《流体力学》各章节复习讲解

1、第一章一、名词解释1. 理想流体：没有粘性的流体2. 惯性：是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。3. 牛顿内摩擦力定律：流体内摩擦力T的大小与液体性质有关，并与流速梯度和接触面A成正比而与接触面上的压力无关。4. 膨胀性：在压力不变条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。5收缩性：在温度不变条件下，流体在压强作用下，体积缩小的性质。6牛顿流体：遵循牛顿粘性定律得流体。二、填空题1. 流体的动力粘性系数，将随流体的（温度）改变而变化，但随流体的（压力）变化则不大。2 22. 动力粘度的国际单位是（Pa s或帕秒）物理单位是（达因秒/厘米 或dyn s/cm）。3.运动粘度的国际单位是

2、（米2/秒、m2/s ），物理单位是（沱 ）。4流体就是各个（质点）之间具有很大的（流动性）的连续介质。5. 理想流体是一种设想的没有（粘性）的流体，在流动时各层之间没有相互作用的（切应力），即没有（摩擦力）三、单选题1.不考虑流体粘性的流体称（）流体。AA理想B牛顿C非牛顿D实际2.温度升高时，空气的粘性（)BA .变小 B .变大C .不变D.不能确定3.运动粘度的单位是（）B2 2A. s/mB. m /sC.2N?m/sD2.N?s/m4.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是()CA .切应力与速度B.切应力与剪切变形C .切应力与剪切变形速度D.切应力与压强5.200 C体积为2.5m3

3、的水，当温度升-至 800 C时,其体积变化率为（)C200 C 时： -=998.23kg/m 3;800 C 时：2 =971.83kg/m 3A . 2.16%B.1.28%C. 2.64%D.3.08%6.温度升高时，水的粘性（）。AA .变小B.变大C .不变D.不能确定2.动力粘度）与运动粘度：的关系为（）。BPA .：二丄B.:=C.V =-D .V =PP3. 静止流体（）剪切应力。A 可以承受B 能承受很小的C 不能承受D 具有粘性时可以承受5. 使水的体积减小 0.1%时，应增大压强为（）（K=2000MPa ）。AA . 2.0MPaB . 2.6MPaD. 2.7MPa

4、C. 2.5MPa四、简答题：1. 当温度升高时，液体的【动力】粘度值为什么会减小？液体的粘性力主要来自相邻流动层间分子的内聚力；随着温度的升高，液体分子热运动加剧， 液体分子间的距离变大，因而分子间的内聚力将随之减小，故【动力】粘度值减小。2. 当温度升高时，气体的【动力】粘度值为什么会增大？气体的粘性力主要来自相邻流动层分子的横向动量交换的结果，温度升高，使这种动量的交换也加剧。因而内摩擦力或【动力】粘度 j值将增大。第二章一、名词解释1位置水头：某点在基准面以上的高度2. 等压面：压强相等的空间点构成的面（平面或曲面）称为等压面。3.流线：某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，该曲线上的每

5、个质点的流速方向都与这条曲线相切。4. 相对压强：以当地大气压为基准起算的压强，以符号 P表示。5. 真空度：当某点的压强小于当地大气压强，我们称该点处于真空状态。该点压强小于当地 大气压的值（绝对值），称为真空度。6. 绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准算起的压强，以符号Rbs表示。二、填空题1. 1at= （ 98000 Pa 或 0.1M Pa ） Pa= （ 104 ） mm水柱。2. 1atm= （ 1.033） at= （ 760） mm 汞柱。3. 任意形状平面上的静水总压力的大小等于受压面（面积）与其（形心点）的压强乘积。4. 在静止流体中各点单位质量流体所受（表面力）

6、力和（质量力）力相平衡。5. 压强的单位是 Pa,或直接用（ N/m2 ）和（kN/m2 ）表示。、6. 液柱单位中，压强也可用液柱高度计量，常用单位是（m ）水柱、mm水柱或（汞柱）表示。7. 若压强p j3兀 244 3d32b=4m.板高h2=3m,板顶水深 hi =1m,(2)总压力的作用点:5.如图所示为一铅直矩形平板，已知板宽 用解析法求静水总压力及其作用点。(1 )总压力的大小为35P =ghcA = 1000 9.8 (1) 4 3 = 2.94 10 N26.如图所示为一铅直矩形闸门，已知7/儿ArF1/ -w1r圣/tI3 4 33h = he= (V -p 丄2 = 2.

7、8m24汉3汉(1+空)2Ahch| =1m, h2 =2m,宽b=1.2m,求总压力及其作用点。2(1)闸门的面积：A 二 b h2=1.2 2= 2.4m闸门形心的淹没深度:he 汕：22惯性矩：|理=0加412 12(2)总压力Fp = ghcA =1000 9.8 2 2.4 =47040 N =47.04kN（3）作用点的淹没深度yD二yc 亘二he k =（2 匹）二2.17myc Ayc A2 x 24=-7. 设如图所示，hv=2m时，求封闭容器 A中的真空值。Pv 二gm=1 0 009. 82=19600PaPat8.如图所示为一铅直矩形闸门，已知h =1m, h2 =2m

8、,宽b=1.5m,求总压力及其作用点。. 2（1）闸门的面积：A=b h2 = 1.5 2 = 3m 闸门形心的淹没深度hC =h F 阻 2 F 阻3B . F 阻 i F 阻 2 F 阻 3C. F阻i= F阻2 = F阻3D .不能确定用直径d=100mm勺管道，输送量为10kg/s，输磅水，如水温为5C,=1.519 X10-3Pas，工程上，判定管内水的流态为（）。A .层流B .紊流C.层流向紊流过渡D .不能确定用直径d=100mm的管道，输送量为10kg/s，输送石油，已知石油密度动力粘度B度：=1.14cm2/s，工程上，判定管内石油的流态为（A .层流C.层流向紊流过渡5.

9、（）的管道称为长管。A只计局部损失BC只计沿程损失D_3：? =850kg/m ,运动粘AB .紊流D .不能确定计算全部损失 长度较短6.圆管均匀流断面上速度在轴心处的值（A最大 B 平均 C 最小7.动能修正系数在层流时的值是（A 1 B 1.1 C 1.5 D 2欲一次测到半径为R的圆管层流中断面平均流速（）处。A 1/2R B 2/3R C 0.866R D 0.707R圆管直径在数值上等于（）倍的水力半径。A 2 B 3 C 4 D 510.水力半径在数值上等于圆管直径的（A. 1/2C. 1/4不定V,应当将测速仪器探头放置在距管轴9.)B. 2D . 4倍。五、简答题：1. 简述

10、紊流掺混的原因。假设流体原来做直线层流运动。由于某种原因的干扰，流层发生波动。于是在波峰一侧断 面受到压缩，由连续性方程可知，断面积越小，流速增大；根据伯努利能量方程可知，流 速增大，压强降低；在波谷一侧由于过流断面增大，流速减小，压强增大。因此流层受到 纵向与流线相交的压差作用。这将使波动进一步加大，终于发展成涡体。涡体形成后，由 于其一侧的旋转切线速度与流动方向一致，故流速较大，压强较小。而另一侧旋转切线速 度与流动方向相反，流速较小，压强较大。于是涡体在其两侧压强差作用下，将由一层转 到另一层，这就是紊流掺混的原因2. 简述液流阻力产生原因(包括内因和外因)。外因：(1与过流断面面积、几

11、何形状有关(水力半径越大，液流阻力越小)(2) 与管道的长度有关(管道越长，液流阻力越大)(3) 与管道的粗糙度有关(粗糙度越大，液流阻力越大)内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性以及质点发生撞 击引起运动速度变化表现岀的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。六、计算题：1某钢板制风道，断面尺寸为 600mmK 300mm管长100m管内平均流速 v=10m/s。 空气温度t=20 C。求压强损失 Pf。(当t=20 C时,=15.106m2 / S 根据钢板 制风道粗糙与 Re查得人=0.0195 )(1) 当量直径, ab2ab 2x 0.6 =d0v 二A兀(0

12、.1)2=0.0637m/ sRe 中二 0.1 O.637 严卩1.53x10=354 ： 2000故流动属于层流。（2 ）管轴心最大速度 Umaxumax=2v=2 0. 06 3 70. m27 /沿程损失系数:8=v _ 8二.530上_0.0637Sr。2 一850 9.8 0.052-0.00037管壁处的切应力:g；J= 850 9.80.05220.00037 =0.077N /m沿程损失系数：圆管层流时:64 _ 64Re 354= 0.18第五章、名词解释1. 并联管道：两结点间由两条或两条以上的管道连接而成的组合管道2. 小孔口：作用于断面上的水头H，孔口直径为d,当d心

13、31. 画图说明管嘴出流的类型（a）圆柱形外管嘴（b）圆柱形内管嘴（c）收缩圆锥形管嘴（d）扩大圆锥形管嘴（e）流线形管嘴六、计算题：1. 如图4所示为由三段简单管道组成的串联管道。管道为铸铁管，粗糙系数n=0.0125,d i=250mm.l1 =400m, K 1=618.51 /s; d2=200mm, l2 =300m K2=341 l /s; d3=150mm, l3 =500m, K3=158.4 l /s;总水头H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。计算各段的水头损失并累加，得_Kf2 2h Qi? 2l31 K； 2 K； 3通过管道的流量为:Q2618.5400

14、二 300500 二 0.0236Q2341158.4Q 0.0236300.0236二 35.65m/ s各管段的水头损失分别为:hr Q2 ii35.652 400618.52=1.27mhff2Q：35.652 2300 =3.3mK；3412hff2235.65500158.42二 25.32ml2 =400m-管段通过的流量Q1、Q2、Q3及A、B两点间的水头损失。2.在如图 4 所示的并联管路中，di=l50mm, h=500m, Ki=158.4 l Is; d2=150mm.3K2=158.4 l Is; d3=200mm, l3 =1000m, K3=341 l Is;总流量

15、 Q=1000m Is, n=0.0125。求每根据并联管道两结点之间水头差相等的关系,Qi2l 丨勢K2k2K；则有:十点158.4158.4Qi ； 400 12Q400二 341 Q158.4=1.52Q1根据结点流量连续性原理，有:Q1 Q2 Q Q1 1.12Q1 1.52Q 3.64Q1Q 100计算得：Q127.5l/s3.643.64Q2 =1.12Q1 =30.8 /sQ2 =1.52Q1 =41.8l /sA，B两点间的水头损失为:27.52158.42500 = 14.96m第六章四、简答题：1.简述明渠均匀流形成的条件 。（1）渠道为长直棱柱体顺坡明渠（2）水流为恒定流

16、，流量沿程不变，无支流的汇入与分出。（3）渠道表面粗糙系数沿程不变（4）渠道中无闸门、坝体或跌水等建筑物对水流的干扰。2. 简述明渠均匀流的特性（1）流线均为互相平行的直线，水深、过水断面的形状及尺寸沿程不变。（2 ）过流断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变，因此，流体的动能修正系数、流速 水头沿程不变。（3）水面线与渠底平行，故水面线与底坡线平行。由于明渠均匀流的水面线即为测压管水 头线，流速水头沿程不变，故测压管水头线与总水头线平行。六、计算题：1.由水塔沿管长l=3500m,管径d=300mm的清洁管（n=0.011）向工厂输水，已知安置水塔的地 面标高zo=130m，工厂地面高程 z

17、b=110m，工厂所需水头 Hz=25m，现需保证供给工厂的流量3（0.3）2/3（4）二 1.14m3 /sQ=0.085m /s,试求水塔内自由液面离地面的高度H。hf3.142 0.3X0.0114卑丨二 008 3500 = 19.45mK21.142H 二 zb Hz hf -z0 =110 25 19.45-130 = 24.45m2. 某渠道断面为梯形，底宽b =3m，边坡系数 m =2.5，粗糙系数n =0.028，底坡i =0.02，当水深h =0.8 m时，试求该渠道的输水流量Q过水断面面积：A=（b mh）h=（3 2.5 0.8） 0.8 = 4m2湿周：=b 2h 1

18、m2 =3 2 0.8、12.52 二 7.308mA 4水力半径：R0.547mx 7.308谢才系数按曼宁公式计算：CR1 = 10.5471 =32.298m0.5/sn0.028所以该渠道的输水流量为：Q=AC：Ri=4 32.298 0.547 0.002 = 4.27m3/s3333.某工厂有三个车间， 各车间用水量分别为 qi=0.05m /s,q2=0.04m /s,q3=0.03m /s,各车间水平敷 设的铸铁管管长及所用管径分别为li=500m、di=400mm, 12=400m、d2=300mm, b=300m、d3=200mm,粗糙度均为n=0.012，车间所需自由水头 Hz皆为10m.因地势平坦，管道埋深较浅，地面高差可不考虑，试求水塔水面距地面的高度H。解：各管段的通过流量分别为：Qr = q Q2 二 0.05 0.07 二 0.12m3 /sQ2 二 q2 Q3 = 0.0