流体力学B
B流体力学-基础篇
14
速度梯度 du / dy
表示速度沿垂直于速度方向（y）的变化率，单位为 s-1。
d tgd (u du)dt udt dudt
dy
dy
y
(u du)dt
du d
dy dt
udt
d
c
d' c' dd
a
b
a' b' x
速度梯度即角变形速度（剪切变形速度）
du d
dy
dt
B1. 流体及其物理性质
11
B1.3.1 流体的粘性
2. 壁面不滑移假设
由于流体的易变形性，流体 与固壁可实现分子量级的粘 附作用。通过分子内聚力使 粘附在固壁上的流体质点与 固壁一起运动。
• 壁面不滑移假设已获得大量实验证实，被 称为壁面不滑移条件。
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
粘度的单位是Pa•s(帕秒）或 kg/m•s
表征单位速度梯度作用力下的切应力，反映了粘滞 性的动力性质。温度对流体粘度的影响很大
常温常压下，水和空气的粘度系数分别为
水： 1 103 Pa s 0.01 p 空气： 1.8 105 pa s 0.00018 p
水＝55.6空气
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
du
dr
du dr
4Q
R 4
r
4Q r R 4
线性分布
w
4Q
R 4
r
rR
4Q
R3
0
4Q
R 4
r
r 0
0
Fluid Mechanics and Machinery 流 体 力 学 与 流 体 机 械
流体力学试题及答案
流体力学试题及答案一、选择题1. 在静水中，对于不同形状的物体，哪一项描述是正确的？A. 每个物体受到的浮力相同。
B. 浮力与物体的形状无关。
C. 浮力只与物体的质量有关。
D. 浮力与物体的密度无关。
答案：B. 浮力与物体的形状无关。
2. 当一个物体在液体中浸没时，下列哪一项是正确的？A. 物体受到的浮力等于物体的重力。
B. 物体受到的浮力小于物体的重力。
C. 物体受到的浮力大于物体的重力。
D. 浮力与物体的重力无关。
答案：A. 物体受到的浮力等于物体的重力。
3. 下列关于压强的说法，哪一项是正确的？A. 压强与物体的面积成反比。
B. 压强只与物体的质量有关。
C. 压强与液体的密度无关。
D. 压强与液体的深度成正比。
答案：D. 压强与液体的深度成正比。
4. 当液体从一细管中流出时，根据伯努利定理，下列哪一项是正确的？A. 流速越大，压强越小。
B. 流速越小，压强越小。
C. 流速越大，压强越大。
D. 流速与压强无关。
答案：A. 流速越大，压强越小。
5. 下列哪一项是正确的？A. 黏性流体的黏度随温度而增加。
B. 非黏性流体的黏度随温度而减小。
C. 非黏性流体的黏度随温度而增加。
D. 黏性流体的黏度与温度无关。
答案：C. 非黏性流体的黏度随温度而增加。
二、填空题1. 流量的单位是__________。
答案：升/秒或米^3/秒2. 流体的黏滞系数是_____________。
答案：黏度3. 当一个物体浸没在水中时，所受到的浮力等于所排开的水的__________。
答案：重量或质量4. 斯托克斯定律适用于小颗粒在____________中运动的情况。
答案：黏性流体5. 流体在维持稳定的情况下，其流速越大，压强越__________。
答案：小三、计算题1. 一个球体在液体中的浸没深度为30cm，球的质量为400g，液体的密度为800kg/m^3。
求球受到的浮力大小。
答案：球受到的浮力大小等于所排开的液体的重力大小，即体积乘以液体的密度乘以重力加速度。
流体力学 伯努力方程
测流速原理该点在水面下的深度为d故该处的压强pgdb点在管口之前流速v根据伯努利方程所以在实际应用时上式须修正为其中c为比多管的修正系数由实验来确定
三、伯努利方程应用举例 1.小孔泄流 在大容器的器壁上水深为 h 处，开一直径 为d 的小圆孔，不计任何阻力，求小孔的泄 流量。 由伯努力方程 p0 p0 v 2 0 h 0 g 2 g g 2 g
h1
B
C A
pC p0 gh1
h2
其中p0为大气压
11
（2）当虹吸管下端开启时， h1 下端和A处的压强仍为：
p下 端 p0 , pA p0
B
C A
h2
而vB vc v下端 , v A 0 . 所以 pB p0 g( h2 h1 ) , pC p0 gh2
（2）取1-2-4的一个流线，由伯努利方程
P1 1 2 1 1 v1 P2 v 2 P4 v2 2 4 2 2 2 P4 P0
1 2 2 P1 P0 v 4 v1 P0 100, P1 -P0 100Pa 2 1 2 2 P2 P0 v 4 v 2 P0 , 2 P3 =P0 P2 P0 0 P3 P0 0
Qv v1S1 v2 S2
2( 汞 ）g hS1 S 2
2 2
( S1 S 2 )
2 2
6
H
1 1 2 2 p1 v1 p2 v2 2 2
v1S1 v2 S2
v1 主管 细管 v2
p p1 p2 gh
•
Q v1S1 S1S2
例题2 在如图所示的虹吸管装置中，已 知 h1 和 h2 ，试问：（1）当截面均匀的虹吸管 下端被塞住时，A、B和C处的压强各为多大？ （2）当虹吸管下端开启时，A、B和C处的压 强又各为多大？ 这时水流出虹吸管的速率为 多大？
流体力学bm数
流体力学bm数标题：流体力学中的BM数及其应用引言：在流体力学中，BM数（也称为本杰明-密涅尼数）是一种无量纲数，用于描述流体在固体表面上运动时的特性。
它在多个领域中有广泛的应用，包括航空航天、海洋工程和生物医学等。
本文将介绍BM 数的定义和计算方法，然后重点讨论其在不同领域中的应用。
BM数的定义：BM数是流体力学中用于描述流体在固体表面上运动时的特性的无量纲数。
它是根据流体的粘性和密度以及固体表面的特性来计算的。
BM数的计算公式是BM = (ρ * U * L) / μ，其中ρ是流体的密度，U 是流体的速度，L是固体表面上的特征长度，μ是流体的动力粘度。
BM数的应用：1. 航空航天领域中，BM数被广泛应用于翼型的设计。
通过改变翼型的几何形状和流体的速度，可以调整BM数来实现不同的气动性能，如升力和阻力的控制。
这对于飞机的性能和燃油效率至关重要。
2. 海洋工程中，BM数被用于设计和优化海洋结构物的抗风浪能力。
通过调整结构物的几何形状和流体的速度，可以控制BM数，从而改善结构物的稳定性和耐久性。
3. 生物医学领域中，BM数被用于研究血液流动的特性。
通过计算血液在血管内的BM数，可以评估血液的流动性和血管的阻力。
这对于研究心血管疾病和设计人工心脏辅助装置等具有重要意义。
4. 工业流体力学中，BM数被应用于流体输送和管道设计。
通过控制BM数，可以优化流体的输送效率和管道的阻力。
这对于工业生产和流体输送系统的设计具有重要意义。
结论：BM数作为流体力学中的重要参数，在航空航天、海洋工程、生物医学和工业流体力学等多个领域中都有广泛的应用。
它的定义和计算方法相对简单，但在实际应用中却具有重要的意义。
通过调整BM数，可以控制流体的运动特性，从而优化系统的性能和效率。
因此，深入研究和应用BM数对于推动相关领域的发展具有重要意义。
西南交《流体力学B》离线作业【精选文档】
参考答案：
14。如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管,已知
参考答案：
参考答案：
15.
参考答案：
16.试述流体静压强的两个重要特性。
参考答案:
流体静压力的方向沿作用面的内法线方向；静止流体中任一点的流体静压强大小与其
作用面在空间的方位无关
17.何谓流线？试写出流线的微分方程式。
参考答案：
流场中某一瞬时流体质点的速度方向线；
18.粘性流体在圆管中作层流流动时，其速度分布与切应力分布有何规律？
(B)直线分布，管壁处最大，管轴处为零
(C）均匀分布
（D)对数分布
解答参考:
四、主观题（共5道小题）
6。
解：
7.
解：
8.有一贮水装置如图所示，贮水池足够大，当阀门关闭时，压强计读数为2.8个大气压强.而当将阀门全开,水从管中流出时，压强计读数是0。6个大气压强,试求当水管直径
解：
9。
解：
10.水平管路路直径由 d1=10cm ，突然扩大到 d2=15cm ，水的流量 。
7.
参考答案：
8.
参考答案：
9.
参考答案：
10。
在距离为δ的两平行壁面之间充满动力粘度为μ的液体,在液体中有一边长为L的薄板以速度V沿薄板所在平面内运动。假定沿铅直方向的速度分布是直线规律：
(1） 当薄板距下侧壁面距离为h时，求薄板运动时的液体阻力?
(2） 若h可变，求h为多大时，薄板运动阻力最小？最小阻力为多少？
参考答案：
答（简）：速度分布为抛物线分布，切应力分布为线性分布.
19.紊流分成哪三个区，沿程阻力系数各有什么特点？
流体力学b实验指导书(3个)
工程流体力学实验指导书和报告班级：学号：姓名：安徽建筑大学流体力学实验中心目录1 流体静力学综合型实验 (3)2 恒定总流伯努利方程综合性实验 (10)3动量定律综合型实验............................................. . ............. .. (21)1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能；2.验证不可压缩流体静力学基本方程；3.测定油的密度；4.通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图.1 流体静力学综合型实验装置图1. 测压管2. 带标尺测压管3. 连通管4. 通气阀5. 加压打气球6. 真空测压管7. 截止阀8. U型测压管9. 油柱10. 水柱11. 减压放水阀说明：下述中的仪器部件编号均指实验装置图中的编号，如测管2即为图1中“2. 带标尺测压管”。
后述各实验中述及的仪器部件编号也均指相应实验装置图中的编号。
2. 装置说明(1) 流体测点静压强的测量方法之一——测压管流体的流动要素有压强、水位、流速、流量等。
压强的测量方法有机械式测量方法与电测法，测量的仪器有静态与动态之分。
测量流体点压强的测压管属机械式静态测量仪器。
测压管是一端连通于流体被测点，另一端开口于大气的透明管，适用于测量流体测点的静态低压范围的相对压强，测量精度为1mm 。
测压管分直管型和“U ”型。
直管型如图1中管2所示，其测点压强p gh ρ=，h 为测压管液面至测点的竖直高度。
“U ”型如图中管1与管8所示。
直管型测压管要求液体测点的绝对压强大于当地大气压，否则因气体流入测点而无法测压；“U ”型测压管可测量液体测点的负压，例如管1中当测压管液面低于测点时的情况；“U ”型测压管还可测量气体的点压强，如管8所示，一般“U ”型管中为单一液体（本装置因其它实验需要在管8中装有油和水两种液体），测点气压为p g h ρ=∆，∆h 为“U ”型测压管两液面的高度差，当管中接触大气的自由液面高于另一液面时∆h 为 “+”，反之∆h 为“-”。
《流体力学》B卷
一、选择题（每题3分，共30分）1、( )管中层流时过流断面上的流速分布。
A．趋于平面B．呈抛物面C．趋于圆锥面D．呈半圆面2、( )管中层流时，水头损失正比于流速的次方。
A．1 B．2 C．1．25 D．1．753、( )两根管子的综合阻力参数分别为K1=90000，K2=40000。
串联连接的总的综合阻力参数是并联的倍。
A．7 B．8 C．9 D．104、( )计算突然扩大管的水头损失不能用下列公式。
A．(V1-V2)2╱2g B．（V12-V22）╱2gC．ζ1V12╱2g D．ζ2V22╱2g5、( )达西公式用于计算水头损失。
A．局部B．沿程C．压强D．功率6、（）如果流体是均质的，则其重度为。
A．G╱V B．M╱V C．V╱M D．V╱G7、（）下列单位中那一个是比体积的单位？A．kg╱m3 B．N╱m3 C．m3╱kg D．无量纲系数8、（）体积压缩系数的物理意义是当不变时，每增加单位所产生流体的相对变化率，正确的填空顺序是。
A．温度体积压强B．压强温度体积C．体积温度压强D．温度压强体积9、（）液体当满足下列条件时其粘度增大。
A．压强增大，温度降低B．压强减小，温度降低C．压强增大，温度升高D．压强减小，温度升高10、（）如不特殊指出，在常用的国际单位制中，流量的单位通常是指下列中的。
A．m3╱s B．l╱min C．l╱s D．kg╱s二、简答题（每题7分，共70分）1、使用图解法和解析法求静水总压力时，对受压面的形状各有无限制？为什么？2、浮体的平衡稳定条件是什么？当r<e和r=e时，浮体各处于什么状态？3、什么是流线、迹线、色线？它们有何区别？4、实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？5、“只有当过水断面上各点的实际流速均相等时，水流才是均匀流”，该说法是否正确？为什么？6、恒定流、均匀流等各有什么特点？7、欧拉法、拉格朗日方法各以什么作为其研究对象？对于工程来说，哪种方法是可行的？8、实际流体区别于理想流体有何特点？理想流体的运动微分方程与实际流体的运动微分方程有何联系？9、欧拉运动微分方程组在势流条件下的积分形式的应用与沿流线的积分有何不同？10、流函数、势函数的存在条件各是什么？它们是否都满足拉普拉斯方程形式？。
流体力学
h1 流体运动示图
在这个过程中，机械能的增量为：
a´ 2 v2
h2
△2
l
△E ＝ E 2 － E 1
状态2的（动能＋势能）－ 状态1的（动能＋势能）
△E ＝ E 2 － E 1
1 1 2 △ E ＝ △m v2＋△mgh 2 － △m v12 － △mgh 1 2 2
在这个过程中，流体两端 的压力对流体作的功为：
＝ 3.6×105 Pa
第四节 伯努利方程的应用
一.文特利管（串接在管道中测量流体流速）
s1 s2
已知条件：粗管和细管的横截面s1、 s2，水银柱的高度差h 原理：设，流体密度为ρ，大小管处的 压强分别为P1、P2，流速分别为v1、v2 由连续性方程和伯努利方程
h
曲管压强计
消去v2，可得
1ρ v 2 ＋ ＝ 1ρ v 2 ＋P P1 2 2 2 1 2
△F dF ＝lim △S ＝d P S 液体内部压强的特点:
△S 0
单位: Pa (帕斯卡)
1.静止液体内部同一点各个方向的压强相等。 2. 静止液体内部随深度的增加，压强也增加。
ρ P＝ g h
3. 密闭容器内的静止流体受到
也称重力压强
P
e
外界压强时，流体内任一点的 压强是：
ρ P＝ P ＋ g h
设：入水端和出水端的截面分别为A1和A2
由：
入水端
v A ＝ v A ＝ 常数
1 1 2 2 1 2 1 2 2 2
2
1
(
v ＝v
π d） （ A 2 ＝ ( 6.4 ＝v × 4.0 A 2.5 d） π （ 2 ＝ 26 m/s
1
2
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7、时变加速度也称之为？
A.当地加速度
B.迁移加速度
C.位变加速度
D.矢量加速度
8、根据流线的性质，流场中两条流线是否可以相切？
A.可以
B.不可以
C.不能确定
D.以上都不正确
9、用毕托管测流速时，考虑到工艺制作和能量损失，需要在计算式中加入流速修正系数，这个流速修正系数的大小与1的关系是？
A.等于1
B.大于1
C.小于1
D.不能确定
10、恒定平面势流中，组成流网的流线与等势线之间的关系是？
A.相交
B.正交
C.共轭
D.斜交
11、理想流体是指？
A.粘性大的流体
B.服从牛顿内摩擦定律的流体
C.具有粘性的不可压缩流体
D.不考虑粘性的流体
12、若半圆形截面的半径为r，上面与大气相通，截面充满水流，则半圆形截面的水力半径为？
A.r/2
B.r/4
C.r
D.2r
13、粘性流体测压管水头线沿程的变化规律是什么？
A.沿程下降
B.沿程上升
C.保持水平
D.前三种情况都有可能
14、着眼于流场中具体流体质点的运动，跟踪每一个流体质点，分析其运动参数随时间的变化规律的方法为？
A.欧拉法
B.雷诺法
C.弗劳德法
D.拉格朗日法
15、两断面间流体的流向取决于两断面间的？
A. 压强差
B.高度差
C.速度差
D.机械能差
三、解答题（每题5分，共15分）
1、一蜡块比重为0.9，沉没在充满水和油（比重0.85）的容器中，试确定蜡块
沉没在水中和露在油中的体积各占多少？
2、已知速度场22y y x u +=，
x y x v 2
2-=，试问此流场是否存在流函数？如有，请求之。
3、两种不相混合液体的交界面为A-A 。
两种液体的动力粘度分别为 μ1=0.14Pa ⋅s, μ2=0.24Pa ⋅s ；两液层厚度分别为δ1=0.8mm , δ2=1.2mm ，如图2-7所示。
假设两种液体中的速度分布均为直线规律，试求使底面积A =1000cm 2 的平板以υ0=0.4m/s 的匀速运动所需的力。
四、计算题（共30分） 1、设有一平面流场，其速度表达式是,u x t v y t =+=-+，求t=0时
过点（-1，-1）的流线和迹线。
（8分） 2、已知某船体长122m ，航行速度15/m s 。
现用船模在水池中试验，船模长3.05m 。
试求船模应以多大的速度运动才能保证与原型现象相似？若测得船模型运动时所受阻力为20N ，它模拟的船上所受阻力将等于多少（6分）
3、一股厚度为d = 2 cm 的平面水流以速度V = 10 m/s 冲击到对称弯曲的二维
导流片上，流出导流片时速度与水平线夹角为α= 30°试求下面两种情况射流对单位宽度导流片的作用力F 和 F '：（1）导流片固定（u = 0）；（2）导流片以U = 5 m/s 速度后退。
（10分）
4、不可压缩粘性流体在水平圆管中作定常流动时，已知流量Q 与直径d ，比压降G （单位长度上的压强降Δp/l ）及流体粘度μ有关。
试用瑞利法确定Q 与这些物理量的关系式。
（6分）。