是一阶。
3.工程上关心空间点参数。
本构方程：物质对所受应力的力学相应方程。
（应力与内部变形速度之间的关系）三个假设：假设1：切向应力与变形速度呈线性关系。
假设2：在流体内一点，变形速度主轴均与应力主轴重合。
假设3：每一点的平均法相应力是由不直接依赖于变形速度压强以及同体变形速度成比例的附加应力组合而成。
工程流体力学知识点
在非惯性坐标系中，虚加在物体上的力，其大小等于该物体的质量与非惯性 坐标系加速度的乘积，方向与非惯性坐标系加速度方向相反，即
Fi ma
12．表面力 表面力作用于所研究的流体的表面上，并与作用面的面积成正比。表面力是 由与流体相接触的流体或其他物体作用在分界面上的力，属于接触力，如大气压 强、摩擦力等。 二、难点分析 1．引入连续介质假设的意义 有了连续介质假设，就可以把一个本来是大量的离散分子或原子的运动问题 近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。而且每个空间点和每个时刻都 有确定的物理量，它们都是空间坐标和时间的连续函数，从而可以利用数学分析
z1
p1 ρg
=
z2
p2 ρg
（1）其适用条件是：重力作用下静止的均质流体。
（2）几何意义：z 称为位置水头，p/ρg 称为压力水头，而 z＋p/ρg 称为测压
管水头。因此，静力学基本方程的几何意义是：静止流体中测压管水头为常数。
（3）物理意义：z 称为比位能，p/ρg 代表单位重力流体所具有的压力势能， 简称比压能。比位能与比压能之和叫做静止流体的比势能或总比能。因此，流体
9．运动粘度 流体力学中，将动力粘度与密度的比值称为运动粘度，用 υ 来表示，即
υ= μ ρ
其单位为 m2/s，常用单位 mm2/s、斯（St）、厘斯（cSt），其换算关系： 1m2/s＝1×106mm2/s＝1×104 St=1×106 cSt 1 St=100 cSt
10．质量力 作用在每一个流体质点上，并与作用的流体质量成正比。对于均质流体，质 量力也必然与流体的体积成正比。所以质量力又称为体积力。 重力、引力、惯性力、电场力和磁场力都属于质量力。 11．惯性力 （1）惯性系和非惯性系 如果在一个参考系中牛顿定律能够成立，这个参考系称作惯性参考系，牛顿 定律不能成立的参考系则是非惯性参考系。
工程流体力学习题及答案1
则
【2.15】设U形管绕通过AB的垂直轴等速旋转，试求当AB管的水银恰好下降到A点时的转速。
解：U形管左边流体质点受质量力为
惯性力为 ，重力为
在 坐标系中，等压面 的方程为
两边积分得
根据题意， 时 故
因此等压面方程为
U形管左端自由液面坐标为
，
代入上式
故
【2.16】在半径为 的空心球形容器内充满密度为ρ的液体。当这个容器以匀角速ω绕垂直轴旋转时，试求球壁上最大压强点的位置。
解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于该物体所排开液体的重量，故浮力的大小与液体的密度成正比。（b）
【2.8】静止流场中的压强分布规律：（ ）仅适用于不可压缩流体；（b）仅适用于理想流体；（c）仅适用于粘性流体；（d）既适用于理想流体，也适用于粘性流体。
解：由于静止流场均可作为理想流体，因此其压强分布规律既适用于理想流体，也适用于粘性流体。（d）
解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有关，因此它们不能直接比较。（ ）
【1.9】液体的黏性主要来自于液体：（ ）分子热运动；（b）分子间内聚力；（c）易变形性；（d）抗拒变形的能力。
解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。（ ）
【2.17】如图所示，底面积为 的方口容器，自重G=40N，静止时装水高度h=0.15m，设容器在荷重W=200N的作用下沿平面滑动，容器底与平面之间的摩擦因数f=0.3，试求保证水不能溢出的容器最小高度。
解：先求容器的加速度
设绳子的张力为
则 （ ）
（ ）
故解得
代入数据得
在容器中建立坐标如图。（原点在水面的中心点）
工程流体力学题库(33题含答案)
工程流体力学题库（33题含答案）1.边界层内沿厚度方向，存在很大的速度梯度。
A.正确B.错误正确答案：A2.6kN/m296kN/m2196kN/m2196N/m2正确答案：19.6kN/m23.边界层内沿厚度方向，存在很大的速度梯度。
A.正确B.错误正确答案：A4.不满足连续性方程的流动一定是不存在的。
A.正确B,错误正确答案：A5.当流速小于下临界流速时为层流。
A.正确B.错误正确答案：A6.定常流动的（）加速度为Oo合当地迁移重力正确答案：当地7.动量方程是矢量方程。
A.正确B.错误正确答案：A8.金属压力表的读数是（）。
绝对压强相对压强绝对压强加当地大气压强相对压强加当地大气压强正确答案：相对压强9.绝对粗糙度△小于（）的管道称为水力光滑。
管长管径边界层厚度粘性底层厚度正确答案：粘性底层厚度10.理想流体绕流圆柱面的特点是流体与圆柱面分离。
A.正确B.错误正确答案：B11.流线和迹线在本质上是相同的。
A.正确B.错误正确答案：B12.螺旋流是点涡和点汇的叠加。
A.正确B.错误正确答案：A13.皮托管入口处流体的流速为（）。
Im/ s10m/s5m/ s正确答案：014 .任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差。
A.正确B.错误正确答案：A15.水和空气等黏度很小的流体，在大雷诺数下绕物体流动时，黏性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中，而在这一薄层外黏性影响很小，完全可以忽略不计，这一薄层称为边界层。
A.正确B.错误正确答案：A16.温度为20C的空气以150m/s的速度流动。
有一子弹以800m / s 的速度平行射入空气流中（子弹的飞行方向与空气流向相反）。
子弹相对于流动空气的马赫数是（）。
0. 437337756正确答案：2. 7717.我们听到飞机的声音是飞机正飞过我们头顶的时候。
A.正确B.错误正确答案：B18.无黏性流体的特征是黏度为常数。
A.正确B.错误正确答案：B19.下列流体的作用力中，不属于质量力的是（）电磁力粘性内摩擦力重力惯性力正确答案：粘性内摩擦力20.相对压强的起量点是（）。
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结考试题型一填空题 102分 20分二选择题102分 20分三计算题 4题共40分四论述题 2题每题10分共20分第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质三流体的粘性 1流体的粘性液体在外力作用下流动或有流动趋势时其内部因相对运动而产生内摩擦力的性质静止液体不呈现粘性第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质恩氏粘度与运动粘度的换算关系第二章流体的主要物理性质流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学 1不可压缩流体的静压强基本公式流体静力学该式为重力场中不可压缩流体的静压强基本方程式流体静力学流体静压强基本方程式表明流体静力学 2流体静压强基本方程式的物理意义流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学第四章流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础例试求射流对挡板的作用力相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析第七章流体在管路中的流动主要讨论液体流经圆管及各种接头时的流动情况进而分析流动时所产生的能量损失即压力损失液体在管中的流动状态直接影响液流的各种特性流体在管路中的流动流体在管路中的流动流体在管路中的流动雷诺数是惯性力对粘性力的无量纲比值 Re↑→惯性力起主导作用→紊流 Re↓→粘性力起主导作用→层流流体在管路中的流动流体在管路中的流动在半径为r处取一层厚度为dr的微小圆环面积通过此环形面积的流量为流体在管路中的流动 1紊流流动时的流速分布三个区域流体在管路中的流动流体在管路中的流动局部压力损失是液体流经阀口弯管通流截面变化等所引起的压力损失液流通过这些地方时由于液流方向和速度均发生变化形成旋涡如下图使液体的质点间相互撞击从而产生较大的能量损耗流体在管路中的流动局部压力损失计算公式流体在管路中的流动流体在管路中的流动流体在管路中的流动第八章孔口流动孔口流动孔口流动流量与小孔前后的压差的平方根以及小孔面积成正比与粘度无关沿程压力损失小通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感常用作调节流量的器件孔口流动孔口流动其中的流量系数Cd在有关液压设计手册中查得当Re 2000时保持在08左右短孔加工比比薄壁小孔容易因此特别适合于作固定节流器使用孔口流动液压冲击和气穴现象定义在液压系统中由于某种原因引起液体中产生急剧交替的压力升降的阻力波动过程危害出现冲击时液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍它不仅会损坏密封装置管道和液压元件而且还会引起振动与噪声有时使某些压力控制的液压元件产生误动作造成事故原因流道的突然堵塞或截断液压冲击若将阀门突然关闭则紧靠阀门的这部分液体立刻停止运动液体的动能瞬时转变为压力能接着后面的液体依次停止运动依次将动能转变为压力能并以一定速度由阀门处回传到管头处使全管压力升高在管道内形成压力升高波管内液体受力不平衡使液体倒流管内液体压力逐段降低形成压力衰减波液压冲击适当加大管径限制管道流速一般在液压系统中把速度控制在45ms以内使prmax不超过5MPa就可以认为是安全的正确设计阀口或设置制动装置使运动部件制动时速度变化比较均匀延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间可采用换向时间可调的换向阀尽可能缩短管长以减小压力冲击波传播时间变直接冲击为间接冲击缓慢关闭阀门削减冲击波的强度在阀门前设置蓄能器以减小冲击波传播的距离应将管中流速限制在适当范围内或采用橡胶软管在系统中装置安全阀限制压力升高气穴现象定义在流动液体中由于压力降低而有气泡形成的现象气穴中的气体空气油蒸汽轻微气穴压力降低到某一值时以混入油中的微小气泡为核心其体积胀大并互相聚合而形成相当体积的气泡严重气穴当压力降低到空气分离压4×104pa 以下除混入油中的气泡胀大聚合外溶入油中的空气将突然迅速的自油中分离而产生大量的气泡气穴现象强烈气穴当压力降低到饱和蒸汽压约为2×104pa 以下除上述两种气泡外油液还将沸腾汽化产生大量气泡气穴现象第十章气体的一元定常流动气体的一元定常流动局部压力损失局部阻力系数由于阻力区域流动复杂其值一般由实验来确定具体可查手册液体密度液体平均流速六串联管路与并联管路重点 H 3 2 1 1串联管路 2并联管路Q Q A B 例 L1 500m L2 800m L3 1000m d1 300mm d2 250mm d3 200mm 设总流量Q 028m3s 求每一根管段的流量解铸铁管的粗糙度 12mm 表7-2 查莫迪图有因 qv qv1 qv2 qv3 qv1 1 qv2 qv1 qv3 qv1 17242 qv1 故小孔 ld ≤05薄壁小孔 05＜ld≤4短孔 ld＞4细长孔一薄壁小孔取截面11和22为计算截面选轴线为参考基准则 Z1 Z2并设动能修正系数α 1列伯努利方程为流经小孔的流量为当Re＞105时 Cd＝060～062 可视为常数二短孔两个阶段收缩扩散取截面11和22为计算截面选轴线为参考基准则Z1 Z2并设动能修正系数α 1列伯努利方程为式中 v1可忽略代入整理流经短孔的流量计算式三细长孔式中液体流经细长孔的流量和孔前后压差△p 成正比流量和液体粘度μ成反比因此流量受液体温度变化的影响较大液体流经细长小孔时一般都是层流状态所以可直接应用前面已导出的圆管层流流量公式一液压冲击一液压冲击的物理过程若整个过程中无能量损失则冲击波将永远持续下去水锤二减小液压冲击的措施二气穴现象例管道中水的质量流量为Qm 300kgs 若d1 300mm d2 200mm 求流量和过流断面 1-1 2-2 的平均流速 d2 d1 2 1 2 1 解补充例题4-1掌握第三节伯努利方程重点假设①不可压缩理想流体作定常流动ρ cFf 0 t 0 ②沿同一微元流束积分③质量力只有重力将欧拉运动方程分别乘以dxdydz有由流线方程得三式相加得由假设③故沿流线积分得整形伯努利常数理想流体一微元流束伯努利方程在同一微元流束上伯努利方程可写成伯努利方程的物理意义在密封管道中作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量即压力能动能和势能三种能量之间可以相互转化但其总和为一常数测压管皮托管驻点测总压测静压总压和静压之差称为动压法国皮托1773年实际流体的伯努利方程粘性摩擦力速度分布不均实际动能与平均动能产生差异动能修正系数α 1--2 损失hf 伯努利方程在工程中的应用 1皮托管测量流速沿流线B–A 列伯努利方程第八节动量定理及其应用重点研究动量变化与作用在液体上的外力的关系两种方法积分法动量方程动量定理作用在物体上的合外力的大小等于物体在力的作用方向上的动量变化率即①假设理想液体在管道内作恒定流动②取控制体积12段③在dt时间内控制体积中液体质量的动量变化为由动量定理得几点说明合外力为作用在控制体积上的所有外力之和公式中力速度均为矢量实用中用投影式控制体积的选取原则控制体积必须包含所求总作用力影响的全部液体平均流速动量修正系数β 1133故例如图p1 98kpaV1 4msd1 200mmd2 100mmα 450 不计水头损失求水流作用于水平弯管上的力解设管壁对水流的作用力为RxRy 取控制体积12由连续性方程有列1-2伯努利方程 X方向动量方程 Y方向动量方程代入有关数据得 Rx -2328 kN Ry 1303 kN 利用牛顿第三定律可得到水流对管壁的作用力并可求得合力及合力与X方向的夹角划出abcdef为控制体积则截面abcdef上均为大气压力pa 由动量方程得paA-F ∑ F ρq 0-v1 -ρqv1 相对压力pa 0故 F ρqv1＝ρq2A 因此射流作用在挡板上的力大小与F相等方向向右 1几何相似空间相似定义模型和实物的全部对应线形长度的比值为一定常数 6-1 长度比例常数图1 几何相似 2运动相似时间相似定义满足几何相似的流场中对应时刻对应点流速加速度的方向一致大小成一定比例相等即它们的速度场加速度场相似满足上述条件流动才能几何相似面积比例常数 6-2 体积比例常数 6-3 图2 速度场相似时间比例常数 6--4 速度比例常数6--5 加速度比例常数 6-6 体积流量比例常数 6--7 运动粘度比例常数6--8 长度比例常数和速度比例常数确定所有运动学量的比例常数 3 动力相似力相似定义两个运动相似的流场中对应空间点上对应瞬时作用在两相似几何微团上的力作用方向一致大小互成比例即它们的动力场相似图3 动力场相似力的比例常数 6--9 由牛顿定律可知 6-10 其中为流体的密度比例尺力矩功能比例常数 6--11 压强应力比例常数 6--12 功率比例常数 6--13 动力粘度比例常数 6--14 有了模型与原型的密度比例常数长度比例常数和速度比例常数就可由它们确定所有动力学量的比例常数二相似判据定义在几何相似的条件下两种物理现象保证相似的条件或判据由式 6-10 得 6-15 或 6-16 令 6-17 称为牛顿数它是作用力与惯性力的比值当模型与原型的动力相似则其牛顿数必定相等即反之亦然这就是牛顿相似判据流场中有各种性质的力但不论是哪种力只要两个流场动力相似它们都要服从牛顿相似判据⑴重力相似判据弗劳德判据⑵粘性力相似判据雷诺判据⑶压力相似判据欧拉判据⑷弹性力相似判据柯西马赫判据⑸表面张力相似判据韦伯判据⑹非定常性相似判据斯特劳哈尔判据⑴重力相似判据将重力比代入式 6-15 得 6-18 或 6-19 令 6-20 弗劳德数它是惯性力与重力的比值当模型与原型的重力相似则其弗劳德数必定相等即反之亦然这就是重力相似判据弗劳德判据重力场中则 a ⑵粘性力相似判据将粘性力之比代入式 6-15 得或 6-22 6-21 令 6-23 雷诺数它是惯性力与粘性力的比值当模型与原型的粘性力相似则其雷诺数必定相等即反之亦然这就是粘性力相似判据雷诺判据模型与原型用同一种流体时则 b ⑶压力相似准则将压力比代入式 6-15 得 6-24 或6-25 令 6-26 称为欧拉数它是总压力与惯性力的比值当模型与原型的压力相似则其欧拉数必定相等即反之亦然这就是压力相似判据欧拉判据当压强用压差代替 6-27 欧拉数能量损失hw液体流动时克服粘性摩擦阻力消耗的能量内因粘性外引管道结构局部损失hζ由于管道截面形状突然改变液流方向的改变或其他形式的液流阻力引起的压力损失沿程损失hλ液体在等径直管道中流过一段长度时因摩擦而产生的压力损失达西威斯巴赫公式或沿程阻力系数其值取决于流态一流态与雷诺数一层流和紊流层流液体流动时质点没有横向脉动不引起液体质点混杂而是层次分明能够维持安定的流束状态这种流动称为层流紊流液体流动时质点具有脉动速度引起流层间质点互错杂交换这种流动称为紊流或湍流上临界流速层流转变为紊流下临界流速紊流转变为层流三个区域层流变流紊流判别流态的标准雷诺数会计算通常2雷诺数的计算水力直径湿周过流断面A上液体与固体壁面接触的周界长度水力直径的大小对管道的流通力影响很大大→意味液体与管壁接触少阻力小流通能力大即使通流截面积小时也不容易堵塞 1Re的物理意义二圆管层流 1运动液体的速度分布力平衡方程式为式中整理得积分得当r＝R时u＝0得代入得抛物线规律分布令 2 管路中的流量对上式积分即可得流量q 3沿程压力损失实际由于各种因素的影响对光滑金属管取λ＝75Re 对橡胶管取λ＝80Re 思考速度的0>最大值与平均速度的关系⑴层流边层δ粘性力起主导作用其厚度δ将随雷诺数的增大而减小⑵紊流核心区粘性力惯性力共同作用划归为紊流核心区⑶过渡区紊流中的流速分布比较均匀其动能修正系数α≈105 动量修正系数β≈104故紊流时这两个系数均可近似取1 2沿程压力损失计算 3 λ的确定管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对粗糙度ΔΔd称为相对粗糙度水力光滑管层流边层区δ粗糙度被层流边层淹没重点水力粗糙管δ粗糙度暴露重点四局部压力损失首页上页下页末页结束工程流体力学知识点总结一流体的概念 1流体由极其微小在空间仅占有点的位置的质点所组成的微团构成的连续的易于流动的介质 2特征易流性只承受压力不能承受切应力没有固定的形状其形状取决于容器的形状 3流体液体分子间距小具有微小压缩性气体分子间距大具有很大压缩性二流体的密度与压缩性 1密度单位体积内流体所具有的质量均质流体式中——流体的密度kgm ——4℃时水的密度kgm 2相对密度 3 重度单位体积内流体所具有的重量 4体积弹性模量 V一定在同样Δp下 K 越大ΔV 越小说明K 越大液体的抗压能力越强说明由于压强增大体积缩小Δp与ΔV 变化趋势相反为保证K为正值故加有符号 2牛顿内摩擦定律流体流动时阻滞剪切变形的内摩擦力与流体运动的速度梯度成正比与接触面积成正比与流体的性质有关与流体内的压力无关单位面积上的切应力式中μ----比例常数----动力粘度 3粘性的表示方法及其单位 1动力粘度μ 2运动粘度国际单位制中单位m2s 常用非法定单位 1 m2s 104 St cm2s 106 cSt mm2s 由牛顿内摩擦定律动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小国际单位制中常用单位或是 4液体的粘度将随压力和温度的变化发生相应的变化 1流体产生粘性的主要原因①液体分子内聚力②气体分子作热运动流层之间分子的热交换频繁 2压力的影响在高压下液体的粘度随压力升高而增大常压下压力对流体的粘性影响较小可忽略 3恩氏粘度注意 2时使用该公式当没有约束条件时为713 恩氏粘度是无量纲数①液体温度升高粘度降低②气体温度升高粘度增大 3温度的影响 5实际流体和理想流体实际流体粘性流体具有粘性的流体称实际流体理想流体假想没有粘性的流体 1 液体的静压强具有两个重要特性 1 液体静压强的方向总是指向作用面的内法线方向 2 静止液体内任一点的静压力在各个方向上都相等证四面体上的法向表面力投影式由有整理得四面体上的质量力同理即 2 静止流体的平衡微分方程式研究流体在质量力和表面力的作用下的力的平衡关系 1平衡微分方程式设微小六面体中心点a 其静压强为p xyz x方向的平衡方程式化简得同除以同理得欧拉平衡方程 3 重力场中静止流体的压强分布重力场中的平衡流体中的流体静压力只是高度的连续函数重力场中的欧拉平衡方程形式为对于不可压缩流体对上式在流体连续区域内进行积分可得积分常数C可以由平衡液体自由表面边界条件确定这就是不可压缩流体的静压强分布规律重点静止流场中压强分布规律既适用于理想流体也适用于粘性流体所以即①重力作用下的静止液体中任一点的静压强由自由表面上的压强和单位面积液柱重量所组成②静止液体自由表面上的表面压力均匀传递到液体内各点这就是著名的帕斯卡定律如水压机油压千斤顶等机械就是应用这个定律制成的淹深③静止液体内不同位置处的流体静压力数值不同但其数值之间存在如下关系由上式在平衡流体内部位置势能和压力势能可以相互转化但是总能量保持恒定流体静压强基本方程式的意义就是平衡流体中的总能量是一定的这也是能量守衡与转化定律在平衡流体中的体现位置势能压力势能 4静压强的表示方法及其单位 1表示方法大气压强--标准状态下海平面上大气所产生的压强绝对压强--以绝对真空作为基准所表示的压强相对压强--以当地大气压强作为基准所表示的压强多数测压仪表所测得的压强是相对压强故相对压力也称表压强真空度--负的相对压强 2四种压力的关系绝对压强相对压强大气压强真空度大气压强-绝对压强 p O p 0 p pa P pa pa绝对真空表压强真空度绝对压强绝对压强大气压强图3-6 绝对压强与相对压强间的关系 3压力的单位法定压力 ISO 单位称为帕斯卡帕符号为Pa工程上常用兆帕这个单位来表示压力 1MPa 106Pa1bar 1at 工程大气压 1mH2O 米水柱 1mmHg 毫米汞柱 5 等角速旋转容器中液体的相对平衡重点静压强分布代入压强差公式积分得单位质量产生的离心力为当时代入上式得等压面方程积分得等压面为旋转抛物面的等压面为自由液面第一节描述流体运动的两种方法一Lagrange法拉格朗日法基本思想跟踪每个流体质点的运动全过程记录它们在运动过程中的各物理量及其变化规律独立变量abct区分流体质点的标志也称拉格朗日变数质点物理量流体质点的位置坐标速度和加速度 u xt ax 2xt2 v yt ay 2yt2 w zt az 2zt2 二 Euler法欧拉法重点基本思想考察空间每一点上的物理量及其变化着眼于运动流体所充满的空间独立变量空间点坐标速度场 u u xyzt v v xyzt w w xyzt 流体运动质点的空间坐标随时间变化x x t y y t z z t 速度 u dxdt v dydt w dzdt 加速度 aa xyzt 重点局部时变对流迁移若用矢量表示则有为哈密尔顿矢性微分算子同理其他运动参数可表示为第二节几个基本概念定常流动非定常流动steady and unsteady flow 若H不变则有t 0运动参数不随时间变化即流动恒定或流动定常若H是变化的则t不为零即流动非恒定或流动非定常 2 一维流动二维流动和三维流动一维流动流动参数是一个坐标的函数二维流动流动参数是两个坐标的函数三维流动流动参数是三个坐标的函数对于工程实际问题在满足精度要求的情况下将三维流动简化为二维甚至一维流动可以使得求解过程尽可能简化３迹线和流线重点迹线流体质点的运动轨迹线指的某一质点属拉格朗日法的研究内容给定速度场流体质点经过时间 dt移动一段距离该质点的迹线微分方程为流线速度场的矢量线重点任一时刻t曲线上每一点处的切线方向都与该点的速度方向重合流线方程流线的几个性质在定常流动中流线不随时间改变其位置和形状流线和迹线重合在非定常流动中由于各空间点上速度随时间变化流线的形状和位置是在不停地变化的流线不能彼此相交和折转只能平滑过渡流线密集的地方流体流动的速度大流线稀疏的地方流动速度小迹线和流线的差别迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线与Lagrange观点对应流线是同一时刻不同流体质点速度向量的包络线与Euler观点对应例已知流场速度为其中q为常数求流线方程 dxx dyy 积分 lnx lnyc 即 y cx 为平面点源流动解例已知平面流场速度分布为 u 2ytt3 v 2xt 求时刻 t 2 过点 01 的流线解 2x dx 2ydy t2dyt作为参量常数处理积分有 x2 – y2 t2y C 将 t 2 x 0 y 1代入得 C -5 所以有 x2 – y2 –4y 5 0 3 平均流速体积流量与有效截面积之比值用 v 表示第三节连续性方程重点 2 2 1 1 A1 A2 u1 u2 一维流动的连续性方程 u1A1 u2A2 Q 对于不可压管流截面小流速大截面大流速小而对于可压缩管流情况要复杂得多。
工程流体力学知识点总结
速度场
u=u(x,y,z,t) v=v(x,y,z,t) w=w(x,y,z,t)
流体运动质点的空间坐标随时间变化 x=x(t) y=y(t) z=z(t)
速度 u=dx/dt v=dy/dt w=dz/dt
加速度 a=a(x,y,z,t)（重点）
a x ut流 u体ux 运 v 动uy 学w 基uz 础
ay
v t
u
v x
v
v y
w
v z
az
w t
u
w x
v
w y
w
w z
局部（时变） av(v)v t
对流（迁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）
若用矢量表示，则有
为哈密尔顿矢性微分算子。
同理，其他运动参数流可体表运示为动：学基础
Dp p u p v p wp t t x y z
u v w
t t x y z
第二节 几个基本概念
ax= 2x/t2 ay= 2y/t2
w=z/t az= 2z/t2
二、 Euler法（欧拉流法体）运（重动点学）基础
基本思想：考察空间每一点上的物理量及其变化。着眼于 运动流体所充满的空间。 独立变量：空间点坐标 (x, y, z)
vv(x,y,z,t) pp(x,y,z,t) (x,y,z,t)
dpgdz
流体静力学
对于不可压缩流体 con，st对上式在流体连续区域
内进行积分，可得：
z p C g
该式为重力场中不可压缩流体的静压强基本方程式。
积分常数C可以由平衡液体自由表面边界条件确定：
zz0, pp0
z0
p0 g
C
所以 即
z p g
z0
工程流体力学考试重点-很准的哦
1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。
2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。
外界通过接触传递，与表面积成正比的力。
3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。
当流体受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。
4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dpdVV p 1-=α）。
↑p α越容易压缩。
↓↑⇒=-==E d dp dV dp VE P P αρρα,。
5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dTdVV V 1=α）。
6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。
当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时，产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。
流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。
7. dy du AF μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dydu ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度，s Pa ∙。
8. dyduμτ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。
9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。
液体主要是内聚力，气体主要是热运动。
温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。
10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。
11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体中也应该是连续分布的。
优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。
12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2）平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科，它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识，它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论，它研究的是流体中的物理量，如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容，是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科，是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性，是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学，包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容，也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中，如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用，可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段，也可以为工程设计和技术开发提供依据。
工程流体力学复习知识总结讲课稿
工程流体力学复习知识总结一、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
（错误）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
（正确）3.附面层分离只能发生在增压减速区。
（正确）4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。
（错误）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
（错误）6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。
（正确）7.流体的静压是指流体的点静压。
（正确）8.流线和等势线一定正交。
（正确）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
（正确）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。
（正确）11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（正确）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。
（正确）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
（正确）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。
（正确）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
（正确）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
（错误）17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。
（错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。
（错误）二、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时惯性力与 粘性力 的对比关系。
5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为 ，总阻抗S 为 。
串联后总管路的流量Q为 ，总阻抗S 为 。
6、流体紊流运动的特征是 脉动现像 ，处理方法是 时均法 。
7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。
8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动和 变形运动 。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力与 弹性力 的相对比值。
工程流体力学简答
当流体在外力作用下，流体微元间浮现相对运动时，随之产生妨碍流体层相对运动的内磨擦力，流体产生内磨擦力的这种性质称为粘性。
这种阻力是由份子间的相互吸引力和份子不规则运动的动量交换产生的阻力组合而成。
(a)份子间吸引力产生的阻力：当相邻两液体层有相对运动时，会引起相邻份子间距的加大。
这种间距的加大会使份子间吸引力明显表现出来，即快速运动的份子层拖动慢速的份子层使其加快运动，而慢速运动的份子层反过来阻滞快速层的运动，这种相互作用的宏观表现为粘性力。
(b)份子不规则运动的动量交换产生的阻力：当流体定向或者不定向流动时，由于份子的不规则运动，分子在层与层间有跳跃迁移，这种跳跃迁移将导致动量交换。
快速层与慢速层的份子相互跃迁进行动量交换，而动量交换的结果将使彼此相互牵制，宏观表现就是粘性力。
液体：低速流动时，不规则运动弱，主要取决于份子间的吸引力;高速流动时，不规则运动增强，变为不规则运动的动量交换引起。
气体：主要取决于份子不规则运动的动量交换。
压强：由于压强变化对份子动量交换影响小，所以气体的粘度随压强变化很小。
而压强加大使份子间距减小，故压强对液体粘性的影响较大。
但低压下压强对液体粘度影响很小。
温度：对于液体，温度升高，份子间距增大，粘度将显著减小；对于气体，温度升高，份子不规则运动加剧，粘度增大。
(1)流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。
(2)流体静压强的数值与作用面在空间的方位无关，即在任一点的压强不论来自何方均相等。
一．等压面就是等势面。
二．在平衡的流体中，通过每一质点的等压面必与该点所受质量力垂直。
三．两互不相混的液体，当他们处于平衡状态时，其分界面必为等压面。
拉格朗日法研究流场中每一个流体质点的运动， 分析运动参数随时间的变化规律， 然后综合所有的流体 质点，得到整个流场的运动规律。
这个方法可以了解每一个流体质点的运动规律。
欧拉法研究某瞬时整个流场内位于不同位置上的流体质点的运动参数， 然后综合所有空间点， 用以描述 整个流场的运动。
《工程流体力学》考试试卷及答案解析.
《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程一、名词解释。
1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、是非题。
1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
（）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
（）3.附面层分离只能发生在增压减速区。
（）4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。
（）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
（）6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。
（）7.流体的静压是指流体的点静压。
（）8.流线和等势线一定正交。
（）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
（）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。
（）11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。
（）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
（）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。
（）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
（）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
（）17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。
（）18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。
（）三、填空题。
1、1mmH2O= Pa2、描述流体运动的方法有和。
3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时与 的对比关系。
5、流量Q 1和Q 2，阻抗为S 1和S 2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为 ，总阻抗S 为 。
工程流体力学简答题
1.什么是黏性？当温度变化时，黏性如何变化？为什么？当流体内部存在相对运动时.流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。
气体的粘性随温度的升高而升高；液体的粘性随温度的升高而降低。
分子间的引力是形成液体粘性的主要原因。
温度的升高.分子间距离增大.引力减小。
分子作混乱运动时不同流层间动量交换是形成气体粘性的主要原因。
温度的升高.混乱运动强烈.动量交换频繁.气体粘度越大2.解释：牛顿流体、理想流体牛顿流体：切应力与速度梯度成正比的流体理想流体：没有粘性的流体3.流体静压强的两的特性是什么？流体静压强的方向是作用面内法线方向.即垂直指向作用面。
流体静压强的大小与作用面方位无关.是点坐标的函数5 .分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体（6分）6 .写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式.并说明 各项的物理意义和应用条件。
a v 2 p a v 2 p , 1 1 + —1 + Z - 2 2 + T- + Z + h 2g P g 1 2g p g 2 上单位重量流体的动能 2g 能断面间流动损失P 单位重量流体的压P gz 单位重量流体的位能 h 单位重量流体的两4、画出下列曲面对应的压力体。
（4分）★▽不可压缩粘性流体在重力场中定常流动.沿流向任两缓变流过流断面7.什么是流线？它有那些基本特性？流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。
一般流线是一条光滑曲线、不能相交和转折定常流动中.流线与迹线重合。
8.解释：定常流动、层流流动、二元流动。
定常流动：运动要素不随时间改变层流流动：流体分层流动.层与层之间互不混合。
二元流动：运动要素是两个坐标的函数。
9.解释：流线、迹线流线：流场中某一瞬时.一系列流体质点的平均流动方向线。
曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。
迹线：流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。
10.描述流动运动有哪两种方法.它们的区别是什么？欧拉法.以流体空间点为研究对象拉格朗日法：以流体质点为研究对象11.什么是量纲？流体力学中的基本量纲有哪些？写出压强、加速度的量纲。
工程流体力学试题及答案1.
一\选择题部分(1在水力学中,单位质量力是指(答案:ca、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力;c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。
(2在平衡液体中,质量力与等压面(答案:da、重合;b、平行c、相交;d、正交。
(3液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为a、1 kN/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、10 kN/m2答案:b(4水力学中的一维流动是指(答案:da、恒定流动;b、均匀流动;c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
(5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(答案:ba、8;b、4;c、2;d、1。
(6已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于答案:ca、层流区;b、紊流光滑区;c、紊流过渡粗糙区;d、紊流粗糙区(7突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。
已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为答案:ca、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m(8在明渠中不可以发生的流动是(答案:ca、恒定均匀流;b、恒定非均匀流;c、非恒定均匀流;d、非恒定非均匀流。
(9在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:b。
a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。
(10底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某处水深h = 0.4m,则该处水流的流态为答案:ba、缓流;b、急流;c、临界流;(11闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案:d 成正比。
a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方(12渗流研究的对象是(答案:a 的运动规律。
a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。
(13测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:ba、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰(14按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为答案:da、1米,λQ =1000;b、10米,λQ =100;c、1米,λQ =100000;d、10米,λQ=100000。
工程流体力学基础知识
工程流体力学复习题第一章 流体的力学性质1、连续介质（概念）、假设（质量分布、运动、内应力连续））2、流体的主要物理性质（a ）分类（固、液、气各自特点）（b ）流动性（c ）可压缩性和膨胀性（d ）粘性（牛顿内摩擦定律、液体和气体（温度、压力））（e ）表面张力（润湿和不润湿）3、牛顿流体和非牛顿流体第二章 流体运动学基本概念1、流动分类（流体性质、流动状态、流动空间的坐标数目）2、描述流体运动的两种方法（a ）拉格朗日法和欧拉法基本思路 （b ）质点导数()v v tv ∇⋅+∂∂ （c ）迹线和流线的意义及其求解（()()()t z y x v dtdz t z y x v dt dy t z y x v dt dx z y x ,,,,,,,,,,,===，zy x v dz v dy v dx ==） 3、有旋流动和无旋流动（概念及其基本性质）涡量的连续性方程()0≡⨯∇⋅∇=Ω⋅∇v、速度场有势的充要条件是流动无旋等第三章 流体静力学1、作用在流体上的力（质量力和表面力）2、流体静止时质量力必须满足的条件3、有势质量力场中静止流体的分界面上，既是等压面也是等势面。
4、静止的正压流场，其质量力必然有势；反之，质量力有势，非正压流场不可能处于静止状态，处于静止状态的必然是正压流场。
5、重力场静止液体的压力分布和物体受力（0p gh p +=ρ、k gV F ρ=）第四章 流体流动基本原理1、系统和控制体的定义和区别2、输运公式定义及其表达式（系统质量、动量、能量变化率）3、质量守恒方程（a ）定义（()0=∂∂+⋅⎰⎰⎰⎰⎰CVCS dV t dA n v ρρ ，质量流量()dA n v ⋅ρ、质量通量()n v v⋅=ρθρc o s ）（b ）特殊形式的应用（012=∂∂+-tm q q CV m m ，稳态、不可压缩） 4、动量守恒方程 （a ）定义（()⎰⎰⎰⎰⎰∑∂∂+⋅=CVCS dV v t dA n v v F ρρ ，动量流量） （b ）应用5、能量守恒方程（a ）定义（b ）伯努利方程（简化条件、公式2222121122gz v p gz v p ++=++ρρ（理想不可压缩流体稳态流动）第五章 不可压缩流体的一维层流流动1、常见边界条件（固壁-流体、液体-气体、液体-液体）2、流动条件说明（稳态、不可压缩、一维、层流、充分发展流动）3、狭缝流动（概念、产生流动的因素——压差流、剪切流）4、管内流动分析（切应力和速度分布规律）5、降膜流动分析第六章 流体流动微分方程——连续性方程和运动方程（了解）1、连续性方程()()()0=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z v y v x v t z y x ρρρρ不可压缩流体0=⋅∇v2、运动方程（以应力表示的运动方程→引入牛顿流体本构方程→N －S 方程）第八章 流体力学的实验研究方法1、流动相似（几何相似、运动相似、动力相似的定义和应用）2、相似准则（至少四个相似准数及其物理意义、计算应用）3、量纲分析（常见物理量的量纲、基本量纲（M 、L 、T ）、量纲分析方法：瑞利（Rayleigh ）方法和白金汉姆（Buckingham ）方法）第九章 管内流体流动1、流态的判定（指标、层流、过渡流、湍流）2、圆管内充分发展的层流流动（阻力损失、阻力系数）3、湍流的半经验理论（布辛聂斯克涡粘性假设、普朗特混合长度理论、壁面附近湍流的三个区域）4、圆管内充分发展的湍流流动（光滑管、粗糙管（水力光滑管、过渡型圆管、水力粗糙管）沿程阻力系数）5、圆管内流体流动的速度分布6、沿程阻力损失的计算7、圆管进口段流动分析8、非圆形截面管内的流体流动（水力当量直径的计算）参考公式 哈密尔顿算子k z j y i x ∂∂+∂∂+∂∂=∇ 速度梯度()k z u j y u i x u u u grad ∂∂+∂∂+∂∂=∇= 流体的散度()z A y A x A A A div z y x ∂∂+∂∂+∂∂=⋅∇= 旋度 ()k y v x v j x v z v i z A y A A A rot x y z x y z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂=⨯∇= gu D L g u D L u D g R Lu g p h m m m m f 2Re 642648222===∆=ρμρμρ g u D L u u g u D L u g R L g p h m m m m f 2828222*2200⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆=ρτρτρ 012=∂∂+-tm q q CV m m ()⎰⎰⎰⎰⎰∑∂∂+⋅=CV CS dV v t dA n v v F ρρ()()()⎰⎰⎰⎰⎰∑⨯∂∂+⋅⨯=CVCS dV v r t dA n v v r M ρρ ()∙∙∙+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++∂∂+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-⎰⎰⎰⎰⎰μρρW dV gz v u t dA n v gz v h W Q CV CS s 2222。
工程流体力学期末考试及答案
工程流体力学期末考试及答案工程流体力学期末考试及答案工程流体力学是涉及流体动力学、流体力学基础知识、流体静力学等多个方面的学科。
以下是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案，旨在帮助读者更好地掌握流体力学的基本概念和方法。
1、基础知识问题：请简要解释以下两个概念： a) 流量：在单位时间内，通过某一截面积的物质量或能量。
b) 推力：使物体运动或阻止其运动的力。
答案：a) 流量是指在单位时间内，通过某一截面积的物质量或能量。
它是一个重要的流体力学参数，反映了流体在管道中的流动能力。
流量的大小与流体密度、速度和管道截面积有关。
b) 推力是指使物体运动或阻止其运动的力。
在流体力学中，推力主要由流体对物体运动方向上的压力差产生，如在水坝或涡轮机中，由于水压力的作用产生推力，使水轮机旋转。
2、流体动力学问题：请简述伯努利定理的基本内容，并说明其在工程实践中的应用。
答案：伯努利定理指出，在理想不可压缩流体中，沿着平行且在同一方向上，任何高度相同的两点，速度相等，压强降低。
在工程实践中，伯努利定理可用于分析飞机机翼的设计，解释为何机翼在空气中能够产生升力。
3、流体静力学问题：请解释浮力原理，并说明其在工程实践中的应用。
答案：浮力原理指出，浸没在流体中的物体，受到一个垂直向上且与物体体积成正比的力，称为浮力。
浮力的大小等于物体所排开的流体的重量。
在工程实践中，浮力原理广泛应用于船舶设计、水坝设计等。
4、工程应用问题：请说明涡轮机的工作原理，并阐述其在工程实践中的应用。
答案：涡轮机是一种将流体动能转化为机械能的设备。
它由一系列的旋转叶片组成，当流体流经叶片时，叶片受到流体的冲击力而旋转，将流体的动能转化为旋转机械能。
涡轮机在工程实践中广泛应用于发电厂、航空发动机等。
以上是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案，希望对读者掌握流体力学基本知识有所帮助。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程流体力学测验1测验一一，填空题1.半径为R的圆管中充满流体，其水力半径为。
2.根据流体的连续介质假设，可以不考虑流体分子间的间隙，将流体视为无数多、连续分布的构成3. 温度升高，液体的黏度；若其他条件不变，内摩擦力。
4.静止液体作用在平面上的总压力，等于处的压强与面积的积。
5.若当地大气压为100000Pa，某点压力表读数80000Pa，则该点的绝对压强为Pa。
6．某液体温度从10℃升高到50℃，密度相对增加了0.1%，这种液体的膨胀系数为。
7.等压面上任一点的质量力方向与等压面关系是。
8.若流管中每处所有的流线都不平行时，其有效截面是形状。
9.皮托管测量速度，而文丘里管测量速度。
10.正压流体是指流体的只随压强变化。
二．选择题1.流体静力学的基本方程p=p0+gh，。
( )（A）只适用于液体（B）只适用于理想流体（C）只适用于粘性流体（D）对理想流体和粘性流体均适用2.在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线。
（）（A）相切（B）垂直（C）平行（D）相交3.长方体敞口容器高0.8m、宽0.4m、水深0.5m，则水作用在该侧壁上的总压力为。
（）（A）490N （B）980N （C）784N （D）1000N4.关于压缩系数，说法正确的是。
( )（A）流体压缩系数大，不容易压缩（B）流体压缩系数也称为流体的弹性摸量（C）流体压缩系数与流体种类无关（D）流体压缩系数与流体所处的温度有关5.通常情况下，流速不高，温度、压强变化不大的气体可视为。
（）（A）非牛顿流体（B）不可压缩流体（C）理想流体（D）重力流体6.流体的内摩擦力，属于。
（）（A）表面力（B）质量力（C）惯性力（D）哥氏力7.流体在弯曲管道中流动，内侧速度，压强。
( )(A)高、低(B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低8.连续性方程实质上是 在流体流动过程中的体现。
（ ）（A ）能量守恒（B ）动量守恒 （C ）质量守恒（D ）冲量守恒9.液体的黏性主要来自于液体的 。
（ ）（A ）分子热运动 （B ）分子间吸引力 （C ）易变形性 （D ）抗拒变形的能力10.流体在内径为D 1，外径为D 2的环形管内流动，水力半径为 。
（ ） （A ）21D （B ）22D （C ）212D D - （D ）412D D -三．简答题1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？2. 流体静压强的两个特性是什么？3. 写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。
4. 什么是流线？它有那些基本特性？四．计算题.1. 滚动轴承的轴瓦长L =0.5m ，轴外径m d 146.0=，轴承内径D=0.150m ，其间充满动力黏度=μ0.8Pa ·s 的油，如图所示。
求轴以n=min /300r 的转速匀速旋转时所需的力矩。
1、如图所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2。
试确定：（1）容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？3.如题图所示，在柱形密闭高压水箱上，用水银U形管连接于水箱底部，测得水柱高h1=2m，水银柱高h2=1m，高H=3m，宽B=1m的矩形闸门与水平方向成45︒，转轴在O点，为使闸门关闭，求所需的锁紧力矩M。
4.、边长30cmb=的正方形铁板闸门，上边铰链连接于O，其重力为1177NW=，水射流直径2cmd=的中心线通过闸板中心C，射流速度.v=。
（1）为使闸门保持垂直位置，15m s在其下边应加多大的力P？（2）撤销力P后，闸门倾斜角θ是多少？忽略铰链摩擦。
5、如图所示，直径d 1=150mm 的水平放置的管道，其末端连接直径分别为d 2=100mm , d 3= 75mm 分叉管。
若叉管水流以出流速度10m/s 射向大气，且叉管的夹角为45°和30°）。
试求水流对叉管的力。
（不计重力影响及流动损失）测验二一． 选择题1. 粘性流体的流动是层流还是紊流状态，主要取决于 。
( ) （A ）流体粘性大小 （B ）流速大小 （C ）弗劳德数大小（D ）雷诺数大小2. 圆管内层流流动，管内平均流速为最大流速的________。
（ ） （A ）21 （B ）22 （C ） 23 （D ）313.下列措施能减小绕流阻力。
（）（A）流线型物体推迟边界层由层流向紊流转变 (B)流线型物体边界层为紊流（C）钝形物体高雷诺数下，边界层分离点前移（D）都正确4.、流体在弯曲管道中流动，内侧速度，压强。
( )(A)高、低(B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低5.管内紊流中，水力光滑管的黏性底层厚度管壁的绝对粗糙度。
（）（A）大于（B）小于（C）等于（D）远小于6.边界层内流体的流动不可以视为________。
（）（A）不可压缩流体流动（B）可压缩流体流动（C）黏性流体流动（D）理想流体流动7. 螺旋流为和的叠加。
（）（A）点源、点汇（B）点汇、点涡（C）均匀等速流、点汇（D）均匀等速流、偶极流8. 不属于边界层特点的。
（）（A）边界层内速度梯度大 (B) 边界层沿流动方向逐渐增厚（C）边界层内可以看成理想流体流动（D）边界层内存在层流与紊流两种流态9. 速度v、重力加速度g和长度l的无量纲集合是：。
（）（A ） g lv / （B ）gl v / （C ）gv l / （D ）gl v /210.流体在流动时，可以根据流体微团________来判断流动是有旋流动还是无旋流动。
（ ）(A)运行轨迹 (B)是否绕自身轴旋转 (C)压强大小 (D)速度大小二．填空题1. 距涡流中心3000m 处气流流速为20km/h ，距涡流中心600m 处气流流速为 。
2. 正压流体是指流体的 只随压强变化。
3. 、皮托管测量 速度，而文丘里管测量 速度。
4. 紊流附加切应力是由于 而产生的。
5. 、若流管中每处所有的流线都不平行时，其有效截面是 形状6. 流体微团的运动与刚体运动相比，多了一项 运动。
7. 斯托克斯定理为： 。
8. 不可压流场的速度分布为y x u y u x z y +=-==,,u x ,该流场属于 维流动。
9. 根据量纲分析法，如一个物理方程涉及n 个物理量，m 个基本量纲，则该方程一定可以用 个无量纲的准则数来表示。
10. 流体绕过半无限体流动，可以看成 ＿和 ＿ 流动的叠加。
三．简答题1. 解释管道水力计算中的两个概念：水力光滑管、短管2. 粘性流体绕流物体的阻力可分为哪两种？如何减小？3. 试解释：对于圆球，在Re ≈3510⨯时，绕流阻力系数急剧下降的原因。
4. 当流动处于紊流粗糙管区时，雷诺数增大，沿程阻力系数是否增大，沿程阻力损失是否增大？为什么？证明：层流时沿程能量损失h f 与管内流体的平均流速v 的一次方成正比。
四．计算题1. 有一不可压缩平面连续流动，速度分布为xy x u x -=2，xy ay u y 22-=。
（1）求常数a ；（2）证明流场有旋流动（3）求流函数ψ2.有一不可压流体平面流动，x v x =，y v y -=,（1）求其流函数；（2）证明是无旋流动；（3）求其速度势函数；（4）若流体密度3/800m kg =ρ，A(0,1)点压强为10Kpa ，求B(1,2)点压强。
3.如图所示，水流稳定地通过一水平收缩弯管，已知截面①的压力表读数为kPa p g 3001=，=1D 300mm ，=1v 2m/s ，截面②D 2=100mm ，试求螺栓所需承受的水平拉力。
（不计流动损失）测验一 二， 填空题1.半径为R 的圆管中充满流体，其水力半径为 。
2. 根据流体的连续介质假设，可以不考虑流体分子间的间隙，将流体视为无数多、连续分布的 构成3. 温度升高，液体的黏度 ；若其他条件不变，内摩擦力 。
4.静止液体作用在平面上的总压力，等于 处的压强与面积的积。
5. 若当地大气压为100000Pa ，某点压力表读数80000Pa ，则该点的绝对压强为Pa 。
6．某液体温度从10℃升高到50℃，密度相对增加了0.1%，这种液体的膨胀系数为 。
7.等压面上任一点的质量力方向与等压面关系是。
8.若流管中每处所有的流线都不平行时，其有效截面是形状。
9.皮托管测量速度，而文丘里管测量速度。
10.正压流体是指流体的只随压强变化。
二．选择题1.流体静力学的基本方程p=p0+gh，。
( )（A）只适用于液体（B）只适用于理想流体（C）只适用于粘性流体（D）对理想流体和粘性流体均适用2.在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线。
（）（A）相切（B）垂直（C）平行（D）相交3.长方体敞口容器高0.8m、宽0.4m、水深0.5m，则水作用在该侧壁上的总压力为。
（）（A）490N （B）980N （C）784N （D）1000N 4.关于压缩系数，说法正确的是。
( )（A）流体压缩系数大，不容易压缩（B）流体压缩系数也称为流体的弹性摸量（C）流体压缩系数与流体种类无关（D）流体压缩系数与流体所处的温度有关5.通常情况下，流速不高，温度、压强变化不大的气体可视为 。
（ ） （A ）非牛顿流体（B ）不可压缩流体（C ）理想流体（D ）重力流体6.流体的内摩擦力，属于 。
（ ）（A ）表面力 （B ）质量力 （C ）惯性力（D ）哥氏力7.流体在弯曲管道中流动，内侧速度 ，压强 。
( ) (A)高、低 (B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低8.连续性方程实质上是 在流体流动过程中的体现。
（ ）（A ）能量守恒（B ）动量守恒 （C ）质量守恒（D ）冲量守恒9.液体的黏性主要来自于液体的 。
（ ）（A ）分子热运动 （B ）分子间吸引力 （C ）易变形性 （D ）抗拒变形的能力10.流体在内径为D 1，外径为D 2的环形管内流动，水力半径为 。
（ ） （A ）21D （B ）22D （C ）212D D - （D ）412D D -三．简答题1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？2. 流体静压强的两个特性是什么？3. 写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。
4. 什么是流线？它有那些基本特性？四．计算题.1. 滚动轴承的轴瓦长L =0.5m ，轴外径m d 146.0=，轴承内径D=0.150m ，其间充满动力黏度=μ0.8Pa ·s 的油，如图所示。
求轴以n=min /300r 的转速匀速旋转时所需的力矩。
2.有一如图所示的容器等加速直线运动，m L 5.11=、m L 5.02=、1h =1m 、2h =0.8m 。