第八章__粘性流体绕过物体的流动_10~15
粘性流体绕球体的流动
粘性流体绕球体的流动（一）绕流阻力绕流阻力由摩擦阻力和压差阻力两部分组成。
黏性流体绕流物体流动，由于流体的黏性在物体表面上产生切向应力而形成摩擦阻力，可见，摩擦阻力是作用在物体表面的切向应力在来流方向分力的总和，是黏性直接作用的结果；而压差阻力是黏性流体绕流物体时由于边界层分离，物体前后形成压强差而产生的。
压差阻力大小与物体行状有根大关系，也称形状阻力。
摩擦阻力和压差阻力之和统称为物体阻力。
对于流体纵向流过平板时一般只有摩擦阻力，绕流流线型物体时压差阻力很小，主要由摩擦阻力来决定。
而绕流圆柱体和球体等钝头体时，绕流阻力与摩擦阻力和压差阻力都有关，高雷诺数时，压差阻力却要比摩擦阻力大得多。
由于从理论上求解一个任意行状物体的阻力是十分困难的，目前都是自实验测得，工程上习惯借助无因次阻力系数来确定总阻力的大小，目摩擦阻力的计算公式相似，只是用阻力系数取代C D摩擦阻力系数C f，即式中：C D为无因次阻力系数；0.5ρν2A为单位体积来流的动能，Pa；A为物体垂直于运动方向或来流方向的投影面积，m2。
工程上遇到黏性流体绕球体的流动情况也很多，像燃料炉炉膛空气流中的煤粉颗粒、油滴、烟道烟气中的灰尘以及锅炉汽包内蒸汽空间中蒸汽夹带的水滴等，都可以近似地看作小圆球。
因此我们要经常研究固体微粒和液体细滴在流体中的运动情况。
比如，在气力输中要研究固体微粒在何种条件下才能被气流带走；在除尘器中要解决在何种条件下尘粒才能沉降；在煤粉燃烧技术中要研究煤粉颗粒的运动状况等问题。
当煤粉和灰尘等微小颗粒在空气、烟气或水等流体中运动时，由于这些微粒的尺寸以及流体与微粒间的相对运动速度都很小，所以在这些运动中雷诺数都很小，即它们的惯性力与黏性力相比要小得多，可以忽略不计。
又由于微粒表面的附面层板薄，于是质量力的影响也很小，也可略去（这种情况下的绕流运动常称为蠕流）。
这样，在稳定流动中，可把纳维托克斯方程简化为不可压缩流体的连续性方程1851年斯托克斯首先解决了黏性流体绕圆球作雷诺数很小(Re<1)的稳定流动时，圆球所受的阻力问题。
第8章 边界层理论基础及绕流运动
ux
∂ux ∂x
+ uy
∂ux ∂y
=
−
1 ρ
∂p ∂x
+
ν
∂ 2u x ∂y 2
∂ux ∂x
+
∂uy ∂y
=
0
边界条件： y =∞（或y = δ），ux = U0 y = 0，ux = 0， uy = 0
其中 U0 = U0(x) =边界层外界限上外部流动的流速 且 p = p(x) = 边界层外界限上外部流动的压强
=
1 2
δ
∫ ∫ δ2 =
δ 0
ux u0
⎜⎜⎝⎛1 −
ux u0
⎟⎟⎠⎞dy
=
δ
1η(1− η)dη = 1 δ
0
6
∫ ∫ ( ) δ3 =
δ 0
ux u0
⎜⎜⎝⎛1 −
ux 2 u0 2
⎟⎟⎠⎞dy
=
δ
1η 1− η2
0
dη = 1 δ 4
10
8.2 边界层微分方程
——利用边界层的性质对粘性流体基本方程（纳维－斯托克斯方 程）的简化。
⎟⎠⎞
=
−δ
dp dx
− τ0
其中: dp/dx和u0应由外部流动求出 → 三个未知量：τ0、δ、ux
应用动量积分方程求解边界层问题的步骤： (1) 补充 ux (x, y)、τ0(δ)关系式，积分方程转变为δ的常微分方程
（2）求解方程 → δ(x) →τ0(x) → 总阻力→ 计算位移厚度等其他 参数。
∫ ∫∫ ∑ 积分形式的动量方程
∂ ∂t
ρurdV
cv
+
cs
ρurundA
流体力学第八章 粘性不可压缩流体绕物体的流动
无滑移边界条件 y = 0时，u = 0
a=0
前缘
δ(x)
层流 x
边界层与势流衔接处， y = δ 时，u = V∞
V∞ = bδ + cδ + dδ
2 3
y = δ 时，τ = 0
流体力学
du τ =μ =0 dy
顺流平板层流边界层4
b + 2cδ + 3dδ 2 = 0
y V∞ 前缘 δ(x) 层流 x
∞ 0
δ* = ∫
u (1 − )dy U
δ*
μ=0 u=U
边界层内由粘性影响减少的流量＝理想流 体流过物面时表面向外移动 δ*减少的流量
δ =∫
*
δ
0
u (1 − )dy U
流体力学
边界层内的厚度4
动量损失厚度
y dy y
u = u(y)
U
U
θ
μ≠0
μ=0 u=U
边界层内由于粘性的影响，动量流量比 理想流体流经该区域时有所减少
固体壁面上 y = 0 时
∂ u U dU =− 2 ν dx ∂y
2
dU =0 由 dx
∂ u = 2c = 0 2 ∂y
2
3V∞ V∞ a=c=0 , b= , d=− 3 2δ 2δ
流体力学
顺流平板层流边界层5
V∞ u= 2δ ⎛ y3 ⎞ ⎜3y − 2 ⎟ δ ⎠ ⎝
补充方程2－壁面切应力方程
3 ∞
= 1.771 ρμaV b
边界层内的流动状态1
V∞ 层流边界层 转捩区
紊流边界层 x
平板前缘开始
x ↑, δ ↑, Re ↑
层流边界层 转捩点 紊流边界层
化工原理上册选择填空判断题库包含答案
化工原理试题库上册第一章流体流动一、选择题1.连续操作时,物料衡算通式中的过程积累量GA为A;A.零B.正数C.负数D.任意值2.热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定A的焓为零;℃液体℃气体℃液体℃气体3.流体阻力的表现,下列阐述错误的是D;A.阻力越大,静压强下降就越大B.流体的粘度越大,阻力越大C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在4.压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是C;m25.水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速B;A.增大B.减小C.不变D.无法判断6.对可压缩流体,满足C条件时,才能应用柏努力方程求解;A.%20ppp121式中压强采用表压表示B.%01ppp121式中压强采用表压表示C.%20ppp121式中压强采用绝压表示D.%01ppp121式中压强采用绝压表示7.判断流体的流动类型用C准数;A.欧拉B.施伍德C.雷诺D.努塞尔特8.流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为B;A.直线B.抛物线C.双曲线D.椭圆线9.增大流体的流量,则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差A;A.增大B.减小C.不变D.无法判断10.流体在管内流动时的摩擦系数与B有关;A.雷诺准数和绝对粗糙度B.雷诺准数和相对粗糙度C.欧拉准数和绝对粗糙度D.欧拉准数和相对粗糙度11.测速管测量得到的速度是流体C速度;A.在管壁处B.在管中心C.瞬时D.平均12.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C倍;A.2；B.6；C.4；D.1;13.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为C;A.；B.；C.；D.214.流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为A;A.；B.；C.；D.;15.流体在内管外径为25mm,外管内径为70mm的环隙流道内流动,则该环隙流道的当量直径为D;A.25mm；B.70mm；C.95mm；D.45mm;16.当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为CA.u＝3/B.u＝umaxC.u＝1/2.umaxDu=umax17.判断流体流动类型的准数为AA.Re数B.Nu数C.Pr数D.Fr数18.流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数α与雷诺准数Re的n次方成正比,其中的n值为BA.B.C.1D.19.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体应呈AA．层流流动B湍流流动C过渡型流动D静止状态20.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为CA.上游截面处流速B下游截面处流速C小管中流速D大管中流速21.用离心泵在两个敞口容器间输送液体;若维持两容器的液面高度不变,则当输送管道上的阀门关小后,管路总阻力将A;A.增大；B.不变；C.减小；D.不确定;22.流体的压强有多种表示方式,1标准大气压为C汞柱cm223.流体在圆管中层流流动,若只将管内流体流速提高一倍,管内流体流动型态仍为层流,则阻力损失为原来的B倍;D.不能确定24.阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积,管出口入容器的阻力系数为A在柏努利方程式中,P/ρg被称为AA.静压头B.动压头C.位压头D.无法确定26.流体的流动形式可用雷诺准数来判定,若为湍流则ReDA.<4000B.<2000C.>2000D.>400027.不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为A可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为D3Ａ1=u2Ａ2Ａ2=u2Ａ1Ａ1/ρ1=u2Ａ2/ρ2Ａ1/ρ2=u2Ａ2/ρ128.有两种关于粘性的说法：A①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性;②粘性只有在流体运动时才表现出来;A.这两种说法都对；B.这两种说法都不对；C.第一种说法对,第二种说法不对；D.第二种说法对,第一种说法不对;29.层流与湍流的区别是CA湍流的流速大于层流流速B流道截面积大的为湍流,小的为层流C层流无径向脉动,湍流有径向脉动D层流的雷诺准数小于湍流的雷诺准数30.有一并联管路如图2所示,两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为Ｖ1、u1、d1、L1、hf1及Ｖ2、u2、d2、L2、hf2;若d1=2d2,L1=2L2,则hf1/hf2＝EＡ、2；Ｂ、4;Ｃ、1/2;Ｄ、1/4;Ｅ、1当管路中流体均作层流流动时,Ｖ1/Ｖ2=CＡ、2；Ｂ、4;Ｃ、8;Ｄ、1/2;Ｅ、1当管路中流体均作层流流动时,u1/u2=AＡ、2；Ｂ、4;Ｃ、1/2;Ｄ、1/4;Ｅ、1当两段管路中流体均作湍流流动时,并取λ1＝λ2,则Ｖ1/Ｖ2=B;Ａ、2；Ｂ、4;Ｃ、8;Ｄ、1/2;Ｅ、1/4当两段管路中流体均作湍流流动时,并取λ1＝λ2,则u1/u2=E;Ａ、2；Ｂ、4;Ｃ、1/2;Ｄ、1/4;Ｅ、131.真空表读数是60kPa,当地大气压为100kPa时,实际压强为AkPa;32.当温度降低时,气体的粘度A;A.降低B.不变C.增大33.液体在圆形直管中稳定流动时,若管长及液体物性不变,当管内径减为原来的1/2,则流速变为原来的B倍;34.当地大气压为100kPa,压强表读数是60kPa,则实际压强为AkPa;A、160B、40C、60D、10035.液面保持恒定的敞口容器底部装有直径相等的进水管和出水管,当管内水的流速为2m/s时,进口能量损失为BJ/kg,出口能量损失为DJ/kg;A、B、1C、D、2‘36.随着温度的升高液体的粘度C,气体的粘度A;A、增加B、不变C、降低‘4二、填空题1.连续性介质假定是指_假定流体是由无数紧密相连、没有间隙的流体质点组成的连续介质;2.流体在光滑管内作湍流流动时,摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度有关；若其作完全湍流阻力平方区,则仅与相对粗糙度有关;3.流体阻力产生的根源是__内摩擦力__;粘性是指__在运动状态下,流体产生的抵抗剪切变形的性质_;4.在连续稳定流动过程中,流速与管径的_____平方_____成反比;均匀圆管内流体的流速不因流阻的存在而_____改变_____;减、降或不变5.无因次数群是_各物理量的因次彼此相消而变成没有因次_的数组;6.滞流与湍流的根本区别是__有无径向脉动__________________;7.一定量的流体在圆形直管内流过,若流动处于阻力平方区,则流动阻力与速度的___平方_______成正比;.圆形直管内流体滞流流动的速度分布呈___抛物线_______形状;其平均速度是中心最大速度的__1/2________;摩擦阻力系数与雷诺数的关系是____64/Re______;9.流体流动边界层是指__流速降为主体流速的99%以内的区域_______;流体流过某一障碍物发生边界层脱体的原因是__流体动能耗尽_______;由于固体表面形状而造成边界层分离所引起的能量损失,称为__形体阻力_____;粘性流体绕过固体表面的阻力为摩擦阻力和_形体阻力___之和,又称为局部阻力;10.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管径、管长不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失为原来的__1/2___倍;11.流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的____1/16_____;12.当20℃的甘油ρ=,,μ=1499厘泊在内径为100mm时,其雷诺准数Re为,其摩擦阻力系数λ为.13.当量直径的定义是de＝润湿周边流通截面积4,对边长为ａ正方形风管当量直径de＝a;14.当量直径的定义是de＝润湿周边流通截面积4,在套管环间流动的流体,外管的内径是d2,内管的外径是d1,则当量直径de＝d2-d1;15.当Re为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=_64/Re_________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与___雷诺数_________、__相对粗糙度___________有关;16.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将______减小____,摩擦系数__增大__________,管道总阻力损失___不变_____增大、减小、不变;17.某设备的表压强为50KPa,则它的绝对压强为150KPa,另一设备的真空度为50KPa,则它的绝对压强为50KPa;当地大气压为100KPa18.如果管内流体流量增大一倍后,仍处于层流状态,则阻力损失增大到原来的2倍19.流体在管路两截面间的压强差ΔP与压强降ΔPf相等的条件是无外功、直径相同、水平管路;20.局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法：__当量长度________法和____阻力系数______法;21.并联管路的特点是_总管流量等于各支管流量之和；总管损失与各支管损失相同_;分支管路的特点是_总管流量等于各支管流量之和；各支管在流动终了时机械能与能量损失之和相等_;22.孔板流量计是通过_测量孔板前后的压强差____来反映流量的大小,又称为__差压式节流式___流量计,而转子流量计是流体流过节流口的压强差保持恒定,通过变动的_转子的位置_________反映流量的大小,又称__浮子流量计________;23.热量衡算中,物料衡算通式中的过程GA为____0______;24.热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定________0__℃液体的焓为零;25.水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速_____减小_____;26.对不可压缩流体,满足PPP_绝压_______条件时,才能应用柏努力方程求解;27.判断流体的流动类型用____雷诺______准数;28.流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为__抛物线________;29.增大流体的流量,则在孔板前后形成的压强差___增大_______;30.流体在管内流动时的摩擦系数与__雷诺数和相对粗糙度________有关;31.测速管测量得到的速度是流体__点________速度;32.流体是气体和液体的统称,其中____气体______是可压缩流体,_____液体_____是不可压缩流体;33.表压、绝压、大气压之间的关系是__表压=绝压-大气压________34.据流体静力学基本方程式知,当液面上方压强变化时,液体内部各点压强___同步_____变化;35.等压面的要点有四个,即______同种流体____、____静止______、____连续______、___同一水平面_____;36.测量压强或压强差时,可用U管压差计、斜管压差计和微差压差计;若被测量的压强差很小时,可用以上三种压差计中的__斜管压差计________和__微差压差计________;37.粘度是衡量_流体粘性__大小的物理量;38.孔板流量计是基于_流体流动的守恒__原理的流量测量仪表;39.恒压差、变截面的流量计有_转子流量计_________;40.恒截面、变压差的流量计有__孔板流量计________;41.并联管路的特点为__________和__________;42.分支管路的特点为__________和__________;43.串联管路的特点为__各管段质量流量相等___和__总能量损失等于各管段能量损失之和________;44.同一容器中有A,B,C三点,B点的压强为1atm,且PA>PB>PC,若B点的压强增加,则PA增加101325______Pa,PA-PC增加___0_______mmHg;45.实验证明,流体在管路中流动时,同一截面上各点的流速是不同的,管心处流速__最大________,越靠近管壁,流速_____越小_____,在管壁处等于___0_______;46.某液体在一段水平圆形直管内流动,已知Re值为1800,若平均流速为s,则管中心点处速度为____1__m/s,流体在管内流动类型属__层流____流动;47.如图1所示,液体在等径倾斜管中稳定流动,则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为48.某转子流量计,其转子材料为不锈钢,测量密度为m3的空气时,最大流量为400m3/h,现用来测量密度为m3的氨气,其最大流量为____487____kg/m3;49.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是____抛物线___型曲线,其管中心最大流速为平均流速的倍,摩擦系数λ与Re的关系为__64/Re____;50.U形管差压计用水作指示液,测量气体管道中的压降,若指示液读数R=20mm,则所表示压降为,为使读数增大,而Δp值不变,应更换一种密度比水___小____的指示液;51.用测速管测定的是__点___流速,孔板流量计测定的是__孔口____流速；测流体流量时,随着流体流量增加,孔板流量计两侧压差值将___增大____；若改用转子流量计测量,当测量增大时,转子两端差值将_不变_____;52.气体的密度与压强成正比;53.静止流体内部两点间压强差的大小,只与两点间垂直距离和流体密度有关;54.转子流量计的压强差随流量的增加而不变;55.在连续静止的同一种流体中,同一水平面上各点的压强相等;56.孔板流量计前后产生的压强差随着流量的增加而增加;57.流体是由无数质点所组成的连续介质;58.流体流动与固体运动的区别在于其作为一个整体运动的同时,内部还有相对运动;59.一真空表的读数为20kpa,已知所测物系的实际压强为80kpa,则此时的大气压强为100kpa;60.根据流体静力学基本方程式,在一静止的、连续的同种流体内部,等高面即为等压面;61.实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是___内摩擦力___________________;62.毕托管测量管道中流体的_点速度__,而孔板流量计则用于测量管道中流体的__孔口流速______;63.某设备上安装的真空表的读数为30kpa,已知当地的大气压强为100kpa,则所测物系的实际压强为70kpa;64.流体在一段圆形水平直管中流动,测得平均流速s,压强降为10Pa,Re为1000,问管中心处点速度为__1____m/s,若平均流速增加为1m/s,则压强降为___20___Pa;65.运动粘度ν=3×10-5m2/s的某流体在φ100×4mm的圆管内流动,其雷诺准数Re=1800,此流型为____层流,平均流速u=s,管中心最大流速umax=m/s;66.边长为的正方型通风管道,其水力半径rH=____________m,当量直径de=;67.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是____抛物线______型曲线,其管中心最大流速为平均流速的___2_______倍,摩擦系数λ与Re的关系为_____64/Re_____;68.套管由φ57×和φ25×的钢管组成,则环隙的流通截面积等于,润湿周边长等于,当量直径等于__32mm________;69.孔板流量计属于变____压差____________流量计,而转子流量计则是变____截面_________流量计;70.流体在圆形直管中作滞流流动时,摩擦系数λ与Re的关系为____64/Re______;第二章流体输送机械一、选择题1. 离心泵在一定转速下输送清水时,泵的轴功率N与流量Q的关系为 B ;A Q为零时N最大B Q为零时N最小C在额定流量Qs时N最小D N与Q无关2. 离心泵铭牌上标明的是泵在 C 时的主要性能参数;A.流量最大B.压头最大C.效率最高D.轴功率最小以下物理量不属于离心泵的性能参数 D A.扬程 B.效率 C.轴功率 D.理论功率有效功率R38.关闭离心泵时应该先关闭出口阀,其原因是A;A.以防因底阀不严物料会倒流B.以防发生气蚀现象C.以防使泵倒转而可能打坏叶轮39.启动离心泵时应该先关闭出口阀,其原因是A;A.以防因底阀不严物料会倒流；B.以防发生气蚀现象；C.以防使泵倒转而可能打坏叶轮;D.以防启动电流过大烧坏电机;39.将１０００ｍ3／h的各车间回水送往水冷却塔,宜选用_____A_______;Ａ离心泵Ｂ往复泵Ｃ齿轮泵Ｄ喷射泵;40.某泵在运行１年后发现有气缚现象,应____C_________;Ａ停泵,向泵内灌液；Ｂ降低泵的安装高度；Ｃ检查进口管路有否泄漏现象；Ｄ检查出口管路阻力是否过大;二、填空题1.化工生产中,选择离心泵类型的依据是根据实际管路所需的_______和管路的______________;2.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的下,输送时的性能曲线;3.用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中,若用离心泵输送ρ＝的某液体该溶液的其它性质与水相同,与输送水相比,离心泵的流量,扬程,泵出口压力,轴功率;变大,变小,不变,不确定4.泵的扬程的单位是,其物理意义是;5.离心泵的泵壳制成蜗牛状,其作用是;6.离心泵的工作点是指;7.离心泵的安装高度超过允许安装高度时,将可能发生现象;8.离心泵的工作点是_________曲线与____________曲线的交点;9.影响离心泵的吸上高度的因素有__________、__________、__________、__________;10.离心泵的种类很多,总体上分为_______,_______,_______,_______以及_______等类型;11.离心泵在启动前,要先灌泵,以防止_______现象的发生;气蚀是指_____________________;为防止气蚀现象的发生,离心泵的安装高度应_______;12.离心泵的性能参数主要是_______、_______、_______、_______;性能曲线是指_______、_______、_______的关系曲线;13.离心泵的允许吸上真空度是指______________;允许气蚀余量是指___________________________________;14.离心泵的工作点是_____________________的交点;工作点调节即流量调节一般用______________方法;15.采用离心泵的串并联可改变工作点,对于管路特性曲线较平坦的低阻管路,采用_______组合可获得较高的流量和压头；而对于高阻高阻管路,采用_______组合较好；对于ΔZ+ΔP/ρ值高于单台泵所能提供最大压头的特定管路,则采用_______组合16.往复泵的有自吸能力,启动前不需_______,往复泵的压头与泵的尺寸_______,取决于管路特性,这类泵称为_______;流量调节不能简单地用排出管路上的阀门来调节流量,一般用_______来调节;17.风机的性能参数是指_______,_______,_______等;若被输送气体的温度增高,风机的风压将_______;风机的风量一般是以_______状态计量的;18.往复压缩机的主要部件有_______、_______、_______等;压缩比是指____________________________;为解决压缩机的流量不均问题,在压缩机的出口应安装_______;19.输送清洁液体时,离心泵的叶轮应选用_______以提高效率;20.输送含固体颗粒的液体时,离心泵的叶轮应选用_______以提高效率;21.输送泥浆时,离心泵的叶轮应选用_______以提高效率;22.随流量的增加,离心泵的压头_______,轴功率_______,效率_______;23.通常离心泵的高效区在最高效率的_______左右;24.当离心泵的转速增加时,其压头、流量、轴功率将_______;25.当离心泵的叶轮直径增加而其它尺寸不变时,其压头、流量、轴功率将_______;26.据管路特性曲线知,随管路流量Qe的增加,管路的压头He将_______;27.齿轮泵的流量调节采用_______;28.输送液体的机械称_______,输送气体的机械称_______;29.离心泵启动前,泵内需灌液排气,以防止_______现象的发生;30.离心泵叶轮的作用是_______;31.离心泵采用填料密封的密封性能比机械密封的_______;32.为平衡离心泵叶轮的轴向推力,叶轮后盖板上设有_______;33.输送水时,若要求的压头较高,流量不太大时,可采用的_______水泵;34.输送水时,若要求的压头不太高,流量不太大时,可采用的_______水泵;35.输送水时,若要求的压头较高,流量较大时,可采用的_______水泵;36.离心水泵型号“3B19”中的“3”表示_______,其大小为_______;37.据往复泵流量计量公式,调节其流量可采用改变_______、_______、_______的方法;38.往复泵启动前,其出口阀应_______;39.低压离心通风机蜗壳的气体流道一般为_______形截面;40.离心通风机的风压包括_______风压和_______风压,故又称全风压;41.若操作条件与实验条件不同,则离心通风机的风压需校正,其计算式为_______;42.调节离心泵流量的方法是______、_______、_______,生产中最常用的方法是_______;43.当离心泵的流量增加时,其轴功率将;44.离心泵在启动前必须向泵壳内充满被输送的液体,这是为了防止离心泵现象的发生;45.管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点称为_____________,若需改变这一交点的位置,常采用_______________________的方法以改变管路特性曲线,或_______________,________________的方法以改变泵特性曲线;46.离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点;47.离心泵的正确操作要在启动前要将出口阀门,以使泵的最小;48.离心泵常采用＿＿＿＿＿＿调节流量,往复泵常采用＿＿＿＿＿调节流量；当离心泵的出口阀门开大时,泵的流量＿＿＿＿,出口压力＿＿＿＿;三、判断题1.离心通风机的风量以风机出口处的气体状态计;2.往复泵流量的调节采用出口阀门来进行调节;3.离心通风机性能表上的风压一般是在0℃、的条件下用空气作介质测定的;4.离心泵启动前未充满液体将发生气蚀现象;5.离心通风机的风量以风机进口处的气体状态计;6.离心泵叶轮进口处压强太低时易发生气蚀现象;第四章传热一、选择题1.对双层平壁的稳态导热过程,壁厚相同,各层的导热系数分别为1和2,其对应的温差分别为1t和2t,若1t>2t,则1和2的关系为A;A.1<2；B.1=2；C.1>2;D.不确定;2.冷、热流体进、出口温度均不变时,并流推动力B逆流推动力;A.大于B.小于C.等于D.不确定3.黑体的辐射能力与表面绝对温度的D成正比;A.一次方B.二次方C.三次方D.四次方4.同一温度下,A的辐射能力最大;A.黑体B.镜体C.灰体D.透热体5.傅立叶定律是描述A的基本定律;A.热传导B.热对流C.热辐射D.对流传热6.多层平壁导热时,各层的温度差与各相应层的热阻所呈关系是CＡ.没关系,Ｂ.反比,Ｃ.正比,Ｄ.不确定7.在套管换热器中用冷却水冷却热流体,热流体质量流量和出入口温度T1、T2一定,冷却水入口温度t1一定,如果增加冷却水用量,则QB,KA,t2CA：增大B：不变C：减小8.一套管换热器,环隙为120℃蒸汽冷凝,管内空气从20℃被加热到50℃,则管壁温度应接近于B;A：35℃B：120℃C：℃D：50℃9.流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数与雷诺数Re的n次方成正比,其中n的值为B在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否合理;甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度;乙：换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流传热系数AA.甲、乙均合理B.甲、乙均不合理C.甲合理,乙不合理D.乙合理,甲不合理11.冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动,若аi远小于аo,则列管的壁温接近于B的温度;A：冷流体B：热流体C：无法确定12.自然对流的对流传热系数比强制对流的相比B;A.大B.小C.相等D.不确定13.在多层平壁的稳定热传导中,各层厚度及面积相同,即b1=b2=b3,S1=S2=S3其温度变化如图所示,则三种材料的导热系数的大小为CA.λ1>λ2>λ3B.λ1>λ2=λ3C.λ1<λ2=λ3D.λ1<λ2<λ314.在列管换热器中,用常压水蒸汽加热空气,空气的进、出口温度分别为20℃和80℃,则管壁温度约为D;℃℃℃℃15.单层平壁定态热传导时,若壁厚增加,则温差A,若导热系数增加,则温差B若热阻增加,则温差AA变大B变小C不变D不确定16.下列各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是C;①空气流速为30m/s时的α②水的流速为s时的α③蒸气滴状冷凝时的α④水沸腾时的αA.③>④>①>②B.④>③>②>①C.③>④>②>①D.③>②>④>①17.揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是B;A.斯蒂芬－波尔兹曼定律B.克希霍夫定律C.折射定律D.普朗克定律18.计算下列四种“数”时,其数值大小与单位制选择有关的是D;Ａ、普兰德准数；Ｂ、传热单元数NTU;Ｃ、离心分离因数K;Ｄ、过滤常数K19.有两台同样的管壳式换热器,拟作气体冷却器用;在气、液流量及进口温度一定时,为使气体温度降到最低应采用的流程为D;Ａ、气体走管外,气体并联逆流操作；Ｂ、气体走管内,气体并联逆流操作；Ｃ、气体走管内,气体串联逆流操作；Ｄ、气体走管外,气体串联逆流操作;20.同一物体在同一温度下的反射率与吸收率的关系是D;A.反射率大于吸收率B.反射率小于吸收率C.反射率等于吸收率D.不确定21.若换热器两侧对流传热系数αi＞αo时,总传热系数K接近于A;A.αoB.αiC.αi+αo22.多层平壁的定态热传导中,通过各层的传热速率、通过各层的热通量A;A.相同、相同B.相同、不同C.不同、不同23.某灰体的黑度为,该灰体的吸收率为B;A.1B.C.24.牛顿冷却定律是描述B的基本定律;A.热传导B.对流传热C.热辐射25.以下换热器属于列管换热器的是C;A.螺旋板式换热器B.蛇管式换热器型管式换热器26.传热实验时,在套管换热器中用饱和水蒸气冷凝来加热空气空气走内管,蒸汽走环隙,为强化传热决定加装翅片,翅片应装在D侧更为有效;A、外管外B、外管内C、内管外D、内管内27.黑度为,表面温度为27℃的物体其辐射能力是AW/m2;A、B、C、D、28.列管式换热器根据结构不同主要有B;A、套管式换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器B、固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器C、浮头式换热器、U型管式换热器、热管换热器D、热管换热器、套管式换热器、固定管板式换热器29.流体在圆形直管中作滞流流动,若管长及流体的物性不变,而管径增为原来的2倍,则流速为原来的B倍,流动阻力为原来的D倍;27A、1/2B、1/4C、1/8D、1/1630.传热过程中,当两侧对流传热系数αi＜αO时,要提高总传热系数K,关键是提高D;A、提高αOB、提高αiC、减小αOD、减小αi31.黑度为,表面温度为127℃的物体其吸收率是C;A、127B、27C、D、32.流体在圆形直管中作强制湍流传热,若管长及流体的物性不变,而管径变为原来的1/2,则流速为原来的A倍,对流传热系数为原来的D倍;A、4B、1/4C、D、2二、填空题1.热量的传递是由于________引起的;2.由傅立叶定律知,热传导速率与温度梯度成________比;3.气体的导热系数随温度升高而________,故常用于绝热,保温;4.热传导的传热距离愈远,则导热热阻愈________;5.圆筒壁的热传导中,通过各层的热传导速率________,热通量________;填相同、不同6.对流传热的热阻主要集中在__________________;7.对流传热系数反映了对流传热的快慢,其值愈大,对流传热愈________;8.强化对流传热过程可采用的措施有________、________和________;9.辐射传热中,在能量传递的同时伴随着能量的________;10.同一温度下,灰体和黑体相比,________的辐射能力大;11.物体的吸收率愈大,其辐射能力愈________;12.同一温度下,物体的吸收率在数值上等于该物体的________;13.热传导存在于________中;14.对流传热是指________的传热过程;15.沿等温面方向,温度梯度的大小为________;16.冷、热流体进、出口温度均不变时,并流推动力比逆流推动力________;17.提高传热系数的重点在于______________________________列管式换热器安装折流档板的目的是_____________________;18.提高换热器传热速率的途径有_____________、______________、__________________;19.黑体的辐射能力与其________的四次方成正比;20.傅立叶定律是描述________的基本定律;21.自然对流的对流传热系数比强制对流的________;22.金属固体、非金属固体、液体和气体四种物质,________的导热系数最大,________的导热系数最小;。
流体力学选择题
第一章流体及其物理性质1、如果在某一瞬间使流体中每个流体微团的密度均相同，则这种流体一定是( )。
A、可压缩流体；B、不可压缩流体；C、均质流体；D、非均质流体；2、牛顿内摩擦定律告诉我们( )。
A、作用于流层上切向应力与压力成正比；B、作用于流层上切向应力与速度梯度成正比；C、作用于流层上切向应力与速度梯度成反比；D、作用于流层上切向应力与流层面积成反比；3、流体的特点是( )。
A、只能承受微小剪切力作用；B、受任何微小压力都能连续变形；C、当受到剪切力作用时，仅能产生一定程度的变形；D、受任何微小剪切力作用将发生连续变形；4、在地球的重力场中，流体的密度和重度的关系为( )。
A、gργ=；B、gργ=；C、ργg=；D、γρg=；5、流体是那样一种物质，它( )。
A、不断膨胀，直到充满任意容器；B、实际上是不可压缩的；C、不能承受切应力；D、在任意切应力作用下，不能保持静止；6、流体的力学特征为( )。
A、只能承受微小剪切力作用；B、受任何小压力都能连续变形；C、与受到剪切力作用时，仅产生一定程度的变形；D、受任何微小剪切力都能连续变形；7、流体的粘性受温度的影响很大，液体的粘性随温度的升高而( )，气体的粘性随温度的升高而( )。
A、增大；B、减小；C、无规则地变化；D、趋于一稳定值；8、流体层流流动时，内摩擦阻力的大小( )。
A、与正压力成正比B、与速度梯度成正比C、与流体的动力粘度无关9、流体的运动粘度系数ν的关系式为( )。
A、ρμν=； B、μρν=；C、ρμν=； D、νρμ=；10、不可压缩流体( )。
A、其中任意一个流体质点的密度始终不定；B、其中每一个流体质点的密度均相同；C、就是密度等于常数的流体；D、就是流体微团的密度不随压力变化的第二章流体力学的基本概念1、定常流动是指( )。
A、任一点流动情况不随时间改变；B、t∂∂→ν不变；C、相邻两点任意瞬时流动情况相同；D、流动情况总是随时间变化；2、水力半径可由下列之一给出( )。
第8章 粘性流体绕物体的流动-复习
上式也称为广义牛顿定律。由上式可知切
应力与流体质点的角变形率大小成正比，而流
体的法向应力和流体的相当体积膨胀率 ，以及相应方向上的线变形率有关，因此在运
动的粘性流体中，和静止的状态不同，法向应
力在不同方向上大小可能不相等。
三、纳维－斯托克斯方程（简称N－S方程）
• 将式（8－10）代入式（8－9）可得： （ 8－11）
（8－9）
方程左端为单位质量流体的惯性力；右端第一项 为作用于单位质量流体上的质量力；第二项为作 用于单位质量流体上的表面力。
该方程是牛顿第二定律的一个严格的描述，在推 导过程中适用于各种流体。但是，方程中质量力 为已知，而表面应力各分量未知。？
二、本构方程
本构方程指确立应力和应变率之间关系的方程式。 例如弹性力学中的胡克定律。对于大多数流体应 力与应变变化率成正比，也就是说，应力与应变 变化率之间存在着线性关系，服从这种关系的流 体称为牛顿流体。 斯托克斯通过引入假设条件将牛顿内摩擦定律推
流体经过机翼翼型（或叶片叶型）的流动如图8-18所示， v p 以 和 表示无穷远处流体流动所具有的速度和压强。 流体绕过翼型前驻点后，沿上表面的流速先增加，直增 加到曲面上某一点M，然后降低。由伯努利方程可知， 相应的压强先降低（dp/dx<0），而后再升高(dp/dx>0)。 M点处边界层外边界上的速度最大，而压强最低。沿曲 面各点法向的速度剖面和压强变化曲线的示意如图8-19 所示。图中实线表示流线，虚线表示边界层的外边界。
●边界层的构成：
1.层流边界层，当 流边界层。
较小时，边界层内全为层流，称为层 Re
2.混合边界层：除前部起始部分有一小片层流区，其余大 部分为紊流区，称为混合边界层。
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。
不可压缩粘性流体的运动微分方程名师优质资料
根据边界层的特征，在边界层内惯性项和粘性项具有 同样的数量级，由方程组（8-37）可知，必须使 1 Re l 和 2
同数量级，所以 l ~ 1 Re l ，即 反比于 雷诺数越大，边界层相对厚度越小。
Re l
。这表明，
这样，将式（8-37）中的某些项略去，再变换成有量纲 量，便得到了层流边界层的微分方程（称为普朗特边界层方 程）： v x v x 2vx 1 p
（8-36）
v
y
o
x
l
vx
x
图8-11
推导层流边界层的微分方程用图
可以利用边界层每一处的厚度都很小的特征，来比较方程 组（8-36）中各项的数量级，权衡主次，忽略次要项，这 样便可大大简化该方程组。
即 l或 足不等式 边界层的厚度 与平板的长度 l 相比较是很小的， ，而 l 1 y的数值限制在边界层内，并满
p xx
dy
xz
zx
fz
xy
xy
fy
xy
A
y
yx
dx x
zx zx dz z
fx
o z
第一个下标表示应力所在平面的法线方向 第二个下标表示应力本身的方向。
y
yx
yx y
dy
xy
dy
M
xy
xy x
dx
dx
yx
现在根据边界层的特征，利用不可压缩粘性流体 的运动微分方程来研究边界层内流体的运动规律。为 简单起见，只讨论流体沿平板作定常的平面流动,x轴与 壁面相重合，如图8-11所示。假定边界层内的流动全 是层流，忽略质量力，则不可压缩粘性流体平面定常 流动的微分方程和连续方程为
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p x
(
2vx x2
2vx y 2
2vx z 2
)
p y
(
2vy x2
2vy y 2
2vy z 2
)
p z
(
2vz x2
2vz y 2
2vz z 2
)
➢ 结论
雷诺数很小时绕过静止 圆球的定常平行流
2 p x2
2 p y 2
2 p z 2
0
FD 6 r0v 3 dv
CD
24
vd
24 Re
雷诺数很小时绕过静止 圆球的定常平行流
（2）改善边界层的性质 1）向边界层内减速的流体增加能量，提高速度，可防止或推迟边 界层分离。 a . 从物体内部射出流体；
b . 利用翼缝直接从主流中取得能量。
2）在边界层将发生分离以前，利用缝隙抽吸把边界层内减速的流 体吸入机翼内。
雷诺数很小时绕过静止 圆球的定常平行流
➢ 基本方程
vx vy vz 0 x y z
▪ 射流
喷射出一股流体的流动称为射流。
▪ 自由射流
流体脱离原来限制流向的管子，在充满流体的空间中继续扩散 流动的射流称为自由射流。
▪ 自由淹没射流
由于射流是紊流流动，所以在射流的流动过程中，射流与周围的 静止流体不断地互相掺混，进行质量和动量交换，从而带动着周围的 原来静止流体一起向前运动，由此射流的速度逐渐降低，最后射流的 动量全部消失在空间流体中，故称为自由淹没射流。
➢ 圆形截面轴向对称射流
▪ 任一截面的射流宽度和速度
R 3.4ax
vxm 0.966 vx0 ax / R0
其中 a 为与有关喷管形式的系数。
▪ 转折截面至射流极点的距离和速度
xT
0.966 R0 a
vxm
0.966
vx0 aS / R0 0.294
自由淹没射流
➢ 扁形（长方形）截面的平面射流
➢ 圆球的自由沉降速度vf
圆球在流体中的等速度自由沉降速度。
vf
4 gd s 3 CD
Re 1
vf
gs d 2 18
gs d 2 18
Re 10 ~ 1000
vf
(4 39
g
0.5
s
)
2 3
d
Re 1000 ~ 2105
vf
(2.8gd
s
)
1 2
自由淹没射流
➢ 射流 自由射流 自由淹没射流
y
b0
S0
S
x
dy b
y x
1
自由淹没射流
➢ 扁形（长方形）截面的平面射流
b
2 vx2dy 20vx20b0
0
无量纲形式：
(vxm )2
b
1
(
vx
)2d( ) 1
vx0 b0 0 vxm
b
自由淹没射流
➢ 扁形（长方形）截面的平面射流
▪ 转折截面的半径
根据射流理 论的计算，
1 (
vx
)2 d ( y ) 0.2847
➢ 射流出口处的动量
vx2dA 0vx20 A0 常数
A
自由淹没射流
➢ 圆形截面轴向对称射流
y
R0
R
x
r
dr
S0
S
x
自由淹没射流
➢ 圆形截面轴向对称射流
R
2 vx2rdr 0vx20R02
0
无量纲形式：
R / R0
2(
vx
)2
r
d( r ) 1
0 vx0 R0 R0
2(vxm )2 (
vxm
1.21
vx0 aS / b0 0.417
自由淹没射流
➢ 射流的有关结论
1）射流的射出能力与射流的初速和喷管出口尺寸有关； 2）在射流的初速和喷管出口尺寸相同的条件下，扁形截面
射流要比圆形截面射流具有较大的射出能力； 3）在射流的初速和喷管出口尺寸相同的条件下，为达到同
样的射出能力，扁形截面射流射出的距离应比圆形截面 射流的远。
▪ 摩擦阻力 流体绕过物体流动所引起的切向应力造成的阻力。 由粘性直接作用的结果。
▪ 压差阻力 流体绕过物体流动所引起的压强差造成的阻力。 由粘性间接作用的结果。
物体的阻力 阻力系数
➢ 阻力系数
无量纲数，以 CD 表示。
CD
1 2
FD
v2 A
边界层的控制
➢ 边界层的控制
（1）改善边界层以外主流的外部条件来控制边界层的发展，可防止分离 的发生。
自由淹没射流
➢ 自由淹没射流的速度分布
初始段
基本段
y
射流 极点
转折截面
喷管 出口
R0
vx0
射流核 心区
S0
ST
vx0
内边界面
S
x
射流边界层
R
x
外边界面
自由淹没射流
➢ 射流边界层的基本特征
1) 射流边界层的宽度小于射流的长度； 2) 在射流边界层的任何截面上，近似认为射流速度就等于
它的纵向速度； 3) 射流边界层各横截面上的压强近似不变； 4) 射流边界层的内、外边界线都是直线。
0 vxm
b
vx0 1.875 vxm b b0
转折截面， vx0 vxm
b 3.51
b0
自由淹没射流
➢ 扁形（长方形）截面的平面射流
▪ 任一截面的射流宽度和速度
b 2.4ax
vxm vx0
其中 a 为与有关喷管形式的系数。
1.21 ax / b0
▪ 转折截面至射流极点的距离
xT
1.46 b0 a
R
1
)2 (
vx
)2
r
d( r ) 1
vx0 R0 0 vxm R R
自由淹没射流
➢ 圆形截面轴向对称射流
▪ 转折截面的半径
根据射流理 论的计算，
1 (
vx
)2
r
d ( r ) 0.0464
0 vxm R R
R 3.28 vx0
R0
vxm
转折截面， vx0 vxm
R 3.28
R0
自由淹没射流
粘性流体绕过物体的流动
曲面边界层的分离现象
➢ 曲面边界层的分离现象
绕过圆柱体的流动 卡门涡街
➢ 绕过圆柱体的流动
绕过圆柱体的流动 卡门涡街
➢ 绕过圆柱体的流动
绕过圆柱体的流动 卡门涡街
➢ 卡门涡街
脱落频率：
f Sr v d
Sr ——斯特劳哈尔数
物体的阻力 阻力系数
➢ 物体的阻力
与物体运动的方向相反，起着阻碍物体运动作用的作用力，称为阻力。