流体力学应知应会

流体力学应知应会（过控专业的不用做红色字体的题）

一、流体力学基本概念

1.流体的易流性和粘性的概念

2.流体的压缩性和膨胀性及其表示方法

3.计示压强和真空度的概念

4.流体运动的两种表示方法及其它们之间的转换

5.迹线和流线的概念

6.物质导数的概念

7.系统和控制体的概念

8.速度分解定理，应变率张量和旋转率张量及其各分量的物理意义

9.有旋流动的概念

10.速度环量和涡通量，斯托克斯公式

11.涡线和涡管的概念，涡线微分方程

12.雷诺输运定理及其应用

13.应力张量的概念，理想和静止流体的应力张量

14.牛顿流体的本构方程，动力粘度和运动粘度

15.量纲的概念

16.力学相似的概念、雷诺数、欧拉数和弗劳德数的物理意义

17.边界层的概念、边界层的名义厚度、位移厚度和动量损失的计算公式及其意义

18.速度势函数的概念、性质

19.流函数的概念、性质

20.复位势和复速度的概念及复位势的性质

21.基本流动

1）均匀流的速度势函数、流函数、复位势和复速度

2）点源（汇）的速度势函数、流函数、复位势和复速度

3）点涡的速度势函数、流函数、复位势和复速度

4）偶极子的速度势函数、流函数、复位势和复速度

22. 镜象法

（1）平面定理（以实轴为边界）及其应用 （2）圆定理及其应用

23. 层流和湍流的概念

24. 雷诺应力的概念

二、计算部分 在40=δ

mm 的两个平行壁面之间充满动力粘度70.=μ Pa •s

的液体，在液体中有一

个边长为a=60mm 的正方形薄板以150

=υm/s 的速度沿着薄板所在的平面内运动，假设

沿着铅直方向的速度分布为直线规律。

试求：

1． 当h=10mm 时，求薄板运动的液体阻力；

2． 如果h 可变，求当h 为多大时，薄板的运动阻力为最小并求此时的最小阻力。 已知管内液体质点的轴向速度υ与质点所在半径r 成抛物线型分布规律。当0=r 时，

0υυ=；当R r =时，0=υ。如果mm 6=R ，s m 6.30=υ，s Pa .10⋅=μ，试求0=r 、

2、4、6mm 处的切应力。

底面积为A 的薄板在液面上水平移动的速度为υ，液层厚度为δ，假定垂直于油层的水平速度为直线分布规律。试计算液体为20℃的水时移动平板所需的力F 。

如题图2所示的直角形闸门，垂直纸面的宽度为B ＝1m ，h =1m 。试求关闭闸门所需的力F 的大小。

在高度m 3=H ，宽m 1=B 的柱形密闭高压水箱上，用汞U 形管连接于水箱底部，测得水柱高m 21=h ，汞柱高m 12=h ，矩形闸门与水平方向成︒45角，转轴在O 点，为使闸门关闭，试求在转轴上所须施加的锁紧力矩M 。

水池中方形闸门每边长度均为h ，转轴O 距离闸门底边为h 3

1，试确定使得闸门自动开启的水位高度H 。

水池中方形闸门每边长度均为3m ，转轴O 距离底边为1.4m ，试确定使闸门自动开启的水位高度H （单位以m 表示）。

皮托静压管与汞差压计相连（见题图3），借以测定水管中最大轴向速度max υ，已知

mm h 400=，mm d 200=，υυ2.1max =，汞的相对密度为。试求管中的体积流

量。（20分）

倾斜水管上的文丘里流量计cm 301=d ，cm 152=d ，倒U 形管差压计中装有相对密度为的轻质不混于水的液体，其读数为cm 30=h ，收缩管中的水头损失为1d 管中速度水头20％，试求喉部速度2υ与管中流量V q 。

皮托静压管与汞差压计相连，借以测定水管中最大轴向速度m ax υ，已知h ，d ，

υυ2.1max =，汞的相对密度为。试求管中的体积流量V q 。

水自下而上流动，已知：1d 、2d 、a 、b ，U 型管中装有汞（汞的相对密度为），试求喉管内的流量V q 。

水射流直径cm d

4=，速度s /m 20=υ，平板法线与射流方向的夹角︒=30θ，平

板沿其法线方向运动速度s /m 8='

υ。试求作用在平板法线方向上的力F 。（20分）

在水平平面上的︒45弯管，入口直径m m 6001=d ，出口直径m m 3002=d ，入口压强

kPa 1401=p ，流量s m 425.03=V q ，忽略摩擦，试求水对弯管的作用力。

将锐边平板插入水的自由射流中，并使平板与射流垂直，该平板将射流分成两股，已知射流

的速度为υ，总流量为V q ，V V q q 311=，V V q q 3

2

2=。试计算射流偏转角α、射流对平板的作用力R F 。

水射流直径d ，速度υ，平板法线与射流方向的夹角θ，平板沿其法线方向运动速度υ'。试求作用在平板法线方向上的力F 。

气体从A 、B 口流入箱子，从C 口流出，流动为定常，A 、B 面积均为5cm 2，C 口面积为10 cm 2，

51008.1⨯==B A p p Pa ，30==B A υυm/s ，出口压力为当地大气压强51003.1⨯=a p Pa ，

空气密度为3

23.1m kg =ρ。求支撑的反力1F 、2F 。

水电站闸板阀在静水头m H 100=下工作，管道直径m d 2=。用s m 26

10

3.1-⨯='ν的水

进行模型实验，模型尺寸为m d 2.0='，模型内的水流动的雷诺数为6

10e R ='。（20分）