工程流体力学第8章-射流2013

《工程流体力学》课程教学大纲

《工程流体力学》课程教学大纲英文名称：Engineering Fluid Mechanics课程编号：学时数：72其中实验学时数：12课程性质：必修课先修课程：高等数学，理论力学等适用专业：建筑环境与能源应用工程专业一、课程的性质、目的和任务本课程的性质：流体力学是建筑环境与设备工程专业的一门主要技术基础课。

是该专业工程技术人员必须掌握的知识。

它是研究流体平衡、运动及能量间内在联系与相互转换规律的一门学科，是一门以流体基础理论为主，结合一般工程技术的课程。

学生通过本课程的学习后，能够获得流体力学方面基础理论的系统知识，实验技能和一定的分析、解决问题的能力。

是后续专业课程学习的基础。

课程教学所要达到的目的是：1、使学生掌握流体静止及运动时的规律以及流体与固体之间的相互作用，并掌握这些规律在工程实际当中的应用，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。

2、通过课堂教学和实验课使学生对工程实践中有关的流体力学问题有较广泛而系统的理论知识、必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。

本课程的任务：通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念，基本理论，以及水力计算的基本方法。

使学生具备必要的基础理论和一定的分析、解决实际工程中问题的能力，为学习后继专业课程及从事专业技术工作和进行科学研究奠定必要的基础。

二、课程教学内容及基本要求第1章绪论1.1 作用于流体上的力1.2 流体的主要力学性质1.3 牛顿内摩擦定律1.4 流体的力学模型基本要求：了解本课程在专业及工程中的应用；掌握流体主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；作用在流体上的力；连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念。

第2章流体静力学2.1 流体静压强及其特性2.2 流体静压强的分布规律2.3 流体静压平衡微分方程及其积分形式2.4 重力作用下流体静压分布规律2.5 压强的测量、计算与应用2.6 作用于平面的流体静压力2.7 作用于曲面的流体静压力2.8 重力与其它惯性力作用下的流体相对平衡基本要求：理解掌握流体静压强、等压面的概念及其性质；流体平衡微分方程及其在相对平衡中的应用；掌握平面和曲面受压力的计算方法。

流体力学第八章答案

流体力学第八章答案【篇一：流体力学第8、10、11章课后习题】>一、主要内容（一）边界层的基本概念与特征1、基本概念：绕物体流动时物体壁面附近存在一个薄层，其内部存在着很大的速度梯度和漩涡，粘性影响不能忽略，我们把这一薄层称为边界层。

2、基本特征：（1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；（2）边界层内沿边界层厚度方向的速度变化非常急剧，即速度梯度很大；（3）边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚；（4）由于边界层很薄，因而可以近似地认为边界层中各截面上压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；（5）在边界层内粘性力和惯性力是同一数量级；（6）边界层内流体的流动与管内流动一样，也可以有层流和紊流2种状态。

（二）层流边界层的微分方程（普朗特边界层方程）??v?vy?2v1?p?vy?????vx?x?y??x?y2????p??0?y???v?vy???0?x?y??其边界条件为：在y?0处，vx?vy?0 在y??处，vx?v(x)（三）边界层的厚度从平板表面沿外法线到流速为主流99%的距离，称为边界层的厚度，以?表示。

边界层的厚度?顺流逐渐加厚，因为边界的影响是随着边界的长度逐渐向流区内延伸的。

图8-1 平板边界层的厚度1、位移厚度或排挤厚度?1?1?2、动量损失厚度?2?vx1?(v?v)dy?(1?)dy x??00vv?2?1?v2???vx(v?vx)dy???vxv(1?x)dy vv（四）边界层的动量积分关系式??2???p?vdy?v?vdy?????wdx xx??00?x?x?x对于平板上的层流边界层，在整个边界层内每一点的压强都是相同的，即p?常数。

这样，边界层的动量积分关系式变为?wd?2d?vdy?vvdy?? x?x??00dxdx?二、本章难点（一）平板层流边界层的近似计算根据三个关系式：（1）平板层流边界层的动量积分关系式；（2）层流边界层内的速度分布关系式；（3）切向应力关系式。

工程流体力学中的射流与溢流流动分析

工程流体力学中的射流与溢流流动分析工程流体力学是研究在各种工程中流体的运动和相互作用的学科。

其中，射流与溢流流动是工程流体力学中的两个重要现象。

本文将分析射流与溢流流动的特点、应用以及数值模拟方法。

一、射流流动分析射流是指在一定条件下，流体从一个管道或孔洞中以一定速度喷出。

射流流动是工程中常见的现象，如喷管、喷嘴和涡喷。

射流流动有以下特点：1. 高速度：射流流动的速度通常较高，这与流体的动量守恒定律有关。

射流流动将液体或气体的动能转化为机械能，可用于喷淋、清洗、喷射等工程操作。

2. 流形发展：射流流动在离开射流口后会形成一个射流束，随着距离的增加，射流束逐渐扩散，形成流形发展。

根据流形的特点，可以确定射流流动的稳定性、均匀性等。

3. 喷流特性：射流流动呈现出各种不同的喷流特性，如在一定距离后发生的分离、内部逆转、喷雾等现象。

这些特性对于工程设计和优化具有重要意义。

在工程实践中，射流流动广泛应用于水利工程、喷涂设备、火箭喷气推进器等领域。

为了准确描述和分析射流流动，可以采用数学模型和数值模拟方法。

常用的数值模拟方法有有限元方法、有限差分方法和计算流体力学方法等。

二、溢流流动分析溢流流动是指当液体或气体从容器或管道中溢出时的流动现象。

溢流流动的特点如下：1. 自由表面：溢流流动在某一位置形成了一个自由表面，即溢出口处的界面。

这个自由表面对于分析溢流流动的稳定性、流量计算等具有重要影响。

2. 流态转换：溢流流动涉及到液体由管道中持续流动到外部环境中的转换，这个过程中液体的流态也会发生转换，如由层流流态转变为湍流流态。

3. 涡流与湍流：溢流流动常常伴随着涡流和湍流的形成，这与流体受到的阻力和扰动有关。

涡流和湍流的产生对于流动的能量损失和波动有一定影响。

溢流流动在各种应用中都有重要作用，例如水坝溢流、淹没式泵站的溢洪、水池排水等。

为了分析和优化溢流流动，可以采用实验方法和数值模拟方法。

实验方法包括通过试验台和仪器观察和测量溢流流动的各个参数，数值模拟方法如计算流体力学方法可以通过建立相应的数学模型对溢流流动进行模拟和预测。

流体力学第八章教材

MCIS 技术交流
Microsoft
设p2- p1是一个有限的压强量。为了分析方便起见，假定把这个有限的压强增量看作是无数个无限小压强增量dp的总和。于是，可认为在活塞右侧形成的压缩波是一系列微弱扰动波连接而成的。每一个微弱扰动波压强增加dp。当活塞开始运动时，第一个微弱扰动波以声速c1传到未被扰动的静止气体中去，紧跟着第二个微弱扰动波以声速c2传到已被第一个微弱扰动波扰动过的气体中去。在t=0～△t时段，活塞速度增至△V，气体被扰动产生音波：
激波的厚度非常小，激波不连续变化是在与气体分子平均自由行程同一数量级（在空气中约3×10-4mm左右）内完成的。例如，在标准大气压、M=2的超音速气流中的激波厚度约为 2.5×10-5cm。在这个非常小的厚度内，气体的压强﹑密度﹑温度等发生急剧变化，内部结构很复杂，人们通常忽略其厚度，认为波面是一个间断面，激波前后的参数发生突跃性的变化。
当出口压强Pb小于入口压强P0时，管内产生流动： 1）设计工况，压强和马赫数沿曲线4变化，出口为超音速； 2）如果气流在喉部到达临界状态后又减速，压强和马赫数沿曲线3变化，出口为亚音速； 3）Pb的值不是太小时，压强和马赫数沿曲线2变化，整个管内都是亚声速流动，这时缩放管实际上是文丘里管； 4）非设计工况，如果出口压强大于P4而小于P3，则管内某一截面产生激波，压强和马赫数沿曲线5变化，气流经过激波后变成亚音速，在扩张管内进一步减速。
1

1 p0 2 RT0 1 0 1
MCIS 技术交流
Microsoft
§ 8.1 膨胀波
当超音速气流中出现微弱压力扰动时，这个微弱扰动可以传播到流场的一部分区域，扰动区和未扰动区的分界面是马赫线（马赫波）。如果扰动源是一个低压源，则气流受扰动后压强将下降，速度将增大，这种马赫波称为膨胀波—降压增速波；反之，如果扰动源是一个高压源，则气流受扰动后压强将增加，速度将减小，这种马赫波称为压缩波—增压减速波。由于通过马赫波时气流参数值变化不大，因此气流通过马赫波的流动仍可作为等熵流动过程。

工程流体力学中的射流与喷流特性分析

工程流体力学中的射流与喷流特性分析工程流体力学是研究流体在工程领域中的运动、变形和相互作用的学科。

射流与喷流是工程流体力学中常见的现象，在许多实际应用中具有重要的影响和作用。

本文将对射流与喷流的特性进行分析，包括形态特征、能量耗散机制和边界条件等方面，以期提供有关工程流体力学中射流与喷流特性的全面理解。

射流是流体以高速喷射出来的一种流动方式。

射流的形状与喷头的几何形状、流体的物性以及射流速度等参数密切相关。

射流通常呈锥形或圆锥形，其中心线与喷头中心轴对称。

射流的特点之一是具有较高的速度和较小的横截面积。

在流体运动的过程中，射流会产生各种现象，如射流的扩散、射流中心线的偏移以及射流中的涡旋等。

这些现象对射流的稳定性和传输性能产生了重要影响。

喷流是由于流体在一个较小的孔洞或喷嘴中产生速度增加而形成的，并在周围的环境中逐渐扩散的流动。

喷流通常呈圆锥形，具有较高的速度和较大的横截面积。

喷流的形态受到喷嘴几何形状、喷嘴出口流速和环境压力等因素的影响。

在喷流的过程中，会出现喷流的弥散、涡旋形成以及边界效应等现象。

这些现象对喷流的传输性能和工程应用带来了一定的挑战。

射流与喷流的能量耗散机制是工程流体力学中的重要研究内容。

射流与喷流的速度梯度较大，会导致能量的耗散，从而引起喷流的弥散和射流的偏移。

射流与喷流的能量耗散涉及到流体的能量转化和传递，在实际工程中需要进行合理的设计和控制。

研究射流与喷流的能量耗散机制，可以帮助工程师优化喷头和喷嘴的设计，提高流体的传输效率和能量利用率。

除了形态特征和能量耗散机制外，射流与喷流的边界条件也是工程流体力学中的重要内容。

射流与喷流的边界条件包括入口条件、出口条件和周边环境条件等。

入口条件决定了射流和喷流的初始特性，而出口条件则影响了射流和喷流的扩散和传输过程。

周边环境条件会对射流与喷流的稳定性和形态产生一定的影响。

在工程实践中，合理选择和控制射流与喷流的边界条件对于实现预期效果至关重要。

流体力学第八章答案

流体力学第八章答案【篇一：流体力学第8、10、11章课后习题】>一、主要内容（一）边界层的基本概念与特征1、基本概念：绕物体流动时物体壁面附近存在一个薄层，其内部存在着很大的速度梯度和漩涡，粘性影响不能忽略，我们把这一薄层称为边界层。

2、基本特征：（1）与物体的长度相比，边界层的厚度很小；（2）边界层内沿边界层厚度方向的速度变化非常急剧，即速度梯度很大；（3）边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚；（4）由于边界层很薄，因而可以近似地认为边界层中各截面上压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；（5）在边界层内粘性力和惯性力是同一数量级；（6）边界层内流体的流动与管内流动一样，也可以有层流和紊流2种状态。

（二）层流边界层的微分方程（普朗特边界层方程）??v?vy?2v1?p?vy?????vx?x?y??x?y2????p??0?y???v?vy???0?x?y??其边界条件为：在y?0处，vx?vy?0 在y??处，vx?v(x)（三）边界层的厚度从平板表面沿外法线到流速为主流99%的距离，称为边界层的厚度，以?表示。

边界层的厚度?顺流逐渐加厚，因为边界的影响是随着边界的长度逐渐向流区内延伸的。

图8-1 平板边界层的厚度1、位移厚度或排挤厚度?1?1?2、动量损失厚度?2?vx1?(v?v)dy?(1?)dy x??00vv?2?1?v2???vx(v?vx)dy???vxv(1?x)dy vv（四）边界层的动量积分关系式??2???p?vdy?v?vdy?????wdx xx??00?x?x?x对于平板上的层流边界层，在整个边界层内每一点的压强都是相同的，即p?常数。

这样，边界层的动量积分关系式变为?wd?2d?vdy?vvdy?? x?x??00dxdx?二、本章难点（一）平板层流边界层的近似计算根据三个关系式：（1）平板层流边界层的动量积分关系式；（2）层流边界层内的速度分布关系式；（3）切向应力关系式。

工程流体力学(闻建龙)课后答案(部分)

x
D
B

G
h3
yD
L
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2
（2）下游有水时的启门力
y
T L cos F ( yD y0 ) G
L cos F2 ( yD 2 y0 ) 2
L T L cos F ( yD y0 ) G cos 2 2 4 4 3 L h2 / sin 2 / sin 60 = = =2.3094 3 3/2 3 hc (h1 h2 / 2)=(1 2 / 2) 2
解：根据题意，雷诺数为
Re f (v , L, , )
选择 L、v、作为基本单位，于是
π
Re ，π1 a1 1 1 La v L v
3 0 0, 0, 0 a 1 3 （ L（LT ） ML ） 1 0 1 1, 1 1, 1 1 0 1 1 3 1 1 1 La（LT1 1 ML3 1 ML1T 1 1 ）（） 1 Re f 1 Lv 1
解该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为
2 2 pA A v A pB B vB zA zB hf g 2g g 2g
由题意
z A zB，v A vB = v，取 A B
pA pB L v2 hf g d 2g
假设流动属于水力光滑区
2 v2 vm p 或 g m lm g p l p
2 2 1 vm v p 则，即kv kl2 lm l p

工程流体力学电子课件

教材及教学参考书

禹华谦主编，工程流体力学，第1版，高等教育出版社，2004 禹华谦主编，工程流体力学（水力学），第2版，西南交通大学出版社，2007 黄儒钦主编，水力学教程，第3版，西南交通大学出版社，2006 刘鹤年主编，流体力学，第1版，中国建筑工业出版社，2001 李玉柱主编，流体力学，第1版，高等教育出版社，1998 禹华谦主编，水力学学习指导，西南交通大学出版社，1998 禹华谦编著，工程流体力学新型习题集，天津大学出版社，2006
汽车阻力来自前部还是后部？

汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约为0.8。
汽车阻力来自前部还是后部？

实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称为形状阻力。
汽车阻力来自前部还是后部？

20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻力系数降至0.6。
汽车阻力来自前部还是后部？

20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。
汽车阻力来自前部还是后部？

80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3。

以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。
汽车阻力来自前部还是后部？

90年代后，科研人员研制开发的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。
工程流体力学课件
西南交通大学国家工科力学基础课教学基地工程流体力学教研室
工程流体力学课件
☞你想知道高尔夫球飞得远应表面光滑还是粗
糙吗？ ☞你想知道汽车阻力来至前部还是尾部吗？ ☞你想知道机翼升力来至下部还是上部吗？ ☞你想知道……… ———请学习

中职教育-《工程流体力学》课件：第8章圆管中的流动(2).ppt

状，光滑或粗糙管的层流和湍流。当层流时取 64 ；
为湍流时，取值见下节。
Re
工程流体力学
【例8.4】应用细管式黏度计测定油的黏度，已知细管直径 d 6mm ，测量段长 l 2m （图8.5），实测油的流量Q 77cm3 / s，水银压差计的读数值 hp 30cm ，油的密度 900kg / m3 。试求油的
r Ox
τ
p
r
p+ xpd x
dx
G p dp 常数
图8.4 圆管中层流的流体受力
l dx
dp r G r
dx 2
表明：在圆管中层流，恒定流动时，粘性切应力沿半径方
向为线性分布，在管轴处，r 0 ， 0 ；在管壁处
r R 切应力最大，把它称为管壁切应力，用 0 表示。
工程流体力学
hf
l
d
V2 2g
64
Vd
l d
V2 2g
工程流体力学
解得
hf
2gd 2 64lV
4.23
2 9.81 0.0062 64 2 2.72
8.58106 m2 / s
9008.58106 7.72103 Pa s
再进行验证原来的假设是否成立，由于
Vd 2.72 0.006
Re
8.58 106
粘度。
l
1
2
hp
图8.5 细管动力粘度计
工程流体力学
【解】列1-1至2-2过流断面的伯努利方程
hf
p1
p2
Hg
hp
(13600 900) 0.3 4.23m 900
细管中平均流速
V Q 77 106 2.72m / s A π 0.0062

工程流体力学(8)

激波在固壁上的反射75超音速气流在通道中流动m11碰到折转角后气流发生折转发出一道斜激波ab马赫数由m1变到m2且平行与ac如果m2仍大于1则这股气流又向下折转以平行与上壁面bo的方向流动同时在b点又发出一道斜激波bc如果m3仍大于1还会发生一系列反射现象直至波后m数等于1或小于1
第八章
膨胀波和激波
代入前面结果

1 1
p01 2 1 2 M1 p02 1 1 f (M1 )
1 1
1 2 1 1 2 M1 1 2 M1 2

此关系已制成曲线可查。
7.熵增 S S2 - S1 和 M1 的关系
2
代入
式
此式为气流折转角 dθ 与 M 的关系。
d与 dM 同号，d dM 凸角）；（ d dM 凹角）（
当气流折转有限角时，积分上式
1 1 2 arctan ( M 1) arctan M 2 1 c 1 1
当 M 1
0
s
g
p1 1 V s T1
p2 2 Vg T2
Vs
Vs Vg
对控制体应用连续性方程和动量方程：
1Vs A 2 (Vs Vg ) A 2 1 Vg Vs (a ) 2
Vs
1
Vs Vg
2
p1 A p2 A 2 (Vs Vg ) A(Vs V ) 1Vs AVs 1 Vg AVs p2 p1 Vg (b) 1Vs
c0
1 1 2 2 arctan ( M 1) arctan M 1 1 1
此式称普朗特－迈耶函数。
注意：此式相对与来流 M =1 的折转角，当 M >1时，气流折转角要进行换算。

工程流体力学第8章-射流2013

《工程流体力学》课程教学大纲

流体力学第八章答案

工程流体力学中的射流与溢流流动分析

流体力学第八章教材

工程流体力学中的射流与喷流特性分析

流体力学第八章答案

工程流体力学(闻建龙)课后答案(部分)

工程流体力学电子课件

中职教育-《工程流体力学》课件：第8章 圆管中的流动(2).ppt

工程流体力学(8)

中职教育-《工程流体力学》课件：第8章圆管中的流动(2).ppt