流体力学资料整理
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第一部分,简答
1、何为流体的粘性？影响粘性的主要因素有哪些？当温度升高时，液体和气体的粘性如何变化？
1、粘性是流体在运动状态下所表现出来的具有抵抗（阻止）发生剪切变形的能力（特性），它是流体所固有的一种属性，但只有当流层（或流体质点）之间具有相对运动时才表现出来。 影响粘性的主要因素有压强和温度，其中，压强的变化对流体粘性的影响较小。当温度升高时，气体的粘性增大，而液体的粘性降低。
2、按照作用方式的不同，作用在流体上的力有哪几类？
作用在流体上的力可分为表面力和质量力。表面力是作用在所取的分离体的表面上，并与受作用的流体表面积成比例的力。表面力又可分为法向力（压力）和切向力（摩擦力）。质量力是作用在流体的每个质点上，其大小与流体的质量成正比的力。常见的质量力有重力和惯性力。
3、以矢量形式写出常粘度条件下不可压缩流体的Navier-Stokes 方程的表达式，并说明各项的意义。
()21p t νρ?+??=-?+??v v v f v
t ??v ——非稳态项。定常流动为0，静止流动为0（由时间变化引起，称为当地加速度）； ()??v v ——对流项。静止流场为0，蠕变流时0≈（由空间位置变化引起，称为迁移加速度）；
f ——单位质量流体的体积力(质量力)；
p ρ?——单位质量流体的压力差；
2ν?v ——扩散项(粘性力项)。对静止或理想流体为0，高速非边界层问题0≈。
4、什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？
4、粘滞性是当流体流动时，在流体内部显示出的内摩擦力性质。
牛顿内摩擦定律是： du T A
dy μ= ；
不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。
5、什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？
5、答：流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。
迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。
区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。
6、伯努利方程的使用条件是什么？
6、理想流体、定长、不可压缩、重力场、沿流线。
7、在流体力学中，拉格朗日分析法和欧拉分析法有何区别？
7、答： 拉格朗曰法着眼于流体中各质点的流动情况跟踪每一个质点观察与分析该质点的运动历程然后综合足够多的质点的运动情况以得到整个流体运动的规律。
欧拉法着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况它不过问这些流体运动情况是哪些流体质点表现出来的也不管那些质点的运动历程因此拉格朗曰分析法和欧拉分析法是描述流体的运动形态和方式的两种不同的基本方法 。
8、什么是剪切流？什么是压差流？各自的边界条件是什么？
答:8、剪切流：在压差为零的条件下，因平行平面间的相对运动产生的流动。
边界条件：y=0,u=0;y=h,u=u0；
压差流：上下平面均固定不动，由于两端压差而产生的流动。
边界条件：y=0,u=0;y=h,u=0；
1、流体的粘性产生机理是什么？
1、液体主要是由于液体分子之间的吸引力产生的，气体主要是因为气体分子做不规则运动的动量交换产生阻力而产生的。
2、从水力学观点来看，流体元流能量方程式的各项意义是什么？
2、几何意义：伯努利积分各项都具有长度量纲，几何上可用某个高度来表示，常称作水头。 Z —过流断面上流体质点相对所选基准面的高度（简称位置高度），称为位置水头。 g p ρ/—过流断面上流体质点的压强作用使流体沿测压管所能上升的高度，称为压强水头。 g p z ρ/+—过流断面上流体质点的测压管水面相对于基准面的高度（简称测压管高度），称为测压管水头。
g u 2/2-速度水头
g u g p z h 2//2++=ρ---总水头
物理意义：伯努利方程表示能量的平衡关系。
Z —单位重量流体所具有的位置势能（简称单位位置势能）
g p ρ/---单位重量流体所具有的压强势能（简称单位压强势能）
g p z ρ/+--单位重量流体所具有的总势能（简称单位总势能）
g u 2/2单位重量流体所具有的动能（简称单位动能）
g u g p z h 2//2++=ρ单位重量流体所具有的总机械能（简称单位总机械能）
3、根据雷诺实验，流体流动有哪两种状态？对于圆管中的流动，雷诺数通常是如何定义的（要求说明定义式中每个物理量的意义）？其流动状态的判别准则是什么？
3、流体流动有层流和湍流两种状态； 对于圆管中的流动，雷诺数通常如何定义为Re vD ρμ=或Re vD ν=，其中,,,,v D ρμν分别为流体的密度、平均速度、动力粘度、运动粘度和圆管直径；
一般认为当2300Re <时为层流；当4000Re >时为湍流，当23004000Re <<为处于过
渡状态的流动。
8、研究管道中的流动和大多数明渠流动中，分别应按哪种准则设计模型？
8、研究管路中的流动，粘滞力起主要作用，应按雷诺准则设计模型;在大多数明渠流动中，重力起主要作用，应按佛汝德准则设计模型。
1什么是流体的压缩性和膨胀性？
1. 流体的压强在一定情况下温度升高，，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的膨胀性，流体在一定情况下压强增大，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性。
2流体的粘性产生机理是什么？
2.液体主要是由于液体分子之间的吸引力产生的，气体主要是因为气体分子做不规则运动的动量交换产生阻力而产生的。
3如何定义质量力和表面力，它们分别有哪些表现形式？
3.作用于流体的每一个质点上，与流体的质量成正比的力，称为质量力。质量力又分为重力和惯性力。作用于所研究的流体表面上，与表面积成正比的力称为表面力。表面力分为切向分力和法向分力两种表达形式。
1.简述流体静压强的特点。
答案1,一、流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。二、在静止流体中任意一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的空间坐标函数。
2.写出静力学基本方程并简述其水力学意义
，首先从它的方程入手z+p/γ=c 1.几何意义：第一项代表位置水头，静流体中某点至基准面的高度，与基准面有关第二项压力水头静流体中某点上方液柱的高度，与基准面无关前两项的和是测压管水头
物理意义：第一项是比位能，单位重量流体所具有的位置势能，第二项是比压能单位重量流体的压力势能，在p作用下，上升h=p/γ 即流体位置势能的增加两项之和比总势能
3.什么是等压面? 对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中哪些面是等压面？
3，在静止流体中，压强相等的点所组成的面称为等压面。⑴自由表面（或气液分界面）；⑵两种不互溶液体的交界面；⑶液体内能相互连通（或不被隔断）的同种液体内的各水平面。
4.为什么水平面必是等压面？
4,由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。
5.什么是绝对压强和相对压强？
5,绝对压强：以完全没有气体存在的绝对真空为零点算起的压强，称为绝对压强。
相对压强：以当地大气压强为零点算起的压强，称为相对压强。
2、什么叫流管、流束、过流断面和元流？
在流场内，取任意非流线的封闭曲线L,经此曲线上的全部点做流线，这些流线组成的管状流面称为流管。流管内的全部流体称为流束。当流束的断面dA无限小时的微小流束，称为元流。在元流和总流中，凡是与流线处处相垂直的横断面，称为流体的过流断面。
3、什么是渐变流和急变流，二者的主要特点是什么？
答：渐变流指流线之间的夹角很小，且曲率半径很大的流动。在渐变流中，由于流线近似平行直线，质点流速沿流向变化所形成的惯性很小，可忽略不计，过流断面可认为是平面，在过流断面上，压强分布也可认为服从于流体静力学规定，即渐变流可近似按均匀流处理。急变流指流线之间的夹角很大，且曲率半径很小的流动。在急变流的流段中，质点流速沿流
向变化所形成的惯性很大，不能忽略不计，在过流断面上，压强分布已不服从于流体静力学规定。
2、根据尼古拉斯实验曲线中λ随Re 变化的特征，可将曲线分为哪五个阻力区？ 答：层流区、临界过渡区、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区。
3、什么是沿程损失？什么是局部损失？
答： 在沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。在边壁急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域中及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失为局部损失
2．在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？
答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。
3．什么是理想流体？
答：理想流体即指无粘性流体，是不考虑流体的粘性的理想化的流体。
4．什么是实际流体？
答：考虑流体的粘性的流体。
5．什么是不可压缩流体？
答：不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。
6．为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？
答：由于流体在静止时，不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
7．为什么水平面必是等压面？
答：由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。
8．什么是等压面？满足等压面的三个条件是什么？
答： 在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9．什么是阿基米德原理？
答：无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积，也就是物体排开液体的体积。
12．什么是绝对压强和相对压强？
答： 绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
相对压强：当地同高程的大气压强a p 为零点起算的压强。
13．什么叫自由表面？
答： 和大气相通的表面叫自由表面。
15．什么是流场？
答：我们把流体流动占据的空间称为流场，流体力学的主要任务就是研究流场中的流动。
18．什么是恒定流动？什么是非恒定流动？
答： 动平衡的流动，各点流速不随时间变化，由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化，这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。
34．什么是水力半径？什么是当量直径？
答：水力半径R 的定义为过流断面面积A 和湿周χ之比，即χA R =；当量直径R de 4=。
38．欧拉方程：)(11122∞∞∞∞∞?-?=
T u T T u T T v u v u g H 有哪些特点？
答：（1）用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，于是流体所获得的理论扬程T H ∞，仅与液体在叶片进、出口的运动速度有关，而与流动过程无关；
（2）流体所获得的理论扬程T H ∞，与被输送流体的种类无关。也就是说无论被输送的流体是水或是空气，乃至其它密度不同的流体；只要叶片进、出口的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或气柱高度（扬程）。
第二部分,名词解释
1流体：液体和气体统称流体，基本特性是流动性
2连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究就是连续介质假设
3表面力：直接作用在所取流体表面上的力
4质量力：作用在所取流体体内每个质点上的力，因为大小与流体质量成比例，故称质量力 5粘度：流体粘度大小的度量u 值越大，流体越粘，流动性越差
6无粘性流体：无粘性u=0的流体
7压缩性：流体受压，分子间距减小，体积缩小的性质
8压缩系数：在一定温度下，增加单位压强，液体体积相对减小值（m2/N ）
9膨胀系数：在一定压强下，单位温度，液体体积的相对增加值
10不可压缩流体：流体的每个质点在运动全过程中，密度不变化的流体
11等压面：流体中压强相等的空间点构成的面
12绝对压强（Pabs ）：以真空为基准起算的压强
13相对压强（P ）：以当地大气压
14真空度（Pv ）：绝对压强不足当地压强的差值，即为相对压强的负值。 当地压强（Pa ）Pv = -P = Pa – Pabs
15压力体： 表示的几何体16恒定流：以时间为标准，若各空间点上的运动参数都不随时间变化，这样的流动是恒定流
17流线：表示某时刻流动方向的曲线，曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切 18迹线：流体质点在一段时间内的运动轨迹
19流管：某时刻，在流场内任意作一封闭曲线，过曲线上各点作流线，所构成的管状曲面 20水断面：在流束上作出的与所有流线正交的横断面
21元流：过流断面无限小的流束，集合特征与流线相同22总流：过流断面为有限大小的流束，是由无数元流构成的，断面上各点的运动参数不相同
23流量：单位时间通过流束某一过流断面的流体量
24渐变流：接近于均匀流的非均匀流
25一元流：运动参数只是一个空间坐标和时间变量的函数
26二元流：运动参数只是两个空间坐标和时间变量的函数
27三元流：运动参数参数只是三个空间坐标和时间变量的函数
28密度：单位体积的质量
29粘性：施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦
30棱柱体渠道 : 断面形状、尺寸沿程不变的长直渠道
31非棱柱体渠道：截面的形状、尺寸沿程有变化的渠道32断面单位能量:是指所讨论的断面上水流对于渠底的平均单位能量
33等势线：流场中，流速势取同一数值的各点的连线
34位能：单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能35压能：单位重量液体具有的压强势能
36水头损失：总流单位重量流体平均的机械能损失
37沿程水头损失：由于沿程阻力做功而引起的水头损失38沿程阻力：在边界沿程无变化的均匀流段上，产生的流动阻力称为沿程阻力
39局部阻力：在边界沿程急剧变化，流速分布反生变化的局部区段上，集中产生的流动阻力
40局部水头损失：由局部阻力引起的水头损失
41紊流;质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互参混，这种流态叫
42层流：黏性流体的互不混掺的层状运动Re 43湿周：过流断面上流体与固体接触的周界 44薄壁孔流：孔口出流时，水流与孔壁仅在一条周线上接触，壁厚对出流无影响 45自由出流：水由孔流入大气中称为 47淹没出流：水由孔口直接流入另一部分水体中 48有压管道：流体沿管道满管流动的水利现象 49短管：有压管道的基本型，其水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失 50长管：管道的简化模型。上表面不受约束的开敞水流 65动力相似：两个流动相应点处质点受同明力作用，力的方向大小成比例 66几何相似：两个流动流场几何形状相似，即相应的线段长度成比例，夹角相等 67运动相似：两个流动相应点速度方向相同，大小成比例 69过流断面：在流速上做出与所有流线正交的横断面 70理想流体：没有粘性的的流体 71相对粗糙度：ks与管道直径之比，ks/d称为相对粗糙度 72静水压强：静止液体中某点的压强 73水力坡度：河流水面单位距离的落差 74控制体：流场中某一确定的空间区域 75断面平均流速：设通过流断面上的速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量则76流场：流体运动所占据的空间 77水力半径：反映断面大小和形状对流动影响的特征长度78完全井：井管贯穿整个含水层，井底直达不透水层的井 79均匀流：流体的流速大小及方向均沿流程保持不变的水流 80当量粗糙度: 把直径相同、紊流粗糙区λ值相等的人工粗糙管的粗糙突起高度Ks定义为该管材工业管道的当量粗糙 81定常流动：流场中各空间点上所有物理参数均与时间变量t无关，称作定常流动 82临界底坡：明槽水流正常水深等于同流量临界水深的槽底坡度 1.不可压缩流体：流体的每个质点在运动全过程中，密度不变化的流体 1.恒定流：以时间为标准，若各空间点上的运动参数都不随时间变化，这样的流动是恒定流。 2.断面平均流速：设通过流断面上的速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量则 3.绕流阻力：在外部流动中，黏性流体绕物体流动或物体在流体中运动，物体受到的阻力称为绕流阻力 4.水跌：是明渠水流从缓流过度到急流，水面急剧降落的急变现象 5.量纲和谐原理：凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的。（2008.1）1.测压管水头：以测压管液面到基准面的高度表示的单位重量液体的总势能 2.水力坡度：河流水面单位距离的落差 4.长管：管道的简化模型 3.粘性底层：通道内的湍流，在紧靠壁面存在一个粘性剪应力起控制作用的薄层，这一薄层叫粘性底层。 4.临界底坡：若正常水深正好等于该流量下的临界水深，相应的渠道底坡为 1.阿基米德原理：液体作用于潜体上的总压力，只有铅垂线上的浮力，大小等于所排开的液体重量，作用线通过潜体的几何中心。 3.水跃现象：是明渠水流从急流状态过度到缓流状态时，水面骤然跃起的急变流现象。 4.渗透系数：土中水流呈层流条件下，流速与水力梯度呈正比关系的比例系数 5.动力相似：两个流动相应点处质点受同明力作用，力的方向大小成比例。（200 6.10） 1.质量力：作用在所取流体体内每个质点上的力，因为大小与流体质量成比例，称质量力。 2.真空度：绝对压强不足当地压强的差值，即为相对压强的负值 第三部分,选择 1、 流体运动的两种重要参数是(A)。 （A ）压力、速度；（B ）压力、温度；（C ）比容、密度；比容、速度。 2、雷诺数Re 可用来判别流体的流动状态，当(A )时是紊流状态。 (A) Re>2000 (B) Re<2000； Re>1000； Re<1000。 3、流体流动时引起能量损失的主要原因是（D ）。 （A ）流体的压缩性；（B ）流体膨胀性；（C ）流体的不可压缩性；（D ）流体的粘滞性。 4、（ C ）管路各段阻力损失相同。 （A ）短管管系；（B ）串联管系；（C ）并联管系；（D ）分支管系。 5、温度升高对流体粘度影响是（B ） （A ）液体粘度上升，气体粘度下降 （B ）液体粘度下降，气体粘度上升； （C ）液体和气体粘度都上升； 第四部分,填空 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m3和11.77a γ=N/m3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速 k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 22．对圆管来说，临界雷诺数值 =k Re 2000。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。 24．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。 25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68(11.0+ =d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 27．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R = ，当量直径de 等于a d e =。 28．正三角形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于a x A R 123== ，当量直径de 等于a R 334=。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 30．层流运动时，沿程阻力系数λ与(Re)f 有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与(Re)f 有关，在过渡区与)(Re,d K f 有关，在粗糙区与)(d K f 有关。 【最新整理，下载后即可编辑】 工程流体力学公式总结 第二章 流体的主要物理性质 ? 流体的可压缩性计算、牛顿内摩擦定律的计算、粘度的三种表示方法。 1．密度 ρ = m /V 2．重度 γ = G /V 3．流体的密度和重度有以下的关系：γ = ρ g 或 ρ = γ/ g 4．密度的倒数称为比体积，以υ表示υ = 1/ ρ = V/m 5．流体的相对密度：d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水 6．热膨胀性 7．压缩性. 体积压缩率κ 8．体积模量 9．流体层接触面上的内摩擦力 10．单位面积上的内摩擦力（切应力）（牛顿内摩擦定律） 11．.动力粘度μ： T V V ??=1αp V V ??-=1κV P V K ??- =κ1n A F d d υμ=dn d v μτ±=n v d /d τμ= 12．运动粘度ν ：ν = μ/ρ 13．恩氏粘度°E ：°E = t 1 / t 2 第三章 流体静力学 ? 重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体的压强计算、流体静压力的计算（压力体）。 1．常见的质量力： 重力ΔW = Δmg 、 直线运动惯性力ΔFI = Δm ·a 离心惯性力ΔFR = Δm ·rω2 . 2．质量力为F 。：F = m ·am = m (f xi+f yj+f zk) am = F /m = f xi+f yj+f zk 为单位质量力，在数值上就等于加速度 实例：重力场中的流体只受到地球引力的作用，取z 轴铅垂向上，xoy 为水平面，则单位质量力在x 、y 、 z 轴上的分量为 fx = 0 , fy = 0 , fz = -mg /m = -g 式中负号表示重力加速度g 与坐标轴z 方向相反 3流体静压强不是矢量，而是标量，仅是坐标的连续函数。即： p = p (x ,y ,z )，由此得静压强的全微分为: 4．欧拉平衡微分方程式 z z p y y p x x p p d d d d ??????++=d d d d d d 0x p f x y z x y z x ??-=ρd d d d d d 0y p f x y z x y z y ??-=ρd d d d d d 0z p f x y z x y z z ??- =ρ 《工程流体力学》课后习题答案 孔珑第四版 第2章流体及其物理性质 (4) 2-1 (4) 2-3 (4) 2-4 (6) 2-5 (6) 2-6 (6) 2-7 (7) 2-8 (7) 2-9 (8) 2-11 (8) 2-12 (9) 2-13 (9) 2-14 (10) 2-15 (10) 2-16 (11) 第3章流体静力学 (12) 3-1 (12) 3-2 (12) 3-3 (13) 3-5 (13) 3-6 (14) 3-9 (14) 3-10 (15) 3-21 (18) 3-22 (19) 3-23 (20) 3-25 (20) 3-27 (20) 第4章流体运动学及动力学基础 (22) 4-2 (22) 4-5 (22) 4-6 (23) 4-8 (23) 4-11 (24) 4-12 (24) 4-14 (25) 4-22 (25) 4-24 (26) 4-26 (27) 第6章作业 (28) 6-1 (28) 6-3 (28) 6-7 (29) 6-10 (29) 6-11 (29) 6-12 (30) 6-17 (31) 第2章流体及其物理性质 2-1 已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。【2.94】解：ρ=2.94g/cm3=2940kg/m3，相对密度d=2940/1000=2.94 2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为，α(CO2)=13.5%α(SO2)=0.3%，α(O2)=5.2%，α(N2)=76%，α(H2O)=5%。试求烟气的密度。 解：查课表7页表2-1，可知ρ(CO2)=1.976kg/m3，ρ(SO2)=2.927kg/m3，ρ(O2)=1.429kg/m3，ρ(N2)=1.251kg/m3，ρ(H2O)=1.976kg/m3，ρ(CO2)=1.976kg/m3， 3 ρ =∑i iαρ = 341 .1 kg/m 2-3 上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计示压强Pe=1432Pa，当地大气压Pa=100858Pa。试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。【0.8109kg/m3，2.869×10-5㎡∕s】 解： 1）设标准状态下为1状态，则p1=101325pa，T1=273K，ρ1=1.341kg/m3工作状态下为2状态，则p2=p a-p e=100858-1432=99416pa，T2=273+170=443K， 流体力学知识点大全- 吐血整理 1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张 力。 2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时，属假塑性体。当n=1时，流动属于牛顿型。当n>1时，属胀塑性体。 3． 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态 空间变化特性： 一维，二维和三维 流体内部流动结构： 层流和湍流 流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩 流体运动特征： 有旋和无旋； 引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动 4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线 流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与 该曲线的速度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱 c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变 迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线； 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹 线。 稳态流动下，流线与迹线是重合的。 6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线 构成的管状曲面。 性质：①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位 置是否变化与流动状态有关。 7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡 量。 有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动：流 场中速度旋度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方 向一致。 8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统：就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表 面称为控制面。特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。 流体力学 习题解答 选择题： １、恒定流是: (a) 流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；(c) 各过流断面的速度分布相同。（b） 2、粘性流体总水头线沿程的变化是：(a) 沿程下降 (a) 沿程下降；（b) 沿程上升；(c) 保持水平；(d) 前三种情况都可能； 3、均匀流是：（b)迁移加速度（位变）为零； (a) 当地加速度（时变）为零；（b)迁移加速度（位变）为零； （c）向心加速度为零；(d)合速度为零处； 4、一元流动是：(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； (a) 均匀流；（b) 速度分布按直线变化；(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； 5、伯努利方程中各项水头表示：(a) 单位重量液体具有的机械能； (a) 单位重量液体具有的机械能；（b)单位质量液体具有的机械能； (c)单位体积液体具有的机械；(d)通过过流断面流体的总机械能。 6、圆管层流，实测管轴线上流速为４m/s，则断面平均流速为：：(c)2m；(a) 4m；（b）3.2m；(c)2m； 7、半圆形明渠，半径r=4m，其水力半径为：(a) ４m；（b）3m；(c) 2m；(d) 1m。 8、静止液体中存在：(a) 压应力；（b）压应力和拉应力；(c) 压应力和剪应力；(d) 压应力、拉应力和剪应力。 （1）在水力学中，单位质量力是指（c、） a、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。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。 1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。 2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。 3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。 4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。 5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径 的关系为线性关系。 6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面 平均流速的1.75 次方成正比。 7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失 与断面平均流速的2 次方成正比。 8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。 9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。 10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。 11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。 12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。 13流体微团的运动可以分解为： 平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。 14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。 15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流 所组成。 16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和 平面均匀流两种势流所组成。 17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。 19、水击波分为直接水击波和间接水击波。 20、描述流体运动的两种方法为 欧拉法和拉格朗日法。 21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为： 层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、 紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。 22、绕流物体的阻力由和两 部分组成。 二、名词解释 1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质 2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。 4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。 考试试卷（A B 卷） 学年第 二 学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1. 从微观的角度来看，流体的物理量在时间上的分布是不连续的。 （T ） 2. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影 响。（T ） 3. 压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T ） 4. 流体静止时，切应力为零。 （T ） 5. 温度升高液体的表面张力系数增大。 （F ） 6. 液滴内的压强比大气压小。 （F ） 7. 声音传播过程是一个等熵过程。 （T ） 8. 气体的粘性随温度的升高而增大。 （T ） 9. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（F ） 10. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。 （F ） 11. 不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（T ） 12. 对流程是指海拔11km 以上的高空。 （F ） 13. 静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。（T ） 14. 在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。（T ） 15. 对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。（T ） 16. 紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。（T ） 17. 在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。（T ） 18. 雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。 （F ） 19. 当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。 （T ） 20. 对于冷却流动dq 小于0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。（T ） 二、填空题（10分） 1. 管道截面的变化、 剪切应力 及壁面的热交换，都会对一元可压缩流动产生影响。 2. 自由面上的压强的任何变化，都会 等值 地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。 3. 液体在相对静止时，液体在重力、 惯性力 、和压力的联合作用下保持平衡。 4. 从海平面到11km 处是 对流层 ，该层内温度随高度线性地 降低 。 5. 平面壁所受到的液体的总压力的大小等于 形心处 的表压强与面积的乘积。 6. 水头损失可分为两种类型： 沿层损失 和 局部损失 。 7. 在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过 2320 ，流态属于紊流。 8. 在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水 力学中称为 长管 。 9. 紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速 度使流体质点之间发生强烈的 动量交换 ，使速度分布趋于均匀。 10. 流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变 形，并出现许多大小小的 旋涡 ，耗散一部分 机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。 三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨”） 1. 流体的粘性与流体的__ __无关。 (A) 分子内聚力 (B) 分子动量交换 (C) 温度 (D) ∨ 速度梯度 2. 表面张力系数 的量纲是____ 。 (A) ∨ (B) (C) (D) 3. 下列四种液体中，接触角 的液体不润湿固体。 (A) ∨120o (B) 20o (C) 10o (D) 0o 4. 毛细液柱高度h 与____成反比。 (A) 表面张力系数 (B) 接触角 (C) ∨ 管径 (D) 粘性系数 5. 用一块平板挡水，平板形心的淹深为 ，压力中心的淹深为 ，当 增大时， 。 (A)增大 (B)不变 (C) ∨减小 第二章 流体静力学 2-1如果地面上空气压力为0.101325MPa ，求距地面100m 和1000m 高空处的压力。 答：取空气密度为( )3 /226.1m kg =ρ，并注意到()()Pa a 6 10MP 1=。 （1）100米高空处： ()()()()()()() Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 5 23501000122.11203101325100/81.9/226.11001325.1?=-=??-?=-=ρ （2）1000米高空处： ()()() ()()()() Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 5 23501089298.0120271013251000/81.9/226.11001325.1?=-=??-?=-=ρ 2-2 如果海面压力为一个工程大气压，求潜艇下潜深度为50m 、500m 和5000m 时所承受海水的压力分别为多少？ 答：取海水密度为( )3 3 /10025.1m kg ?=ρ，并注意到所求压力为相对压力。 （1）当水深为50米时： () ( ) ()()Pa m s m m kg gh p 523310028.550/81.9/10025.1?=???==ρ。 （2）当水深为500米时： ()() ()()Pa m s m m kg gh p 623310028.5500/81.9/10025.1?=???==ρ。 （3）当水深为5000米时： ()() ()()Pa m s m m kg gh p 723310028.55000/81.9/10025.1?=???==ρ。 2-3试决定图示装置中A ，B 两点间的压力差。已知：mm 500h 1=，mm 200h 2=， mm 150h 3=，mm 250h 4=，mm 400h 5=；酒精重度31/7848m N =γ，水银重度 32/133400m N =γ，水的重度33/9810m N =γ。 答：设A ，B 两点的压力分别为A p 和B p ，1,2,3,4各个点处的压力分别为1p ，2p ，3 p 和4p 。根据各个等压面的关系有： 131h p p A γ+=， 2221h p p γ+=， 流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1、流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力,不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下,当流体质点之间有相对运动时,才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用,流体就不会静止下来,将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力(产生剪切应力的大小)体现在变形的速率上,而不就是变形的大小(与弹性体的不同之处)。 2、流体的重度:单位体积的流体所的受的重力,用γ表示。 g 一般计算中取9、8m /s 2 3、密度:=1000kg/,=1、2kg/,=13、6,常压常温下,空气的密度大约就是水的1/800 3、 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。通常液体与低速流动的气体(Ｕ<70m ／s)可作为不可压缩流体处理。 4、压缩系数: 弹性模数:21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数:）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5、流体的粘性:运动流体内存在内摩擦力的特性(有抵抗剪切变形的能力),这就就是粘滞性。流体的粘性就就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则就是粘性的动力表现。温度升高时,液体的粘性降低,气体粘性增加。 6、牛顿内摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为: 内摩擦力为: 此式即为牛顿内摩擦定律公式。其中:μ为动力粘度,表征流体抵抗变形的能力,它与密度的比值称为流体的运动粘度ν 内摩擦力就是成对出现的,流体所受的内摩擦力总与相对运动速度相反。为使公式中的τ值既能反映大小,又可表示方向,必须规定:公式中的τ就是靠近坐标原点一侧(即,其大小为μ du/dy,方向由du/dy 的符号决定,为正时τ与u 同向,为负时τ与u 反向,显然,对下图所示的流动,τ＞0, 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动,而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 粘性受温度影响明显: 气体粘性:分子热运动, 温度升高,粘性增加;液体粘性:分子间吸引力,温度升高,粘性下降。 7、理想流体:粘性系数很小,可以忽略粘性的流体 , 第二章 流体静力学 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝0=μ 《工程流体力学》综合复习资料 一、 单项选择 1、实际流体的最基本特征是流体具有 。 A 、粘滞性 B 、流动性 C 、可压缩性 D 、延展性 2、 理想流体是一种 的流体。 A 、不考虑重量 B 、 静止不运动 C 、运动时没有摩擦力 3、作用在流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是 。 A 、表面力 B 、万有引力 C 、分子引力 D 、粘性力 4、静力学基本方程的表达式 。 A 、常数=p B 、 常数=+γ p z C 、 常数=+ +g 2u γp z 2 5、若流体某点静压强为at p 7.0=绝，则其 。 A 、 at p 3.0=表 B 、Pa p 4 108.93.0??-=表 C 、 O mH p 27=水 真 γ D 、 mmHg p 7603.0?=汞 真 γ 6、液体总是从 大处向这个量小处流动。 A 、位置水头 B 、压力 C 、机械能 D 、动能 7、高为h 的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的 静水总压力为 。 A 、2 h γ B 、 2 2 1h γ C 、22h γ D 、h γ 8、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面()21d d >上 流动参数关系为 。 A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< A 、2121,p p V V >> B 、2121,p p V V << C 、2121,p p V V <> D 、2121,p p V V >< 9、并联管路的并联段的总水头损失等于 。 A 、各管的水头损失之和 B 、较长管的水头损失 流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1.流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力，不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。 2.流体的重度：单位体积的流体所的受的重力，用γ表示。 g 一般计算中取9.8m /s 2 3.密度：=1000kg/，=1.2kg/，=13.6，常压常温下，空气的密度大约是水的1/800 3. 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。通常液体和低速流动的气体（Ｕ<70m ／s ）可作为不可压缩流体处理。 4.压缩系数： 弹性模数：21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数：）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5.流体的粘性：运动流体存在摩擦力的特性（有抵抗剪切变形的能力），这就是粘滞性。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。温度升高时，液体的粘性降低，气体粘性增加。 6.牛顿摩擦定律： 单位面积上的摩擦力为： 摩擦力为： 此式即为牛顿摩擦定律公式。其中：μ为动力粘度，表征流体抵抗变形的能力，它和密度的比值称为流体的运动粘度ν 摩擦力是成对出现的，τ值既能反映大小，又可表示方向，必须规定：公式中的τ是靠近坐标原点一侧(即t -t 线以下)的流体所受的摩擦应力，其大小为μ du/dy ，方向由du/dy 的符号决定，为正时τ与u 同向，为负时τ与u 反向，显然，对下图所示的流动，τ＞0， 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动，而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μν＝ 一、单项选择题 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是（A） A压强、速度和粘度；B流体的粘度、切应力与角变形率； 2C切应力、温度、粘度和速度； D压强、粘度和角变形。2．流体是一种（D）物质。 A不断膨胀直到充满容器的；B实际上是不可压缩的； C不能承受剪切力的； D 在任一剪切力的作用下不能保持静止的。0年考研《（毛中 3.圆管层流流动，过流断面上切应力分布为（B） A.在过流断面上是常数； B.管轴处是零，且与半径成正比； C.管壁处是零，向管轴线性增大； D. 按抛物线分布。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 4.在圆管流中，层流的断面流速分布符合（C） A.均匀规律； B.直线变化规律； C.抛物线规律； D. 对+曲线规律。 5. 圆管层流，实测管轴线上流速为4m／s，则断面平均流速为（） A. 4m／s； B. 3.2m／s； C. 2m／s； D. 1m ／s。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 6.应用动量方程求流体对物体的合力时，进、出口的压强应使用 （） A 绝对压强 B 相对压强 C 大气压 D 真空度 7.流量为Q ，速度为v 的射流冲击一块与流向垂直的平板，则平板受到的冲击力为（） A Qv B Qv 2 C ρQv D ρQv 2 8.在（D ）流动中，伯努利方程不成立。 (A)定常 (B) 理想流体 (C) 不可压缩 (D) 可压缩 9.速度水头的表达式为（D ） (A)h g 2 (B)2ρ2v (C) 22v (D) g v 22 10.在总流的伯努利方程中的速度v 是（B ）速度。 (A) 某点 (B) 截面平均 (C) 截面形心处 (D) 截面上最 大 2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 11.应用总流的伯努利方程时，两截面之间（D ） 。 (A)必须都是急变流 (B) 必须都是缓变流 (C) 不能出现急变流 (D) 可以出现急变流 12.定常流动是（B ）2014年考研《政治》考前点题（毛中特） A.流动随时间按一定规律变化； B.流场中任意空间点的运动要素不随时间变化； C.各过流断面的速度分布相同； D.各过流断面的压强相同。 13.非定常流动是 （B ） A. 0=??t u B. 0≠??t u C. 0=??s u D.0≠??s u 2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 流体：一种受任何微小剪切力作用，都能产生连续变形的物质。 流动性：当某些分子的能量大到一定程度时，将做相对的移动改变它的平衡位置。 流体介质：取宏观上足够小、微观上足够大的流体微团，从而将流体看成是由空间上连续分布的流体质点所组成的连续介质 压缩性：流体的体积随压力变化的特性称为流体的压缩性。 膨胀性：流体的体积随温度变化的特性称为流体的膨胀性。 粘性：流体内部存在内摩擦力的特性，或者说是流体抵抗变形的特性。 牛顿流体：将遵守牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。 理想流体：忽略流体的粘性，将流体当成是完全没有粘性的理想流体。 表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。 表面力：大小与表面面积有关而且分布作用在流体微团表面上的力称为表面力。 质量力：所有流体质点受某种力场作用而产生，它的大小与流体的质量成正比。 压强：把流体的内法线应力称作流体压强。 流体静压强：当流体处于静止或相对静止时，流体的压强称为流体静压强。 流体静压强的特性：一、作用方向总是沿其作用面的内法线方向。二、任意一点上的压强与作用方位无关，其值均相等（流体静压强是一个标量）。 绝对压强：以完全真空为基准计量的压强。 相对压强：以当地大气压为基准计量的压强。 真空度：当地大气压-绝对压强 液体的相对平衡：指流体质点之间虽然没有相对运动，但盛装液体的容器却对地面上的固定坐标系有相对运动时的平衡。 压力体：曲面上方的液柱体积。 等压面：在平衡流体中，压力相等的各点所组成的面称为等压面。特性一、在平衡的流体中，过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。特性二、当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 流场：充满运动流体的空间称为流场。 定常流动：流场中各空间点上的物理量不随时间变化。 缓变流：当流动边界是直的，且大小形状不变时，流线是平行（或近似平行）的直线的流动状态为缓变流。 急变流：当流边界变化比较剧烈，流线不再是平行的直线，呈现出比较紊乱的流动状态 1.一底面积为40 ×45cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，如图1-4所示，已知木块运动速度u =1m/s，油层厚度d =1mm，由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘度。 解：∵等速∴αs=0 由牛顿定律： ∑F s=mαs=0 m gsinθ－τ·A=0 （呈直线分布）∵ θ=tan-1(5/12)=22.62° 2. 应用细管式粘度计测定油的粘度，已知细管直径d=6mm，测量段长l=2m ，如图6-5。实测油的流量Q=77cm3/s，水银压差计的读值h p=30cm，油的密度ρ=900kg/m3。 试求油的运动粘度和动力粘度。 解: 列细管测量段前、后断面能量方程（4-15） 设为层流图6-5 校核状态，为层流。 3.如图2-14所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角；若B点在运动前位于水面下深为h=1.0m，距z轴为x B=-１.5m，求洒水车加速运动后该点的静水压强。 解：考虑惯性力与重力在内的单位质量力为 （取原液面中点为坐标原点）X= -a ； Y=0 ；Z= -g 代入式（2-7）得：积分得： 在自由液面上，有：x=z=0 ；p=p0得： C=p0 =0 代入上式得： Ｂ点的压强为： 自由液面方程为（∵液面上p0=0）ax+gz=0即： 4.如图2-15所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动，试求容器中水面的倾角θ，并分析p与水深的关系。 解：根据压强平衡微分方程式：单位质量力：在液面上为大气压强，代入 由压强平衡微分方程式，得： p与水深成正比。 5. :一密封水箱如图所示，若水面上的相对压强p0=-44.5kN/m2，求： 1）h值；（2）求水下0.3m处M点的压强，要求分别用绝对压强、相对压强、真空度、水柱高及大气压表示；（3）M点相对于基准面O—O的测压管水头。 第七章 粘性流体动力学 7-1 油在水平圆管内做定常层流运动，已知75=d （mm ），7=Q （litres/s ），800=ρ (kg/m 3)，壁面上480=τ（N/m 2），求油的粘性系数ν。 答：根据圆管内定常层流流动的速度分布可得出2 08 1m u λρτ=； 其中：λ是阻力系数，并且Re 64= λ； m u 是平均速度，585.1075.014.325.01074 123 2=???==-d Q u m π（m/s ）。 由于阻力系数2 8m u ρτλ=，因此02 02886464Re τρτρλm m u u ===； 即： 2 8τρν m m u d u = ； 所以油的粘性系数为401055.3585 .18008075 .0488-?=???== m u d ρτν（m 2/s ）。 7-2 Prandtl 混合长度理论的基本思路是什么？ 答：把湍流中流体微团的脉动与气体分子的运动相比拟。 7-3无限大倾斜平板上有厚度为h 的一层粘性流体，在重力g 的作用下做定常层流运动，自由液面上的压力为大气压Pa ，且剪切应力为0，流体密度为ρ，运动粘性系数为ν，平板倾斜角为θ。试求垂直于x 轴的截面上的速度分布和压力分布。 答：首先建立如图所示坐标系。 二维定常N-S 方程为： ???? ????+??+??-=??+??22221y u x u x p f y u v x u u x νρ ??? ? ????+??+??-=??+??22221y v x v y p f y v v x v u y νρ 对于如图所示的流动，易知()y u u =，()y p p =，0=v ，θsin g f x =，θcos g f y -=； 流体力学知识点总结 第一章 绪论 1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。 2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。 3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。 4 作用于流体上面的力 （1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。 作用于A 上的平均压应力 作用于A 上的平均剪应力 应力 法向应力 切向应力 （2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。（常见的质量力： 重力、惯性力、非惯性力、离心力） 单位为 5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水 20℃时的空气 （2） 粘性 ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力周围流体作用 的表面力 切向应力 A P p ??=A T ??=τA F A ??=→?lim 0δA P p A A ??=→?lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 A T A ??=→?lim 0τ 为A 点的剪应力 应力的单位是帕斯卡（pa ） ，1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。 B F f m =u u v v 2m s 3 /1000m kg =ρ3 /2.1m kg =ρ 牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示 τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。由图可知 —— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度 μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。 运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位 说明： 1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。 2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体 无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。 （3） 压缩性和膨胀性 压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。 T 一定，dp 增大，dv 减小 膨胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。 P 一定，dT 增大，dV 增大 A 液体的压缩性和膨胀性 液体的压缩性用压缩系数表示 压缩系数：在一定的温度下，压强增加单位P ，液体体积的相对减小值。 由于液体受压体积减小，dP 与dV 异号，加负号，以使к为正值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa ”。（平方米每牛） 体积弹性模量K 是压缩系数的倒数，用K 表示，单位是“Pa ” 液体的热膨胀系数：它表示在一定的压强下，温度增加1度，体积的相对增加率。 du T A dy μ =? dt dr dy du ? =?=μ μτdu u dy h =ρ μν= dP dV V dP V dV ? -=-=1/κρ ρ κ d dP dV dP V K =-==1 一、单选题 1．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 2．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 3．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 4．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为真空表。 B A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 5. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝； C. Um＝3/2Umax。 6. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 7.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 8.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 9.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。 C A. 2； B. 8； C. 4。 10.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。 C A. 流动速度大于零； B. 管边不够光滑； C. 流体具有粘性。 11.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。 A A. 1/4； B. 1/2； C. 2倍。 12．柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的（）。 B A 位能； B 动能； C 静压能； D 有效功。 13．流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A A 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。 14．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。 15.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍。C A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 二、填空题 1. 雷诺准数的表达式为_____ Re=dｕρ/μ_____。当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1厘泊的水,在内径为 好吧，最后几天了，大家都很荡漾了，都沉不下心了，我也只是捡重点的整理了一下，我一个人的肯定不太全。。。大家觉得有用的可以看看，结合自己的笔记复习 最后一考！ --油工801 802班 第一章 1-8解：2 /1147001 .01147.1m N u =? ==δ μτ 1-9解：() () 2 /5.1621196.012.02 1 5 .0065.021 m N d D u u =-? =-==μ δ μ τ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ P 7 “温度对粘度的影响 ”要看哦~ P 10 力的表现形式分为质量力和表面力 第二章 2-10解：设：水银的密度为1ρ，油的密度为2ρ。根据题意，有： 22p gZ p A A +=ρ（1） ()32p h Z g p A B +?+=ρ（2） 根据等压面理论，在等压面1-1上有： 312p h g p +?=ρ（3） 将式（3）代入（1），得： 312p h g gZ p A A +?+=ρρ（4） 将（4）-（2），得： ()()Pa h g p p B A 98125.08.9920100021=??-=?-=-ρρ 2-11解：设：水的密度为1ρ，油的密度为2ρ。根据题意，有： ()21p h Z g p B A +?+=ρ 221p h g gZ p B B +?+=ρρ ()()Pa h g p p B A 98125.08.9920100021=??-=?-=-ρρ 这俩大题，写的时候要分清几种流体的相对密度哦~ 2~5 2~6两节内容不考 P 13 流体静压力的特性（大小和方向） P 20 绝对压力 相对压力 真空度 第三章 3-15解：根据伯努里方程，建立吸入液面间与压水管出口的关系有： w h g u g p z z H g u g p ?++ + +=++222 2 2 212 1 1 ρρ 根据意u 1= 0，表压p 1= p 2为零。因此 m h g u z z H w 408.4228 .9220 2022 2 2 21=+?+ =?++ +=水柱 s m u D Q /10 57.12001.04 4 3 3 2 2 2-?=??= = π π W gHQ N 6.818 .010 57.1408.428.910003 =????= = -η ρ 《流体力学与流体传动》综合复习资料 一、选择题 1、顺序阀属于( B )控制阀。 Ａ．方向；Ｂ．压力；Ｃ．流量 2、温度变化对液压传动（ B ）。 Ａ．没有影响；Ｂ．影响很大；Ｃ．可以改善传输性能 3、（ B ）是储存和释放液体压力能的装置。 Ａ．冷却器；Ｂ．蓄能器；Ｃ．过滤器 4、单作用叶片泵的叶片倾角应（ B ）。注：双作用的前倾。 Ａ．前倾；Ｂ．后倾；Ｃ．垂直 5、油箱属于( D )元件 Ａ．动力元件；Ｂ．执行元件；Ｃ．控制元件；Ｄ．辅助元件 6、靠( C )变化进行吸油排油的液压泵，通称为容积式泵。 Ａ．压力；Ｂ．排量；Ｃ．容积 7、（B容积节流）调速回路中，只有节流损失，没有溢流损失。 Ａ．进油节流；Ｂ．旁路节流；Ｃ．回油节流 8、液压泵的每转排量的大小取决于泵的（ C ）。 Ａ．速度；Ｂ．压力；Ｃ．结构尺寸 9、节流阀是通过调节（ C ）来调流量的。 Ａ．两端压力；Ｂ．油液温度；Ｃ．节流口大小 10、工作过程中泵的额定压力是（ B ）。 Ａ．变化的；Ｂ．不变的；Ｃ．随外负荷而变化 二、填空题 1、在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 2、外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是吸油腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是压油腔。 3、控制阀按其用途不同，可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。 4、液体的流态分为层流和紊流，判别流态的依据是雷诺数。 5、油液粘度因温度升高而升高，因压力增大而增大。 6、气动三联件包括空气减压阀、过滤器和油雾器。 7、单杆双作用活塞缸差动连接时的有效作用面积是活塞杆的横截面的面积。 8、流体的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的体现。 9、节流调速回路按节流阀的位置不同可分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速回路三种。 10、压力控制阀按其用途不同，可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器四种基本形式。 11．顺序阀的出油口与工作回路相连，而溢流阀得出油口直接接油箱。 12．二通插装阀由插装件、控制盖板、先导控制阀、集成块体四部分组成。三、判断题 （√）1、轴向柱塞泵既可以制成定量泵，也可以制成变量量泵。 （√）2、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。 （×）3、由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。 （×）4、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。 （√）5、因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。 （×）6、液压缸差动连接时，能比其它连接方式产生更大的推力。 （√）7、齿轮泵只能用作定量泵。 （×）8、双作用式叶片马达与相应的双作用式叶片泵结构完全相同。 （×）9、容积调速比节流调速的效率低。 （√）10、简单地说，伯努利方程是指理想液体在同一管道中作稳定流动时，其内部的动能、位能、压力能之和为一常数。 （×）11、通过节流阀的流量与节流阀中的通流截面积成正比，与阀两端的压差大小无关。 （√）12、双作用叶片泵因两个吸油窗和两个压油窗对称分布，转子和轴承所受的径向液压力相平衡。流体力学公式总结(完整资料).doc
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