流体力学_龙天渝_气体射流
流体力学第二版龙天渝课后答案
流体力学第二版龙天渝课后答案【篇一：流体力学_龙天渝_建环专业课程教案】>（建筑环境与设备工程专业）第一章绪论1．本章的教学目标及基本要求本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。
通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配本章教学内容分2单元，每单元2学时? 单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1, 4? 单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，123．本章教学内容的重点和难点本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。
本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
4. 本章教学内容的深化和拓宽：介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题；本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。
教学方式以课堂教学为主。
6．本章的主要参考书目：? clayton t.crowe, donald f. elger and john a. roberson. engineering fluid mechanics. 7th ed. new york: john wiley sons,2001? vennard j k and r l street. elementary fluid mechanics. 6th ed. new york: john wiley sons,19827．本章的思考题和习题：习题1-1,4,7,8,12单元 11．教学内容：流体力学在本专业中的作用, 流体的定义，惯性、压缩性与膨胀性? 了解流体力学在学科中的地位和作用；? 明确流体的定义；? 了解流体的特点及流体的连续介质模型；? 了解流体惯性的度量方法；? 了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级；? 明确不可压缩流体的概念。
流体力学 第1章
第1章 绪论
血液的流动、植物体内输送营养 液、鸟类的翱翔，鱼在水中的游动 等现象归属于生物流变学。
第1章 绪论
高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰， 当时人们认为表面光滑的球飞行阻力小， 因此用皮革制球。后来发现表面有很多划 痕的旧球反而飞得更远，这个谜直到20世 纪建立流体力学边界层理论后才解开。现 在的高尔夫球表面有很多窝坑，在同样大 小和重量下，飞行距离为光滑球的5倍。
第1章 绪论
地下水的利用，石油、天然气的开采，这些都是渗流力 学研究的主要对象。
沿海地区有较严重的海水入侵，使地下水质恶化，氯离 子含量增加，给这些地区工农业生产和人民生活造成危害。
第1章 绪论
气体参与的燃烧与爆炸所产生的瞬间能量变化和 传递过程，形成了爆炸力学。
第1章 绪论
煤粉输送、沙漠迁移、泥沙流动等，均为流体中带有固体 颗粒或液体中带有气泡等问题，都属于多相流体力学研究的范 畴。
第1章 绪论
1.5 流体力学的应用
（1）舰船、航空、航天（飞机的（风洞）实验、火箭上天）； （2）城市给排水； （3）水利、水电（三峡水利工程）； （4）矿山应用。
第1章 绪论
飞机的出现以及航天飞机的飞行，使人类的活 动范围扩展到地球之外的其他星球。航空航天事 业同流体力学的分支学科——空气动力学和气体 动力学的发展密不可分的。
粗糙表面可以减少 空气的阻力及提供 升力，让高尔夫球 飞得更远 。
第1章 绪论
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，阻力系数约为0.8。实际上 汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称为形状阻力。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。 20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。80年代又改进为鱼型， 阻力系数为0.3，以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。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。
流体力学龙天渝第二版课后答案
流体力学龙天渝第二版课后答案【篇一：流体力学_龙天渝_建环专业课程教案】>（建筑环境与设备工程专业）第一章绪论1．本章的教学目标及基本要求本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。
通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配本章教学内容分2单元，每单元2学时? 单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1, 4? 单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，123．本章教学内容的重点和难点本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。
本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
4. 本章教学内容的深化和拓宽：介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题；本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。
教学方式以课堂教学为主。
6．本章的主要参考书目：? clayton t.crowe, donald f. elger and john a. roberson. engineering fluid mechanics. 7th ed. new york: john wiley sons,2001? vennard j k and r l street. elementary fluid mechanics. 6th ed. new york: john wiley sons,19827．本章的思考题和习题：习题1-1,4,7,8,12单元 11．教学内容：流体力学在本专业中的作用, 流体的定义，惯性、压缩性与膨胀性? 了解流体力学在学科中的地位和作用；? 明确流体的定义；? 了解流体的特点及流体的连续介质模型；? 了解流体惯性的度量方法；? 了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级；? 明确不可压缩流体的概念。
《流体力学》第六章气体射流解析
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
气流自半径为R 的圆断面喷嘴喷 M 出，出口断面上 的速度认为均匀 分布。
A α r0
D
X0
起 始 段
主 体 段
C
B
核 心
R 0
边 E
Sn
S
界
层 F
X
紊流的横向脉动造成射流与周围介质之间不断发 生质量、动量交换，形成向周围扩散的锥体状流 动场。
射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）
注意几个符号的含义：
y,y0.5vm,v,vm,v0, yybc
用半经验公式表示射流各横截面上的
无因次速度分布为： v [1( y)1.5]2
vm
R
y R
v (11.5)2
vm
动力特征：
实验证明：射流中任意点上的静压强均等 于周围气体的压强。
因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力 之和为零。
B0Kx
tgKxK3.4a
x
紊流系数
起 始 段
主 体 段
C
B
A
R
M
α r0
核 心
0
D X0
边 E
界 层
Sn
F
S
X
紊流系数与 出口断面上 紊流强度有 关，也与出 口断面上速 度分布的均 匀性有关。 （表6-1）
射流结构
紊流系数
喷嘴种类 带有收缩口的喷嘴
a
0.066 0.071
圆柱形管
带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
2
2 5 o2 0 ' 2 7 o1 0 '
29o00'
4 4 o3 0 ' 6 8 o3 0 '
流体力学_龙天渝_射流
第十一章气体射流一、学习指导1 射流结构（核心区与边界层；主体段与起始段）射流为紊流型，紊流的横向脉动造成射流与周围介质之间不断发生质量流量、射流的横断面沿x方向不断增加，形成了向周围扩散的锥体状流动场。
2 射流过渡段断面的射流速度仍然是均匀的。
沿x方向流动，射流不断带入周围介质，不仅是边界扩张，而且使射流主体的速度逐渐降低。
速度为u0的部分（如图A0D锥体）称为射流核心，其余部分速度小于u0 。
称为边界层。
显然，射流边界层从出口开始沿射程不断的向外扩散，带动周围介质进入边界层，同时向射流中心扩展，至某一距离处，边界层扩展到射流轴心线，核心区消失，只有轴心点上速度为。
射流这一断面称为过渡断面或转折断面。
3 射流的起始段与主体段以过渡断面为界，出口断面至过渡断面称为射流起始段。
过渡断面以后称为主体段。
二、难点分析1 射流的断面平均流速与质量平均流速 断面平均流速1Qv A =，表示射流断面的算术平均值。
质量平均流速定义为：用v 2乘以质量即得真实动量，002Q v Qv ρρ= 2 温差射流与浓差射流三、习题详解【1】 某车间温度为380C ，装有圆喷口空气淋浴设备，送风温度为250C ，风口距地面高度为4米，希望在地面上1.5米处造成一个直径为1.5米的工作区，求工作区中心温度为多少？（080.a =） 【解】 m .a r .S n 59067100==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=14708600.d as .d Dm .d 1400=2240147035000..d .T T m =+=∆∆ 922.T m -=∆35m t C =【2】 室外空气的射流由位于热车间外墙上离地板7.0m 处的小孔口送入，孔口的尺寸，高0.35m,长12m ，室外空气的温度为-100C 室内空气温度为+200C 射流初速度为2m/s ，求地板上的温度。
假定a=0.12,射流轴心着地。
【解】()252020502260.x a a .T T Ar y e +=2020-==b yy080.Ar = 0610.T T e=m .x s 058==424041003210..b as.T T m=+=∆∆C .t o m 287=【3】 已知空气淋浴喷口直径00.3D m =，要求工作区的射流半径为1.2m ，质量平均流速为3m/s,，设紊流系数0.08α=，求： （1）喷口和工作区的距离s ；（2）喷口流量0Q 【解】（1） 由射流主体段公式000.086.80.147 6.870.1470.30.30.5440.3as s D D D s ⎛⎫⎛⎫=+=+⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=+ 0.3 2.40.3 3.860.5440.544D s m--===起始段长度00.30.3360.336 1.260.08n D s m s al ===<工作区在射流主体段。
流体力学第六章 气体射流
射流、半限制射流和限制射流。
4.按射流流体在扩散流动过程中是否旋转，可分 为旋转射流和非旋转射流。 5.按射流管嘴出口截面形状不同，可分为圆形射 流(又称轴对称射流)、矩形射流、条缝射流(可按平 面射流处理)、环状射流和同心射流等。 对于矩形射流，当长宽比小于3时，可按轴对称
＝＞
2
习 题 解 析
例6－3 工作带质量平均流速要求为3m/s，工作面直径 为2.5m，送风温度为15℃，车间温度为30℃，要求工作带的
温差或浓差射流分析，主要 是研究温差或浓差场的分布规律， 同时讨论由温差或浓差引起的射 流弯曲的轴心轨迹。
(一) 温差射流的特征 1. 几何特征 除常规射流的动量、质量交换，温差射流还存在 热量交换。由于热扩散略快于动量扩散，因此温度 边界层比速度边界层发展要快些厚些。但在处理实 际问题时，为简化起见，认为二者相同。 2. 温差(或浓差)分布的相似性.
说明工作区在射流主体段内。 (2) 由表9－1中主体段质量平均流速计算式，得喷口流速为
( u0 as R0 0 . 455 0 . 294 ) u ( 0 . 08 3 . 86 0 . 15 0 . 455 0 . 294 ) 3 15 . 5 m/s
喷口流量为
Q0 1 4
R 3 .4 R 0 ( as R0 0 . 294 ) 3 . 4 a s R 0
所以，喷口至工作区的距离为
s R R0 3 .4 a 1 . 2 0 . 15 3 . 4 0 . 08 3 . 86 m
射流起始段长度为
习 题 解 析
s n 0 . 672 R0 a 0 . 672 0 . 15 0 . 08 1 间存在着 温度差或浓度差,则这样的射流就称为温差射 流或浓差射流。 举例：
流体力学课件6气体射流
状态方程
总结词
描述气体在不同状态下的物理属性。
详细描述
状态方程是描述气体在不同压力、温度和密 度下的物理属性的关系式。在气体射流中， 状态方程可以用于计算气体的密度、压力和 温度等物理量，进而用于求解其他方程。
04
气体射流的数值模拟方法
有限差分法
有限差分法是一种基于离散化的数值方法，通过将连续的 物理量离散化为有限个离散点上的数值，并建立差分方程 来求解物理量的变化规律。
特性
气体射流具有方向性、扩散性和扰动 性等特性，这些特性决定了气体射流 的运动规律和作用效果。
分类与形式
分类
根据不同的分类标准，气体射流可以分为多种类型，如按流 动形态可分为自由射流、受限射流和冲击射流等；按气体性 质可分为可压缩气体射流和不可压缩气体射流等。
形式
气体射流的形式多样，常见的有喷嘴射流、燃烧室射流、透 平射流等，这些形式的应用范围和作用效果各不相同。
随着气体射流远离喷口，压力逐渐减小，这是由于气体流动过程中能量损失导致 的。
温度分布与变化
温度分布
气体射流中的温度分布与压力分布类 似，中心区域温度较高，边缘区域温 度较低。
温度变化
射流过程中，由于气体与周围介质之 间的热量交换，温度会发生变化。通 常情况下，射流会逐渐冷却。
密度分布与变化
密度分布
射流的基本方程
01
02
03
连续性方程
描述了气体射流中质量守 恒的规律，即流入和流出 射流区域的质量流量相等 。
动量方程
描述了气体射流中动量守 恒的规律，即流入和流出 射流区域的动量流量相等 。
能量方程
描述了气体射流中能量守 恒的规律，即流入和流出 射流区域的能量流量相等 。
流体力学第二版龙天渝课后答案
流体力学第二版龙天渝课后答案【篇一：流体力学_龙天渝_建环专业课程教案】>（建筑环境与设备工程专业）第一章绪论1．本章的教学目标及基本要求本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。
通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配本章教学内容分2单元，每单元2学时? 单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1, 4? 单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，123．本章教学内容的重点和难点本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。
本章的难点是：熟练、正确进行受力分析；正确运用牛顿内摩擦定律分析求解液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。
4. 本章教学内容的深化和拓宽：介绍不可压缩流体的概念及其工程应用意义，说明粘性的外部特性与内部特性的区别。
5．本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题；本章涉及到较多的物理基本概念，注意时刻提醒学生从最基本的物理现象出发去理解和把握物理概念，在受力分析及应用过程中注意结合以往课程的内容和知识，帮助学生逐步建立将所学知识与工程实际应用相结合的思维习惯。
教学方式以课堂教学为主。
6．本章的主要参考书目：? clayton t.crowe, donald f. elger and john a. roberson. engineering fluid mechanics. 7th ed. new york: john wiley sons,2001? vennard j k and r l street. elementary fluid mechanics. 6th ed. new york: john wiley sons,19827．本章的思考题和习题：习题1-1,4,7,8,12单元 11．教学内容：流体力学在本专业中的作用, 流体的定义，惯性、压缩性与膨胀性? 了解流体力学在学科中的地位和作用；? 明确流体的定义；? 了解流体的特点及流体的连续介质模型；? 了解流体惯性的度量方法；? 了解流体的压缩性与膨胀性的定义及数量级；? 明确不可压缩流体的概念。
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四、射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同， 所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯 曲。通过推导可得出无因次轨迹方程为
式中，
为阿基米德准数，于是上式变为
对于平面射流，有 式中，
[例6-3]工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径D=2.5m 送风温度为15℃，车间空气温度30 ℃，要求工作地点的质量 平均温度降到25 ℃ ，采用带导叶的轴流风机，紊流系数 = 0.12。求（1）风口的直径及速度;（2）风口到工作面的距离。 [解]温差 =15-30=-15 ℃
求出
代入下式
所以
工作地点质量平均风速要求3m/s 因为 所以 风口到工作面距离s可用下式求出
第五节 旋转射流
一、旋转射流概述 气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流本身一面旋转， 一面向周围介质中扩散前进，这就形成了旋转射流。 二、旋转射流的流速分布 如图6-10 三、旋转射流的压强分布 图6-13反映了无因次压强的变化
四、旋转强度 旋转强度 的定义
式中 L0——流体进入旋流器时，相对于旋转轴的动量矩； K0——旋流器出口断面上的平均动量； d——旋流器出口断面直径。 图6-14中比较了不同 的射流的无因次速度沿射流轴向的变 化情况；图6-15是在不同的 值下，无因次流量变化曲线。
四、无因次流量 及 无因次流量计算的计算公式
五、起始段核心长度sn及核心收缩角
六、起始段流量QV
七、起始段断面平均流速v1
八、起始段质量平均流速v2
第三节 平面射流
气体从狭长缝隙中外射运动时，射流在条缝长度方向几乎无扩 散运动，只能在垂直条缝长度的各个平面上扩散运动。这种流 动称为平面射流。从表6-3中可看出，各无因次参数
对平面射流来说，都与 无因次距离有关。和圆断面
紊流系数 及几何特征 紊流系数是表征射流流动结构的特征系数。它与出口断面上紊 流强度有关，紊流强度越大。各种不同形状喷嘴的紊流系数和 扩散角的实测值列于表6-1。
运动特征 特留彼尔在轴对称射流主体段的实验结果，以及阿勃拉莫维奇 在起始段内的测定结果，见图6-2（a）及图6-3（a）：
从两图中可见，无论主体段或起始段内，轴心速度最大,从轴心 向边界层边缘，速度逐渐减小至零。随着x的增大，速度分布曲 线不断地扁平化。通过用无因次量处理上述两图可得图6-2（b） 、图6-3（b）的曲线。可看出各截面上速度分布的相似性。
三、半经验公式 回流平均速度v的半经验公式：
式中v0、d0 ——喷嘴出口速度、直径； F——垂直于射流的房间横截面积； ——射流截面至极点的无因次距离； a——紊流系数。
射流相比，流量沿程的增加、流速沿程的衰减都要慢些。
第四节 温差或浓度差射流
试验得出，截面上温差分布，浓度差分布与速度分布关系如下：
图6-6（b）为上述式子的反映。 一、轴心温差
二、质量平均温差
三、起始段质量平均温差来自对于浓差射流其规律与温差射流相同。所以温差射流公式完全 适用与浓差射流。见表6-4。
为回流流量，定义为
图6-16给出了无因次回流流量沿无因次距离的变化情况。对比 不同 值的回流情况，可看出：（1） 值大，回流流量显著 增加，回流区长度也增加；（2）无论 值多大，最大无因次 回流流量都出现在 =0.5处，也就是出现在旋转射流的起始段。
第六节 有限空间射流
实际工程上通风射流是向房间送风，射流受到限制，形成有限 空间射流。 一、射流结构 由于房间边壁限制了射流边界层的发展扩散，射流半径及数量 不是一直增加，增大到一定程度后反而逐渐减小，使其边界线 呈橄榄形，如图6-17所示。重要的特征是橄榄形的边界外部与 固体边壁间形成与射流方向相反的回流区，于是流线呈闭合状。 这些闭合流线环绕的中心，就是射流与回流共同形成的旋涡中 心c。 二、动力特征 射流内部的压强是变化的，随射程的增大，压强增大，直至端 头压强最大，达到稳定后比周围大气压强要高一些。射流沿程 动量不相等，沿程减少。
动力特征 取图6-5中1-1、2-2所截的一段射流脱离体，分析其上受力情况 ，可知各横截面上轴向动量相等——动量守恒，这就是射流的 动力学特征。所列动量守恒式：
第二节 圆断面射流的运动分析
一、轴心速度vm
说明了无因次轴心速度与无因次距离 成反比。 二、断面流量QV
三、断面平均流速v1
四、质量平均流速v2
第六章 气体射流
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
第二节 圆断面射流的运动分析
第三节 平面射流 第四节 温差或浓度差射流 第五节 旋转射流 第六节 有限空间射流
第一节 无限空间淹没紊流射流的特 征
出流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限空 间射流，又称自由射流。射流的流动特性及结构图：