实用流体力学-作业_j
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。
(完整版)工程流体力学习题集及答案
(完整版)工程流体力学习题集及答案（一）选择题1. 下列哪项不是流体的基本特性？（）A. 连续性B. 压缩性C. 粘性D. 不可压缩性答案：D2. 在流体的伯努利方程中，下列哪个物理量保持不变？（）A. 动能B. 势能C. 总能量D. 静压能答案：C3. 下列哪种流动状态是稳定的？（）A. 层流B. 紊流C. 涡流D. 粘性流动答案：A（二）填空题1. 流体的连续性方程是______。
答案：质量守恒方程2. 在流体的伯努利方程中，流速和压强的关系是______。
答案：流速越大，压强越小3. 流体力学中的雷诺数用于判断______。
答案：流动状态（三）计算题1. 已知一水平管道，直径为0.2m，流速为1.5m/s，流体密度为1000kg/m³，求管道中的流量。
答案：流量Q = π * d² * v = π * (0.2m)² * 1.5m/s = 0.0942m³/s2. 一管道中的流体在某一截面处的流速为2m/s，压强为1.5×10⁵Pa，流体密度为1000kg/m³，求该截面处的动能。
答案：动能 = 0.5 * ρ * v² = 0.5 *1000kg/m³ * (2m/s)² = 2000J/m³3. 已知一圆柱形油桶，直径为1m，高为2m，油桶内装有密度为800kg/m³的油，求油桶内油的体积。
答案：油桶内油的体积V = π * d² * h / 4 =π * (1m)² * 2m / 4 = 1.5708m³（四）论述题1. 请简述层流和紊流的区别。
答案：层流是指流体流动时各层流体之间没有交换，流动稳定，速度分布呈抛物线状。
紊流是指流体流动时各层流体之间发生交换，流动不稳定，速度分布呈锯齿状。
2. 请解释伯努利方程的物理意义。
答案：伯努利方程描述了理想流体在流动过程中，流速、压强和高度之间的关系。
流体力学标准化作业答案
流体力学标准化作业答案流体力学标准化作业（三）——流体动力学本次作业知识点总结1.描述流体运动的两种方法（1）拉格朗日法；（2）欧拉法。
2.流体流动的加速度、质点导数流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即投影式为或 ()du u a u u dt t==+ 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t为固定空间点，由时间变化引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。
()u u ??v v 为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。
欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。
例如不可压缩流体，密度的随体导数3.流体流动的分类（1）恒定流和非恒定流（2）一维、二维和三维流动（3）均匀流和非均匀流4.流体流动的基本概念（1）流线和迹线流线微分方程迹线微分方程（2）流管、流束与总流（3）过流断面、流量及断面平均流速体积流量 3(/)A Q udAm s =? 质量流量 (/)m A Q udAkg s ρ=? 断面平均流速 A udAQ v A A ==?（4）渐变流与急变流5. 连续性方程（1）不可压缩流体连续性微分方程（2）元流的连续性方程（3）总流的连续性方程6. 运动微分方程（1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）矢量表示式（2）粘性流体运动微分方程（N-S 方程）矢量表示式 21()u f p u u u tνρ?+?+?=+r r r r r 7.理想流体的伯努利方（1）理想流体元流的伯努利方程（2）理想流体总流的伯努利方程8.实际流体的伯努利方程（1）实际流体元流的伯努利方程（2）实际流体总流的伯努利方程10.恒定总流的动量方程投影分量形式标准化作业(5)——流体运动学选择题1. 用欧拉法表示流体质点的加速度a 等于( )。
流体力学标准化作业答案1
流体⼒学标准化作业答案1流体⼒学标准化作业（⼆）——流体静⼒学本次作业知识点总结1. 流体静压强的特性流体静压强有两个重要特性：（1）⼤⼩性；（2）⽅向性。
2. 流体平衡的⼀般⽅程（1）流体平衡微分⽅程（欧拉平衡微分⽅程）101010p X x p Y y p Z z ρρρ??-=-=-=???（2）欧拉平衡微分⽅程的全微分()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++（3）等压⾯衡微分⽅程0Xdx Ydy Zdz ++= 或 0B f dl ?=等压⾯是压强相等的空间点构成的⾯（平⾯或曲⾯），有两个重要性质：①等压⾯与质量⼒正交；②等压⾯与等势⾯重合，即0dp dU ρ==。
3. 重⼒场中流体静压强的分布规律（1）流体静⼒学基本⽅程重⼒场中，液体的位置⽔头与压强⽔头之和等于常数p z c gρ+= 如果液⾯的压强为0p ，则液深h 处的压强为0p p gh ρ=+（2）绝对压强、相对压强和真空度本书的压强p ⼀律指绝对压强，单位是2N/m 或Pa 。
如果p ⾼于当地⼤⽓压a p ，则a p p p '=-称为相对压强，也称为表压强或计⽰压强。
如果p 低于当地⼤⽓压a p ，则v a p p p =-称为真空压强，即真空度。
4. 静⽌液体作⽤在平⾯上的总压⼒（1）解析法总压⼒的⼤⼩： C C P gh A p A ρ==总压⼒的⽅向：总压⼒的⽅向垂直于受压的平⾯总压⼒的作⽤点： C D C C J z z z A=+ （2）图算法图算法的步骤是：先绘出压强分布图，总压⼒的⼤⼩等于压强分布图的⾯积S乘以受压⾯的宽度b ，即P Sb =总压⼒的作⽤线通过压强分布图的形⼼，作⽤线与受压⾯的交点就是总压⼒的作⽤点。
※压强分布图是在受压⾯承压的⼀侧，以⼀定⽐例尺的⽮量线段表⽰压强⼤⼩和⽅向的图形，是液体压强分布规律的⼏何图⽰。
对于通⼤⽓的开敞容器，液体的相对压强，沿⽔深直线分布，只要把上、下两点的压强⽤线段绘出，中间以直线相连，就得到压强分布图。
流体力学实验-参考答案
流体力学实验思考题参考答案流体力学实验室静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线 测压管水头指p z +，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。
实验直接观察可知，同一静止液面内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，确定水箱内的真空区域。
0〈B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分：（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、气所占区域，均为真空区域。
（2）同理，过箱顶小不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域。
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0γ。
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0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。
4．如测压管太细，对于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γθσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。
常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。
于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计）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。
另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。
因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
流体力学习题及解答
1-6•当空气温度从0°C增加至200C时，、值增加15%，容重减少10%，问此时「值增
加多少？
油的」=0.09807Pa*，求作用于平板单位面积上的阻力?
解二」虫=0.09807-98.07 Pa
」Jdy0.001
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
Z=5m，求a点的测压管高度和测压管水头。并图示容器内液体各点的测压管水头线；
（3）压力表M和酒精（『=7.944 K》/2）测压计h的读数值？
L
P0
h1
a
p；=Po+丫入=107.7 +9.807x0.8=115.55«%2
Pa= P；-Pa=115.55 -98.07 =17.48 K%?
= 0.0005，求膨胀水箱的最小容
积？
dV
解因为〉二-
所以dV「Vdt=0.00058ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ50=0.2m3
散热片
2-2•在封闭管端完全真空的情况下，水银柱差Z2=50mm，求盛水容器液面绝对压强Pi
及测压管中水面高度乙？
解pi=0Z2=13.61039.8 0.05=6664pa
求（1）水深h =0.8m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
..H
2-tg3» ih3dh
cos^0
4
兀汉0.1 X16X0.5汇0.6
4cos-
10" 0.8572
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, 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,
为了防止管道及暖气片胀 若系统内水的总体积
流体力学习题集习题解答
流体力学泵与风机习题集一、填 空 题1．流体力学中三个主要力学模型是（1） （2） （3） 。
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有 和 等。
3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。
它们的区别在于：前者是作用在 ；而后者是作用在 。
4．均匀流过流断面上压强分布服从于 。
5．和液体相比，固体存在着 、 和 三方面的能力。
6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 和 。
7．流体受压，体积缩小，密度 的性质，称为流体的 ；流体受热，体积膨胀，密度 的性质，称为流体的 。
8．压缩系数β的倒数称为流体的 ，以 来表示9．１工程大气压等于 千帕，等于 水柱高，等于 汞柱高。
10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点，只要 ，这就是 的帕斯卡定律。
11．流体静压强的方向必然是沿着 。
12．液体静压强分布规律只适用于 。
13．静止非均质流体的水平面是 ， 和 。
14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端 ，另一端 。
15．在微压计测量气体压强时，其倾角为︒=30α，测得20=l cm 则h= 。
16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于 。
17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为 。
18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为 ，流线只能是一条光滑的 。
19． 、 和 之和以z p 表示，称为总压。
20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体 ，这种流动状态称为 。
21．由紊流转变为层流的临界流速k v 由层流转变为紊流的临界流速kv '，其中kv '称为 ，k v 称为 。
22．对圆管来说，临界雷诺数值=k Re 。
23．圆管层流的沿程阻力系数仅与 有关，且成反比，而和 无关。
24．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是；；；和。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为。
26．速度的、或发生变化而引起的能量损失，称为损失。
流体力学实验-参考答案
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；为液体容量；为测压管的内径；为毛细升高。 常温的水，，。水与玻璃的浸润角很小，可以认为。于是有
从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩 大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突 扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩 断面均有。突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产 生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突 缩断面后。
因为计算流量是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的， 而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力，，即 〈1.0。 3．文丘里流量计能否倾斜安装，为什么？ 如图所示
根据流体静力学方程 得 则
由图可知 式中，、、、分别为各测压管的液面读数。
因此，无论文丘里流量计是否倾斜安装，对测压管读数都不影 响。 4．文丘里管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6-7mH2O。工程 中应用文丘里管时，应检验其最大真空度是否在允许范围内。根据你 的实验成果，分析本实验文丘里管喉颈处最大真空值为多少？
，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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域。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。
流体力学作业1
流体⼒学作业11.⼯程流体⼒学《科学出版社》18页，例1－3图1－5是滑动轴承⽰意图，直径60d mm =，长度140L mm =，间隙0.3mm δ=，间隙中充满了运动粘度6235.2810/m s ν-=?，密度3890/kg m ρ=的润滑油。
如果轴的转速500/min n r =，求轴表⾯磨擦阻⼒f F 和所消耗的功率p 的⼤⼩。
解：假设间隙是同⼼环形，因δ d ,间隙中的速度分布直线分布规律()u u r =，轴表⾯的速度梯度为60du rw dn dr πδδ== ⼜运动粘度µ＝ργ＝3.14ⅹ210-（Pa s ?）摩擦表⾯积 A dL π=根据⽜顿内摩擦定律，作⽤在轴表⾯的摩擦阻⼒为 f F ＝duA drµ?＝4.33N 摩擦阻⼒消耗的功为 2260f f d n P F rw F π==?＝6.8W 2. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 46-47页，例2－4试推导装满液体的圆柱形容器，如图2－19所⽰，在下述条件下绕垂直轴作等⾓速度旋转时的压强表达ω式（a ）容器的顶盖中⼼处开⼝（b ）容器的顶盖边缘处开⼝解：等⾓速度旋转时压强的⼀般表达式为：22()2w r p g z c gρ=-+ （1）(a) 顶盖中⼼处开⼝则00,0r z p p ===时，,代⼊（1）式得0c p =，于是压强公式为：220()2w r p p g z gρ=+-（b ）顶盖边缘开⼝，则0,0r R z p p ===时，得此时压强公式为2220()[]2w R r p p g z gρ-=-+3. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 55-56页，例2－6如图2－26所⽰⼀弧形闸门，半径7.5R m =，挡着深度 4.8h m =的⽔，其圆⼼⾓43α=，旋转轴的位置距底为 5.8H m =，闸门的⽔平投影 2.7CB a m ==，闸门的宽度 6.4b m = 试求作⽤在闸门上的总压⼒的⼤⼩和压⼒中⼼。
流体力学习题集答案
流体力学习题集答案《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章流体力学的基本概念1-1. 是非题(正确的打“√”，错误的打“?”)1. 理想流体就是不考虑粘滞性的、实际不存在的，理想化的流体。
（√）2. 在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。
（√ ）3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
（√ ）4. 牛顿内摩擦定律适用于所有的流体。
（ ? ）5. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
（ ? ）6. 有旋运动就是流体作圆周运动。
（ ? ）7. 温度升高时，空气的粘度减小。
（ ? ）8. 流体力学中用欧拉法研究每个质点的轨迹。
（ ? ） 9. 平衡流体不能抵抗剪切力。
（√ ） 10. 静止流体不显示粘性。
（√ ）11. 速度梯度实质上是流体的粘性。
（√ ）12. 流体运动的速度梯度是剪切变形角速度。
（√ ） 13. 恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
（ ? ）14. 牛顿内摩擦定律中，粘度系数m 和v 均与压力和温度有关。
（ ? ） 15. 迹线与流线分别是Lagrange 和Euler 几何描述；它们是对同一事物的不同说法；因此迹线就是流线，流线就是迹线。
（ ? ）16. 如果流体的线变形速度θ=θx +θy +θz =0,则流体为不可压缩流体。
（√ ） 17. 如果流体的角变形速度ω=ωx +ωy +ωz =0,则流体为无旋流动。
（√ ） 18. 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关，而且还与作用面积的大小、体积和密度有关。
（ ? ）19. 对于平衡流体，其表面力就是压强。
（√ ）20. 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面。
（ ? ）1-2已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：x y z f axf b f cz=?=??=?，物体的密度2lx ry nz ρπ=++，坐标量度单位为m ；其中，0a =，0.1b N kg =，()0.5c N kg m =?；52.0l kg m =，0r =，41.0n kg m =。