流體力學(xué)講義

流體力學(xué)6.4流體動力學(xué)

一、基本概念1、拉格朗日法（隨體法）基本思想：跟蹤每個流體質(zhì)點的運動全過程，記錄它們在運動過程中的各物理量及其變化規(guī)律。2、Euler法（歐拉法）（站崗法）考察空間每一點上的物理量及其變化。當(dāng)?shù)丶铀俣龋〞r變導(dǎo)數(shù)）：表示流體通過某固定點時速度隨時間的變化率。遷移加速度（位變導(dǎo)數(shù)）：表示某一時刻流體流經(jīng)不同空間點時速度的變化率。3、均勻流動：若流場中流體的運動參數(shù)不隨空間位置而變化，則稱這種流動為均勻流動。流體的遷移加速度為零流線是平行的直線各過流斷面上流速分布沿程不變4、定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)（速度、加速度、壓強、密度、溫度、動能、動量等）不隨時間變化，而僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，則稱這種流動為定常流動或恒定流動。6-4-14（2006）非恒定均勻流是：

A.當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱?，遷移加速度不為零

B.當(dāng)?shù)丶铀俣炔粸榱?，遷移加速度為零

C.當(dāng)?shù)丶铀俣扰c遷移加速度均不為零

D.當(dāng)?shù)丶铀俣扰c遷移加速度均不為零，但合加速度為零6.4流體動力學(xué)

6-4-7（2008）歐拉法描述液體運動時，表示同一時刻因位置變化而形成的加速度稱為：A當(dāng)?shù)丶铀俣菳.遷移加速度C.液體質(zhì)點加速度D.加速度6-4-21實踐中，均勻流可用下述哪個說法來定義？A流線夾角很小，曲率也很小的流動B流線為平行直線的流動C流線為平行曲線的流動D流線夾角很小的直線流動若流場中流體的運動參數(shù)不隨空間位置而變化，則稱這種流動為均勻流動。流線是平行的直線u21uu2133u6545u46u流線6.4流體動力學(xué)

二、流線等概念1、流線：流線（streamline）是指某一瞬間對應(yīng)的流場中的所有質(zhì)點的運動方向所組成的線。假如在dt內(nèi)流體質(zhì)點沿AB跡線運動，取微元長度dL，其坐標(biāo)分量分別為dx，dy，dz。即有：（1）流線彼此不能相交。（2）流線是一條光滑的曲線，不可能出現(xiàn)折點。（3）定常流動時流線形狀不變，非定常流動時流線形狀發(fā)生變化。v1v2s1s2交點v1v2折點s

強調(diào)的是空間連續(xù)質(zhì)點而不是某單個質(zhì)點

形成是在某一瞬間而不是一段連續(xù)時間內(nèi)表示的是質(zhì)點的速度方向而不是空間位置連線（4）流線簇的疏密反映了速度的大?。涣骶€的性質(zhì)2、跡線方程u21uu2133u6545u46u流線在定常流動中，流線與跡線重合為一條。在非定常流動中，流線的位置和形狀隨時間而變化，因此流線與跡線不重合。6.4流體動力學(xué)

6-4-11（2007）描述液體運動有跡線和流線的概念：

A.流線上質(zhì)點不沿跡線運動

B.質(zhì)點運動的軌跡稱為流線

C.流線上的質(zhì)點的流速矢量與流線相切

D.質(zhì)點的跡線和流線都重合6-6-3（2011）對某一非恒定流，以下對于流線和跡線的說法正確的是A．流線和跡線重合B．流線越密集流速越小C.流線曲線上任意一點的速度矢量都與曲線相切D.流線可能存在折彎在定常流動中，流線與跡線重合為一條3、流管——在流場中作一非流線且不相交的封閉曲線，然后由曲線上的各點作流線，所構(gòu)成的管狀面。特點：流體的質(zhì)點不能穿越流管；若流動為恒定流，則流管的形狀、位置不變。4、流束：流管內(nèi)部的全部流體稱為流束。5、總流：如果封閉曲線取在管道內(nèi)部周線上，則流束就是充滿管道內(nèi)部的全部流體，這種情況通常稱為總流。6、元流——過流斷面面積無限小的流束7、流量Q——單位時間內(nèi)通過過流斷面的流體的量。

u過流斷面u過流斷面8、過流斷面——橫斷流束并和其中所有流線都正交的橫斷面。過流斷面可以是曲面，也可以是平面。9、斷面平均流速v計算式：——假想的均勻分布在過流斷面上的流速，以它通過的流量與以實際流速分布通過的流量相等。即過流斷面上各點流速的加權(quán)平均值。12、有壓流、無壓流、射流按總流邊界的限制情況劃分（1）、有壓流——流體的流動邊界全部是固體的流動。——具有自由表面的液體流動。（2）、無壓流（3）、射流——流體經(jīng)孔口或管嘴噴射到空間的流動如給水管路如明渠、無壓涵管等11、非定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)不僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，而且隨時間變化，則稱這種流動為非定常流動或非恒定流動。13、一維流動、二維流動、三維流動一維流動：流場中流體的運動參數(shù)僅是一個坐標(biāo)的函數(shù)。二維流動：流場中流體的運動參數(shù)是兩個坐標(biāo)的函數(shù)。三維流動：流場中流體的運動參數(shù)依賴于三個坐標(biāo)時的流動。6.4流體動力學(xué)6.4流體動力學(xué)

三、不可壓縮連續(xù)性方程單位時間流過的體積L3/s實際流體連續(xù)性方程6-4-16(2005)輸水管道的直徑為200mm，輸水量為1177kN/h(重力流量），其斷面平均流速為：A.1.06m/sB.2.06m/sC.3.06m/sD.4.06m/s單位時間流過的重量1.公式適用條件：無粘性流體、恒定流動、質(zhì)量力只有重力、不可壓流縮體、沿流線或微小流束。2.幾何意義和物理意義：

四、伯努利方程適用條件和意義位置水頭、比位能

單位重量流體所具有的位能

壓強水頭、比壓能單位重量流體所具有的壓能流速水頭、比動能

單位重量流體所具有的動能三種形式的能量和功在流動的過程中是可以相互轉(zhuǎn)化的，三者之和始終保持一常數(shù)。6.4流體動力學(xué)

6-4-1（2013）一水平放置的恒定變直徑圓管流，不計水頭損失，取兩個截面標(biāo)記為1和2，當(dāng)d1>d2時，則兩截面形心壓強關(guān)系是：A.p1<p2B.p1>p2C.p1=p2 D.不能確定6-4-3（2012）已知三部分水管的橫截面積分別為A1=0.01m2,A2=0.005m2，A3=0.01m2，入流速度v1=4m/s,v2=6m/s,求出流的速度v3為：A.8m/sB.6m/sC.7m/sD.5m/s以cc面和出口面列方程3、理想流體無粘性（基本特征）不可壓縮（對于液體來說，實際流體可近似看成不可壓縮）

6-4-10(2007)理想流體的基本特征是：A.粘性系數(shù)是常數(shù)B.不可壓縮

C.無粘性D.符合牛頓內(nèi)摩擦定律6-4-13（2006）理想流體與實際流體的主要差別在于：A.密度B.粘性C.壓縮性D.表面張力4伯努利方程的水頭線

斷面11和22都必須是漸變流斷面（不能是急變流）6-4-5（2010）如圖，下列說法中，哪一個是錯誤的A對理想流體，該測壓管水頭線（HP線)應(yīng)該沿程無變化B該圖是理想流體流動的水頭線C對理想流體，該總水頭線（H0線）沿程無變化D該圖不適用于描述實際流體的水頭線6.4流體動力學(xué)

6-4-30在應(yīng)用實際流體總流能量方程時，過流斷面應(yīng)選擇：A水平面B任意斷面C均勻流斷面D漸變流斷面6-4-27粘性流體測壓管水頭線的沿程變化是A沿程下降B沿程上升C保持水平D前三種情況均有可能6-4-28、6-4-12（2007）粘性流體總水頭線的沿程變化是：A沿程上升B.沿程下降C.保持水平D.前三種情況均有可能6-4-29實際流體一維總流中，判別流動方向的正確表述是：A流體從高處向低處流動B流體從壓力大的地方向壓力小的地方流動C流體從單位機械能大的地方向單位機械能小的地方流動D流體從速度快的地方向速度慢的地方流動6.4流體動力學(xué)

6-4-26用畢托管測流速，其比壓計中的水頭壓為A單位動能與單位壓能之差B單位動能與單位勢能之差C測壓管水頭與流速水頭之差D總水頭與測壓管水頭之差6.4流體動力學(xué)

五、實際流體的能量方程六、有能量輸入與輸出的能量方程+hm——單位重量流體由流體機械獲得的機械能，常見的是水泵，即水泵的揚程-hm——單位重量流體給予流體機械的機械能，常見的有水輪機，又稱為水輪機的作用水頭。6.4流體動力學(xué)

6.4流體動力學(xué)

八、恒定總流的動量方程將質(zhì)點系動量定理應(yīng)用于流體系統(tǒng)的運動，可以導(dǎo)出流體運動的動量方程。根據(jù)動量定理，流體系統(tǒng)動量的時間變化率等于作用在系統(tǒng)上的外力矢量和6-4-2（2013）水由噴嘴水平噴出，沖擊在光滑平板上，如圖所示，已知出口流速為50m/s,噴射流量為0.2m3/s,不計阻力，則求平板收到的沖擊力為：A.5kNB.10kNC.20kND.40kN6.4流體動力學(xué)

九、漸變流及其性質(zhì)——流線之間夾角很小，各流線為近似的平行直線。1、漸變流特點：（1）過流斷面近似平面；（2）同一過流斷面上，流體各點的