清华大学流体力学期末一页纸复习

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流体力学期末总复习

期末总复习考试时间：120分钟（期末考试周）期末考试题型及分数分配 1.填空题（1′×20=20′）
2.选择题（2′×10=20′）
3.计算题（共5题，共60分）
1）静止流体作用下的总压力；（10 ′）
2）动量定理；（12′） 3）π定理证明关系式；（10′） 4）实际流体伯努利方程，水头损失；（10′） 5）管系， U形管测压计，泵的有效功率。（18′）
u x t u y ＝ t u z t
u x u x u x ux uy uz x y z u y u y u y ux uy uz x y z u z u z u z ux uy uz x y z
位变（迁移）加速度
p p0 gh
适用条件：静止、不可压缩流体。
帕斯卡定律：自由液面上的压强将以同样的大小传递到液体内部的任意点上
5.掌握流体静压力的计量标准及其表示方法
p pM pab pv pab
pab>pa
pa pab<pa p=0
绝对压力pab 表压 pM 真空压力（真空度） pv
注意：pv表示绝对压强小于当地大气压强而形成真空的程度，读正值！
2.掌握连续介质假设
内容：不考虑流体的微观结构，而是采用简化模型来代替流体的真是微观结构。流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流体看做是连续介质。意义：不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要研究描述流体宏观状态物理量。将一个本来是大量的离散分子或原子的运动问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。
液体在曲面上面，垂直分力方向向下。液体在曲面下面，垂直分力方向向上。
第三章流体运动学 1.了解描述流动的两种方法；

2020-2021大学《流体力学》期末课程考试试卷(含答案)

2020-2021《流体力学》期末课程考试试卷一、单项选择题（每题1分，共8分）1．不可压缩流体，可认为其密度在流场中（）。

A.随压强增加而增加 B.随压强减小而增加 C.随体积增加而减小 D.与压强变化无关 2．气体温度增加，气体粘度（）。

A.增加B.减小C.不变D.增加或减小 3．理想流体与实际流体的主要区别在于( )。

A.是否考虑易流动性B.是否考虑粘滞性C.是否考虑重力特性D.是否考虑惯性4．流体动力粘度的单位是( )A.m 2/sB.N/m 2C.N·sD.Pa·s 5．在列伯努利方程时，方程两边的压强项必须( ) A ．均为表压强 B.均为绝对压强C.同为表压强或同为绝对压强D.一边为表压强一边为绝对压强 6．在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，且与此流线（）。

A.相切B.重合C.平行D.相交7．在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（）A ．P ＝CB ．C Z gp=+ρC ．C 2gvg p 2=+ρ D ．C 2gv Z g p 2=++ρ 8．管路水力计算中的所谓长管是指（）A ．长度很长的管路B ．总能量损失很大的管路C ．局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路D ．局部损失与沿程损失均不能忽略的管路二、判断题（对的打“√”，错的打“×”，每空1分，共10分）1. 气体的粘性小，随温度的升高其粘性减小；液体的粘性大，随温度的升高其粘性降低。

( )2. 当某点的表压力为负值时，说明该点存在真空。

( )3. 理想不可压缩流体是指没有粘性且密度为常数的流体。

( )4. 压力表实际测得的压强是绝对压强。

( )5. 拉格朗日法研究个别流体质点在不同时刻的运动情况，而欧拉法研究同一时刻流体质点在不同空间位置的运动情况。

( )6. 流线可以相交或转折。

( )7. 流量一定时，不可压缩恒定流体的过流断面愈大，则流速愈大。

流体力学与液压传动期末复习试题

解：
⑴求负载和流速
列出液压缸1，2的受力平衡方程式
而
通过液压缸1，2的受力平衡方程式得到FL1和FL2并带入到上式得
流速为
⑵求负载
当时，由上述力平衡方程式有
则
4求负载
时，由平衡方程式有
解答：
（a）防止重物下滑。
（b）实现速度切换。
解答：
系统将会卸荷。
解答：
压力高于减压阀的调定压力时，导阀打开，阀口减小，甚至关闭，有少量油液经导阀泄回油箱。
式中，p1=pa（大气压），v1=0，h1=0（取I-I断面为零势能基准面），p2=p，h2=H，v2=v，α1=α2=2（层流），（仅考虑管中的摩擦损失）。则上式化为
(4)分别计算各项
2-13如图所示。直径D=200mm的活塞在泵缸内等速地向上运动，同时油从不变液位的开敞油池被吸入泵缸。吸油管直径d=50mm，沿程阻力系数λ=0.03，各段长度L=4m，每个弯头的局部阻力系数ζ=0.5，突然收缩局部损失系数ζ缩=0.5，突然扩大局部损失系数ζ扩=1，当活塞处于高于油池液面h=2m时，为移动活塞所需的力F=2500N。设油液的空气分离压为0.1×105Pa，密度ρ=900kg/m3，试确定活塞上升的速度，并求活塞以此速度运动时。能够上升到多少高度而不使活塞和油相分离。
解：
静特性曲线方程
实际流量
容积效率
解：
普通连接时，液压缸运动速度为
则
差动连接时进入无杆腔流量Q’’
则
解:
解：
设d1＞d2，工作台向左运动的速度为v1，推力为F1；向右运动的速度为v2，推力为F2。
1压力油从A管进入时（B管回油）
2压力油从B管进入时（A管回油）
3两柱塞缸同时进油时，形成差动连接，设其速度为V3（方向向左），推力为F3（方向向左）

《流体力学》期末考试复习题及参考答案

流体力学复习题（课程代码392348）一、名词解释1、雷诺数参考答案：用于评价层流和紊流流态的指标，与过流断面平均流速和直径成正比，与流体粘度成反比。

2、层流参考答案：流体流动的流线相互平行的流动，其圆管流动的雷诺数小于2000。

3、压差阻力参考答案：流体绕过物体流动的过程中，物体前后对称面上作用的压力差形成的阻力。

4、压力体参考答案：流体作用在曲面上压力的铅直分量，是曲面边界，过曲面端点做自由水面的延长线或自由水面的垂线与自由水面或自由水面的延长线之间的围合的区域。

5、局部水头损失参考答案：液体流经管道阀门，弯道，变径等处引起的流体能量的损失。

6、短管参考答案：在计算流动损失的过程中，既要考虑沿程损失，也要考虑局部损失的管道系统计算。

7、质点参考答案：假设流体为连续的有质量而大小可以忽略不计的点组成，但每一点又包含大量的水分子。

8、均匀流参考答案：流道内流体的流线平行，过流断面相等，流速沿程不变的流动。

9、水力半径参考答案：水力半径是过流断面积与湿周的比值。

10、流线参考答案：流体在流场中，流体质点的速度方向始终相切的曲线11、沿程水头损失参考答案：流体在流动过程中沿管道长度方向的摩擦损失12、真空度参考答案：绝对压强低于大气压的压强13、紊流参考答案：流体流动的过程中，流速大于临界流速的流动14、实压力体参考答案：流体和压力体均处于二向曲面同侧15、毛细管现象参考答案：直径很小的两端开口的细管竖直插入液体中，由于表面张力的作用，管中的液面会发生上升或下降的现象二、填空题1、流体的粘性是指_____________________________________________。

参考答案：流体运动时产生阻力的性质。

2、体积流量是指___________________________________________________。

参考答案：单位时间内流过过流断面的流体质量3、流场中速度等物理量不随时间变化的流动称为_______________。

流体力学复习题

流体力学复习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--流体力学复习题绪论2.流体的压缩性与热胀性用什么表示他们对液体的密度和容重有何影响答：流体的压缩性用压缩系数表示.流体的热胀性用热胀系数表示影响：①流体在压力作用下，体积减小，密度增大，容重增大，由于液体的压缩系数很小，故工程上一般液体视为不可压缩的，但是在瞬间压强变化很大的特殊场合，则必须考虑其压缩性②温度升高，流体体积增大，密度减小，容重减小，液体热胀性非常小，一般工程中也不考虑液体的热胀性。

但是在热水采暖工程中或其他特殊情况下，需考虑热胀性。

3.当气体远离液相状态时，可以近似看成理想气体，写出理想气体状态方程。

当压强与温度改变时，对气体的密度有何影响答：（1）理想气体状态方程：（2）理想气体从一个状态到另一个状态下的压强，温度，密度间的关系为：①压强不变时，即则。

气体密度与温度成反比，温度升高密度减小；温度降低，密度增大；但温度降低到液化温度时不成立。

②温度不变时,即则气体密度与压强成正比关系，压强增加，密度增大。

压强达到极限压强后不再适用。

4.什么是流体的粘滞性它对流体的运动有何影响动力粘滞系数与运动粘滞系数有何区别于联系液体与其体的粘滞性随温度的变化相同吗为什么答：（1）在流体内部产生内摩擦力以阻抗流体运动的性质称为流体的粘滞性。

（2）粘滞性阻碍了流体的相对运动。

（3）①联系：都是反映流体粘滞性的参数，表明流体的粘滞性越强。

②区别：工程中大多数流体的动力粘滞系数与压力变化无关。

但是对气体而言，压力变化，密度变化，故运动粘度随压力变化。

（4）①变化不相同。

温度升高时，所有液体粘滞性是下降的。

而所有其体的粘滞性是上升的。

②粘性取决于分子间的引力和分子间的动量交换，液体的粘滞性主要取决于分子间的引力，其体的黏性取决于分子间的动量交换。

温度升高，分子间的引力减小而动量交换加剧，故变化规律不相同。

流体力学期末复习资料

流体⼒学期末复习资料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、绕流物体的阻⼒由摩擦阻⼒和压差阻⼒两部分组成。

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。

流体力学期末考试答案

一．填空题1. 运动黏度ν=0.14cm 2/s 的水在圆管d=2cm 中流动的速度υ=8cm/s ，此时水流处于什么状况？如果改变其运动状态应该采取哪些措施？解:νυd =Re =scm/0.14cm 28cm/s 2⨯=114.286<2000 所以是层流措施：（1.）改变流速（2.）改变流体介质 2. 文丘里流量计使用时，应注意哪些事项：（1.）喉管中压强不能过低，否则会产生（汽化现象），破坏液流的连续性，使流量不能正常工作。

（2.）在流量计前面（15）倍管径的长度内，不要安装闸门、阀门、弯管或其他局部装置，以免干扰流动，影响流量系数的数值。

（3.）测试前应设法排除掉测压管内的气泡。

3. 同种液体的等压面是（水平的），等加速运动的等压面是（斜面），绕直轴等角速度旋转的等压面是（旋转的抛物面）。

4. 等直径弯管中水的流量是200h m /3，管道长度L=100m,管径d=200mm,管壁厚度σ=5mm ，关闭时间S T S 1.0=时的的水击压强为（直接水击）。

解：s m D E K c c /1645.10623416.11425520002.01142510==⨯+=+=σ1645.106210022⨯==c l T 0.1883s>S T S 1.0=所以为直接水击 s m dQAQ A Q /857.1)19.0(14.336002004422=⨯⨯⨯===⇒=πυυ260/1097.1857.11645.10621000m N c p ⨯=⨯⨯==∆υρ5. 离心泵的能量损失包括：水力损失（摩擦损失、冲击损失）、容积损失、机械损失（轴承与填料损失、圆盘损失）。

6. 流体作为一种物质具有（惯性）和（黏性）。

7. 离心式水泵如果正常工作所具备的两个条件是（灌泵）、（水泵叶片必须转动）。

8.已知一球形物体的直径d=0.5m ，重度3/0265.0cm N =γ，则在水中的重量为（8684N ）解：33352.05.014.33434m r V =⨯⨯==π球()()N V G 868452.0980026500-=⨯-==球水球γγ9.做层流运动的沿程阻力系数1.0=f λ，则其雷诺数=e R 640解：6401.06464===fe R λ10.研究流体的方法有两种一是（拉格朗日法）和（欧拉法），拉格朗日法以（流体质点）为研究对象，而欧拉法是以经过某一流动空间的流体运动，当成不同质点在不同时刻经过这些（空间位置）时的运动总和来考虑。

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第九章一元气体动力学
1.可压缩气流（1）体弹系数（K越大约不容易压缩）
（2）完全气体状态方程
2.音速（平面波、柱面波、球面波、水击波）
水中空气中
3.马赫数来流速度
Ma<0.2不可压缩
4.理想气体一维流动基本方程
连续方程：运动方程：
能量方程：恒定流动：定容（不可压缩）定温：或等熵：
空气：
第八章绕流运动
1.无旋流动
拉普拉斯方程（不可压缩流体无旋运动连续性方程）
平面无旋运动连续性方程 (
(
2.边界层边界层流动雷诺数转捩点雷诺数
3.边界层微分关系式紊流时均流动的运动方程（雷诺方程）
简化（普朗特边界层微分方程）
,
4.边界层位移厚度动量损失厚度
5.平板边界层动量积分方程板面切应力等于沿程单位长度动量通量损失
拉格朗日法：质点系法：跟踪研究单个流体质点的运动全过程，记录其在运动过程中位移的时间历程，通过综合所有质点的运动，构成整个流体的运动。
欧拉法：流场法：考虑空间点，观察先后流经这一空间点的各个流体质点的运动情况。综合所有的空间点的情况，构成整个流体的运动。
2.流体质点的加速度、质点导数：如果用欧拉法
（时变加速度+位变加速度）
3.有关流场的几个概念
（1）恒定流：恒定流时变加速度为0，位变加速度不一定为0
（2）迹线：拉格朗日法流体质点的运动轨迹
流线：欧拉法流速场的矢量线，某瞬时对应流动方向的曲线
（3）流管：（瞬时）在流场中，取一条不与流线重合的封闭曲线L，在同一时刻过L上每一点作流线，由这些流线围成的管状曲面。（瞬时内无流入流出）
流量：元流流量总流流量断面平均流速
（4）均匀流：位变加速度为0，时变加速度不一定为0，流线为平行直线，流动沿流线方向不变。非均匀流：流线为曲线或非平行直线
（5）流动按空间维数分类：一维流动
二维流动：平面流动轴对称流动
4.恒定总流连续性方程适用条件：恒定流；固定边界非恒定流同一时刻两过水断面
可压缩：：： ,
5.流体运动微分方程（1）以应力表示（不封闭）
（2）不可压缩粘性流体运动微分方程（N-S方程）
矢量形式
（3）理想流体运动微分方程（欧拉方程）（没有欧拉方程中项，其余相同）
矢量形式
6.理想流体运动微分方程积分（伯努利积分）
W:势函数：流线常数伯努利积分成立条件：理想不可压缩流体，恒定流动，质量力有势
9.流动的局部损失局部阻力系数
突扩圆管特例：淹没出流A2>>A1，ζ=1
突缩圆管 (对下游，细管的速度水头) 特例：管道进口
第五章孔口、管嘴出流和有压管流
1.孔口出流：薄壁小孔口恒定出流
自由出流:收缩断面直径dc=0.8D收缩系数 0.64
淹没出流: ,
完全收缩：到边壁距离大于孔口尺寸的3倍。非完全收缩时ε变大，μ变大
6.边界层离体条件:流动方向和压降方向相反、粘性对流体的迟滞作用
离体点
压强阻力:离体后回旋区漩涡区压强大大下降，形成压强阻力。不发生离体时也有压强阻力。
7.卡门涡列：恒定来流U绕过直径d的圆柱体时在不同雷诺数时下游有不同漩涡
Re<40边界层分离，形成一组对称漩涡 Re=40-70尾流震荡Re>90卡门涡列（有规则交错排列的双列线涡） Re>300涡列消失，旋涡仍然周期性产生 Re继续增大，不规则高频运动
7.等截面圆管气体流动
（1）绝热管流
临界长度超过最大管长，将使进口断面流速受阻滞
（2）等温管流：
极限状态亚音速超音速
极限长度超过最大管长，将使进口断面流速受阻滞
第十章量纲分析和相似理论
1.基本量纲[L][T][M] 诱导量纲
2.相似理论
（1）几何相似：长度比尺运动相似：时间比尺动力相似：作用力比尺
条件：理想不可压缩流体，过流断面是渐变流段，恒定流动
8.文透里管，
9.有能量输入或输出的能量方程
（水泵
水泵：扬程
水泵轴功率 Q单位时间水流获得总能量水泵效率
水轮机：作用水头功率水轮机效率
10.恒定气流能量方程
相对压强表示的气流能量方程式大气容重
简化的气流能量方程：空气在管中流动问题，高程差较小或容重差较小
4.非惯性系中液体的平衡液面惯性力加重力垂直液面向内
5.平面上静止液面的压力
图解法：P=V压力分布图压力作用线过压力分布图形心
三角形压力分布图的形心距底
梯形压力分布图的形心距底
解析法：，（O点是压强为0的位置）
6.曲面上静止液体的总压力
x方向 z方向 ,
第三章一元流体动力学基础
1.描述流场运动的方法
（2）相似准则：两个相似流动中对应无量纲量相同
相似准数：斯特劳哈尔数（时变惯性力）弗劳德数（重力）
欧拉数（压差力）雷诺数（粘性力）
韦伯数（表面张力）马赫数（弹性力）
（3）明渠流动：弗劳德准则
管道流动：雷诺准则（Re较小）几何相似（Re较大）
5.一元恒定等熵气流
（1）滞止参数：v以等熵降为0 临界参数：v以等熵变为音速
极限速度：T以等熵变为0，气流速度最大
（2）Ma表示的一维恒定等熵气流参数关系：能量方程：
6.喷管等熵出流
（1）
dv与dp异号，dρ与dp同号
（2）收缩型喷管
贮气罐喷管出流：
（3）拉伐尔喷管：先缩后扩，出口压强与背压相等，不出现激波。喉部音速，使气流从亚音速加速到超音速，出口截面气流速度可按一般渐缩管公式计算
11.恒定总流动量方程
包括质量力G，动水压力，边界对水流的总作用力R’（水流对边界的作用力是R’的反作用力）
第四章流动阻力和能量损失
1.两种形式
（1）沿程阻力和沿程损失
圆管非圆管当量直径de=4R（水力半径），（湿周）
（2）局部阻力和局部损失（3）气体的能量损失
2.流动的两种形态：层流（无掺混）--过渡区—紊流（有掺混）
4.理想流体：忽略粘性（忽略切应力）边际条件有滑移
5.流体的压缩性和膨胀性
体积压缩系数体积膨胀系数
6.不可压缩流体假设：忽略压缩性和膨胀性其中是表面张力系数
7.流体的表面张力为减小毛细管现象引起的误差，测压用的玻璃管内径不小于10mm
水：附着力>内聚力水银：附着力<内聚力
8.作用在流体上的力：（质量力、表面力）（重力惯性力粘滞力弹性力表面张力）
2.管嘴出流
管嘴出流大，过流能力大，水头损失增加
收缩断面处真空
3.有压管道恒定流动
简单管道自由出流
关闭流量系数
淹没出流（不包括2-2断面出口损失）
水力长管：作用水头全部用于沿程损失阻抗（液体管道综合阻力系数）
空化：管道内负压，流体内部出现气泡or空穴实例：水泵、虹吸管
复杂管道：水头全部用于沿程损失，忽略局部损失
a：紊流系数：喷嘴断面形状系数圆断面平面射流
2.射流参数的计算圆断面射流平面射流
主体段：扩散角
射流直径D或半高度d
轴心速度
流量Q
断面平均流速
质量平均流速
起始段：流量Q
断面平均流速
质量平均流速
核心长度
喷嘴至极点距离
收缩角
第七章流体动力学基础
1.流体微团的运动分析（1）线变形速度
（2）旋转角速度
是流速场旋度的一半
第二章流体静力学
1.流体静压强：法向分量的压应力，大小与作用面的方位无关
2.流体平衡微分方程
表明了质量力和压差力的平衡，称为静压场的梯度
3.重力场中静压强的分布
（1）重力作用下的平衡方程：，，
（2）静压强分布规律：即
（3）绝对压强相对压强真空压强原理：测压管测量
4.有压管道中的水击：增压逆波—降压顺波—降压逆波—增压顺波
弹性力和惯性力起主要作用圆管
防止水击：限制流速、减小管长、控制开闭阀时间、调压井、小
直接水击：关阀时间T≤2l/c间接水击T≥2l/c
第六章气体射流
1.无限空间淹没紊流射流：静止区、核心区、边界层混合区
射流边界、初始段、过渡段、主体段极点、极角、核心收缩角
第一章绪论
1.流体质点：宏观足够小，微观足够大的微体积内所有流体分子组成的流体团。
连续介质假设：将流体区域看成由流体质点连续组成
2.流动的基本特性：流动性（抗拉弱、抗切小、抗压强）（流体静止时不能承受剪切力）
3.流体的粘滞性牛顿内摩擦定律T （N/m2）
动力粘滞系数Pa·s（N·s/ m2）运动粘滞系数m2/s 速度梯度
8.绕流阻力（摩擦阻力+压强阻力）决定因素：边界层流态、边界层厚度、物面粗糙度、其他
绕流阻力
阻力危机：Re增大,转捩前移,超过离体点后在紊流边界层离体,紊流边界层动能大,离体点后移,压强阻力降低
9.悬浮速度
10.减阻措施：采用流线型物体、采用层流翼型、边界层控制、人工激流
11.绕流升力： CL升力系数12.入口段长度：层流紊流
（1）雷诺数层流<2000紊流>2000
（2）层流紊流：雷诺数，涡体紊流层流：雷诺数
3.均匀流的沿程水头损失与切应力或（水力坡度）
沿程阻力系数摩阻流速
4.圆管中的层流运动
断面流速分布：以管中心为轴的旋转抛物面平均流速
管壁处沿程阻力系数 (和断面平均流速的一次方成正比)
注意：动能修正系数α=2；动量修正系数α0=1.33
5.紊流流动：平均量+脉动量有紊流附加切应力（脉动流速贡献）
边壁特征：粘性底层（粘性主导）、紊流流核区（附加切应力主导）、过渡区