流體力學(xué)1和2講解

1、流體力學(xué)試卷及答案一一、判斷題1、根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部?jī)?nèi)摩擦力大小與該處的流速大小成正比。2、一個(gè)接觸液體的平面壁上形心處的水靜壓強(qiáng)正好等于整個(gè)受壓壁面上所有各點(diǎn)水靜壓強(qiáng)的平均值。3、流體流動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)流速大小發(fā)生改變的情況下才有動(dòng)量的變化。4、在相同條件下，管嘴出流流量系數(shù)大于孔口出流流量系數(shù)。5、穩(wěn)定（定常）流一定是緩變流動(dòng)。6、水擊產(chǎn)生的根本原因是液體具有粘性。7、長(zhǎng)管是指運(yùn)算過(guò)程中流速水頭不能略去的流動(dòng)管路。&所謂水力光滑管是指內(nèi)壁面粗糙度很小的管道。D d9、外徑為D,內(nèi)徑為d的環(huán)形過(guò)流有效斷面，其水力半徑為410、凡是滿(mǎn)管流流動(dòng)，任何斷面上的壓強(qiáng)均大于大氣的壓

2、強(qiáng)。二、填空題1、 某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞 -水壓差計(jì)上讀數(shù)= 4cm，通過(guò)的流量為 2L/s，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù).h = 9cm，通過(guò)流量為l/s 。2、 運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是，其國(guó)際單位是3、 因次分析的基本原理是：；具體計(jì)算方法分為兩種。4、斷面平均流速 V與實(shí)際流速u(mài)的區(qū)別是。5、 實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為，其適用條件是 。6、泵的揚(yáng)程H是指 。7、 穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為。&計(jì)算水頭損失的公式為 與。9、 牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式，其適用范圍是 。10、 壓力中心是指。三、簡(jiǎn)答題1、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。2、產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。3、串聯(lián)管路的水力特性。4、

3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？5、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。6、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。7、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式及其適用條件。&因次分析方法的基本原理。9、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。10、壓力管路的定義。11、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題。12、作用水頭的定義。13、噴射泵的工作原理。14、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。15、等壓面的特性。16、空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。17、分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。18、雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。19、流線的特性。四、計(jì)算題1、如圖所示，將一平板垂直探入水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的部分流量Q = 0.012m3/

4、s，并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度0（。已知射流速度為30m/s，總流量Q= 0.036m3/s，不計(jì)重量及水頭損失。求射流加于平板上的力？GoQi2、有泵管路如圖所示，流量 Q二240m /hour，泵的吸入管長(zhǎng)L1 = 15m，沿程阻力系數(shù) r = 0.03，總局部 阻力系數(shù)為- = 6 ；壓力管長(zhǎng)L2 = 60m， = 0.03，.一 -2 =10，管徑為0.25m。求: （ 1）已知泵入口處真空表讀數(shù) 6.6mH 2O，求吸入高度hr。（2）兩個(gè)液面高差h? = 24m，求泵的揚(yáng)程 H。3、水平直管半徑為R,不可壓縮流體作層流流動(dòng)，其半徑r處點(diǎn)流速為u，并等于管內(nèi)平均流速 v求證:d二

5、0.5m， h = 2m， H = 2.5m。試分別求出作用在兩個(gè)球4、如圖所示一貯水容器。器壁上有兩個(gè)半球形蓋，設(shè)5、如圖水泵進(jìn)水系統(tǒng)，h=3m管徑d=0.25m, 1、2斷面間的總水頭損失 hwV2=8 5，斷面2處的真空度為2g匹=4.08 mH2O，求流量。Y參考答案一、判斷題xVxVx xxxVx二、填空題1、3 L/s2、2，斯（m / s）3、4、因次和諧的原理，n定理過(guò)流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過(guò)流斷面上是相等的5、力，6、2乙P坐h212g心所取斷面為緩變流動(dòng)單位重量液體所增加的機(jī)械能2P2a2V2V+ z2，穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有

6、重2g7、j5ndA 八 FhfIV2d 2g，hjVg9、10、三、簡(jiǎn)答題1、M duT二 A，是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，dy總壓力的作用點(diǎn)值始終保持一常數(shù)穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。-在流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)所有的運(yùn)動(dòng)要素都不隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)稱(chēng)為穩(wěn)定流；反之，通過(guò)空間點(diǎn)處得流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要素的全部或部分要素隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)叫不穩(wěn)定流。-外因：水力半徑的大??；管路長(zhǎng)度的大小；管壁粗糙度的大小。內(nèi)因：流體流動(dòng)中永遠(yuǎn)質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)發(fā)生撞擊引起運(yùn)動(dòng)速度變化表現(xiàn)的慣性，才是流動(dòng)阻力產(chǎn)2、 產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。 存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象, 生的根本原因。3、串聯(lián)管

7、路的水力特性。-串聯(lián)管路無(wú)中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各 管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段流量減去前管段末端泄出的流量。4、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？-不是固定不變的。通過(guò)層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進(jìn)行比較。八水力光滑管；：水力粗糙管。5、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。-1.靜壓強(qiáng)的方向是垂直受壓面，并指向受壓面。2.任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無(wú)關(guān),或者說(shuō)任一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)均相等。6、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。-即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿(mǎn)全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)

8、的具體微觀結(jié)構(gòu)，而用一組偏微分方程來(lái)表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度,壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如2丄Pl X印實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為（乙11丄-12g質(zhì)量守恒定律,動(dòng)量守恒定律等。7、2知管乜適用條件是穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)。8、因次分析方法的基本原理。-就是因次和諧的原理，根據(jù)物理方程式中各個(gè)項(xiàng)的因次必須相同，將描述復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個(gè)物理量組合而成無(wú)因次數(shù)群n從而使變量減少。9、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。Eu其物理意義為壓力與慣性力的比出口的后部吸入室便形成真空,因此吸入室可從吸人管中吸進(jìn)流體并和工作流體

9、一起混合,經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)入排出管。如果工10、壓力管路的定義。-凡是液流充滿(mǎn)全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱(chēng)為壓力管路。11、 長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題。一一已知管徑，管長(zhǎng)和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過(guò)時(shí)，確定管路中的壓力降，或確 定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水利坡降。12、 作用水頭的定義。-任意斷面處單位重量水的能量，等于比能除以 重力加速度。含位置水頭、壓力水頭和速度水 頭。單位為m。13、 噴射泵的工作原理。噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴(kuò)散室等組成。工作流體在壓力作用下經(jīng)管子進(jìn)入噴嘴,(或氣體)被帶走。此時(shí)，在噴嘴并以很高的速度由噴嘴出口噴出。由于噴出的工作流體速度極高，因此使噴嘴附近的液體富勞德數(shù)

10、:歐拉數(shù):FrEuglPV2慣性力與重力之比壓力與慣性力之比作流體不斷地噴射，便能連續(xù)不斷地輸送液體(或氣體)14 PUxUndA = F ， PUyUndA= F ， f PUzUndA = Z Fz三個(gè)方程為動(dòng)量方程csx csy cs的標(biāo)量形式。15、 等壓面的特性。作用于靜止流體中任一點(diǎn)上的質(zhì)量力必定垂直于通過(guò)該點(diǎn)的等壓面。腫(PUx)點(diǎn)(PUy)8(PUz)門(mén)16、 空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。-xz0，其物理意義為：Stexcycz流體在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)單位體積空間流出與流入的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。17、 分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。-(a)任何斷面形狀的改變，都

11、必將引起流速的重新分布，因而附加了流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和流體質(zhì)點(diǎn)的急劇變形，結(jié)果導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)間附加摩擦和相互撞擊，使流體能量受到損失，液流中流速重新分布。(b)流 速的重新分布，總是伴隨有流動(dòng)分離和旋渦的形成，在旋渦區(qū)由于粘性的存在，便有摩擦的能量損失，在旋渦中粘性力作功。(c)在旋渦區(qū)中，又有質(zhì)點(diǎn)被主流所帶走，即有動(dòng)量交換，因而消耗運(yùn)動(dòng)流體的能量，流體質(zhì)點(diǎn)的混摻引起的動(dòng)量 變化。18、 雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。-r VL fVD Re 二慣性力與粘性力之比雷諾數(shù)：-19、流線的特性。-(1)在定常流動(dòng)時(shí)，因?yàn)榱鲌?chǎng)中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度不隨時(shí)間變化，所以通過(guò)同一點(diǎn)的流線形狀

12、始終保持不變，因此流線和跡線相重合。而在非定常流動(dòng)時(shí)，一般說(shuō)來(lái)流線要隨時(shí)間變化，故流線和跡線不相重合。(2) 通過(guò)某二空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線，一般情況流線不能相交和分支。否則在同一空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)有幾個(gè)不同的流動(dòng)方向。只有在流場(chǎng)中速度為零或無(wú)窮大的那些點(diǎn)，流線可以相交，這是因?yàn)椋谶@些點(diǎn)上不會(huì)出現(xiàn)在同一點(diǎn)上存在不同流動(dòng)方向的問(wèn)題。速度為零的點(diǎn)稱(chēng)駐點(diǎn)，速度為無(wú)窮大的點(diǎn)稱(chēng)為奇點(diǎn)。(3) 流線不能突然折轉(zhuǎn)，是一條光滑的連續(xù)曲線。(4) 流線密集的地方，表示流場(chǎng)中該處的流速較大，稀疏的地方，表示該處的流速較小。四、計(jì)算題1、參見(jiàn)教材p.772、參見(jiàn)教材p.63/p.703、參見(jiàn)教材p.1

13、114、解：上面的蓋為a蓋，對(duì)于a蓋，其壓力體體積Vpa為Vpa卄冷二 2-丄 1二d32 6=(2.5-1.0) 0.52 -丄二 0.53=0.262m3412Fza = Vpa =9 810 0.262 =2.57kN左面水平的蓋為c蓋，對(duì)于c蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩個(gè)分力，其中2：.2Fxc =YH d2 = 9 810 漢2.5漢一疋 0.52=4.813kN水平方向分力44（方向）鉛重3Fzc 二 Vpc =9 8100.5 =0.321kN方向分力12（方向J）5、解：列自由液面1-1和2 -2斷面的伯諾利方程:0=hE22gv28.5 -2g得：v=1.49 m/s答：

14、流量為0.073m3 /sv=v2q=v Id2 = 0.073m3/s4工程流體力學(xué)試卷二名詞解釋。1、雷諾數(shù)2、流線 3、壓力體4、牛頓流體5、歐拉法6、拉格朗日法7、濕周8、恒定流動(dòng)9、附面層10、卡門(mén)渦街11、自由紊流射流12、流場(chǎng)13、無(wú)旋流動(dòng)14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動(dòng)16、自由射流17、濃差或溫差射流18、音速19、穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21、駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型區(qū)是非題1.流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。()2.平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。()3.附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。()4.等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度和壓力都減少。()5.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)

15、的等壓面一定也是水平面。()6.平面流只存在流函數(shù)，無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)。()7.流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。()8.流線和等勢(shì)線一定正交。()9.附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。()10.亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度增加，壓力減小。()11.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。()12.超音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度減小，壓力增加。()13.壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。()14.相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。()15.附面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無(wú)旋流動(dòng)。()16.處于靜止或相對(duì)平衡液體的水平面是等壓面。()17.流體的粘滯性 隨溫度變化

16、而變化，溫度升( )高粘滯性 減少；溫度降低粘滯性增大18.流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無(wú)關(guān)。()三、填空題。1、1mmH3= Pa2、 描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有 和3、流體的主要力學(xué)模型是指 、和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，它反映了流體流動(dòng)時(shí) 與的對(duì)比關(guān)系。5、流量Q1和Q2阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為，總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量Q為，總阻抗S為。6 、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是，處理方法是。7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力包括 和。8、 流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有： 、和。9、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無(wú)因次數(shù)，他反映了 與的相對(duì)比值。1

17、0、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線 。2pup11、理想流體伯努力方程 z常數(shù)中，其中z 稱(chēng)為水頭。r2gr12、 一切平面流動(dòng)的流場(chǎng)，無(wú)論是有旋流動(dòng)或是無(wú)旋流動(dòng)都存在，因而一切平面流動(dòng)都存在，但是,只有無(wú)旋流動(dòng)才存在。13、雷諾數(shù)之所以能判別 ，是因?yàn)樗从沉?禾口的對(duì)比關(guān)系。14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有 、和。15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量和一種儀器。16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為 和。作用與液上的力包括 ，。17、 力學(xué)相似的三個(gè)方面包括 、與。18、 流體的力學(xué)模型是 模型。.PU219、P ( Z1 -Z2)(- g)理想氣體伯努力方程p -（ Z! - Z2）:g）中，稱(chēng)， 稱(chēng)全壓，稱(chēng)總

18、壓。20、 紊流射流的動(dòng)力特征是 。21、 流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，u的單位為 。22、 濃差或溫差射流的熱力特征是 。23、 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)四種基本運(yùn)動(dòng)形式符合而成。24、 幾何相似是力學(xué)相似的 ，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的 ，動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的 。25、 歐拉準(zhǔn)數(shù)是和的相對(duì)比值。26、 馬赫數(shù)M反映了慣性力和 相對(duì)比值。27、 流體流動(dòng)的狀態(tài)分為 和。28、 弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了 和相對(duì)比值。四、選擇題。1、 按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指 。A 、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無(wú)大小的幾何點(diǎn)D 、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體2

19、、 一下哪種流體為非牛頓流體。A、空氣B、清水C、血液D、酒精3、絕對(duì)壓強(qiáng)Pabs、相對(duì)壓強(qiáng)P、真空值pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng) Pa之間的關(guān)系是 A、Pabs=P+ P v B、P= P abs+Pa C、Pv=Pa- P abs4、 圓管層流過(guò)流斷面的流速分布為 。A、均勻分布B、對(duì)數(shù)曲線分布 C、二次拋物線分布5、 一下那些概念屬于歐拉法。A、流線 B 、跡線 C、液體質(zhì)點(diǎn) D、液體微團(tuán)6、 圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù) 。A、與雷諾數(shù)Re有關(guān)AC與Re和有關(guān)d7、速度V、長(zhǎng)度l、時(shí)間vtAB 、與管壁相對(duì)粗糙度一有關(guān)dD、與和管長(zhǎng)I有關(guān)t的無(wú)量綱組合是。IIA、 一 B 、 C、D、It vl

20、 vt2 vt8、圓管斷面直徑由d1突然擴(kuò)大到d2,若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大，則該擴(kuò)大的局部水頭損失 A、減小B、不變C、增大9、 在圓管流動(dòng)中，層流的斷面速度分布符合 。A、均勻規(guī)律B、直線變化規(guī)律 C、拋物線變化規(guī)律 D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律10、 流線與流線通常情況下。A 、能相交也能相切B、僅能相交不能相切C僅能相切不能相交D 、既不能相交也不能相切11、 速度v，密度，壓強(qiáng)p的無(wú)量綱集合是 。:v2:v12、雷諾數(shù)代表的是之比。、慣性力與壓力B、慣性力與重力C慣性力與表面張力D 、慣性力與粘性力13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的 1111A 、B 、

21、C、 D、2581614、 一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是 。A、理想流體B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體15、 彈簧管壓力表的讀數(shù)是。A、絕對(duì)壓強(qiáng)B、相對(duì)壓強(qiáng)C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋 、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?6、靜水中斜置平面壁的形心淹沒(méi)深hc與壓力中心淹沒(méi)深hD的關(guān)系是A、大于 B、小于 C、等于 D、無(wú)規(guī)律17、某風(fēng)管的斷面尺寸為 300mm200mm，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是 A、240mm B、250mm C、300mm D、200mm18、有一變直徑管流，小管直徑 d1,大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是 五、123456789

22、101112131415161718六、1、ReRe?B、Re二Re?C、Re二 1.5 Re?D、Re二 2 Re?219、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體。A、汽油 B、紙漿 C、血液D、瀝青簡(jiǎn)答題。、流體靜壓強(qiáng)的特性是什么？、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)意義是什么？、附面層提出的意義？、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？、附面層分離的原因是什么？、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？、元流的特性是什么？2p u、伯努利方程z常數(shù)中各項(xiàng)的物理意義？r 2g、管網(wǎng)水力計(jì)算遵循的原則是什么？、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？、自由紊流

23、射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征是什么？、射流彎曲產(chǎn)生的原因？、繞流升力產(chǎn)生的原因？、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量水流和氣流的一種儀器，試畫(huà)出其示意圖，并說(shuō)明其工作原 、簡(jiǎn)要說(shuō)明管道流動(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。、下式不可壓縮流體 N-S方程中，各項(xiàng)的物理意義是什么？X 丄衛(wèi).：2Ux：2比Uz）_ dUxP 故dx2dy2cz2dt計(jì)算題。、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為400mm200mm，管內(nèi)氣流平均速度為1.5m/s，氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系8 2數(shù)為15.0 x 10 m /s，判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)?2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，已知噴嘴出口直徑為10cm，管道直徑為4ocm，水在管中流量 q為0.4 m3/s,

24、求管嘴對(duì)水流的作用力。2 23、 已知不可壓縮流體的流速分量為：ux =x -y , uy = 2xy, u 0,問(wèn)該流動(dòng)是否為無(wú)旋流動(dòng)？2 24、 已知平面流動(dòng)的速度分量為：ux =x t ， uy - -y t ;求：當(dāng)t=i是過(guò)m（ 1,1）的流線方程。5、一車(chē)間用直徑為0.5 m的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為 6.0m/s，如長(zhǎng)度比例常數(shù)為4，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為 3.0m/s，則車(chē)間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？（已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為 0.0000157m /s）6、 對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為0.76m/s，實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為In

25、 164N。求原型中相應(yīng)的流速與作用力。7、 在水平放置的管線中接彎管，直徑從600 mm逐漸減小到300 mm，水流方向偏轉(zhuǎn)60如圖所示，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/ m ,求作用于彎管上的力的大小和方向，當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；當(dāng)通過(guò)的流量為876L/S時(shí)；60& 一弧形閘門(mén)ab寬4m，圓心角為45，半徑為2m,閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門(mén)的水靜壓9、如下圖所示，一水箱側(cè)面開(kāi)孔并接有一直徑為50mm的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭H=5m，管嘴出流流量系數(shù)u=0.82，試問(wèn)：管嘴出流流量 q靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？合適的管嘴長(zhǎng)度是多少？H丄 | I Q10、如圖所示，

26、一水平射流沖擊光滑平板，流量為Q0,密度，直徑為 d0,求：平板所受的沖擊力。流量 Q1和Q2。Vo， QoQ2, V 2ii、如下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知d1 = 200mm， d2 = 100mm，兩管短長(zhǎng)均為L(zhǎng)=50m, H = 10m，沿程阻力系數(shù)，=0.01, A = 0.3, B = 0.2,求：管道中水的流量、流速diX1 d2參考答案：一、名詞解釋。1 、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。2 、流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱(chēng)為流線

27、。3 、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其 延長(zhǎng)面上的投影面，中間是通過(guò)受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。4 、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿(mǎn)足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱(chēng)為牛頓流體。5 、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。6 、拉格朗日法：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱(chēng)為拉格朗日法。7 、濕周：過(guò)流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱(chēng)為濕周。8 、恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。9 、附面層：粘性較小的流體在繞過(guò)物體運(yùn)動(dòng)

28、時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)， 這個(gè)薄層即為附面層。10 、卡門(mén)渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來(lái)，這種交替排列、有規(guī) 則的旋渦組合稱(chēng)為卡門(mén)渦街。11、自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。12、流場(chǎng)：充滿(mǎn)流體的空間。13、無(wú)旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。15、有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。16、自由射流：氣體自孔口或

29、條縫向無(wú)限空間噴射所形成的流動(dòng)。17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周?chē)鷼怏w濃度或溫度有差異所引起的射流。18、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)的流動(dòng)。20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過(guò)程而變化的液體。21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無(wú)關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流 動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱(chēng)為自動(dòng)模型區(qū)。二、是非題。1、錯(cuò)誤2、正確 3、正確4、錯(cuò)誤5、錯(cuò)誤6、正確7、正確8、正確9、正確10、正確11、正確12、正確13、

30、正確14、正確15、正確16、錯(cuò)誤17、錯(cuò)誤18、錯(cuò)誤三、填空題。1、9.807 ;2、歐拉法；拉格朗日法；3、連續(xù)介質(zhì)；無(wú)粘性；4、慣性力；粘性力；1 1 15、 Q=Q1+Q2;=；Q=Q仁Q2;S=S1+S2.S . S1. S26、脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；7、沿程阻力；局部阻力；8、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；9、慣性力；彈性力；10、重合；11、測(cè)壓管；12、流線；流函數(shù)；勢(shì)函數(shù)；13、流態(tài)；慣性力；粘性力14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性；15、氣體；水流；16、理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；表面力；17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；18、連續(xù)介質(zhì)；u2i u21

31、9、 勢(shì)壓；p； p（ Z1 - Z2）（ J -爲(wèi)）-；2 220、各橫截面上的動(dòng)量相等；du21、 = u ； pa s ；-dy22、各截面的相對(duì)焓值相等；23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角變形；24、前提；目的；保證；25、壓力；26、彈性力；27、層流；紊流；28、重力；慣性力；四、選擇題。1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19: BADA五、簡(jiǎn)答題。1 、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對(duì)靜止的流體中，任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無(wú)關(guān),只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。2、層流區(qū)臨界過(guò)渡區(qū)紊流光滑區(qū)紊流過(guò)度區(qū)紊流粗糙區(qū)意義：比較完整地反應(yīng)了

32、沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。3、 在于將流場(chǎng)劃分為兩個(gè)計(jì)算方法不同的區(qū)域，即勢(shì)流區(qū)和附面層。在附面層外的勢(shì)流區(qū)按無(wú)旋流動(dòng)理想流體能量方程或動(dòng)量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動(dòng)流體能量方程或N-S方程求解；4、 濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周?chē)錃怏w密度與周?chē)鷼怏w密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個(gè)射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、當(dāng)流體繞流曲面體流動(dòng)時(shí)，在減壓增速區(qū)，流動(dòng)維持原來(lái)的附面層；流動(dòng)進(jìn)入增壓減速區(qū)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)受到與主流方 向相反的壓差作用，將產(chǎn)生方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進(jìn)，這樣，回流和前進(jìn)這兩部分運(yùn)動(dòng)

33、方向相反的流 體相接觸，就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離。6、流體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對(duì)單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素。7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了粘滯的動(dòng)力性質(zhì)。8、元流的特性：元流的邊界由流線組成；流體質(zhì)點(diǎn)不能出入元流；元流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。9、乙斷面對(duì)基準(zhǔn)面高度，水力學(xué)中稱(chēng)位置水頭，單位位能；P:在斷面壓強(qiáng)作用下，流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，壓強(qiáng)水頭，單位位能；r2:斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能達(dá)到的理論的高度，流速水頭，單位位能。2g10、任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等；任一閉合

34、環(huán)路中，如規(guī)定順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。11、有壓管路中運(yùn)動(dòng)著的液體，由于閥門(mén)或水泵突然關(guān)閉，使得液體的速度和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強(qiáng)驟 然變化，該現(xiàn)象就是水擊（水錘）現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因液體的可壓縮性管道材質(zhì)的彈性。12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)由于有慣性，因而流線不能成折線，是光滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域；條件是：管嘴 長(zhǎng)度為管徑的34倍；作用水頭H）極限值為9.3m。13、在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的，軸線速度越來(lái)越小，橫截面積越來(lái)越大，質(zhì)量流量也 越來(lái)越大；個(gè)橫截面上的動(dòng)量守恒。14、在溫差射流場(chǎng)中，由于氣流

35、密度與周?chē)臍怏w的不同，射流氣體所受的浮力與重力不相平衡，使整個(gè)射流發(fā)生向下 或向上彎曲。15、當(dāng)繞流物體為非對(duì)稱(chēng)形或雖為對(duì)稱(chēng)但其對(duì)稱(chēng)軸與來(lái)流方向不平行時(shí)，在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線 較疏，流速小，則上部壓強(qiáng)小，下部壓強(qiáng)大，上、下部存在壓強(qiáng)差，由此產(chǎn)生向上的力稱(chēng)為升力。16、（見(jiàn)第五版書(shū)P61）17、（略）18、X:是作用在流體微團(tuán)上的單位質(zhì)量力。1；：p:是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。匸；:x-2：2-2w/QUx 亠 QU y C uz x（2-22-）:是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏應(yīng)力的合力。x :y:-六、計(jì)算題du:是流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。dtRe =de

36、-V0.267 1.515.0 106= 2.67 104 - 2000所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得:0.4Vi=3、18m /sAi1 3.14 (440 )2100)QV 2A20.41 3.14 (4衛(wèi)）251.0m/s以軸線為基準(zhǔn)面,1-2斷面的伯努利方程-12072c p2 V2=02 2，Y 2g，此時(shí)p2 = 02則：p1(-2g 2g2VL)=9.851.0 一3.18=1295.4kN / m22 9.8設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為 F,沿水流方向列動(dòng)量方程，并取，-1得：P1A1 - F 二：Q （ V2 - vjF =卩小1 - Q （V2 _ v

37、1）= 1295.4 1 3.14 （空）2 -1000 0.4 510 318 41001000-162.7 -19.1= 143.6kN3、檢查流動(dòng)是否無(wú)旋：-:uyo A4x0.2cc“R0.067工 2 x (0.2+0.4)1、解：de =4R = 4 0.067 =0.267-X兩者相等，故為無(wú)旋流動(dòng)求速度勢(shì)函數(shù):d： =Uxdx Uydy（x2y2） dx2xydy二 x2dxdxy232-xy4、根據(jù)流線方程定義得流線方程:dx dyUxUydxdy2 2x t2-y t2當(dāng)t=i時(shí),dx _ dyx 1- y 1化簡(jiǎn)得：xdy+ydx+dy-dx=O積分：xy+y-x+c=O

38、流線通過(guò)（1,1 ）點(diǎn)：即 1X 1+1-1+c=0 得：c=-1將c=-1帶入上式，得 xy+y-x-1=0化簡(jiǎn)得：（x+1）（y-1）=05、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為：d _0.5d m -4原型雷諾數(shù)為：= 0.125Ren=6.0X 0.5/0.0000157=191082.850000所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為50000貝V：相應(yīng)的模型氣流岀口速度Vm為：VmX 0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺為：，= =0.9556.28若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s ,則車(chē)間相應(yīng)點(diǎn)的速

39、度為：Vn =V =3.0 X0.955=2.87m/s6、經(jīng)分析可知,此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍?EUnF m，l ng nEUm,Pn；-V2n由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得:所以:VnlnVmlm2Vml g ， l m gmPmvm2Vn2VmInIm俺 0.76=3.04m/s1由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得:Pn;?V厶 Pm“m由：F = Up l得:電F Ml；im丄lm所以:Fn4 =16384N47、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示:U1, P1P2, U2當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：2P仁 P2=172kN/m設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖F - Pi Ai -P? A2 cos601600 21300 2x 方向：=172 3.14 () 一172 3.14 ()0.54100041000= 42.5kN丫方向：Fy=O PA,sina60=0-172 x 1/4 x 3.14 x( 300/1000 ) 2x 0.86 =-