蘭理工流體力學(xué)復(fù)習(xí)

1、一、 判斷題。 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)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(xiàn)和等勢(shì)線(xiàn)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

2、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(xiàn)的函數(shù)值之差，是此兩流線(xiàn)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)。 （ ）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、正確 14、正確 15、正確

3、16、錯(cuò)誤 17、錯(cuò)誤 18、錯(cuò)誤二、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(xiàn)：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線(xiàn)方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的流速方向重合的空間曲線(xiàn)稱(chēng)為流線(xiàn)。 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(xiàn)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(xiàn)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

4、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)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

5、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)。三、填空。1、

6、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有 歐拉法 和 拉格朗日法 。3、流體的主要力學(xué)模型是指 連續(xù)介質(zhì) 、 無(wú)粘性 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) 粘性力 與 慣性力 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 Q=Q1+Q2 ，總阻抗S為 。串聯(lián)后總管路的流量Q為 Q=Q1=Q2 ，總阻抗S為 S=S1+S2。 6、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是 脈動(dòng)現(xiàn)行 ，處理方法是 時(shí)均法 。 7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。 8、流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有： 平移運(yùn)動(dòng) 、 旋轉(zhuǎn)流動(dòng)

7、 和 變形運(yùn)動(dòng) 。 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 慣性力 與 彈性力 的相對(duì)比值。10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線(xiàn)與跡線(xiàn) 重合 。11、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱(chēng)為 測(cè)壓管 水頭。12、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 流線(xiàn) ，因而一切平面流動(dòng)都存在 流函數(shù) ，但是，只有無(wú)旋流動(dòng)才存在 勢(shì)函數(shù) 。13、雷諾數(shù)之所以能判別 流態(tài) ，是因?yàn)樗从沉?慣性力 和 粘性力 的對(duì)比關(guān)系。14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有 粘滯性 、 慣性 、 重力性 、 表面張力性 和 壓縮膨脹性 。15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量 氣體 和 水流 一種儀器。16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分

8、為 理想氣體 和 粘性氣體 。作用與液上的力包括 質(zhì)量力 ， 表面力 。17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括 幾何相似 、 運(yùn)動(dòng)相似 與 動(dòng)力相似 。18、流體的力學(xué)模型是 連續(xù)介質(zhì) 模型。19、理想氣體伯努力方程中，稱(chēng) 勢(shì)壓 ， 稱(chēng)全壓， 稱(chēng)總壓。20、紊流射流的動(dòng)力特征是 各橫截面上的動(dòng)量相等 。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各截面的相對(duì)焓值相等 。23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由 平移 運(yùn)動(dòng)， 旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)， 線(xiàn)切變 運(yùn)動(dòng)和 角切變 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 前提 ，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的 目的 ，動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的 保

9、證 。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 彈性力 相對(duì)比值。27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為 層流 和 紊流 。28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了 重力 和 慣性力 相對(duì)比值。四、解答題：1、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，已知噴嘴出口直徑為，管道直徑為40，水在管中流量Q為0.4/s，求管嘴對(duì)水流的作用力。Q2、已知平面流動(dòng)的速度分量為：求：當(dāng)t=1是過(guò)M（1,1）的流線(xiàn)方程。3、在水平放置的管線(xiàn)中接彎管，直徑從600逐漸減小到300，水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/,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)；4、一弧形閘門(mén)AB

10、，寬閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門(mén)的水靜壓力。hABCO5、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，兩管短長(zhǎng)均為L(zhǎng)=，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.ABC答案：解：續(xù)性方程得： /s /s 以軸線(xiàn)為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程 則： / 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，并取得： 2：根據(jù)流線(xiàn)方程定義得流線(xiàn)方程： 當(dāng)t=1時(shí)， 化簡(jiǎn)得：xdy+ydx+dy-dx=0 積分：xy+y-x+c=0 流線(xiàn)通過(guò)（1,1）點(diǎn)：即1×1+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）=0

11、3：建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示：OXYU1，P1P2，U2 當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：P1=P2=172kN/設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖X方向： Y方向： =0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86 =-10.5kN對(duì)彎管的合力：方向?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） = 當(dāng)有流動(dòng)時(shí)： 由連續(xù)性方程得： 解得：/s /s忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程： 帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/ 列動(dòng)量方程： X方向： 帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN同理：y方向

12、：代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn合力為：R=45.1Kn方向?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） =4、 5、水平面為截面1-1，出口處為斷面2-2，由伯努利方程知： 連續(xù)性方程可知： 所以 所以所以/s,所以/s0.047/s1-10解：設(shè)軸承內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)角速度為，所以由牛頓粘性定律可得，內(nèi)軸表面所受的摩擦阻力，內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)的摩擦力矩克服摩擦需要消耗的功率所以?xún)?nèi)軸的圓周角速度所以?xún)?nèi)軸轉(zhuǎn)速1-13解：潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度，活塞表面所受的摩擦阻力，所以活塞運(yùn)動(dòng)所消耗的功率2-5解：如圖示，設(shè)A點(diǎn)距1-2等壓面的距離為，B點(diǎn)距3-4等壓面的距離為，1-2等壓面距基準(zhǔn)面的距離為，在等壓面1-2處列平衡方程，在等

13、壓面3-4處列平衡方程，因?yàn)?，所以，故，又因?yàn)椋运?，所?-10解：如圖示，1-1，2-2，3-3分別為等壓面，設(shè)2-2面距A-B面的距離為，B點(diǎn)到3-3面的距離為在1-1等壓面處列等壓面方程因?yàn)椋?，即?-3等壓面處列等壓面方程得，所以222解: 設(shè)閘門(mén)寬為，長(zhǎng)為。閘門(mén)和重物共重10000N，重心距軸A的水平間距為。（1）求液體作用在閘門(mén)上的總壓力F（2）總壓力F的作用點(diǎn)（3）所以作用在A點(diǎn)處的力矩為當(dāng)閘門(mén)剛好打開(kāi)時(shí),有,即所以， 225解：設(shè)閘門(mén)寬為，則左側(cè)水體作用在閘門(mén)上的總壓力為，其作用點(diǎn)位置右側(cè)水體作用在閘門(mén)上的總壓力為其作用點(diǎn)位置當(dāng)閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，力和對(duì)O點(diǎn)的力矩相等，即

14、，所以3-32解：取進(jìn)口表面1-1、出口表面2-2和漸縮彎管內(nèi)表面內(nèi)的體積為控制體，建立坐標(biāo)系，如圖所示。由質(zhì)量守恒定律可知：，所以,在進(jìn)口1-1和出口2-2表面列伯努利方程，忽略?xún)山孛娴母叨扔绊?。，所以設(shè)支撐管對(duì)流體的水平和豎直方向上的作用力分別為、，由動(dòng)量定理得：所以所以力與水平線(xiàn)之間的夾角158°5-2解:層流流動(dòng)的速度分布公式為,而管內(nèi)平均流速為,依題意得:在半徑為時(shí)，即，化簡(jiǎn)得,即，所以，。53解：查表得：10時(shí)水的密度為，運(yùn)動(dòng)粘度為。因?yàn)橥牧髁鲃?dòng)時(shí)，所以。所以凝汽器中水的總流量為57解：流動(dòng)的雷諾數(shù)為，所以流動(dòng)為層流。所以沿程損失系數(shù)，所以每米管長(zhǎng)上的沿程損失為510解：

15、流速為流動(dòng)的雷諾數(shù)，為湍流流動(dòng)。管子的相對(duì)粗糙度，查穆迪圖得，所以沿程損失為511解：管中重油的流速為，所以流動(dòng)的雷諾數(shù)，為層流流動(dòng)。在壓力油箱液面和噴油器前的截面處列伯努力方程（若不考慮局部損失）：，所以所以噴油器前重油的計(jì)時(shí)壓差為【3-15】圖3-48所示為一等加速向下運(yùn)動(dòng)的盛水容器，水深h=2m，加速度a=4.9m/s2。試確定：（1）容器底部的流體絕對(duì)靜壓強(qiáng)；（2）加速度為何值時(shí)容器底部所受壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)？（3）加速度為何值時(shí)容器底部的絕對(duì)靜壓強(qiáng)等于零？圖3-48習(xí)題3-15示意圖【解】，壓強(qiáng)差公式 （1） （2） （3） 【3-16】圖3-49所示為一圓柱形容器，直徑d=300mm，

16、高H=500mm，容器內(nèi)裝水，水深h1=300mm，使容器繞鉛直軸作等角速旋轉(zhuǎn)。（1）試確定水正好不溢出時(shí)的轉(zhuǎn)速n1；（2）求剛好露出容器底面時(shí)的轉(zhuǎn)速n2；這時(shí)容器停止旋轉(zhuǎn)，水靜止后的深度h2等于多少？圖3-49習(xí)題3-16示意圖【解】初始狀態(tài)圓筒中沒(méi)有水的那部分空間體積的大小為 (1)圓筒以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)后，將形成如圖所示的旋轉(zhuǎn)拋物面的等壓面。令h為拋物面頂點(diǎn)到容器邊緣的高度?？阵w積旋轉(zhuǎn)后形成的旋轉(zhuǎn)拋物體的體積等于具有相同底面等高的圓柱體的體積的一半 (2)由(1)(2)，得 (3)即 (4)等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體相對(duì)平衡時(shí)等壓面的方程為 (5)對(duì)于自由液面，C=0。圓筒以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時(shí)，自由液面上，邊緣處，則 (6) (7)由于 (8 (9)（1）水正好不溢出時(shí)，由式(4)(9)，得 (10)即（2）求剛好露出容器底面時(shí)，h=H，則（3）旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)拋物體的體積等于圓柱形容器體積的一半 (11)這時(shí)容器停止旋轉(zhuǎn)，水靜止后的深度h2，無(wú)水部分的體積為 (12)由(11)(12)，得 (13)得【3-21】圖3-54所示為繞鉸鏈O轉(zhuǎn)動(dòng)的傾斜角=60°的自動(dòng)開(kāi)啟式水閘，當(dāng)水閘一側(cè)的水位H=2m，另一側(cè)的水位h=0.4m時(shí)，閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，試求鉸鏈至水閘下端的距離x。圖3-54習(xí)題3-2