流体力学标准化作业答案第三章

流体力学标准化作业（三）流体动力学本次作业知识点总结.描述流体运动的两种方法（1）拉格朗日法；（2）欧拉法。.流体流动的加速度、质点导数流场的速度分布与空间坐标（羽y,Z）和时间t有关，即u=u（x,y,z,t）流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即Du du dudx dudy du dza= =—+ + + Dt dt d.xdt 8^ydt & dt投影式为r aua=—x+ux at xau x+uax yau xay-+uau x-azau<a=y+uy at xau——y+uax yauay」+uau京_aua z+uz at xau z+uax yau不+uau百du8u或 a=——=——+（u-V）udt8t在欧拉法中质点的加速度du由两部分组成，字为固定空间点，由时间变化dt 8t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,V）u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，对时间的变化率密度的随体导数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Dpd73.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dxdydz迹线微分方程dxdydxdyuuxy

dz—二dtuz（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Q=JudA(m3/体积流量Q=JudA(m3/s)质量流量断面平均流速Q二「mAv二QApudAJudA-^4 A(kg/s)（4）渐变流与急变流连续性方程（1）不可压缩流体连续性微分方程（1）du 6u du 八—+—^+—z=06x 6y 6z（2）元流的连续性方程（2）元流的连续性方程dQ=dQ12udA=udA11 22（3）总流的连续性方程（3）总流的连续性方程udA=udA11 226.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）TOC\o"1-5"\h\zdp du du du duX- = x-+ux-+u x-+ux-pdx dt xdx ydy zdz1 dpdu du du duY- =——y+u ——y+u ——y+u ——y >pdx dtxdx ydy zdzi1 dpdu du du duZ- =z-+uz-+u z-+uz-pdx dt xdx ydy zdz矢量表示式TOC\o"1-5"\h\zf+1Vp="+(u-V)u

p dt(2)粘性流体运动微分方程4-S方程)“1dp 「 du du du duX- +vV2u=—x-+u-x-+u—x-+ux-pdx x dt xdx ydy zdzdp dudu du duY- +vV2u=——y+u——y+u——+u——y>pdx y dt xdx ydy zdz1dp du du du duZ- +vV2u=—z-+u—z+u—z-+uzpdx z dt xdx ydy zdz11_ 「矢量表示式 f+—Vp+vV2u=p7.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pav2pav2z+—1-+—1-1-=z+—2-+—2-^-1pg 2g 2pg 2g8.实际流体的伯努利方程（1）实际流体元流的伯努利方程p u2 7p u2 7:+-5-+ +h2pg2g攻z+—1-+-i-=zTOC\o"1-5"\h\z1pg 2g(2)实际流体总流的伯努利方程pav22-+22+h

pav22-+22+h

pg2gWz+—1-+11=z+1pg 2g 210.恒定总流的动量方程2F=pQ(Pv-pv)22 11投影分量形式/Ixbblzplpl"1222222ppp rXryrzFFFEzz标准化作业（5）——流体运动学选择题TOC\o"1-5"\h\z用欧拉法表示流体质点的加速度〃等于（ ）。A.d2r B./C.（V,△）•v D.2+（v-A）.v）。dt2 ot dt）。水在一条管道中流动，若两截面的管径比d；d=3,则速度比v/v为（1' 2 1 2A.3B.1/3C.9D.1/9通过一个曲面上的体积流量与曲面上的（）有关。A.法向速度B.切向速度C.密度分布D.压强连续性方程表示控制体的（）守恒。A.能量B.动量 C.流量 D.质量在（）流动中,流线和迹线重合。A.不可压缩 B.无黏C.恒定D.非恒定一维流动中,“截面积大处速度小,截面积小处速度大”成立的必要条件是（ ）。A.理想流体B.黏性流体C.可压缩流体D.不可压缩流体当陨星在天空中下坠时,其划过的白线是（ ）。A.流线B.迹线 C.等势线 D.等流函数线欧拉法（）描述流体质点的运动。A.直接 B.间接 C.不能 D.只在恒定时能。流体微团的运动与刚体运动相比,多了一项（）运动。A.平移B.旋转C.变形D.加速10.均匀流是（）。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.合加速度为零.一元流动限于（ ）。A.流线是直线B.速度分布按直线变化C.运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数D.运动参数不随时间变化的流动。.已知不可压缩流体的流速场为U=f（y,z），u=f（x），u=0,则该流动为x yz（ ）。A.一元流 B.二元流C.三元流D.均匀流.恒定流是（）。A.流动随时间按一定规律变化 B.各过流断面的速度分布相同C.各空间点上的运动要素不随时间变化 D.迁移加速度为零

15.根据图1所示三通管流，可得（q15.根据图1所示三通管流，可得（q+q=qV1 V2 V3q-q=qV1 V2 V3q=q+qV1 V2 V3q+q+q=0V1 V2 V3二、填空题.流线一般不能相交，且只能.体积流量q与质量流量q是一条 的关系是.曲线。3.p3.渐变流断面上各点的测压管水头Z+—近似等于.在研究工程流体力学时主要采。.用欧拉法表示流体的质点加速度由和两部分组成。三、判断题TOC\o"1-5"\h\z根据流动的分类，三元流是指u丰0,u丰0,u丰0的流动。（ ）xyz恒定流的迁移加速度等于零，而均匀流的当地加速度等于零。（）若流动的合加速度不等于零，则该流动必为非恒定流。（）恒定流是指运动要素不随时间和空间变化的流动。（ ）均匀流是指过流断面上各点流速均匀相等的流动。（ ）急变流是指流线近似为平行直线的流动。（）渐变流是指流速分布沿程不变的流动。（）拉格朗日法是以流场中每一流体质点作为研究对象。（）驻点上流线是相交的，这是因为驻点速度为无穷大的缘故。（ ）过水断面都是平面。（ ）四、计算题1、已知流场中的速度分布为U=yz+1，v=xz-1，3=xy。（1）试问此流动是否恒定？（2）求流体质点在通过场中（1，1，1）点时的加速度。

一流动的速度场为V=(x+1)12i+(y+2)12，，试确定在t=1时，通过(2,1)点的迹线方程和流线方程。不可压缩流体,下面的运动能否出现(是否满足连续性条件)？u=2x2+y2；u=x3-x(y2-2y)xyu=xt+2y；u=xt2-ytxy1u=y2+2xz;u=-2yz+x2yz;u=—x2z2-2x3y4x y z24.已知速度场u4.已知速度场u=xy2,

x1u=--y3

y3=xy，试求(1)点(1,2,3)的加速度；(2)是几维流动；(3)是恒定流还是非恒定流；(4)是均匀流还是非均匀流。标准化作业（6）——伯努利方程、选择题1.）。应用总流的伯努利方程时，两过水断面之间（1.）。2.2.A.必须都是急变流C.不能出现急变流p av2伯努利方程中z+—+—表示Pg 2gA.单位重量流体具有的机械能C.单位体积流体具有的机械能B.必须都是缓变流D.可以出现急变流）。B.单位质量流体具有的机械能D.通过过流断面流体的总机械能3.皮托管用于测量（）。A.点速度 B.压强 C.密度4.如图1所示，输油管路中安装有一文丘里流量计已知水银压差计中水银柱高差为h,pA.工+-V2।水银hP—z1+PgI）。B.1-P水银hC.水银一1hD.D.流量图15.文丘里用于测量（A.点速度）。B.压强6.关于水流流向的正确说法是（C.密度）。D.流量A.水一定是从高处往低处流B.水一定是从流速大处往流速小处流C.水一定是从机械能大处往机械能小处流D.水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流7.pav7.pav2伯努利方程中Z+—+—表示（Pg2gA.单位重量流体具有的机械能；C.单位体积流体具有的机械能；）。B.单位质量流体具有的机械能；D.通过过流断面流体的总机械能。8.9.水平放置的渐扩管p>p12

图28.9.水平放置的渐扩管p>p12

图2所示文丘里管如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系（p=p12pi<p2D.不定）。已知管道直径d=100mm，喉道直径d=50mm，文丘里流量计系数日=0.94,水银压差计读数h=25cm,则通过管道的水流量pq=（ ）m3/s。V

A.0.030B.0.025C.0.020D.0.0110.图3所示等径长直管流中，A.0.030B.0.025C.0.020D.0.01A.p=pA.p=p图2图3二、填空题.只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的 大小，就能判断出流动方向。.水管内径d=150mm，在1小时内排水10m3，则管内流量Q=,断面平均流速v=.列伯努利方程式时，过水断面必须取在。K——二、_广—720TOC\o"1-5"\h\z.黏性流体总水头线沿程的变化是。 0 7.安装在风道内的毕托管的测速管和测压管间的压 士差为100mmH。，若毕托管的流速系数为0.99,风 产；2 J1道内空气的密度为1.12kg/m3，则风道内的风速为 'm/s。 图 4三、判断题由于黏性是流体的固有属性,因此,不管是理想流体还是实际流体,其机械能总是沿程减小的。( )v2在流量Q一定条件下，流速水头-与管径d成正比。()渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。( )实际流体总水头线是沿程下降的,而测压管水头线在一定条件下会沿程升。( )位置高度与测压管高度之和,称为测压管水头。( )测压管水头线沿流体的流动方向是时升时降。( )虹吸管最高处的压强大于大气压。( )图图10图图7四、计算题1.水流过一段转弯变径管，如图5所示，已知小管径d=200mm,截面压力1p=70kPa，大管径d=400mm400mm，压力p=40kPa，流速v=1m/s。两截面中心高度差z=1m，求管中流量及水流方向。图52.利用皮托管原理，测量水管中的点流速u，如图6所示。如读值Ah=60mm，求该点流速。图63.高压水箱的出水管如图3-4所示，出水管的直径D=0.1m，当阀门关闭时，压力表的读数为4.9x104N/m2，当阀门打开时压力表的读数为1.96x104N/m2。不考虑水头损失时，试求出水流量。若水头损失为2.5m时，求出水流量。

4.如图8所示，两个紧靠的水箱逐级放水，放水孔的截面积分别为《与上，试问:.离心式通风机如图9,用管道A从大气中吸取空气，在直径D=0.2m处接一玻璃管，其下端插入水槽中，水沿此管上升H=0.25m，空气密度为p=1.23kg/m3。求每秒钟管道A所吸取的空气量。凡 ― q图9.如10图所式。设一虹吸管a=2m，h=6m，d=15m。试求：（1）管内的流量；（2）管内最高点S的压强；（3）若h不变，点S继续升高（即a增大，而上端管口始终浸入水内），问使吸虹管内的水不能连续流动的值a为多大?图图#.如图3所示，直径D=80mm的油缸端部有d=20mm的小孔。若忽略