882工程流体力学 (1)
工程流体力学习题课1-第2-3-4章-部分习题解答
2 2 d2
习题3-14解题示意图1
Dr W-X Huang, School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P.R. China
工程流体力学——习题课(1)——第 2-3-4 章部分习题解答
Fx1 =
y x
H1
D
H2
图 3-26 习题 3-11 附图
1 1 ρ gH1 × ( DL) = × 1000 × 9.8 × 4 × (4 × 10) = 784000 N=784kN 2 2 1 D 1 4 Fx 2 = ρ gH 2 × ( L) = × 1000 × 9.8 × 2 × × 10 = 196000 N=196kN 2 2 2 2
H
h
由此得： H ≥ 122mm + h ≥ 244mm (2) 结合以上正负压操作时结果有：
p / ρ g ≤ h ≤ H − | p| / ρ g
图 3-23 习题 3-8 附图
→ 122mm ≤ h ≤ 178mm
Dr W-X Huang, School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P.R. China
工程流体力学——习题课(1)——第 2-3-4 章部分习题解答
F1-6
习题 3-8 旋风除尘器如图 3-23 所示，其下端出灰口管段长 H，部分插入 水中，使旋风除尘器内部与外界大气隔开，称为水封；同时要求出灰管内液面 不得高于出灰管上部法兰位置。设除尘器内操作压力 ( 表 压 ) p = −1.2 kPa~ 1.2kPa。 净化空气 (1) 试问管段长 H 至少为多少 mm? (2) 若H=300mm，问其中插入水中的部分h应在 什么范围？(取水的密度 ρ =1000kg/m3) 含尘 解：(1) 正压操作时，出灰管内液面低于管外液 面，高差为 h′ = p / ρ g ；为实现水封，出灰管插入深 度 h 必须大于此高差，即
《工程流体力学》习题1～7章参考答案
等
学
校
教
材
过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲：陈庆光
化学工业出版社教材出版中心
黄卫星, 陈文梅主编. 工程流体力学, 北京：化学工业出版社教材出版中心，2001.8
习题 1-1 如图 1-9 所示，一个边长 200mm 重量为 1kN 的滑块在 20 斜面的油膜上滑动，油膜 厚度 0.005m，油的粘度 µ = 7 × 10−2 Pa ⋅ s 。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
V= 1000 3 1000 （因为是正方形容器，厚度为 3m） 。 m 的油，使左侧容器中的油的高度增加了 ρ油 g 3ρ油 g
假设此时右侧容器的水位在原来的基础上升高了 ym，则根据左右容器的尺寸关系，左侧的油 柱将下降 2ym。再根据等压面（等压面下降了 2ym 的高度）的性质有： 1000 1000 + ρ油 g h ( y + 2 y ) + (3 − 2) ⇒ y = 9 ρ g ≈ 0.01134m = 11.34mm 3ρ g = ρ水 g 水 油 习题 3-2 在海中一艘满载货物的船，其形态如图 3-10 所示。船底长度 12m，舱体宽度(垂直 于纸面)上下均为 6m，船长两端梯度均为 45 ，并近似取海水的密度为 1000 kg m3 。求船加 上货物的总质量。
参考答案 3
∂v ∂v y ∂vx ∂vz ∂v y ∂vx − − Ω = ∇×v = z − i + j+ ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ∂v ∂v cz cy j− k = x j+ x k = ∂z ∂y y2 + z2 y2 + z2
工程流体力学(第二版)习题与解答
普通高等教育“十一五”国家级规划教材“过程装备与控制工程”专业核心课程教材工程流体力学（第二版）习题与解答黄卫星编四川大学化工学院过程装备与安全工程系2008年10月30日第1章 流体的力学性质1-1 用压缩机压缩初始温度为20℃的空气，绝对压力从1个标准大气压升高到6个标准大气压。
试计算等温压缩、绝热压缩、以及压缩终温为78℃这三种情况下，空气的体积减小率V ∆= 121()/V V V −各为多少？解：根据气体压缩过程方程：k pV const =，有1/2112(/)(/)k V V p p =，所以V ∆=1/1221112()11kV V Vp V V p −=−=−等温过程k =1，所以 V ∆121/11/6p p =−=−=83.33% 绝热过程k =1.4，所以 V ∆1/1.41/1.4121(/)1(1/6)p p =−=−=72.19% 压缩终温为78℃时，利用理想气体状态方程可得212121178111=80.03%620V V p T V p T ×∆=−=−=−× 1-2 图1-12所示为压力表校验器，器内充满体积压缩系数104.7510p β−=×m 2/N 的油，用手轮旋进活塞达到设定压力。
已知活塞直径D =10mm ，活塞杆螺距t =2mm ，在1标准大气压时的充油体积为V 0=200cm 3。
设活塞周边密封良好，问手轮转动多少转，才能达到200标准大气压的油压（1标准大气压=101330Pa ）。
解：根据体积压缩系数定义积分可得：1d d p VV pβ=−→ 00exp[()]p V V p p β=−− 因为 02()001exp 4p p p D nt V V V βp −− =−=− 所以 21()0241=p p p nV e D tβp −− − 12.14 rpm图1-12 习题1-2附图1-3 如图1-13所示，一个底边为200mm 200mm ×、重量为1kN 的滑块在20°斜面的油膜上滑动，油膜厚度0.05mm ，油的粘度µ=2710−×Pa·s 。
工程流体力学第一章
流体力学的研究方法
理论分析: 根据实际问题建立理论模型 涉及微
分体积法 速度势法 保角变换法 实验研究: 根据实际问题利用相似理论建立实验模
型 选择流动介质 设备包括风洞、水槽、水洞、激 波管、测试管系等 数值计算 ： 根据理论分析的方法建立数学模型， 选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、 有限体积法、特征线法、边界元法等，利用商业软 件和自编程序计算，得出结果，用实验方法加以验 证。
V V V* V 0 V 失效情况: 稀薄气体 激波(厚度与分子平均自由程同量级)
第三十二页，共115页。
1.2 流体的密度和粘性
■流体的密度(density)——单位体积里流体的质量。
均质流体
M kg m3 V
非均质流体
lim M
V0 V
第三十三页，共115页。
流体的粘性（Viscosity）
第四页，共115页。
20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。
第五页，共115页。
80年代经过风洞实验(wind tunnel experiments) 系统研 究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3 。
第六页，共115页。
以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。经过近80年的研 究改进，汽车阻力系数从0.8降至0.137，阻力减小为原 来的1/5 。
第十六页，共115页。
Applications of EFD
Application in science & technology Picture of Karman vortex shedding
Application in research & development
Tropic Wind Tunnel has the ability to create temperatures ranging from 0 to 165 degrees Fahrenheit and simulate rain
工程流体力学课后习题答案(第二版)
第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
工程流体力学(杜广生主编)电子教案第一章绪论
流体力学的西方史
• 瑞 利（L.J.W.Reyleigh，1842-1919英国）在相似原 理的基础上，提出了实验研究的量纲分析法中的一种 方法--瑞利法。
• 库 塔（M.W.Kutta，1867－1944）1902年就曾提出 过绕流物体上的升力理论，但没有在通行的刊物上发 表。
• 儒科夫斯基（Н.Е.Жуковский,1847－1921） 从1906年起，发表了《论依附涡流》等论文，找到了 翼型升力和绕翼型的环流之间的关系，建立了二维升 力理论的数学基础。他还研究过螺旋桨的涡流理论以 及低速翼型和螺旋桨桨叶剖面等。他的研究成果，对 空气动力学的理论和实验研究都有重要贡献，为近代 高效能飞机设计奠定了基础。
斯托克斯（G.Stokes， 1819－1903，英国））
流体力学的西方史
• 谢 才（A.de Chézy法国 ）在 1755年便总结出明渠均匀流公式-谢才公式，一直沿用至今。
• 雷 诺（O.Reynolds，1842-1912） 1883年用实验证实了粘性流体的 两种流动状态──层流和紊流的客 观存在，找到了实验研究粘性流体 流动规律的相似准则数──雷诺数， 以及判别层流和紊流的临界雷诺数， 为流动阻力的研究奠定了基础。
• 流量 清朝雍正年间，何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于
过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
流体力学在中国
• 钱学森 钱学森（1911－）浙江省杭州市人， 他在火箭、导弹、航 天器的总体、动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、 质量控制和科技管理等领域的丰富知识，为中国火箭导弹 和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。1957年获中 国科学院自然科学一等奖，1979年获美国加州理工学院杰 出校友奖，1985年获国家科技进步奖特等奖。1989年获小罗 克维尔奖章和世界级科学与工程名人称号，1991年被国务 院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和一 级英模奖章。
工程流体力学课后习题答案(第二版)
第一章 绪论1－1．20℃的水2。
5ｍ3,当温度升至80℃时，其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1—2.当空气温度从0℃增加至２０℃时,运动粘度增加15％,重度减少10％,问此时动力粘度增加多少（百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度增加了3.５%1—３.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中、分别为水的密度和动力粘度，为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =０)处的切应力。
［解］ μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当=0．５ｍ，ｙ=0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=１—４.一底面积为4５×５0ｃm 2,高为１cm 的木块，质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm ，斜坡角２2。
６20(见图示),求油的粘度。
［解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力Ｔ平衡时,等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1—5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=,定性绘出切应力沿ｙ方向的分布图。
[解］1-６.为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径0。
工程流体力学课后习题参考答案(周云龙洪文鹏教材版)
工程流体力学课后习题参考答案《工程流体力学》（第二版）中国电力出版社周云龙洪文鹏合编一、绪论1-1 kg/m31-2 kg/m31-3m3/h1-41/Pa1-5 Pa·s1-6 m2/s1-7 (1)m/s1/s(2)Pa·s(3) Pa1-8 (1)(Pa)(2)(Pa)1-9 (1) (N)(2) (Pa)(3)1-10Pa·s Pa·s1-11( N·m) 1-12 m/sm2NkW1-13 Pa·sm2NkW1-141-15 m2N1-16 m2m/sr/min1-17Pa·sN1-18 由1-14的结果得N·m 1-191-20 mm1-21 mm二、流体静力学2-1kPa2-2PaPa2-3 且m(a) PaPa(b) PaPa(c) PaPa2-4 设A点到下水银面的距离为h1，B点到上水银面的距离为h2即m2-5kg/m3Pa2-6 Pa 2-7(1)kPa(2)PakPa2-8设cm m mkPa2-9 (1)Pa (2)cm2-10Pa m2-11整理得m2-12Pa2-13cm 2-142-15整理：kPa2-16设差压计中的工作液体密度为Pam2-17Pa2-18kPa2-19 (1) N (2) N 2-21 设油的密度为NNN对A点取矩m（距A点）2-22 设梯形坝矩形部分重量为，三角形部分重量为（1）(kN)(kN)m（2）kN·m<kN·m 稳固2-23总压力F的作用点到A点的距离由2-24 m m2-25 Nm(距液面)2-26Nm (距液面)或m(距C点)2-27第一种计算方法：设水面高为m，油面高为m；水的密度为，油的密度为左侧闸门以下水的压力：N右侧油的压力：N左侧闸门上方折算液面相对压强：(Pa)则：N由力矩平衡方程(对A点取矩)：解得：（N）第二种计算方法是将左侧液面上气体的计示压强折算成液柱高（水柱高），加到水的高度中去，然后用新的水位高来进行计算，步骤都按液面为大气压强时计算。
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杭州电子科技大学
全国硕士研究生招生考试业务课考试大纲
考试科目名称：工程流体力学科目代码：882
第一章绪论
1-1工程流体力学的学科任务
1-2连续介质假设，流体的主要物理性质
1-3作用在流体上的力
1-4工程流体力学的研究方法
第二章流体静力学
2-1流体静压强特性
2-2流体的平衡微分方程及积分式、等压面方程
2-3流体静力学基本方程及物理意义和几何意义，压强的计算单位和表示方法，静压强的分布图、测压计原理
2-4液体的相对平衡
2-5作用在平面上的液体总压力表示方法
2-6作用在曲面上的液体总压力计算，虚、实压力体区别
2-7阿基米德原理，浮力和潜体及浮体的稳定性
第三章流体运动学
3-1描述流体运动的两种方法及其特点，迹线、流线、脉线的表示
3-2描述流体运动的一些基本概念
3-3流体运动的类型
3-4流体运动的连续性方程的表示
3-5流体微元运动的基本形式及与速度变化的关系
3-6无涡流和有涡流，速度势和速度环量
第四章理想流体动力学和平面势流
4-1理想流体的运动微分方程—欧拉运动微分方程，伯努利方程及其条件
4-2理想流体元流的伯努利方程及其物理、几何意义，皮托管原理
4-3恒定平面势流，速度势和流函数的性质及其两者的关系
第五章实际流体动力学基础
5-l实际流体的运动微分方程——纳维一斯托克斯方程，流体质点的应力状态及压应力的特性
5-2实际流体元流的伯努利方程及其物理、几何意义
5-3实际流体总流的伯努利方程及应用条件，文丘里管工作原理，有能量输入和输出的伯努利方程
5-5总流的动量方程及其应用条件和方法
第六章量纲分析和相似原理
6-l量纲分析，量纲和单位，量纲和谐原理种类和区别
6-2流动相似原理
6-3相似准则
6-5模型试验
第七章流动阻力和能量损失
7-1流体的两种流动形态——层流和湍流，流态的判别准则
7-2恒定均匀流基本方程，沿程损失的普遍表示式
7-3层流沿程损失的分析和计算，圆管层流的沿程损失系数
7-4湍流理论基础，湍流的脉动和时均法，湍流附面层分区的判别标准
7-5湍流沿程损失的分析和计算
7-6局部损失的分析和计算
第八章边界层理论基础和绕流运动
8-1边界层的基本概念
8-3边界层的动量积分方程
8-4平板上的边界层
8-5边界层的分离现象和卡门涡街
8-6绕流运动
参考书目：工程流体力学（水力学）（第2版）（上册）,闻德荪，高等学校教材，第三版，2010年。