流体力学杨树人版思考题5~9章
第五版 流体力学习题答案完整版
《流体力学》答案1-6．当空气温度从00C 增加至020C 时，ν值增加15%，容重减少10%，问此时μ值增加多少？⎡⎤⎣⎦解0000000000(115%90%)()()0.035 3.5%gggγγννμμρνρνμρνγν⨯---====1-7．图示为一水平方向运动的木板，其速度为1m s ，平板浮在油面上，油深 1mm δ=，油的0.09807Pa s μ=，求作用于平板单位面积上的阻力？⎡⎤⎣⎦解10.0980798.070.001du Pa dy τμ==⨯= 1-9．一底面积为4045cm ⨯，高为1cm 的木板，质量为5kg ，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动，已知1m v s =，1mm δ=，求润滑油的动力粘滞系数？⎡⎤⎣⎦解0T GSin α-= 55255131313T GSin G g g α==⋅=⨯⨯=所以 10.400.451800.001du T A dy μμμ==⨯=但 259.8070.10513180Pa s μ⨯==⋅⨯所以1-10．一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ＝1mm ，全部为润滑油充满，μ＝0.1Pa.s ，当旋转角速度ω＝16s －1，锥体底部半径R ＝0.3m,高H ＝0.5m 时，求：作用于圆锥的阻力矩。
解： 取微元体， 微元面积：阻力矩为：阻力： 阻力矩51213GVδ22cos 0dhdA r dl r du r dy dT dA dM dT rππθωτμμδτ=⋅=⋅-====⋅0333012cos 12()cos 12cos HHHM dM rdT r dAr r dh r dh r tg h tg h dhττπθωμπθδθωμπθδθ====⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰1-14．图示为一采暖系统图，由于水温升高引起水的体积膨胀，为了防止管道及暖气片胀裂，特在顶部设置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地，若系统内水的总体积38V m =，加热前后温度差050t C =，水的热胀系数0.0005α=，求膨胀水箱的最小容积？⎡⎤⎣⎦解因为 dV V dt α=所以 30.00058500.2dV Vdt m α==⨯⨯=2-2．在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差250Z mm =，求盛水容器液面绝对压强1p 及测压管中水面高度1Z ？⎡⎤⎣⎦解312013.6109.80.056664a p Z p γ=+=⨯⨯⨯=11 6.6640.686809.8p Z m mm γ==== 2-6．封闭容器水面的绝对压强20107.7KNp m =，当地大气压强298.07a KNp m =，试求（1）水深0.8h m =的A 点的绝对压强和相对压强？（2）若容器水面距基准面高度5Z m =，求A 点的测压管高度和测压管水头。
工程流体力学答案第九章共7页文档
[陈书9-11] 具有s Pa 1003.43⋅⨯=-μ，3m kg 740=ρ的油液流过直径为2.54cm 的圆管，平均流速为0.3m/s 。
试计算30m 长度管子上的压强降，并计算管内距内壁0.6cm 处的流速。
［解］管内流动的雷诺数：μρdu =Re 将s Pa 1003.43⋅⨯=-μ、3m kg 740=ρ、s m 3.0=u 和d=2.54cm 代入，得： 因为20002.1399Re <=，所以流动为层流，沿程阻力损失系数：沿程阻力损失：gu d l h 22λλ=表示成压强降的形式：2Re 64222u d l u d l gh p ρρλρλ===∆代入数据，得：()Pa 1799974054.2152.139964209.07401054.2302.1399642=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=∆-p因为是层流运动，流速满足抛物面分布，且其分布为： 将()cm 67.06.0254.2=-=r 、s Pa 1003.43⋅⨯=-μ、d=2.54cm 和l=30m 代入，得： ［陈书9-12］某种具有3m kg 780=ρ，s Pa 105.75⋅⨯=-μ的油，流过长为12.2m ，直径为1.26cm 的水平管子。
试计算保持管内为层流的最大平均流速，并计算维持这一流动所需要的压强降。
若油从这一管子流入直径为0.63cm ，长也为12.2m 的管子，问流过后一根管子时的压强降为多少？［解］管内流动的雷诺数：μρdu =Re 管内保持层流时，雷诺数低于下临界雷诺数，即：2320Re ==cre R所以：dR u cre ρμ=将s Pa 105.75⋅⨯=-μ、3m kg 780=ρ、2320=cr e R 和d=1.26cm 代入，得：压强降：()Pa 264.3177.0786.121222323220177.07801026.12.122320642Re 64222222=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯===∆-u d l u d l p ρρλ流入后一根管子时，流量不变，直径减小，用上标“~”表示后一种情况，则有： 所以：4640232063.026.1Re ~e R ~=⨯==d d 此时流动进入湍流光滑区，且5104640e R ~<=，可用布拉修斯公式求解沿程阻力损失系数，即：压强降：23164.02225.02u d l R u d l p e ρρλ==∆ 此时，平均流速：()m 63.026.10177.02⎪⎭⎫⎝⎛⨯=u所以：()Pa 13.1456312677.178636146403164.063.026.10177.027801063.02.1246403164.04225.042225.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=∆-p[陈书9-13] C 30o的水流经过直径d=7.62cm 的钢管（mm 08.0=∆），每分钟流量为3m 340.0。
流体力学例题及思考题汇总
解：Ω=1/2[γh1+γ(h1+ h)]h
γh1 E A
P=Ω×b=1/2[γh1+γ(h1+ h)]hb =117.6kN
h1
h
F 设压力中心距自由面的深度Yd，则： γ(h1+h)
B
yD×(1/2)[γh1+ γ(h1+ h)]h =γh1×h×(h/2+h1)+(1/2)γh ×h×(2h/3+h1) 可解得 yD =2.17m
Shenghua Pang Feb.2010
例: 一块可动平板与另一块不动平板之间为某种液体， 两块板相互平行，它们之间的距离h=0.5mm。若可动
平板以v=0.25m/s的水平速度向右移动，为了维持这个
速度需要每m2面积上的作用力为2N，求这二平板间液
解 体的粘度。 由牛顿内摩擦定律 du dy 认为两板间液体速度呈 线性分布，故 du v 0.25 5 102 s -1 dy h 0.5 103 2 所以 4 103 P a s 2 u/h 5 10
h1 h
B
Y
=2+1/6=2.17(m) 计算结果与图解法同
Shenghua Pang Feb.2010
思考题 1. 任意形状平面壁上静水压力的大小等于____处静水 压强乘以受压面的面积。 A. 受压面的中心 B. 受压面的重心 D. 受压面的垂心
C. 受压面的形心
2. 垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P 的作用点到水面的距离 yD为： (2m)
Shenghua Pang Feb.2010
V 0.0661 100% 2.64% V 2.5
例: 使水的体积减小0.1%及1%时，应增大压强各为
工程流体力学课后答案杨树人主编
第一章 流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4ºC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2.甘油在温度0ºC 时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
333/123488.91260/1260/26.1m Ng m kg cm g =⨯==⇒==ργρ 1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？MPa Pa E E VVVV p p6.191096.101.07=⨯==∆=∆=∆β 1-4.容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V p β Pa E p89104105.211⨯=⨯==-β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。
若汽油的膨胀系数为0.0006ºC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pV dT T V dV ∂∂+∂∂=00V TVT V V T T ββ=∂∂⇒∂∂=00V p V p V V p p ββ-=∂∂⇒∂∂-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂=从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p E V T T V V dpV dT V dV T p pp T TT VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=--=-⎰⎰⎰βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-⨯⨯=∆-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0⨯=⋅⋅=βV dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N 1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?()c S t St s m 3131.0/101.310009.01028253==⨯=⨯⨯==--ρμν 1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？ 解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9.如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pap A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhgh hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。
工程流体力学课后习题答案(杨树人)
工程流体力学目录第一章流体的物理性质 (1)一、学习引导 (1)二、难点分析 (2)习题详解 (3)第二章流体静力学 (5)一、学习引导 (5)二、难点分析 (5)习题详解 (7)第三章流体运动学 (13)一、学习引导 (13)二、难点分析 (13)习题详解 (16)第四章流体动力学 (22)一、学习引导 (22)习题详解 (24)第五章量纲分析与相似原理 (34)一、学习引导 (34)二、难点分析 (34)习题详解 (36)第六章粘性流体动力学基础 (40)一、学习引导 (40)二、难点分析 (40)习题详解 (42)第七章压力管路孔口和管嘴出流 (50)一、学习引导 (50)二、难点分析 (50)习题详解 (51)主要参考文献 (59)第一章流体的物理性质一、学习引导1．连续介质假设流体力学的任务是研究流体的宏观运动规律。
在流体力学领域里，一般不考虑流体的微观结构，而是采用一种简化的模型来代替流体的真实微观结构。
按照这种假设，流体充满一个空间时是不留任何空隙的，即把流体看作是连续介质。
2．液体的相对密度是指其密度与标准大气压下4℃纯水的密度的比值，用δ表示，即=ρδρ水3．气体的相对密度是指气体密度与特定温度和压力下氢气或者空气的密度的比值。
4．压缩性在温度不变的条件下，流体的体积会随着压力的变化而变化的性质。
压缩性的大小用体积压缩系数βp表示，即1 =p dVβV dp5．膨胀性指在压力不变的条件下，流体的体积会随着温度的变化而变化的性质。
其大小用体积膨胀系数βt表示，即1 = t dVβV dt6．粘性流体所具有的阻碍流体流动，即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性，简称粘性。
7．牛顿流体和非牛顿流体符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。
8．动力粘度牛顿内摩擦定律中的比例系数μ称为流体的动力粘度或粘度，它的大小可以反映流体粘性的大小，其数值等于单位速度梯度引起的粘性切应力的大小。
流体力学课后习题答案第五章
第五章 量纲分析和相似原理5-1 假设自由落体的下落距离S 与落体的质量m,重力加速度g 及下落时间t 有关，试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。
解： c b a t g m S ][][][][=c b a T LT M L )()()(2-=2202:1:0:===+-==b c c b T b L aM2Kgt S = 5-3 已知文丘里流量计喉管流速v 与流量计压强差Δp 、主管直径d 1、喉管直径d 2、以及流体的密度ρ和运动粘滞系数ν有关，试用π定理确定流速关系式。
解： 0),,,,,(21=∆νρd d p v f取ρ,,2d v 为基本量11121c b a d v p ρπ∆=，222212c b a d v d ρπ=，33323c b a d v ρνπ= 111][][][][:21c b a d v p ρπ=∆111)()()(3121c b a ML L LT T ML ----=1,0,22:31:1:11111111===-=--+=-=c b a a T c b a L c Mρπ21v p ∆= 212d d =π 333][][][][:23c b a d v ρνπ= 得 011333===c b a23vd νπ=0),,(2212=∆vd d d v p f νρ),(21212νρvd d d f v p =∆)(Re,122d d p v Φ=∆ρ )(Re,12d d pv Φ∆=ρ 5-4 球形固体颗粒在流体中的自由沉降速度f u 与颗粒的直径d 、密度s ρ以及流体的密度ρ、动力黏滞系数μ，重力加速度g 有关。
试用π定理证明自由沉降速度关系式,f s f u d u f ρρρμ⎡=⎢⎣。
解： 0),,,,,(=g d u f s f μρρ取ρ,,d u f 为基本量333232111321,,c b a f c b a f s c b a f d u d u d u gρμπρρπρπ===计算有121-=d u gf π ρρπs =2 ρμπd u f =3 ),(2ρμρρd u f u dg f s f =,f s f u d u f ρρρμ⎡=⎢⎣ 5-6 用水管模拟输油管道。
流体力学课后习题及答案-第9章
解：流量系数])()(55.01)[03.00027.0405.0(22Bb P H H B b B H mc ++--+=4127.0])22.1()5.025.025.0(55.01)[22.1203.025.00027.0405.0(22=++--+=解：流量系数 35.02.16.075.046.02.16.0301.032.075.046.0301.032.0=+-+=+-+=HPHP m08.096.08.02.06.08.0H H p h h s <=<=-='-= 自由出流 流量 5.105.105.1020.66.19435.02H H H g mb Q =⨯⨯== 开始迭代计算：第1次，取 m 2.1)1(0==H H /s m 15.82.120.635.1)1(=⨯=Q m/s 1.13)6.02.1(415.8)()1()1(0=+=+=p H b Q v第2次: m 1.276.1913.112.1222)1(0)2(0=⨯+=+=g v H H α/s m 87.827.120.635.1)2(=⨯=Q m/s 1.23)6.02.1(4)()2()2(0=+=+=p H b v第3次: m 1.286.1923.112.1222)2(0)3(0=⨯+=+=g v H H α /s m 98.828.120.635.1)3(=⨯=Qm/s 1.25)6.02.1(498.8)()3()3(0=+=+=p H b Q v第4次: )3(022)3(0)4(0m 1.286.1925.112.12H g v H H ==⨯+=+=α迭代计算结束 /s m 98.83=⇒Q解：流量系数同上35.02.16.075.046.02.16.0301.032.075.046.0301.032.0=+-+=+-+=HP HP m96.08.01.16.07.1=>=-='-=H p h h s 先按淹没出流计算 流量 5.105.1020.62H H g mb Q s s σσ== 开始迭代计算：第1次，取 92.02.11.1)1(0==H h s /s m 36.62.178.020.635.1)1(=⨯⨯=Q m/s 88.0)6.02.1(436.6)()1()1(0=+=+=p H b Q v第2次: m 1.246.1988.012.1222)1(0)2(0=⨯+=+=g v H H α89.024.11.1)2(0==H h s /s m 45.724.187.020.635.1)2(=⨯⨯=Q m/s 1.03)6.02.1(445.7)()2()2(0=+=+=p H b Q v第3次: m 1.256.1903.112.1222)2(0)3(0=⨯+=+=g v H H α88.025.11.1)3(0==H h sm2.1)1(0==H H 78.0)1(=s σ87.0)2(=s σ90.0)3(=s σ/s m 80.725.190.020.635.1)3(=⨯⨯=Q m/s 1.08)6.02.1(4)()3()3(0=+=+=p H b v第4次: m 1.266.1908.112.1222)3(0)4(0=⨯+=+=g v H H α87.026.11.1)4(0==H h s /s m 16.826.193.020.635.1)4(=⨯⨯=Q m/s 1.13)6.02.1(416.8)()4()4(0=+=+=p H b Q v第5次: m 1.276.1913.112.1222)4(0)5(0=⨯+=+=g v H H α87.027.11.1)5(0==H h s /s m 25.827.193.020.635.1)5(=⨯⨯=Q m/s 1.15)6.02.1(425.8)()5()5(0=+=+=p H b Q v第6次: )5(022)5(0)6(0m 1.276.1915.112.12H g v H H ==⨯+=+=α迭代计算结束 /s m 25.83=⇒Q解：流量公式3/23/23/23/2031.16.198.1122--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=m m g mb QH先按自由出流用迭代法计算， 第1次：取 则m 59.236.031.13/20=⨯=-H 20200])([212H p b Q g H g v H H +-=-=22)8.0(27.259.2])8.0(8.112[6.19159.2H H +-=+-= 取 H =2代入右端，得H =2.30 H =2.30代入右端，得H =2.35H =2.35代入右端，得H =2.36 H =2.36代入右端，得H =2.36第2次： 38.036.28.05.012.136.28.0301.032.05.12.1301.036.0=+-+=+-+=H P HP m93.0)4(=s σ93.0)5(=s σ2/302H gmb Q =36.0=m则 m 50.238.031.13/20=⨯=-H 20200])([212H p b Q g H g v H H +-=-= 22)8.0(27.250.2])8.0(8.112[6.19150.2H H +-=+-= 取 H =2代入右端，得H =2.21 H =2.21代入右端，得H =2.25H =2.25代入右端，得H =2.26 H =2.26代入右端，得H =2.26第2次： 38.026.28.05.012.126.28.0301.032.05.12.1301.036.0=+-+=+-+=H P HP m 上一次=.迭代结束则 m 50.20=H m 26.2=H校核： 28.093.08.073.10=<=-='-=H p h h s 故按自由出流计算正确解： 流量相对误差 ()2.5%101.114.14.14.12/52/5122/512/512/52=-=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=H H H HH。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答（一）流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γpZ +.即静水力学实验仪显示的测压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。
从表1.1的实测数据或实验直接观察可知.同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2、 当0<B p 时.试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答：以当00<p 时.第2次B 点量测数据（表1.1）为例.此时06.0<-=cm p Bγ.相应容器的真空区域包括以下3三部分：（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.自水面向下深度为0∇-∇=H A P γ的一段水注亦为真空区。
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.均为0∇-∇=H A P γ。
3、 若再备一根直尺.试采用另外最简便的方法测定0γ。
答：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w h 和o h .由式o o w w h h γγ=.从而求得o γ。
4、 如测压管太细.对测压管液面的读数将有何影响？答：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γθσd h cos 4= 式中.σ为表面张力系数；γ为液体的容重；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。
常温（C t ︒=20）的水.mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ.3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小.可认为0.1cos =θ。
于是有 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 一般说来.当玻璃测压管的内径大于10mm 时.毛细影响可略而不计。
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流体力学杨树人版思考题5~9章第五章量纲分析与相似原理1、什么是量纲？量纲是指物理量的性质和种类。
2、何谓量纲和谐原理？有什么用处？一个正确完整的反映客观规律的物理方程中，各项的量纲是一致的，这就是量纲和谐原理，或称量纲一致性原理。
利用量纲和谐原理建立物理方程进行量纲分析。
3、简述π定理内容，应用步骤是怎么样的？如果一个物理现象包含n 个物理量、m 个基本量，则这个物理现象可由这n 个物理量组成的（n-m ）个无量纲量所表达的关系式来描述。
因为这些无因次量用π来表示，就把这个定理称为π定理。
步骤：（1）根据对研究对象的认识，确定影响这一物理现象的所有物理量，写成f （x 1，x 2…x n ）=0的形式。
（2）从所有的n 个物理量中选取m （流体力学中一般m=3）个基本物理量，作为m 个基本量纲的代表。
（3）从3个基本物理量以外的物理量中每次轮取一个，连同3个基本物理量组合成一个无量纲的π项，即如下的（n-3）个π项：π1=113214c b ax x x x ，π2=2223215c b a x x x x ，…，πn-3=333321---n n n c b a nx x x x 式中a i b i c i 为各π项的待定系数。
（4）根据量纲和谐原理求各π项指数a i b i c i 。
（5）写出描述物理现象的关系式，即F （π1，π2，…，πn-3）=0.4、什么是相似准数和相似准则？两个动力相似的流动中的无量纲数（牛顿数）称为相似准数。
作为判断流动是否动力相似的条件称为相似准则。
5、雷诺数和弗劳德数的物理意义是什么？雷诺数：惯性力与粘性力的比值；弗劳德数：惯性力与重力的比值。
6、什么叫雷诺模型和弗劳德模型？雷诺模型：当粘性力为主时，则选用雷诺准则设计模型，称为雷诺模型；弗劳德模型：当重力为主时，则选用弗劳德准则设计模型，称为弗劳德模型。
第六章粘性流体动力学基础1、流动阻力是怎样产生的？如何分类？管流阻力的产生原因是多方面的，首先，流体之间摩擦和掺混可视为内部原因，所形成的阻力称为内部阻力；其次，流体与管壁之间的摩擦和撞击可视为外部原因，所形成的阻力称为外部阻力。
流体沿管路流动时，一方面由于流体的粘性在直管段内所形成的粘性切应力，将阻止流体的流动；另一方面，在管路中的阀门、弯头等各种不同类型的局部管件处将形成漩涡，产生额外阻力。
因此，可将流动阻力分为两类：沿程阻力和局部阻力。
2、为什么可用水力半径表示断面对阻力的影响？流体力学中，将有效断面面积A 与湿周长χ的比值称为水力半径，以Rh 表示，即Rh=A/χ。
水力半径Rh 越大，面积A 越大，内部阻力Fi 越小，湿周长越小，外部阻力Fo 越小，综合阻力越小；水力半径Rh 越小，面积A 越小，内部阻力Fi 越大，湿周长越大，外部阻力Fo 越大，综合阻力越大。
3、两种流态各有何特点？如何判别流态？（1）层流主要表现为流体质点的摩擦和变形，流体质点互不干扰各自成层；紊流主要表现为流体质点的互相掺混，流体质点之间互相掺混杂乱无章。
（2）工程实际中在计算水头损失时，为使计算结果偏于安全，将临界雷诺数取为2000。
当Re<2000时，认为流动时层流；当Re ≥2000时，认为流动是紊流。
4、纳维—斯托克斯方程的物理意义是什么？不可压缩牛顿流体层流流动的运动微分方程式。
5、圆管内层流有哪些特点？（1）圆管层流速度分布为一关于管轴对称的旋转抛物面；（2）管轴处速度最大；（3）层流时管中流量与管径的4次方成比例；（4）牛顿流体圆管层流平均流速为断面最大速度的一半；（5）在圆管有效断面上，粘性切应力与r 成正比。
6、说明绝对粗糙度、平均粗糙度和相对粗糙度的区别？管道内壁上粗糙突起呃平均值称为绝对粗糙度；绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度。
7、何谓层流底层？其大小与哪些因素有关？流体在圆管中流动时，绝大部分流体处于紊流状态，但是，紧贴固体壁面有一层很薄的流体由于受到壁面的限制，脉动运动完全消失，仍能保持层流状态，这一层保持层流的薄层称为层流底层。
层流底层厚度δ是随着雷诺数Re 的改变而变化的。
8、水力光滑管与水力粗糙管如何划分？当δ>Δ，即层流底层完全淹没了管壁的粗糙凸出部分，层流底层以外的紊流的区域完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中流动一样。
在流体力学中，可将这种情况下的管壁看作是光滑的，称为水力光滑管。
当δ>Δ，即管壁的粗糙凸出部分有一部分或大部分暴露在紊流区域中，这时，流体流过凸出部分将引起漩涡，造成新的能量损失，管壁粗糙度将对紊流流动产生影响。
在流体力学中，这种情况下不能再将管壁看作是光滑的，称为水力粗糙管。
9、怎样进行阻力实验来确定沿程水力摩阻系数λ和局部阻力系数ζ的值？沿程水力摩阻系数λ：尼古拉兹实验：将经过筛选的均匀沙砾紧密的贴在管壁表面，做成人工粗糙管，相对粗糙度变化范围d=301~10141，对每一根管道测量在不同流量时的断面平均速度v 和沿程水头损失h f ，再算出雷诺数Re 和沿程阻力系数λ。
局部阻力系数ζ：工程实际中，为了便于把局部水头损失和沿程水头损失合并计算，常常把局部水头损失换算成相当于L 当管长的沿程水头损失，写成h j =g2v d L 2λ。
10、何谓当量直径和当量长度？有什么用处？阻力相同的圆管直径即为非圆管的当量直径，De=4Rh 。
第七章压力管路、孔口和管嘴出流1、何谓压力管路？长管和短管如何区别？液体充满整个过流断面，在一定压差作用下流动的管路，称为压力管路。
长管：局部水头损失和速度水头损失在能量方程中所占比重较小，以致在计算中可以忽略不计的压力管路。
短管：局部水头损失或流速水头损失在能量方程中所占比重较大，以致在计算中不能忽略的压力管路。
2、长管的水力计算通常有哪几类问题计算方法和步骤如何？第一类问题：已知管径、管长和地形，根据给定的的输送量，计算管路中的压差。
计算步骤：（1）根据给定的流量、管径和液体性质，算出Re ，确定流动状态；（2）确定系数β和指数m ，计算水头损失h f ；（3）有能量方程计算压降。
第二类问题：已知管径、管长和地形，在一定压降限制下，确定当某种液体经过时的最大输送量。
计算步骤：试算法：（1）用z 1+g p ρ1=z 2+gp ρ2+h f 求出水头损失h f 的值；（2）假设流动状态，确定系数β和指数m ，求出输送量Q ；（3）验算流态，如果假设正确，则所求得的输送量为正确值，否则重新假设流态。
迭代法：（1）先设定几个不同的流体和输送量，按照第一类问题算法，求出相应水头损失h f ；（2）绘制管路特性曲线；（3）由给定压降，依能量方程求出水头损失h f ；（4）由求得的h f 值，从管路特性曲线上查出相应流量。
第三类问题：已知管长、地形、流体性质和输送量，要求设计最经济管径。
设计管径步骤：（1）根据设计流量，在适宜的流速范围内选择几种不同的管径；（2）按照选择管径，求出相应实际流速；（3）根据实际流速、管径和油品粘度，求出Re ，判别流动状态，进一步求出水头损失；（4）由总水头损失及压力确定泵的扬程和功率，从而算出每年动力消耗费用；（5）计算出全部设备每年平均折旧费；（6）把选用不同管径时每年所需全部开支一一算出；（7）以管径为横坐标，年费用为纵坐标，绘成曲线，综合曲线最低点dm 即为所求最经济管径。
3、串联管路和并联管路各有何特点？串联管路特点：（1）各节点处，流进和流出的流量平衡；（2）全段总水头损失为各段水头损失的总和。
并联管路特点：（1）各并联管内流量的总和等于自入口流入各管的总流量；（2）各并联管内水头损失相等。
4、分支管路如何进行水力计算？（1）根据管路布置，选择起点至最远点之间的管线为主线；（2）选择合理流速，确定管径；（3）计算干线水头损失，确定压头○1计算实际流速和Re ，确定流态，求出水头损失；○2确定节点压头；（4）计算支线水头损失，校核管径。
5、孔口出流有何特点？液体自容器侧壁或底上孔洞泄出，称为孔口出流，孔洞称为孔口。
若孔口具有尖锐的边缘，流体流过孔口时仅有线接触，称为薄壁孔口，其出流阻力只有孔口处的局部阻力；若孔口非锐缘，则液体流出时，将为面接触，其阻力有所增大。
当孔高度e 小于孔口形心在液面深度H 的1/10时，称为小孔口，这时作用在小孔口过流断面上的各点水头可以认为都等于其形心点处的水头H ，而近似的认为全断面上的速度都相似；当孔口高度e 大于H/10时，称为大孔口，其孔口断面上下部水头有明显不同，因而速度也不同。
孔口出流于大气中时称为自由出流；出流于液体中时称为淹没出流。
液体经孔口出流过程中，若液面位置不变，则称为定水头（稳定）出流。
6、收缩系数、流速系数和流量系数的物理意义各如何？三者关系怎样？收缩系数：收缩断面的面积Ac 和孔口断面面积A 的比值，ε=A/Ac ；流速系数：实际流速与理想流速之比，φ =v 实/v 理；流量系数：实际流量与理想流量之比，μ=Q 实/Q 理；关系：μ=εφ。
7、管路中水击现象是如何产生的？问题的实质是什么？有哪些种类？怎样计算水击压力的大小？由于某种原因引起管内液体流速突然变化时，例如迅速开关阀门、突然停泵等，都会引起管内压力突然变化，这种现象叫做水击现象。
这种压力变化是由于管壁和液体的弹性作用，造成压力波在管内迅速传播。
在管路中，这种压力变化是由于液体的惯性造成的。
水击压力计算公式：0cv p ρ=? 压力传播速度c=00/1eE DE c +其中：D 管子直径；e 管壁厚度；E 液体弹性系数；E 0 管材弹性系数；c 0=ρ/E 相当于波内音速第八章理想不可压缩流体平面流动1、何谓势流，有什么特点？速度场旋度为零的流动称为势流。
特点：速度场旋度为0，即ω=0.2、何谓速度环量，它和涡通量及旋度成怎样的关系？在流场中任取一个封闭曲线L ，流速沿着该曲线积分，称为沿曲线L 的速度环量，用符号Г表示，Г=dA A n ?Ω=2dA An ?ω 3、速度势和流函数各有哪些性质？势函数：四等价定理：对单值势函数的势流（1）无旋必有势（2）有旋必无势（3）两点间速度环量与积分路径无关（4）封闭曲线速度环量为零流函数：（1）流函数仅存在于平面流动中；（2）平面势流中流线与等势线相垂直；（3）流经任意单位宽度曲面ab 的流量等于曲线两端点上流函数值之差，而与曲线形状无关。
4、点源、点汇和纯环流的流函数和速度势有何类似之处？点源：ψ=θπ2Q r Q ln 2π?= 点汇：ψ= –θπ2Q r Q ln 2π?-= 纯环流：ψ= –r ln 2πΓ ?π?2Γ= 5、何谓偶极流？何谓偶极矩？把源点及汇点间距离为无穷小的点源及点汇叠加起来，这种流动称为偶极矩；假定当源点与汇点无限接近时，它们的流量是无限的增长，即0→ε。