工程流体力学
新版工程流体力学课后习题答案(杜广生)-新版.pdf
p2 + Hg gh=p1
pB =p2+ 水 g（ h H - H B）
联立以上三式，可得：
pA + 水 g（ H A H）=pB 水 g（h+H H B）+ H ggh
化简可得：
h= (pA
pB )+ 水 g（ H A
( Hg
水 )g
H B）
2.744 105 1.372 105 +1000 9.8 (548-304) 10-2
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
第一章 习题
1. 解： 依据相对密度的定义： d
f
13600 13.6。
w 1000
式中， w 表示 4 摄氏度时水的密度。
2. 解： 查表可知，标准状态下：
CO2 1.976kg / m3 ， SO2 2.927kg / m3 ， O2 1.429kg / m3 ，
pA =pa + Hg gh2 - 水 gh1=101325+13550 9.8 900 10-3-1000 9.8 800 10-3=212.996 kPa
4. 解：
设容器中气体的真空压强为 pe ，绝对压强为 pab
如图所示，选取 1-1 截面为等压面，则列等压面方程： pab + g h=pa
查表可知水银在标准大气压， 20 摄氏度时的密度为 13.55 103 kg/m3
因此，可以计算
h 得到：
h=
pA -pB Hg g
(2.7+2.9)
= 13.55
103
104 =0.422m
(完整版)工程流体力学习题及答案
(完整版)工程流体力学习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第1章 绪论选择题【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d ）【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是d d v y τμ=，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτμ=。
（b ）【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。
（a ）【1.4】理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RTp=ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c ）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。
（a ）【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。
工程流体力学课后思考题-杜广生-
1-1：流体有哪些特性？论述液体与气体特征的异同。
1）流动性、压缩、膨胀性、粘性1—2: 什么是连续介质模型？为什么要建立?1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为在时间和空间连续分布的函数.2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动;②可以用连续函数的解析方法等数学工具去研究流体的平衡和运动规律。
1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。
相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。
关系： 1-4：什么是流体的压缩性和膨胀性？1） 压缩性:在一定的温度下,单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数,其值越大，流体越容易压缩，反之,不容易压缩。
2） 膨胀性：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的？气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。
水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体. 1—6：什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性?1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性2） 黏性是流体的本身属性,永远存在。
1-7：作用在流体上的力有哪些？质量力、表面力。
1-8: 什么是表面张力？表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力2—1：流体静压强有哪些特性？如何证明?1） 特性一:流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向特性二：静压强与作用面在空间的方位无关,只是坐标点的连续可微函数2）??？?2-2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2—3:什么是等压面？等压面的方程是什么？有什么重要性质?1） 在流体中压强相等的点组成的面。
《工程流体力学》试卷(含答案)
《工程流体力学》试卷试卷说明：重力加速度取10m/s2,水的密度取1000kg/m3，水银密度取13.6×103kg/m3，标准大气压取0.1Mpa，动能修正系数和动量修正系数均取1，π取3.14，所有计算结果均保留两位不为零小数（即小于0.1的保留两位有效数字）。
一、填空题（共5空，每空2分，共10分）1.压力输水管模型实验，长度比尺,4，模型流量与原型流量之比应为（）；如果是明渠流实验，模型流量与原型流量之比应为（）。
2.长管各并联管段的（）相等；各串联管段的（）相等。
3.水泵汽蚀现象发生的原因是（）。
二、判断题（每题2分，共10分）1. 应用动量方程时，流体所受合力不应考虑质量力。
（）2.流线是欧拉法的描述，迹线属于拉格朗日法的描述，二者是没有关系的。
（）3.流线是一组同心圆的流体一定属于有旋流动。
（）4.雷诺实验中，层流过渡到紊流有一个过程，紊流过渡到层流则是突然变化。
（）5.大部分局部阻力系数需要通过实验得到，小部分可以计算得到。
（）三、单项选择题（每题2分，共10分）1.运动粘度ν的国际单位是（）A．kg/mB．m/s2C．m2/sD．N/m22.均匀流（）A．迁移加速度为0B．当地加速度为0C．流速不随时间变化D．各点流速均相同3.雷诺数的物理意义表示（）A．黏滞力与重力之比B．重力与惯性力之比C．惯性力与黏滞力之比D．压力与黏滞力之比4.比较在正常工作条件下，作用水头H，直径d相等时，小孔口的流量Q（）和圆柱形外管嘴的流量QnA．Q>QnB．Q<QnC．Q=QnD．无法确定5. 下图中曲面ABCD的压力体绘制，正确的是（）A．B．C．D．以上均不正确四、计算题（共7题，每题10分，共70分）1.如图所示的皮托管，测量风管中空气的点流速，若图中U形水柱计液柱高差为1cm，空气密度为1.2kg/m3，求测点空气流速。
2.如图所示的矩形闸门，高h=3m，宽b=2m，上游水深h1=6m，下游水深h2=5m，求闸门上的静水压力和作用点。
工程流体力学复习题
第一章流体的力学性质复习思考题❖ 1 流体区别于固体的本质特征是什么？❖ 2 试述流体的连续介质概念。
❖ 3 什么是流体的粘性？流体的动力粘度与运动粘度有什么区别？❖ 4 液体的压缩性与什么因素有关？空气与液体具有一样的压缩性吗？❖ 5 牛顿流体与非牛顿流体有什么区别？❖作业1-3,1-4,1-5,1-10练习题一、选择题1、按流体力学连续介质的概念，流体质点是指A 流体的分子；B 流体内的固体颗粒；C无大小的几何点；D 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2、从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体A 能承受拉力，平衡时不能承受切应力；B 不能承受拉力，平衡时能承受切应力；C 不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；D 能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
3、与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是A 切应力与压强；B 切应力与剪切变形速度C 切应力与剪切变形；D 切应力与流速。
4、水的黏性随温度的升高而A 增大；B 减小；C 不变；D 不能确定。
5、气体的黏性随温度的升高而A 增大；B 减小；C 不变；D 不能确定。
6.流体的运动粘度的国际单位是A m 2/s ；B N/m 2；C kg/m ；D N.m/s7、以下关于流体黏性的说法不正确的是A 黏性是流体的固有属性；B 黏性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度；C 流体的黏性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；D 流体的黏性随温度的升高而增大。
8、已知液体中的流速分布u-y 如图1-1所示，其切应力分布为9、以下关于液体质点和液体微团A 液体微团比液体质点大；B 液体微团比液体质点大；C 液体质点没有大小，没有质量；D 液体质点又称为液体微团。
10、液体的粘性主要来自于液体-----------。
A 分子的热运动；B 分子间内聚力；C 易变形性；D 抗拒变形的能力 11.15o 时空气和水的运动粘度为6214.5510/air m s ν-=⨯，621.14110/water m s ν-=⨯，这说明A 、空气比水的粘性大 ；B 、空气比水的粘性小；C 空气与水的粘性接近；D 、不能直接比较。
工程流体力学中的射流与溢流流动分析
工程流体力学中的射流与溢流流动分析工程流体力学是研究在各种工程中流体的运动和相互作用的学科。
其中，射流与溢流流动是工程流体力学中的两个重要现象。
本文将分析射流与溢流流动的特点、应用以及数值模拟方法。
一、射流流动分析射流是指在一定条件下，流体从一个管道或孔洞中以一定速度喷出。
射流流动是工程中常见的现象，如喷管、喷嘴和涡喷。
射流流动有以下特点：1. 高速度：射流流动的速度通常较高，这与流体的动量守恒定律有关。
射流流动将液体或气体的动能转化为机械能，可用于喷淋、清洗、喷射等工程操作。
2. 流形发展：射流流动在离开射流口后会形成一个射流束，随着距离的增加，射流束逐渐扩散，形成流形发展。
根据流形的特点，可以确定射流流动的稳定性、均匀性等。
3. 喷流特性：射流流动呈现出各种不同的喷流特性，如在一定距离后发生的分离、内部逆转、喷雾等现象。
这些特性对于工程设计和优化具有重要意义。
在工程实践中，射流流动广泛应用于水利工程、喷涂设备、火箭喷气推进器等领域。
为了准确描述和分析射流流动，可以采用数学模型和数值模拟方法。
常用的数值模拟方法有有限元方法、有限差分方法和计算流体力学方法等。
二、溢流流动分析溢流流动是指当液体或气体从容器或管道中溢出时的流动现象。
溢流流动的特点如下：1. 自由表面：溢流流动在某一位置形成了一个自由表面，即溢出口处的界面。
这个自由表面对于分析溢流流动的稳定性、流量计算等具有重要影响。
2. 流态转换：溢流流动涉及到液体由管道中持续流动到外部环境中的转换，这个过程中液体的流态也会发生转换，如由层流流态转变为湍流流态。
3. 涡流与湍流：溢流流动常常伴随着涡流和湍流的形成，这与流体受到的阻力和扰动有关。
涡流和湍流的产生对于流动的能量损失和波动有一定影响。
溢流流动在各种应用中都有重要作用，例如水坝溢流、淹没式泵站的溢洪、水池排水等。
为了分析和优化溢流流动，可以采用实验方法和数值模拟方法。
实验方法包括通过试验台和仪器观察和测量溢流流动的各个参数，数值模拟方法如计算流体力学方法可以通过建立相应的数学模型对溢流流动进行模拟和预测。
工程流体力学42有旋流动和无旋流动
旋流动还是无旋流动。
【解】 由于
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x
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1 2
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1 a
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所以该流动是有旋运动。
第二节 有旋流动和无旋流动
? ?v ?u ?
dΓ
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x
?
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xdy
?
2?
zdA
dA
Ωz
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dΓ dA
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2?
z
涡量——以Ω 表示之。它定义为单位面积上的速度环量，
是一个矢量。
Ωx ?
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?
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?
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?
Ωy ?
?u ?
?z
?w ?x
?
2?
? y?
第二节 有旋流动和无旋流动
二、速度环量和旋涡强度
① 速度环量 为了进一步了解流场的运动性质，引入流体力
? 定义：
学中重要的基本概念之一——速度环量。
?
在流场中任取封闭曲线k，如图4-5所示。速度V 沿该封闭
曲线的线积分称为速度沿封闭曲线 k 的环量，简称速度环
工程流体力学
2.3.4 水头、液柱高度和能量守恒（略）
2.3.5 压强的计量单位
法定单位:
帕斯卡，简称帕。1Pa = 1 N/m2。1MPa = 106 Pa
2 流体静力学
2.1 静止流体中压强的特性
2.1.1 静压强定义
静止流体中的压强。平衡状态 F 2（Pa） p lim N/m A 0 A
2.2.2 静压强特性
a.静压强方向沿作用面的内法线方向 b.任一点静压强的大小与作用面的方位无关
从平衡状态下的流体中 取一微元四面体OABC，如 图所示取坐标轴。
绕铅垂轴等速旋转流体特点： 等压面为旋转抛物面，在同一水平面上，轴心 处压强最低，边缘处压强最高。
其它单位:
1atm（标准大气压）=101325 Pa = 1.034kgf/cm 2 = 760 mmHg 1at（工程大气压）=1kgf/cm2=98070 Pa 1mH2O(米水柱)=9807 Pa 1bar(巴) = 105 Pa≈1.02kgf/cm2
2.4 流体的相对平衡
相对平衡：指各流体质点彼此之间及流体与 器皿之间无相对运动的相对静止或相对平衡 状态。 相对平衡流体中，质量力除重力外，还受到 惯性力的作用。
帕斯卡（Pascal，Blaise 1623—1662），是法国著 名的数学家、物理学家、 哲学家和散文家。在物理 学方面作出的突出贡献是， 于1653年首次提出了著名 的帕斯卡定律，为此写成 了《液体平衡的论述》的 著名论文，详细论述了液 体压强的传递问题。应用 这个定律制造的各式各样 的液压机械，为人类创造 了无数的奇迹，他建立的 直觉主义原则对于后来一 些哲学家，如卢梭和柏格 森等都有影响。
工程流体力学思考题赵汉中
工程流体力学思考题赵汉中以下是工程流体力学思考题赵汉中的答案：1. 什么是流体的性质？流体有哪些基本特性？答：流体的性质是指流体所具有的物理特性，如密度、粘度、温度、压力等。
流体具有一些基本特性，如不可压缩性、连续性、流动性等。
2. 什么是牛顿流体和非牛顿流体？它们在流变行为上有何不同？答：牛顿流体是指遵循牛顿粘性定律的流体，其流变行为与剪切速率和剪切应力成正比。
非牛顿流体是指不遵循牛顿粘性定律的流体，其流变行为比较复杂，与剪切速率和剪切应力之间的关系可能不呈线性关系。
3. 什么是层流和湍流？它们在流动特性上有何不同？答：层流是指流体在流动过程中，各层之间相对滑动，没有相互混杂，其流动特性比较规律。
湍流是指流体在流动过程中，各层之间相互混杂，流动特性比较复杂，其流动规律比较难以预测。
4. 什么是伯努利方程？它适用于哪些场合？答：伯努利方程是指理想流体在重力场中作稳定流动时，其流速、压力和位置高度之间的关系的方程式。
它适用于不可压缩的理想流体在重力场中的稳定流动。
5. 什么是压强？压强有哪些单位？答：压强是指单位面积上所承受的压力大小。
压强的单位有帕斯卡、巴、大气压等。
6. 什么是伯努利定理？它适用于哪些场合？答：伯努利定理是指理想流体在重力场中作稳定流动时，其流速大的地方压强较小，流速小的地方压强较大。
它适用于不可压缩的理想流体在重力场中的稳定流动。
7. 什么是雷诺数？它的大小对流动特性有何影响？答：雷诺数是指流体流动中惯性力与粘性力之比。
雷诺数的大小对流动特性有很大的影响，当雷诺数较小时，流动比较规律；当雷诺数较大时，流动比较紊乱。
8. 什么是流体静力学的基本方程？它适用于哪些场合？答：流体静力学的基本方程是指流体处于静止状态时，其压强与位置高度和液体密度之间的关系方程式。
它适用于不可压缩的静止流体。
9. 什么是动量定理？它适用于哪些场合？答：动量定理是指作用在物体上的力和时间的乘积等于物体动量的改变量。
第二章2-工程流体力学
五．一元流,二元流,三元流
一元流(one-dimensional flow):流体在一个方向流 动最为显著，其余两个方向的流动可忽略不计， 即流动流体的运动要素是一个空间坐标的函数。若 考虑流道（管道或渠道）中实际液体运动要素的断 面平均值， 则运动要素只是曲线坐标s的函数，这种流动属于一 元流动。 x u u ( x, t )
dr vdt
dx dy dz dt ux, y, z, t vx, y, z, t wx, y, z, t
初始时刻 t t0 时质点的坐标 a, b, c ，积 分得该质点的迹线方程。
二、流线(streamline)
• 流线：某一时刻处处与速度矢量相切的空间曲线-瞬时性, 。 • 任一时刻t，曲线上每一点处的切向量 d 都与该点的速度向量 相切。 r dxi dyj dzk v x, y, z, t • 流线微分方程：
ux ux ( x, y, z, t ) u y u y ( x, y, z, t )
p p( x, y, z, t )
uz uz ( x, y, z, t )
( x, y, z, t )
x, y, z ,t--欧拉变量，其中x，y，z与时间t有关。
欧拉法是常用的方法。
欧拉法中的加速度 -- 质点速度矢量对时间的变化率。
解：（1）流线方程的一般表达式为
将本题已知条件代入，则有： 积分得： （1+t）lnx = lny + lnC ' 当t= t0时，x=x0，y=y0 ，则有 故过A（ x0，y0，z0 ）点的流线方程为
（2）求迹线方程
代入本题已知条件有： 当t= t0时，x=x0代入上式得