实验流体力学作业
流体力学实验报告(全)
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
2.当PB，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
流体力学课后作业
解：溢流阀出口接油箱，则其进出口压差为其进口压力，由孔口流量方程 可知，在面积不变，即弹簧压缩量不变时，流量增大，其进口压力会增加。
4-6减压阀的出口压力取决于什么？其出口压力为定值的条件是什么？
解：
减压阀出口压力取决于负载压力的大小：负载压力小于其调定压力时，出口压力为负载压力；负载压力大于其调定压力时，出口压力为其调定值。
解：
2图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa，管道和换向阀的压力损失不计。试分析：
1）当DT吸合时活塞处于运动过程中，pB、pA、pC三点的压力各为多少？
4某液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1450r/min,排量V=100mL/r，容积效率ηv=0.95总效率η=0.9，求泵的输出功率与电动机驱动功率。
二、作业题
2-9某液压泵的最大工作压力p=10MPa，电机转速n=1450r/min,排量V=17.6mL/r，容积效率ηv=0.90总效率η=0.8，求电动机驱动功率
危害：容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。
容积增大p↓形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等
总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。
2液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？
2如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=100*10-4m2，有杆腔的面积A2=80*10-4m2，缸1的输入压力p1=0.9MPa，输入流量q=12L/min，不计损失与泄漏，求
(完整版)流体力学作业试题库及答案
第一章 绪论思考题1-1 何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答：所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。
若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。
习题11-3 如题图所示，设平行板间隙为0.5mm ，中间充满液体，上板以U ＝0.25m/s 的速度平移，施于单位面积的力为2Pa ，试求液体的粘度为多少？解：YU dy du A F μμτ===液体粘度s Pa AU FY ⋅⨯=⨯⨯==--3310425.0105.02μ1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。
解：s Pa dLU FY dLA Y U dy du A F ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⇒====--0648.0493.010)140120(14.3102.034.863πμπμμτ第二章 流体静力学习题22-5 用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为m ，试求水面的压强p 0。
解：Pam g m g p pap m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D CC B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20)2.13.2()2.15.2(g )4.15.2()4.10.3(⨯=⨯-⨯=⨯-⨯=⇒⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ2-9 一盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律：（1）自由降落；（2）以等加速度a 向上运动。
解：h a g p p )sin (0αρ++=（1）0,900=∴=︒-=p p 相对压强α（2）)(,900a g h p p p p a a ++=∴=︒=ρα绝对压强2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。
不计闸门自重及转轴摩擦力。
流体力学作业1
1,2,3,4班习题1：输水管长 l=200 m ，直径 d=0.4m.做水压实验．使管中压强达到 5.39×lO 6Pa 后停止加压，经历 1 h 管中压强降到 4.90×106 Pa 。
如不计管道变形，问在上述情况下，经管道漏缝流出的水量平均每秒是多少? 水的压缩率 k=4.83×106Pa-1习题2、海水在海面附近的密度为1025kg/m 3，在海面下8km 处的压力为81.7MPa ，设海水的平均弹性模量为2340MPa ，试求该深度处海水的密度。
习题3. 有一极薄平板在厚度分别为 3cm 的两种油层中以u=O.6m ／s 的速度运动。
已知上层油的动力黏度为下层油的2倍，两油层在平板上产生的总切应力为 25 N ／m 2。
求1μ和2μ5,6,7班习题1、盛满石油的油槽内部绝对压力为5×105Pa ，若从槽中排出石油40kg ，槽内压力就降低至l05Pa 。
已知石油的比重为0.9，体积弹性系数为1.35×109N/m 2，求油槽的体积。
习题2、图示为压力表校正器。
器内充满压缩系数为βp ＝4.75×10－10 1/Pa 的油液，器内压力为105Pa 时油液的体积为200mL 。
现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm ，丝杆螺距为2mm ，当压力升高至20MPa 时，问需将手轮摇多少转？已已知知：：p 0＝105Pa ，p ＝20MPa ，βp ＝4.75×10－10 1/Pa ，V 0＝200mL ，d ＝1cm ，δ＝2mm 。
习题3、上下两块平行圆盘，直径均为d ，间隙厚度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M 的表达式。
已已知知：：d ，δ，μ，ω。
解解析析：：8,9,10班习题1、温度为20℃的空气在直径为2.5cm 的管道中流动。
在距管壁1mm 处空气流速为3cm/s ，试求：(1)管壁处的切应力；(2)单位管长的粘性阻力。
流体力学作业
流体力学作业第一部分1.流体和固体的主要区别有哪些？答案：流体和固体的主要区别在于液体的易流动性，即固体具有抵抗一定量的拉力、压力和剪切力的能力；而流体可以抵抗压力，但不能承受拉力，特别是静止的流体不能抵抗剪切力，在切向力的作用下可以无限变形。
2.什么类型的力使流体变形？答案：使流体变形的主要力是剪切力，在剪切力作用下，流体可以无线变形。
3.理想流体的定义是什么？答案：理想流体是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。
4. 完全气体的定义是什么？怎么用表达式表达？答案：符合气体状态方程：p=ρRT的气体为理想气体，其表达式就是p=ρRT 式中p——压强；ρ——密度；R——气体常数；T——温度。
5. 马赫数的定义是什么？超音速和亚音速的区别？能否多谈一些？答案：物体运动的速度与声速的比值叫做马赫数，用M表示。
当M>1时，即物体速度大于声速的时候为超声速，当M<1时，即物体的速度小于声速，此时为亚声速，马赫数为1时即为声速，马赫数大于五左右为超高声速。
在大多数情况下，对于马赫数M ≤0.3时，若密度的改变只有平均值的2%，那么气体的流动就认为是不可压缩的；一般来说，马赫数小于0.15时可以将此流动看作不可压缩流动来处理。
6. 层流和湍流的现象，能否描述一下？用什么来判断它们？答案：层流：流体只做轴向运动，而无横向运动，此时水在管中分层流动，各层之间互不干扰、互不相混。
湍流：水剧烈波动，断裂并混杂在许多小旋涡中，处于完全无规则的乱流状态。
比如自来水管中的自来水，当水龙头开的较小的时候为层流，当水龙头开的最大时的状态为湍流状态。
比如雷诺的实验中，当水速较小时染色水为一条直线，湍流时乱作一团。
判断的标准用雷诺数，根据雷诺数的大小来区分是层流还是湍流。
7. 粘度会引起流动产生什么？气体和液体中的粘度产生有什么区别吗？答案：粘度会使流体各层之间产生内摩擦力，引起能量的耗损。
液体的粘性主要是由分子内聚力决定的，即分子之间的引力；而气体的粘度主要是由分子的动量交换决定的。
流体力学综合实验报告
流体力学综合实验报告流体力学综合实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律和流体力学性质的学科，广泛应用于工程领域。
本实验旨在通过一系列实验，深入了解流体的性质和运动规律，加深对流体力学的理论知识的理解和应用。
实验一：流体静力学实验在这个实验中，我们使用了一个容器装满了水，并通过一个小孔使水流出。
通过测量水的高度和流量，我们可以了解到流体静力学的基本原理。
实验结果表明，当小孔的面积增大时，流出的水流量也随之增加，而当容器的高度增加时，流出的水流量也会增加。
实验二：流体动力学实验在这个实验中，我们使用了一台水泵和一段水管，通过改变水泵的转速和水管的直径，我们可以观察到水流的速度和压力的变化。
实验结果表明，当水泵的转速增加时，水流的速度也会增加，而当水管的直径增加时，水流的速度会减小。
同时，我们还发现，水流的速度和压力之间存在一定的关系，即当水流速度增加时，压力会减小。
实验三：流体粘度实验在这个实验中，我们使用了一个粘度计和一种称为甘油的液体。
通过测量液体在粘度计中的流动时间，我们可以计算出液体的粘度。
实验结果表明，甘油的粘度较大，流动时间较长，而水的粘度较小，流动时间较短。
这表明不同液体的粘度是不同的。
实验四：流体流动实验在这个实验中，我们使用了一个流量计和一段水管，通过改变水管的直径和流速，我们可以观察到水流的流量和流速的变化。
实验结果表明，当水管的直径增加时，水流的流量也会增加，而当流速增加时，水流的流量也会增加。
同时，我们还发现，水流的流量和流速之间存在一定的关系，即当流速增加时，流量也会增加。
结论：通过以上实验，我们深入了解了流体的性质和运动规律。
我们发现，流体静力学和动力学的基本原理可以通过实验来验证，并且不同液体的粘度是不同的。
此外，我们还发现，流体的流量和流速之间存在一定的关系。
这些实验结果对于工程领域的流体力学应用具有重要的意义，可以帮助我们更好地理解和应用流体力学的理论知识。
流体力学大作业实验报告
END DO PRINT*,"摩擦系数为:",S END PROGRAM
运行结果：
∴ = 0.033379640， ∴ V = 58.8 ÷ (1.8 + 70 ) /s = 3.77m/s 经检验， = = 433001 > 4000，为紊流，符合假设。 ∴流量Q = AV = × V = 0.0666 /s
S=(1/(-2.0*LOG10((A/D)/3.7+2.51/(SQRT(58.8/(1.8+70*T))*D/U*SQRT(T)))))**2
DO WHILE(ABS(S-T)>E) PRINT*,"摩擦系数为:",S T=S S=(1/(-2.0*LOG10((A/D)/3.7+2.51/(SQRT(58.8/(1.8+70*T))*D/U*SQRT(T)))))**2
∴ V = 58.8 ÷ (1.8 + 70 ) /s
由科尔布鲁克公式 = −2.0 ( . + . )，其中 =
查表得， = 10℃时，运动粘性系数 = 1.306 × 10 /s D=150mm, Δ = 1 将V的表达式代入科尔布鲁克公式得：
= −2.0 ( + . )=−2.0 ( +
.
.
.
==6−.31606mm//ss，
流体力学大作业
7-36
题目：设有一虹吸管，其装置如图所示，设管径为 150mm。
试求通过该管的流量。已知水温为 10℃，∆=
，
弯头 = . ,， 进口 = . 。
推导过程：
选取截面 1-1,2-2 如右图所示， = 0 , = −3 , = = 由总流伯努利方程
流体力学课后作业
1.1 A pressure of 2⨯106N/m2 is applied to a mass of water that initially filled a 1,000cm3 volume. Estimate its volume after the pressure is applied.将2⨯106N/m2的压强施加于初始体积为1,000cm3的水上，计算加压后水的体积。
(999.1cm3)1.2 As shown in Fig.1-9, in a heating systemthere is a dilatation water tank. The whole volume ofthe water in the system is 8m3. The largesttemperature rise is 500C and the coefficient ofvolume expansion is αv=0.0005 1/K, what is thesmallest cubage of the water bank?如图1-10所示，一采暖系统在顶部设一膨胀水箱，系统内的水总体积为8m3，最大温升500C，膨胀系数αv=0.005 1/K，求该水箱的最小容积？(0.2m3) Fig. 1-9 Problem 1.21.3 When the increment of pressure is 50kPa, the density of a certain liquid is 0.02%. Find the bulk modulus of the liquid.当压强增量为50kPa时，某种液体的密度增加0.02%。
求该液体的体积模量。
( 2.5⨯108Pa)1.4 Fig.1-10 shows the cross-section of an oiltank, its dimensions are length a=0.6m, widthb=0.4m, height H=0.5m. The diameter of nozzleis d=0.05m, height h=0.08m. Oil fills to theupper edge of the tank, find:(1)If only the thermal expansioncoefficient αv=6.5⨯10-41/K of the oil tank isconsidered, what is the volume Fig.1-10 Problem 1.4of oil spilled from the tank when the temperature of oil increases from t1=-200C to t2=200C?(2)If the linear expansion coefficient αl=1.2⨯10-51/K of the oil tank is considered, what is the result in this case?图1-10为一油箱横截面，其尺寸为长a=0.6m、宽b=0.4m、高H=0.5m，油嘴直径d=0.05m，高h=0.08m。
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实验流体力学作业答案
第一题
假设水翼所受到的升力用L 表示，由题目可知，升力L 与速度v ，水的气化压力v P ，流体密度ρ，水翼弦长b ，攻角α，水翼吃水深度h ，以上这些因素都会影响升力的大小，本题采用π定理的方法来解决，首先写出下列函数关系式：
(,,,,,)v L f v P b h ρα= ○
1 取ρv b 三个量作为基本单位，其他物理量用无量纲数π来表示：
22L L
v b πρ=
，2
v
v P P Eu v πρ==，h h b π=，απα= 式中Eu 为欧拉数，由于角度本来就是无量纲量，故不需要做无量纲化处理，
由π定理得到下式：
(,,)v
L P h f αππππ= ○
2 习惯上用
22
12
L v b ρ代替
22
L
v b
ρ，故将○1按照○2的型式写出来，得到下式： 22(,,)12
L
h f Eu b v b αρ= ○
3 由上式可知，欧拉数Eu 是与水翼所受到的升力相关的相似准则数。
第二题
流体力学的实验设备品种繁多，主要实验设施有两大类型：一类是进行水动力学实验研究的水槽、水池、水洞等；另一类是进行空气动力学实验研究的风洞。
第一类实验设施以循环水槽为例，其主要特点如下：便于观测，测量时间不受限制，可以对物体四周的流态进行充分的观察。
不需要占用大量的建筑面积。
存在的主要问题是水流的均匀度和水面的平滑性不容易满足准确测定阻力的要求。
实验安装方便，实验模型小，有利于进行原理性、探索性的教学和科研实验，工作效率高。
第二类实验设施以风洞为例，其主要的特点如下：风洞与循环水槽的结构组成类似，都是由收缩段、实验段等组成，唯一的不同是风洞的实验段可以是敞开式，空气不像循环水槽里的水一样要循环利用，而是直接排出到室外，其次流动条件容易控制。
第三题
相似理论在现代科技中的最主要价值在于它指导模型试验上，确定“模型”与“原型”的相似程度、等级等。
因为一般原型都比较大，要研究它的特性，必须将其缩小一定的尺度，通过研究模型的流动特点，将流动的参数通过相似理论还原到原型上，从而得到相应的结论。
相似理论是试验的理论，用以指导试验的根本布局问题，它为模拟试验提供指导，尺度的缩小或放太，参数的提高或降低，介质性能的改变等，目的在于以最低的成本和在最短的运转周期内摸清所研究模型的内部规律性。
第四题
1)轨迹线：流体质点在连续时间内在空间经过的曲线称为轨迹线。
轨迹线就是
流体质点运动过程中的路径，它的着眼点是个别流体质点，因此它是与拉格朗日法相联系的。
轨迹线上各点的切线方向表示的是同一流体质点在不同时刻的速度方向。
2)流线：速度场是一矢量场，为了能直观地表示出流场中速度矢量的分布情况，
现引入流线的概念。
所谓流线就是流场中这样一条连续光滑曲线：其上每一点的切线方向与该点的速度矢量方向重合。
虽然轨迹线和流线的切线方向都表示速度方向，但两者却不想同，轨迹线的切线方向表示的是同一流体质点在不同时刻的速度方向，而流线上各点的切线方向所表示的是在同一时刻流场中这些点上的速度方向。
3)脉线：在流体力学实验中，为了对流动进行观察，还往往在水流中注入一些
带色的墨水，或在空气中加一些烟雾，这时墨水或烟就会附着在流体粒子上一起运动，在流场中描绘出一条条曲线。
这样的曲线我们就称它为脉线，根据定义，脉线上的各个流体质点在不同时刻都曾经过流场中同一标志点。
换句话说，脉线是曾经在不同时刻流过流场中同一点的各流体质点轨迹线的端点的连线。
如不考虑烟囱内热量对于空气运动的影响，则从烟囱喷出的烟雾就可以作为脉线的例子。
第五题
压力测量的常用方法主要有液柱式压力计测量，弹性式压力计测量以及压力传感器测量，除此之外还有波纹管压力表测量等运用较少的测量方式，下面只对常用的三大压力测量方法做简要的介绍。
1)液柱式压力计共同特点是，所测压力较低，结构简单，精确度和灵敏度较
高，读数指示成线性。
但是它们的最大缺点是，惯性大，压力反应较迟钝，只能用来测定恒定的压力或平均压力。
不便于快速多点测量。
除了极昂贵的自动读数的多管压力计外，在实验过程中，通常是人工读数或拍摄照片，实验后再从照片上进行人工判读。
因此判读时间长，同时在测量高压时，压力计要做得很高，读数很不方便。
2)弹性式压力计是用各种弹性元件作为感受件，以弹性元件受力后的反作用
力与被测压力平衡。
此时弹性元件的变形就是被测压力的函数，可以用测量弹性变形(位移)来测得压力。
3)通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也
称为压电传感器。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的
输入阻抗时才得到保存。
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。
它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等。
第六题
（1）矢量法和坐标法画出的机翼表面压力系数分布图如下：
矢量法表示机翼表面压力细数分布图
坐标法表示的机翼表面压力系数分布图
（2）升力系数的计算直接根据坐标法表示的机翼表面压力系数分布图，坐标法表示的机翼表面压力系数分布图中图形所包含的面积即为升力系数（机翼的弦长已经单位化），x轴上方的面积是机翼上表面产生的升力，下方的面积是机翼下表面产生的升力，在CAD中计算出该面积块的面积为1.2138，故升力系数CL为1.2138，查资料得升力系数一般都在1.6以内，故结果是具有可靠性的。
（3）驻点压力位置就是cp为1时的那个点，根据图中的结果，驻点位置大概是在横坐标为63.3毫米处，最小压力点是坐标法表示的机翼表面压力系数分布图中绝对值最大的负值所对应的点，据图求得该点的横坐标为7.86毫米。
第七题
首先进行相关系数的计算，得到相关系数为0.745934。
然后分别求出两组数据的平均值，用各组数据分别减去平均值，得到新的两组数据，再求这两组数据的相关系数，得到相关系数为-0.90685，绝对值接近1，可以得到结论这两组数据是具有很强的线性相关性。
最后根据离散点的互相关函数计算公式得到互相关函数的数值，在进行归一化处理后得到如下图形，发现在两个周期中图形完全相同，在验证其互相关性的同时，也说明了数据是具有周期性的。
1
0.5
-8-6-4-202468系列1
-0.5
-1
-1.5
第八题
解：
()1221
222
22222
111()()1122sin sin 222sin 22
n n n n n n n n n n T j t
j t j t T n j j j j j t j t j t
n n n n
n
n n n c f t e dt f t e dt Ae dt
T T T A A A e e e e e e e T j T j T j A A A c F n T T
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ωωωττ
ττττωωωωωωωτωωωτ
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ττωωτωω------------
===⎛⎫⎛⎫=⋅=⋅-=⋅- ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭
⎛⎫=
=== ⎪⎝⎭⎰⎰⎰()1111
0,1,2,
,sin
2()2
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==±±==
⋅∑
1,1/4,1/20A T τ===。