流体力学与流体机械上复习提纲
《流体力学与流体机械》(上)复习提纲
第一章流体及其物理性质
1．流体如何定义？流体为什么具有流动性？流体与固体有何本质区别？液体与气体的特点有何不同？
2．何谓流体微团和流体质点？把流体作为连续性介质假设有何实际意义？分析该假设的合理性。
3．理解和熟练掌握流体的密度、重度、比重和比容等重要物性参数的概念，特别需要注意比重和重度的区别，均匀流体和非均匀流体，以及混合流体的密度、重度等物性参数的应如何计算？重度与密度之间的关系，熟练掌握等压条件下气体密度的简化计算式(1-13)。4．何谓流体的压缩性和膨胀性？流体压缩性和膨胀性的大小如何度量？流体的体积压缩系数βp、体积弹性系数E及体积膨胀系数β
的单位是什么？如何用这三个系数的大小来判别
T
流体压缩性的大小？
5．理解和熟练掌握理想气体状态方程的形式和物理意义，以及方程中各物理量的单位。6．可压缩流体和不可压缩流体是如何定义的？液体就是不可压缩流体、而气体就是可压缩流体吗？不可压缩流体是真是存在的流体吗？引入不可压缩流体的概念有何实际意义？在什么情况下可以认为流体是不可压缩的？
7．理解和掌握马赫数M的概念及其物理意义，为什么说当M＜0.3时，流体的可压缩性可以忽略不计？
8．何谓流体的粘性和粘性力(内摩擦力)？为什么流体会具有粘性？重点掌握流体的粘性是怎样产生的？流体与固体壁面间的粘性和粘性力是如何构成的？流体的内摩擦力与固体壁面间的摩擦力有何区别？它们所遵循的规律相同吗？
9．深入理解和熟练掌握牛顿内摩擦定律的内容、数学表达式的形式及其物理含义和工程应用。何谓速度梯度？
10．深入理解和熟练掌握流体的动力粘度和运动粘度的物理本质及含义、二者之间的区别与联系，分析影响流体的粘性的两大主要因素——压力和温度对流体的粘性的影响。11．处于静止状态或等速运动状态下的流体是没有粘性的吗？何谓流体的粘性切应力？12．了解流体粘度的常用测量方法及恩氏粘度的概念，以及恩氏粘度如何转换成运动粘度和动力粘度。
13．何谓粘性流体？何谓理想流体？理想流体是真是存在的流体吗？把实际流体假设成为理想流体有何实际意义？何谓完全气体？何谓牛顿流体？何谓非牛顿流体？非牛顿流体又可分为哪几类？
14．何谓表面张力？表面张力是怎样产生的？表面张力的大小如何表示？它的单位是什么？影响表面张力的主要因素有哪些？表面张力所引起的附加法向压力应如何计算？15．何谓毛细现象？产生毛细现象的根本原因是什么？毛细现象在工程上会造成什么影响？液体在毛细管内上升或下降的高度应如何计算？
第二章流体静力学
1．理解和掌握静止与相对静止的概念及区别，理解和掌握惯性参照系与非惯性参照系的概念及区别。
2．何谓表面力？表面力有哪几种？表面力在工程上通常以何种形式来表示，其单位是什么？表面力是沿着表面连续分布的力还是集中的力？何谓质量力？质量力有哪几种？在工程上质量力通常以何种形式来度量？何谓单位质量力？其单位是什么？深入理解和熟练掌握惯性力是一种什么样的力？
3．何谓流体的静压力？运动的流体具有静压力吗？流体的静压力具有哪两个基本特性？如何证明这两个基本特性？
4．深入理解和熟练掌握流体平衡微分方程式的推导过程、方程式的形式(包括全微分方程式的形式)、方程的物理意义和使用条件。
5．理解和掌握有势质量力及力的势函数的概念，满足什么条件的质量力才是有势的质量力？有势质量力所做的功与路径有关吗？力的势函数与流体静压力之间有何联系？
6．何谓等压面？等压面有哪几个主要特性？学会利用等压面的特性分析工程问题，熟练掌握等压面微分方程的形式和物理含义，以及该微分方程式的积分。
7．何谓重力流体？深入理解和熟练掌握流体静力学基本方程(包括水静力学基本方程)的推导过程、方程的形式、物理意义(包括力学意义、能量意义和几何意义)和使用条件。
8．深入理解和熟练掌握流体的静压、位压，比压力能、比位能、比势能，静压头、位压头、测压管压头的概念，物理意义以及各自的单位。
9．在工程应用中学会基准面的选取和等压面的确定。
10．理解和掌握绝对压力、相对压力的概念，正压、负压和零压的概念，真空度和真空高度的概念，以及它们之间的相互关系。
11．深入理解和熟练掌握大气浮力作用下气体静力学基本方程的推导过程、方程的形式、物理意义和使用条件。注意：该方程中使用的是相对压力。
12．特别提醒：要深入理解和熟练掌握密闭容器内热气体和冷气体的绝对压力及相对压力沿高度方向的变化规律，并能够做出深入分析。
13．根据水静力学基本方程，掌握测压管、U型管及斜管微压计等测压计的测量原理和测压方法。
14．深入理解和熟练掌握匀速直线运动液体、等加速运动液体、等角速度旋转液体在相对平衡时，其液体内部静压力的分布规律、等压面的形状和等压面方程、以及自由液面方程的推导方法和推导过程。注意分析密闭容器内充满液体时的特殊情况。
15匀速直线运动液体、等加速运动液体、等角速度旋转液体在相对平衡时，其液体内部静压力在深度方向的分布规律与静止液体中的静压力分布规律有何不同？
16．静止液体作用在平面上总压力的计算有哪两种方法？何谓面积矩(静面矩)和惯性矩？静力矩定理和面积矩的内容是什么？何谓平行力系求和原理？
17．如何确定作用在平面上的总压力的大小和方向？如何确定总压力的作用点(压力中心)？
熟练常见图形(如矩形、三角形、圆形和椭圆形)的面积A、形心位置y c和惯性矩I xc计算公式。
18．何谓静压力分布图？如何用图解法来确定作用在平面上的总压力的大小和方向？简述图解法的适用条件，分析图解法的优缺点。
19．如何确定静止液体作用在曲面上的总压力的水平分力和垂直分力的大小和方向？总压力的方向和作用点应如何确定？
20．何谓压力体？何谓实压力体和虚压力体？
第三章流体动力学基础
1．造成流体流动的原因可分为哪两大方面？何谓自然流动？何谓强制流动。
2．研究流体运动的方法有哪两种？拉格朗日法和欧拉法各自的着眼点有何不同？用这两种方法来确定流体质点的位置、速度、加速度，以及其它流动参量对时间的变化率等公式有何不同？为什么在工程应用上常用的是欧拉方法而不用拉格朗日方法？
3．何谓当地加速度(或时变加速度)？何谓迁移加速度(或位变加速度)？在什么情况下流体质点的当地加速度为零？在什么情况下流体质点的迁移加速度为零？在什么情况下流体质点的总加速度为零？
4．流体质点其它流动参量对时间的总变化率及当地变化率和迁移变化率应如何计算？在什么情况下流动参量的当地变化率为零？在什么情况下流动参量的迁移变化率为零？在什么情况下流动参量对时间的总变化率为零？
5．何谓流场？何谓稳定流场和非稳定流场？何谓一维流场、二维流场和三维流场？如何区分稳定流场和非稳定流场？如何区分一维流场、二维流场和三维流场？何谓控制体和控制面？控制体的位置、形状和大小随流体的流动以及过程的进行而改变吗？控制面一定要是实际存在的表面吗？
6．何谓迹线？何谓流线？举例说明。迹线与流线各自具有什么特点？流线具有哪些重要性质？注意流线交点的三个特例—驻点、奇点和切点。熟练掌握流线微分方程的形式和含义，注意该方程的积分。
7．何谓流管和流束？流管和流束具有哪些重要性质？流体能够穿过流管流进流出吗？何谓微元流管和微元流束？何谓有效截面？何谓均匀流和非均匀流？对于均匀流来说，流体质点的迁移加速度为零吗？
8．熟练掌握流量(体积流量、质量流量和重量流量)的概念、单位及其计算；平均流速的概念，平均流速是一个假想的流速，引入平均流速有何实际意义？
9．连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的应用。深入理解和熟练掌握直角坐标系下可压缩流体稳定流动和不稳定流动的三维连续性方程、不可压缩流体的三维连续性方程的推导过程、方程的形式和物理意义及其适用条件。特别是直角坐标系下不可压缩流体的三维连续性方程的形式、物理意义和适用条件、以及工程应用。
10．理解和掌握圆柱坐标系下可压缩流体稳定流动和不稳定流动的三维连续性方程、不可压缩流体的三维连续性方程的推导过程、方程的形式和物理意义及适用条件。特别是圆柱
坐标系下不可压缩流体的三维连续性方程的形式、物理意义和适用条件及其工程应用。11．深入理解和熟练掌握可压缩流体和不可压缩流体一维稳定管流的连续性方程的形式、物理意义和适用条件及其工程应用，特别强调的是不可压缩流体一维稳定管流的连续性方程工程应用。
12．理想流体的运动微分方程是牛顿第二定律在流体力学上的具体应用。深入理解和熟练掌握直角坐标系下理想流体的运动微分方程、圆柱坐标系下的理想流体运动微分方程和理想流体沿流线流动的运动微分方程的推导过程、方程的形式、物理意义和适用条件及其工程应用。注意压力梯度的概念。
13．深入理解和熟练掌握理想流体沿流线稳定流动的伯努利方程的推导过程、方程的几种不同形式、方程的物理意义(力学意义、能量意义和几何意义)和适用条件及其工程应用，更重要的是工程应用，需要加强工程训练。
14．运动流体的静压、位压、动压和总压或全压，运动流体的比压力能、比位能、比动能、比势能和比机械能(单位流体的总机械能)，运动流体的静压头、位压头、动压头、测压管压头和总压头的概念。特别需要注意的是上述各参量的物理意义和单位。
15．理想流体的伯努利方程体现了流体的机械能守恒和各种能量之间的相互转换关系。在应用伯努利方程解决工程问题时需要注意的问题：基准面的选取问题、方程中压力的取值问题等。
16．理解和掌握理想流体沿流线非稳定流动的伯努利方程的推导过程、方程的形式、方程的物理意义和适用条件。
17．理解和掌握沿弯曲流线主法线方向上的流体运动微分方程的推导过程、方程的形式和物理意义，沿弯曲流线主法线方向上流体速度的变化规律，沿弯曲流线主法线方向上流体压力的变化规律，沿弯曲河道主法线方向上流体液位的变化规律。
18．流体的动量方程是动量守恒定律在流体力学中的具体应用。动量守恒定律有哪两种不同的表述方式？深入理解和熟练掌握流体的动量方程的推导过程、方程的形式、方程的物理意义和适用条件及其工程应用。特别是稳定流动流体的动量方程的应用。稳定流动的动量方程具有什么特点？何谓动量修正系数？其物理意义如何？
19．流体的动量矩方程是动量矩守恒定律在流体力学中的具体应用。动量矩守恒定律如何表述？动量矩方程的推导过程、方程的形式、方程的物理意义和适用条件，特别是稳定流动流体的动量矩方程。
20．在应用动量方程解决工程问题时应当注意那些问题？
第四章流体的有旋流动和无旋流动
1．流体微团的运动可以分解为哪几种简单的运动？流体微团的旋转角速度ω和涡量ξ应如何计算？何谓流体的无旋流动和有旋流动？判断流体微团是否有旋取决于流体微团的运动轨迹吗？何谓线变形运动？线变形速度和体积变形率(体积膨胀率)应如何计算？何谓角变形运动？角变形速度如何计算？
2．何谓涡量场？何谓涡线、涡管、涡束和涡旋截面？理解和掌握涡线微分方程形式、意义
及应用。何谓旋涡强度(涡通量)？何谓速度环量？理解和掌握斯托克斯定理的内容、物理意义及工程应用。理解和熟练掌握有旋流动的运动学性质(亥姆霍兹定理)和推论。
3．注意区别：涡量场与速度场、涡线与流线、涡管与流管、涡束与流束、涡旋截面与过流截面、涡线微分方程与流线微分方程、旋涡强度(涡通量)与流量，这些形式上相类似的参量的意义。
4．何谓平面流动？什么是流函数？流函数存在的充分和必要条件是什么？流函数与速度分量之间存在着什么关系？
5．深入理解和熟练掌握流函数的几个重要性质的内容及工程应用。什么样的函数为调和函数？
6．何谓有势流动(势流)？何为速度位势和速度势函数？速度势函数存在的条件是什么？速度势函数与速度分量之间存在着何种关系？
7．速度势函数的性质有哪些？应熟练掌握速度势函数函数的几个重要性质的内容及工程应用。何谓共轭调和函数？
8．何为流网？如何根据流网定性地得出流场中各点的速度分布和压力分布？
9．何谓均匀直线流？理解和掌握均匀直线流的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
10．何谓源流和汇流？何谓点源和点汇？何谓源流强度和汇流强度？源流强度和汇流强度的单位是什么？点源和点汇在现实生活和工程实际中存在吗？理解和掌握源流和汇流的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
11．何谓涡流和点涡？点涡(自由涡)在现实生活和工程实际中存在吗？理解和掌握涡流和点涡的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
注意区别：涡核区内的流函数与势流区的流函数是不同的；涡核区内的压力分布规律与势流区的压力分布规律是不同的。同时需要注意，涡核内、外的压力降是相等的，都等于以涡核边缘的速度计算的动压。
12．理解和掌握有势流动的叠加原理和叠加方法。有势流动的叠加有何实用意义？
13．何谓螺旋流？螺旋流是由哪几种简单的有势流动叠加而成？螺旋流在工程上有何实用价值？理解和掌握螺旋流的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
14．何谓偶极流？偶极流是由哪几种简单的有势流动叠加而成？偶极流是由同强度的点源和点汇简单叠加的结果吗？何谓偶极矩(偶极强度)？其单位为何？理解和掌握偶极流的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
15均匀直线流绕圆柱体无环量的平面流动是由均匀直线流和偶极流叠加而成的组合平面流动吗？理解和掌握均匀直线流绕圆柱体无环量的平面流动的流场结构、流线和等势线的形状、流线方程和等势线方程、速度分布和压力分布规律、流函数和速度势函数的形式等。
16．何谓零值流线？理解和掌握均匀直线流绕圆柱体无环量的平面流动圆柱面上各点的速度分布和压力分布，无因次压力系数的概念？作用在圆柱体上的阻力和升力的计算。
注意：当理想流体的均匀直线流无环量地绕流圆柱体时，作用在圆柱体上的阻力和升力均为零。
第五章粘性流体的流动阻力与管路计算
1．何谓层流？何谓紊流？不同的流动状态对流体的流动阻力、传热及传质等现象有何不同影响？何谓上临界速度？何谓下临界速度？何谓雷诺数？上临界雷诺数和下临界雷诺数如何确定？上临界雷诺数有实用意义吗？如何判别流体的流动状态？
2．一定流量的流体通过固定的管道时，克服阻力所消耗的能量是压力能还是动能或位能？何谓压头损失？何谓压力损失？何谓比能损失？它们的单位是什么？何谓总流？何谓缓变流和急变流？缓变流具有哪些特性？何谓动能修正系数？说明其物理意义。对于圆管内的层流流动，其动能修正系数α=？
3．深入理解和熟练掌握粘性流体总流的伯努利方程和粘性流体总流相对于大气的伯努利方程的几种不同形式、各项的物理意义、方程的使用条件及其工程应用。更重要的是工程应用。
4．何谓沿程阻力(或摩擦阻力)？何谓沿程损失(或摩擦损失)？沿程阻力或沿程损失是怎样产生的？在层流状态和紊流状态下，造成沿程阻力或沿程损失的原因是相同的吗？分析之。牢记计算沿程阻力的达希—威斯巴赫公式。分析影响沿程阻力系数或摩擦阻力系数的因素。5．何谓局部阻力？何谓局部损失？局部阻力或局部损失是怎样产生的？局部损失中也包含由于摩擦而引起的损失吗？牢记计算局部阻力的经验公式。分析影响局部阻力系数的因素。6．何谓附面层或边界层？何谓管内流动的起始段和充分发展段？何谓压力坡度或比摩阻？其单位为何?何谓水力坡度？它是无因次量还是有因次量？
7．粘性流体在圆管中作层流流动时，其切应力的大小与半径的几次方成正比？其速度分布规律为旋转抛物面吗？熟记管轴线上的最大速度及管截面上的平均速度的计算式和计算流量的哈根—泊肃叶公式。
8．注意：粘性流体在圆管中层流流动时，管截面上的平均速度仅等于轴心最大速度的一半，其流量与管径的四次方成正比；圆管层流流动沿程阻力系数λ=64/Re；圆管内层流流动的沿程阻力与平均流速的一次方成正比；沿程阻力系数λ仅与雷诺数Re有关，而与管壁的粗糙度无关；其动能修正系数α＝2，动量修正系数β＝4/3。
9．何谓紊流流动的时均值与脉动值？紊流流动的瞬时值与时均值和脉动值之间的关系如何？时均速度与截面上的平均速度是相同的吗？何谓稳定紊流和非稳定紊流？何谓紊流强度或紊流度？
10．何谓紊流附加切应力？紊流附加切应力是如何产生的？紊流附加切应力应当如何理解？粘性摩擦应力与紊流附加切应力两者有着何种本质区别？
10．普朗特混合长度理论的核心内容是什么？何谓涡动粘性系数？涡动粘性系数是流体的物性参数吗？在什么情况下，流体的粘性摩擦应力与紊流附加切应力相比可以忽略不计？
11．何谓层流底层？它对紊流流动的阻力、传热和传质等现象有何重要的影响？影响层流底层厚度的因素主要有哪两方面？何谓紊流过渡区和紊流核心？为什么说在工程实际中，强紊流流动可按理想流体处理？
12．何谓水力光滑？何谓水力粗糙？何谓“完全粗糙”？ 何谓绝对粗糙度和相对粗糙度及相对光滑度？何谓切应力当量速度？圆管内紊流(包括水力光滑管和水力粗糙管)速度分布的对数分布规律如何？
13．圆管内紊流速度分布的指数分布规律如何？管截面上的平均流速与管中心最大速度间的关系式为何？
14．在尼古拉兹实验曲线中和莫迪曲线中，分别将流动分成哪几个区域？各流动区域的分界线如何确定？各流动区域内的沿程阻力系数λ的影响因素相同吗？各流动区域内的沿程阻力系数λ应如何计算？在各流动区域中沿程阻力与平均速度的几次方成正比？熟记布拉修斯公式(5－52)、阿尔特索里公式(5－57)和尼古拉兹公式(5－60)。
15．何谓润湿周长(湿周)？何谓水力半径？水力半径与管道的半径相等吗？何谓当量直径？当量直径等于水力半径的两倍吗？非圆截面管道的雷诺数和沿程阻力应如何计算？在应用当量直径对矩形截面管道和圆环形截面管道的沿程阻力进行计算时应当注意哪些问题？
16．分析影响局部阻力系数K 的原因。掌握管道截面突然扩大时局部阻力产生的原因及局部阻力系数和局部阻力的计算；注意锐缘的管道出口的局部阻力系数K=1。掌握管道截面突然收缩时局部阻力产生的原因及局部阻力系数和局部阻力的计算；注意锐缘的管道入口的局部阻力系数K=0.5。掌握流体流过弯管时的局部阻力产生的原因及计算。
注意：对于复杂管件的局部阻力系数都是与其相应的计算速度相关联的，不能随便混用。
17．熟记管道截面突然扩大时的局部阻力理论计算公式：221j )(2
1u u p ?=ρ?。 18．注意薄壁孔口和厚壁孔口的区别。理解和掌握孔口截面的缩流系数(收缩系数)、速度系数和流量系数的概念及其物理意义。为什么在相同条件下(A 和H 分别相同)，圆柱形外管嘴(μ=0.82)的流量比圆小孔口(μ=0.62)的流量要大？需要熟记经过圆小孔口稳定流出和经过管嘴稳定流出的速度和流量计算公式(5-85)-(5-87)，以及工业炉门逸气量和吸气量的计算公式(5-93)和(5-94)。
19．管路计算的目的是什么？管路计算的主要内容有哪些？工程中所遇到的管路计算问题可分为哪三类？何谓长管和短管？何谓管路阻抗？注意S H 和S P 的区别。
20．熟练掌握简单管路、串联管路、并联管路、分支管路、均匀泄流管路以及环状管网的流量和压头损失计算原则、方法和计算公式。
21．并联管路的重要性质：并联管路各条支路中流体的压头损失都相等。
但应注意：并联管路各条支路中流体的压头损失相等，是指各条支路的单位重量流体的机械能损失相等，但由于各条支路的流量并不一定相等，所以各条支路中全部流体的总机械能损失并不一定相等。
22．对于均匀泄流管路，比较式(5-117)和(5-99)，你会得出什么样的结论？
第六章 流体绕物体的流动
1.理解和掌握粘性流体运动微分方程的推导过程和方法，以及切向应力τ和法向应力σ的计算。理解和掌握粘性切应力的大小与流体微团角变形速度间的关系、附加法向应力的大小与流体微团线变形速率之间的关系。
2．理解和熟练掌握纳维—斯托克斯方程的物理意义和使用条件。注意：作用在流体微元六面体上的表面应力有十八个分力，但独立的分力只有六个。
3.何谓绕流运动？什么是附面层？附面层的厚度如何定义？附面层有哪些重要的基本特征？层流附面层、紊流附面层和混合附面层如何定义？判别层流附面层和紊流附面层的准则是什么？
4．当粘性流体绕物体流动时，为什么要将整个绕流流场划分为附面层区、尾涡区和外部势流区？对平板而言，层流转变为紊流的临界雷诺数是多少？工程上常取 Re xc =？
5．了解层流附面层微分方程的简化方法和过程以及层流附面层微分方程的使用条件。 注意：附面层的计算主要解决的是附面层厚度沿界面的变化、流体压力分布和流动阻力的计算等问题。
6．理解和掌握附面层动量积分方程的推导过程和推导所依据的原理，附面层动量积分方程的物理意义，附面层动量积分方程的使用方法，解附面层动量积分方程(6-21)时需要补充哪两个关系式？为什么？
7．理解和掌握附面层的位移厚度、动量损失厚度和能量损失厚度的概念、物理意义和计算公式。
8．理解和掌握平板层流附面层的解析计算方法、解析计算过程及解析计算公式；平板层流附面层的近似计算方法、近似计算过程和近似计算公式；特别需要熟知的是：附面层厚度δ、板面上x 处的摩擦切应力τw 、板面上x 处的摩擦阻力系数C fx 、板面上的总摩擦阻力F f 、板面上的总摩擦阻力系数C f 等随流程x 的变化关系。比如平板层流附面层的厚度随x 的变化曲线为二次抛物线，即δ随x 的增加而增大，随来流速度u ∞的增加而减小。
9．理解和掌握平板紊流附面层的近似计算方法、近似计算过程和近似计算公式；特别需要熟知的是：附面层厚度δ、板面上x 处的摩擦切应力τw 、板面上x 处的摩擦阻力系数C fx 、板面上的总摩擦阻力F f 、板面上的总摩擦阻力系数C f 等随流程x 的变化关系。
10．对上述平板层流附面层和平板紊流附面层的计算结果进行比较分析，找出它们的重要差别。
11．理解和掌握平板混合附面层的总摩擦阻力系数和总摩擦阻力的近似计算方法、近似计算过程和近似计算公式。
12．何谓附面层的分离？分析曲面附面层分离的原因；何谓压差阻力(旋涡阻力)？压差阻力是怎样产生的？当出现附面层分离后，随着雷诺数的增大，附面层的分离点是前移还是后
移？旋涡区是增大还是减小？
13．粘性流体绕流圆柱体的流场结构有何特征？速度分布和压力分布有何变化？粘性流体
绕流圆柱体的阻力F
D 及阻力系数C
D
如何确定？何谓“卡门涡街”现象和“阻力跌落”现
象？“卡门涡街”现象在工程上会造成什么影响？
14．试分析图6-16和图6-19中曲线的变化规律。
15．何谓蠕流？理解和掌握斯托克斯对蠕流的解析结果和不同雷诺数下绕流球体的总阻力
F D 及阻力系数C
D
的计算；何谓自由沉降速度？何谓悬浮速度？不同雷诺数下的自由沉降
速度如何计算？非球形物体的当量直径d
e
和圆球度Ω是如何定义的？非球形物体自由沉降速度如何计算？减小绕流物体阻力的措施有哪些？绕流的摩擦阻力和压差阻力都是流体粘性直接作用的结果吗？
流体力学与流体机械习题参考答案
高 等 学 校 教 学 用 书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ==，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。 当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻
流体力学与流体机械习题参考答案
高等学校教学用书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6（2005.1重印）
删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 所以：24 960hM nD μπ=
流体力学复习大纲
流体力学复习大纲 第1章绪论 一、概念 1、什么是流体？（所谓流体，是易于流动的物体，是液体和气体的总称，相对于固 2、 3 4 5 6 7 8 9 10；牛 公式；粘性、粘性系数同温度的关系；理想流体的定义及数学表达；牛顿流体的定义； 11、压缩性和热胀性的定义；体积压缩系数和热胀系数的定义及表达式；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义。
二、计算 1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。 第2章流体静力学 一、概念 1、流体静压强的定义及特性；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）； 2 3 4 5 6 7 1、U 2 3； 4 第3章一元流体动力学基础 一、概念 1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）； 2、流场的概念，定常场与非定常场（即恒定流动与非恒定流动）、均匀场与非均匀场的概念及数学描述；
3、流线、迹线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候两线重合； 4、一元、二元、三元流动的概念；流管的概念；元流和总流的概念；一元流动模型； 5、连续性方程：公式、意义；当流量沿程改变即有流体分出或流入时的连续性方程； 6、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对流导数（迁移导数、对流导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度的公式； 7、 8、 h轴的9 10 1 2、流线、迹线方程的计算。 3、连续方程、动量方程同伯努利方程的综合应用（注意伯努利方程的应用，注意坐标系、控制体的选取、受力分析时尤其要注意表压力是否存在）； 第4章流体阻力和能量损失 一、概念
流体力学与流体机械习题参考答案
高等学校教学用书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编 . 流体力学与流体机械 , 徐州：中国矿业大学出版社， （重印） 删掉的题目： 1-14 、2-6 、 2-9 、 2-11 、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 m 3 的容器中装满了油。已知油的重量为 12591N 。求油的重度 和密度 度是多少 1-8 解： 12591 856.5kg/m 3 ； 9.8 1.5 3 g 8394N/m 3 1-11 面积 A 0.5m 2 的平板水平放在厚度 h 10mm 的油膜上。用 F 4.8N 的水 平力拉它以 U 0.8m/s 速度移动（图 1-6 ）。若油的密度 856kg/m 3 。求油的动 力粘度和运动粘度。 解： F 9.6N/m 2 ， A U h 0.12Pags ， 所以， U ， h ， / 0.12 /856 1.4 10 4m 2/s 1-12 重量 G 20N 、 面积 A 0.12m 2 的 平板置于 斜面 上。其间 充满 粘度 0.65Pags 的油液（图 1-7）。 当油液厚度 h 8mm 时。问匀速下滑时平板的速 解： F G sin 20o 6.84N ， F A 57Pags ， 因为 U ，所以 U h 57 0.008 h 0.65 0.7m/s 1- 13 直径 d 50mm 的轴颈同心地在 D 50.1mm 的轴承中转动（图 1-8 ）。间隙 中润滑油的粘度 0.45Pags 。当转速 n 950r/min 时，求因油膜摩擦而附加的阻
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、绕流物体的阻力由和两 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。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。
流体力学下复习提纲
《流体力学与流体机械》(下)复习思考提纲 第七章相似原理与因次分析 1．简述人类探索自然规律的方法。 2．简述模型实验研究的方法、分类及其区别。 3．何谓几何相似、时间相似、物理现象相似？向量相似的条件是什么？ 4．何谓因次？何谓基本因次和导来因次？因次如何表示？流体力学中常用的基本因次有哪些？5．何谓有因次量和有因次方程？何谓无因次量和无因次方程？ 6．简述有因次量和无因次量的实际意义。 7．何谓准数？简述斯特罗哈准数、雷诺准数、欧拉准数、付鲁德准数、马赫准数、阿基米德准数的物理意义和适应场合。 8．有因次方程、无因次方程和准数方程的实用意义是什么？ 9．何谓定性参数？定性参数应如何选取？ 10．描述物理现象的单值条件有哪几个？ 11．相似三定理的内容和实质是什么？相似三定理能够解决哪些问题？ 12．何谓决定性准数和被决定性准数？准数方程一般写成何种形式？为什么？ 13．相似转换法和积分类比法的原理和步骤有哪些？ 14．简述因次和谐原理，以及瑞利因次分析法的原理、方法和步骤。 15．伯金汉π定理与相似第三定理有何不同？ 16．瑞利因次分析法及伯金汉π定理的应用存在着哪些不足之处？ 17．简述相似准数转换的方法、目的和意义。 18．何谓粘性流体的“稳定性”和“自动模化性”？简述模型实验研究的基本要点。 第八章可压缩流体的流动 1．理想的可压缩流体在流动过程中，其机械能是守恒的吗？ 2．何谓流体的比热、内能、焓、熵？等压比热与绝热指数和气体常数有何关系？ 3．完全气体的内能和焓只与哪个参量有关？ 4．简述热力学第一定律的能量方程式的物理意义和使用条件。 5．弱扰动波的传播与流体的可压缩性有何关系？根据音速表达式分析之。 6．写出完全气体的音速计算式及其影响因素。 7．弱扰动波在超音速流场中的传播有何特征？马赫角与马赫数之间的相互关系是什么？ 8．可压缩理想流体一维稳定流动的基本方程有哪些？在等熵流、等温流和摩擦流中应如何确定彼此独立的基本方程式？ 9．能量方程式有哪几种形式？分析各流动参量之间的变化关系。 10．何谓滞止参量？何谓临界参量？何谓极限速度？何谓临界速度？极限速度和临界速度只与哪些参量有关？ 11．亚音速气流与超音速气流在收缩形管道或扩张形管道内等熵流动时，其流速、压力、温度、
(完整word版)流体力学与流体机械习题(含答案)参考答案
高等学校教学用书 主讲：张明辉
中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6 （2005.1重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度 0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω==
流体力学复习题一及答案
流体力学复习题一 一、单项选择题(本大题共 10小题，每小题2分，共20分) 1．流体在静止时( )。 A ．既可以承受压力，也可以承受剪切力 B ．既不能承受压力，也不能承受剪切力 C ．不能承受压力，可以承受剪切力 D ．可以承受压力，不能承受剪切力 2．如图所示，密闭容器上装有U 型水银测压计。在同一水平面上1、2、3点上的压强关系为( )。 A ．p 1=p 2=p 3 B ．p 1＜p 2＜p 3 C ．p 1＞p 2＞p 3 D ．p 1＞p 2=p 3 3．恒定流一定是( )。 A ．当地加速度为零 B ．迁移加速度为零 C ．向心加速度为零 D ．质点加速度为零 4．在总流伯努利方程中，压强P 是渐变流过流断面上的( )。 A ．某点压强 B ．平均压强 C ．最大压强 D ．最小压强 5．圆管均匀流过流断面上切应力符合( )。 A ．均匀分布 B ．抛物线分布 C ．管轴处为零、管壁处最大的线性分布 D ．管壁处为零、管轴处最大的线性分布 6．如图所示，安装高度不同、其他条件完全相同的三根长管道的流量关系为( )。 A ．Q 1=Q 2=Q 3 B ．Q l ＜Q 2＜Q 3 C ．Q l ＞Q 2＞Q 3 D ．Q l ＜Q 2=Q 3 7．有压管流中，阀门瞬时完全关闭，最大水击压强?p 的计算公式为( )。 A ．g cv 0 B ．z gT l v 02 C ．z T T cv 0ρ D ．0cv ρ 8．只适用于明渠均匀流流动状态的判别标准是( )。 A ．微波波速 B ．临界底坡 C ．弗劳德数 D ．临界水深 9．矩形修圆进口宽顶堰在>H p 3.0的条件下，其流量系数( )。 A ．m ＜0.32 B ．m=0.32 C ．m=0.36 D ．m ＞0.36 10．用裘皮依公式分析普通完全井浸润线方程时的变量是( )。 A ．含水层厚度 B ．浸润面高度 C ．井的半径 D ．渗透系数
《流体力学与流体机械》试题库(1)
《流体力学与流体机械》试题库（一） 一、选择题（每小题2分，共30分） 1、小切应力作用于静止流体时，流体（ ） A.粘度大时仍可保持静止 B.即刻开始流动 C.在过一定时间后才开始流动 D.是否流动还要看其他条件。 2、流体处于平衡状态的必要条件是（ ） A.流体无粘性 B.流体粘度大 C.体积力有势 D.流体正压 3、当某点处存在真空时，该点的压强不可能的情况是（ ） A.绝对压强为正值. B.相对压强为正值。 C.绝对压强小于当地大气压强。 D.相对压强为负值。 4、静水中斜置平面壁的形心淹深h c 与压力中心淹深h D 的关系为（ ） A.h c >h D B.h c =h D C .h c 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。 5.液体气化压强的大小与液体的温度和外界压强有无关系？根据液体气化压强的特性，流体在什么情况下会产生不利因素/ 答：①分子的活动能力随温度升高而升高，随压力的升高而减小，气化压强也随温度的升高而增大，随外界的压强的增大而减小。②流体在流动过程中，液体与固体的接触面处于低压区，并低于气化压强时液体气化，在固体产生气泡；随液体流动进入高压区，气泡中的气体便液化，液化产生的液体将冲击固体表面。若运动为周期性的，将造成固体表面疲劳并使其剥落产生气蚀。 《流体力学与流体机械》(上)复习提纲 第一章流体及其物理性质 1．流体如何定义？流体为什么具有流动性？流体与固体有何本质区别？液体与气体的特点有何不同？ 2．何谓流体微团和流体质点？把流体作为连续性介质假设有何实际意义？分析该假设的合理性。 3．理解和熟练掌握流体的密度、重度、比重和比容等重要物性参数的概念，特别需要注意比重和重度的区别，均匀流体和非均匀流体，以及混合流体的密度、重度等物性参数的应如何计算？重度与密度之间的关系，熟练掌握等压条件下气体密度的简化计算式(1-13)。 4．何谓流体的压缩性和膨胀性？流体压缩性和膨胀性的大小如何度量？流体的体积压缩系数βp、体积弹性系数E及体积膨胀系数β 的单位是什么？如何用这三个系数的大小来判别流体压 T 缩性的大小？ 5．理解和熟练掌握理想气体状态方程的形式和物理意义，以及方程中各物理量的单位。 6．可压缩流体和不可压缩流体是如何定义的？液体就是不可压缩流体、而气体就是可压缩流体吗？不可压缩流体是真是存在的流体吗？引入不可压缩流体的概念有何实际意义？在什么情况下可以认为流体是不可压缩的？ 7．理解和掌握马赫数M的概念及其物理意义，为什么说当M＜0.3时，流体的可压缩性可以忽略不计？ 8．何谓流体的粘性和粘性力(内摩擦力)？为什么流体会具有粘性？重点掌握流体的粘性是怎样产生的？流体与固体壁面间的粘性和粘性力是如何构成的？流体的内摩擦力与固体壁面间的摩擦力有何区别？它们所遵循的规律相同吗？ 9．深入理解和熟练掌握牛顿内摩擦定律的内容、数学表达式的形式及其物理含义和工程应用。何谓速度梯度？ 10．深入理解和熟练掌握流体的动力粘度和运动粘度的物理本质及含义、二者之间的区别与联系，分析影响流体的粘性的两大主要因素——压力和温度对流体的粘性的影响。 11．处于静止状态或等速运动状态下的流体是没有粘性的吗？何谓流体的粘性切应力？12．了解流体粘度的常用测量方法及恩氏粘度的概念，以及恩氏粘度如何转换成运动粘度和动力粘度。 13．何谓粘性流体？何谓理想流体？理想流体是真是存在的流体吗？把实际流体假设成为理想流体有何实际意义？何谓完全气体？何谓牛顿流体？何谓非牛顿流体？非牛顿流体又可分为哪几类？ 14．何谓表面张力？表面张力是怎样产生的？表面张力的大小如何表示？它的单位是什么？影响表面张力的主要因素有哪些？表面张力所引起的附加法向压力应如何计算？ 15．何谓毛细现象？产生毛细现象的根本原因是什么？毛细现象在工程上会造成什么影响？液体在毛细管内上升或下降的高度应如何计算？ 第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大 1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场——充满运动流体的空间称为流场 流线——流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管——由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束——流管内所充满的流体称为流束。 流量——单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+?? +??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=) ()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++= 《流体力学与流体机械》试题库（七） 一、选择题（每小题2分，共20分） 1、在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为（ ） A.牛顿流体及非牛顿流体 B.可压缩流体与不可压缩流体 C.均质流体与非均质流体 D .理想流体与实际流体 2、压力表的读值是（ ） A ．绝对压强 B ．绝对压强减去当地大气压 C ．绝对压强加当地大气压 D ．当地大气压减去绝对压强。 3、若流动是一个坐标量的函数，又是时间t 的函数，则流动为 A ．一元流动； B ．二元流动； C ．一元非恒定流动 D ．一元恒定流动。 4、沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含（ ） A ．不可压缩流体 B ．无粘流体 C ．恒定流动 D ．无旋流动 5、公式gRJ ρτ=适用于（ ） A ．均匀流； B ．急变流 C ．层流 D ．紊流 6、圆管内满流时，管道的几何直径d 与水流的水力半径R 的关系为（ ） A. d=R B. d=2R C . d=4R D. d=8R 7、速度势函数存在于（ ）流动中。 A ．不可压缩流体 B ．平面连续 C ．所有无旋 D ．任意平面 8、在安排管道阀门阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是（ ） A .雷诺数Re B.弗鲁德数Fr C.斯特罗哈数St D.欧拉数Eu 9、水泵的几个性能参数之间的关系是在( )一定的情况下，其他各参数随Q 变化而变化， 水泵厂通常用特性曲线表示。 A ．N B. H C ．η D ．n 10、不同叶型对风机的影响是不同的，下列说法中不正确的是（ ） A ．前向叶型时，β2>900 B ．前向叶型的风机容易超载。 C ．前向叶型的风机效率高。 D ．前向叶型的风机能获得更大的理论扬程。 ~ 高等学校教学用书 》 流体力学与流体机械习题参考答案 : 主讲：张明辉 中国矿业大学出版社 & 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 . 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s F A τ==， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 / 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F == 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： — 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω==，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 流体复习整理资料 第一章 流体及其物理性质 1.流体的特征——流动性: 在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。也可以说能够流动的物质即为流体。 流体在静止时不能承受剪切力，不能抵抗剪切变形。 流体只有在运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。 只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，将会发生连续变形而流动。 运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。 2.流体的重度：单位体积的流体所的受的重力，用γ表示。 g 一般计算中取9.8m /s 2 3.密度：=1000kg/，=1.2kg/，=13.6，常压常温下，空气的密度大约是水的1/800 3. 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。通常液体和低速流动的气体（Ｕ<70m ／s ）可作为不可压缩流体处理。 4.压缩系数： 弹性模数：21d /d p p E N m ρβρ== 膨胀系数：）（K /1d d 1d /d T V V T V V t ==β 5.流体的粘性：运动流体存在摩擦力的特性（有抵抗剪切变形的能力），这就是粘滞性。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。温度升高时，液体的粘性降低，气体粘性增加。 6.牛顿摩擦定律： 单位面积上的摩擦力为： 摩擦力为： 此式即为牛顿摩擦定律公式。其中：μ为动力粘度，表征流体抵抗变形的能力，它和密度的比值称为流体的运动粘 3 /g N m γρ=p V V p V V p d d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m N V p p ρβρ=-=h U μτ=dy du A h U A A T μμτ===ρ μ ν＝ 3.某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？ 【解】根据伯氏方程：-△p=32uμl/d2以及： (π/4)d12u1=(π/4)d22u2=Vs 已知：d2=2d1 则：u1/u2=d22/d12=(2d1)2/d12=4 即：u2=u1/4 原工况：-△p1=32u1μ1l1/d12 现工况：-△p2=32u2μ2l2/d22 ∵μ2=μ1 l2=l1 u2=u1/4 d2=2d1 将上述各项代入并比较： 现/原:△p2/△p1=[32×(1/4)u1×μ2×l2/(2d1)2 ]/ [32×u1×μ1×l1/d12]=1/16 因摩擦而引起的压降只有原来的1/16 5.某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σh f=20.6u2/2 [J/kg ],因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是gZ1=gZ2+Σh f g(Z1-Z2)=Σh f =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m 6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为31 7.7 J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。 第一早 流体的定义：流体是一种受任何微小的剪切力作用时，都会产生连续变形的物质。能够流动的物体称为流体，包括气体和液体。 流体的三个基本特征： 1、易流性：流动性是流体的主要特征。组成流体的各个微团之间的内聚力很小，任何微小的剪切力都会使它产生变形，（发生连续的剪切变形）一一流动。 2、形状不定性：流体没有固定的形状，取决于盛装它的容器的形状，只能被限定为其所在容器的形状。（液体有一定体积，且有自由表面。气体无固定体积，无自由表面，更易于压缩） 3、绵续性：流体能承受压力，但不能承受拉力，对切应力的抵抗较弱，只有在流体微团发生相对运动时，才显示其剪切力。因此，流体没有静摩擦力。 三个基本特性： 1.流体惯性涉及物理量：密度、比容（单位质量流体的体积）、容重、相对密度 （与4摄氏度的蒸馏水比较） 2.流体的压缩性与膨胀性 压缩性：流体体积随压力变化的特性成为流体的压缩性。用压缩系数衡量 K，表征温度不变情况下，单位压强变化所引起的流体的体积相对变化率。其倒数为弹 性模量E,表征压缩单位体积的流体所需要做的功。 膨胀性：流体的体积随温度变化的特性成为膨胀性。体胀系数a来衡量，它表征压强不变的情况下，单位温度变化所引起的流体体积的相对变化率。 3 .流体的粘性流体阻止自身发生剪切变形的一种特性，由流体分子的结构及分子间的相互作用力所引起的，流体的固有属性。 恩氏粘度计测量粘度的一般方法和经验公式，见课本的24页 牛顿内摩擦定律：当相邻两层流体发生相对运动时，各层流体之间因粘性而产生剪切力， 且大小为：（省略）实验证明，剪切力的大小与速度梯度（流体运动速度垂直方向上单位长 度速度的变化率）以及流体自身的粘度（粘性大小衡量指标）有关。 温度升高时，液体的粘性降低，气体的粘性增加。（原理，查课本24~25页） 三个力学模型 1?连续介质模型：便于对宏观机械运动的分析，可以认为流体是由无穷多个连续分布的流体微团组成的连续介质。这种流体微团虽小，但却包含着为数甚多的分子，并具有一定的体积和质量，一般将这种微团称为质点。连续介质中，质点间没有空 隙（但物理结构上的分子之间是有的），质点本身的几何尺寸，相对于流体空间或流体中的固体而言，可忽略不计，并设质点均质地分布在连续介质之中。 2、不可压缩流体模型：通常把液体视为不可压缩流体，把液体的密度视为常量。通常把气体作为可压缩流体来处理，特别是在流速较高、压强变化较大的场合，它们 的体积的变化是不容忽视的，必须把它们的密度视为变量。但在低压，低速情况下，也可以认为气体是不可压缩的。 3、理想流体模型: 理想流体就是完全没有粘性的流体。实际流体都具有粘性，称为粘性流体。 第二章、流体静力学 流体平衡：一种是流体相对于地球没有运动，称为静止状态；另一种是容器有运动而流体相对于容器静止，称为相对平衡状态。 作用于流体上的力： 质量力：作用在每个流体质点上的力，大小与流体质量成正比。 习题 一、填空题 （一） 1.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（B） A、偏大； B、偏小； C、越大越好 2.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（A） 水速。 A、大于； B、小于； C、等于 3.一设备表压为460 mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3 kPa）。 A、760； B、101.3； C、160； D、21.3 4.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。 A、不变； B、减小； C、增大； D、不定 5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。 A、无关； B、增大； C、减小； D、不定 6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。 A、不定； B、增大； C、减小； D、不变 7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100 kPa）。 A、450； B、250； C、460； D、-450 8.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。 A、不变； B、越大； C、越小； D、不定 9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的( )倍。 A、4； B、5； C、2； D、1.75 10.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的( ) 倍。 A、1/2； B、2； C、4； D、1/4 11.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的( ) 倍。 A、1/2； B、2； C、4； D、1/4 12.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为( ) ；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为( )。 A、层流； B、定态流动； C、湍流； D、非定态流动 16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的( ) 倍。 A、1/2； B、1； C、2； D、2.5 17.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的( )倍。 A、1/2； B、1； C、2； D、2.5 18.层流流动时，保持流量不变，将管径减小一倍（管内仍为层流），阻力为原来的( )倍；当摩擦系数为常数时，保持流量不变，管径减小一倍，相对粗糙度不变，阻力为原来的( )倍。 A、2； B、4； C、8； D、16 40.用U 型压差计测量压强差时，压强差的大小（） A、与读数有关，与密度差有关，与U 形管粗细无关； B、与读数无关，与密度差无关，与U 形管粗细有关； 《流体力学与流体机械》复习考试资料 仅供部学习交流使用安全131班编制 绪论： 1.流体力学是以研究流体（包括液体和气体）为研究对象，研究其平衡和运动基本规律的科学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。 2.流体力学的主要研究方法：实验研究、理论分析、数值计算。第一章流体及其物理性质 1.流体：在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。 主要特征：流动性 2.连续介质假说：质点（而不是分子）是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性，且在空间和时间上具有连续性。 3.流体的粘性 （1）流体产生粘性的原因：流体的聚力；动量交换；流体分子和固体壁面之间的附着力。 （2）流层之间的摩擦力:带动力和阻力（一对大小相等、方向相反的作用力） （3）流体摩擦切应力:τ=μ·（du/dy) (N/m2) τ=F/A=μ·U/h (N/m2) （4）相对运动的结果使流体产生剪切变形。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。 （5）粘性的度量：动力粘度μ＝τ/（du/dy) (pa·s) 运动粘度ν＝μ/ρ (m2/s) 温度升高时，流体的粘性降低，气体的粘性增加。 4.课后习题答案 第二章流体静力学 1.作用在流体上的力 （1）表面力：作用在被研究流体的表面上，其大小与被作用的面积成正比，如法向压力和切向摩阻力。（平衡流体不存在表面切向力，只有表面法向力） （2）质量力：作用在被研究流体的每个质点上，其大小与被研究流体的质量成正比，如重力和惯性力。质量力常用单位质量力表示，所谓单位质量力，是指作用在单位质量流体上的质量力。 2.流体静压力及其特性 流体处于平衡状态时，表面力只有压力，称其为静压力，单位面积上作用的静压力称为静压强。 静压力有两个重要特性： ①静压力垂直于作用面，并沿着作用面法线方向； ②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关，其值均相等。 3.流体平衡微分方程式（压力差公式） dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz) 4.等压面：平衡流体中压力相等的点所组成的平面或曲面称为等压面。等压面的两个性质：（1）平衡流体中，任一点的等压面恒与质量力正交；（2）当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 5.重力作用下流体静压力的分布规律 （1）静压强分布规律 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、绕流物体的阻力由和两 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。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。流体力学复习题
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