流體力學期末復習資料全

1、1、流體運動粘度的國際單位為 mA2/s 。2、流體流動中的機械能損失分為沿程損失和 局部損失兩大類。3、當壓力體與液體在曲面的同側(cè) 時,為實壓力體。4、靜水壓力的壓力中心總是在受壓平面形心的下方 。5、圓管層流流動中，其斷面上切應力分布與管子半徑的關(guān)系為 線性關(guān)系 。6、當流動處于紊流光滑區(qū)時，其沿程水頭損失與斷面平均流速的1.75次方成正比。7、當流動處于湍流粗糙區(qū)時，其沿程水頭損失與斷面平均流速的 2 次方成正比。8、圓管層流流動中，其斷面平均流速與最大流速的比值為 J/2。9、水擊壓強與管道流動速度成正比 關(guān)系。10、減輕有壓管路中水擊危害的措施一般有：_延長閥門關(guān)閉時間，采用過載保護

2、，可能時減低館流速。11、圓管層流流動中，其斷面上流速分布與管子半徑的關(guān)系為二次 拋物線。12、采用歐拉法描述流體流動時，流體質(zhì)點的加速度由當?shù)丶铀俣?和遷移加速度組成。 TOC o 1-5 h z 13流體微團的運動可以分解為：_平移運動、 線變形運動、角變形運動、旋轉(zhuǎn)運動 。14、教材中介紹的基本平面勢流分別為：點源 、 點匯 、 點渦 、均勻直線流。15、螺旋流是由點渦 和 點匯兩種基本勢流所組成。16、繞圓柱體無環(huán)量流動是由 偶極流和一平面均勻流兩種勢流所組成。17、流動阻力分為壓差阻力 和摩擦阻力。18、層流底層的厚度與雷諾數(shù)成反比 。19、水擊波分為直接水擊波 和 間接水擊波。20

3、、描述流體運動的兩種方法為歐拉法 和 拉格朗日法。21、尼古拉茲試驗曲線在對數(shù)坐標中的圖像分為5個區(qū)域，它們依次為：_層流層 、層流到紊流過渡區(qū)、 紊流區(qū)、紊流水力粗糙管過渡區(qū)、紊流水力粗糙管平方阻力區(qū)。22、繞流物體的阻力由 和 兩部分組成。二、名詞解釋1、流體：在任何微小剪力的持續(xù)作用下能夠連續(xù)不斷變形的物質(zhì)2、牛頓流體：把在作剪切運動時滿足牛頓摩擦定律的流體稱為牛頓流體。3、等壓面：在流體中，壓強相等的各點所組成的面稱為等壓面。4、流線：流線是某一瞬時在流場中所作的一條曲線，在這條曲線上的各流體的速度方向都 與該曲線相切。5、流管： 過流管橫截面上各點作流線，則得到充滿流管的醫(yī)術(shù)流線簇6

4、、跡線：流場中某一質(zhì)點的運動軌跡。7、控制體：假定平面邊界流動是定常的，并忽略質(zhì)量力，在邊界層的任一處，取單位寬度，沿邊界層長度為dx的微元斷。8、壓力管路：在一定壓差下，流體充滿全管的流動管路。9、有旋流動： 在流體流動中，如果流場中有若干處微元團具有繞過其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運 動，則稱為有旋流動。10、層流底層：粘性流體在管道中做紊流流動時，管壁上的流速為零，從管壁起的流速將從零迅速增大，在緊貼管壁的一極薄層，速度梯度很大，黏性摩擦很大，黏性摩擦切應力其主要作用，處于層流狀態(tài)，稱為層流底層11、紊流核心：距管壁稍遠出有一黏性摩擦切應力和紊流附加切應力同時起作用的薄層，稱之為過渡區(qū)，之后發(fā)展稱為

5、完全紊流。，稱之為紊流核心。12、光滑管：管壁粗糙度對流動不起任何影響，流體好像在完全光滑的管道中流動一樣。這種情況下的管道稱為光滑管。13、粗糙管：當流體流過凸出部分是，在凸出部分后面將引起漩渦，增加了能量損失，管壁粗糙度對紊流流動發(fā)生影響。14 、邊界層：邊界層是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力補課忽略的流動薄層。15、定常流動：流體中任一點的流體質(zhì)點的流動參數(shù)均不隨時間變化，而只最空間點位置不同而變化的流動。 水和空氣等粘度很小的流體， 在大雷諾數(shù)下繞物體流動時， 黏性對流動的影響僅限于緊貼物體壁面的薄層中，而這一薄層外黏性影響很小，完成可以忽略不計。16 、 沿程壓強損失：17、沿程水頭

6、損失：18 、入口段： 19 、充分發(fā)展段三、單項選擇題 （選擇正確答案的字母填入括號）1、流體的密度與（D ）有關(guān)。A、流體種類、溫度、體積等B、溫度、壓力、體積等C、流體種類、壓力、體積等D、流體種類、溫度、壓力等（ A ）有關(guān)。A、流體種類、溫度、壓力等B、流體種類、溫度、體積等C、流體種類、壓力、體積等D、溫度、壓力、體積等3、理想流體是指 （ C ）。A、平衡流體B 運動流體C、忽略粘性的流體D、忽略密度變化的流體4、流體靜壓強的作用方向為（D）。A、垂直受壓面B、平行受壓面C、指向受壓面D、垂直指向受壓面5 、在流體力學中，單位質(zhì)量力是指作用在單位（D ）流體上的質(zhì)量力。A、重量

7、B、體積 C、面積 D、質(zhì)量6、相對壓強的計量基準為 （ C ）。A、絕對真空B、標準大氣壓C、當?shù)卮髿鈮篋、液面壓強7、在平衡液體中，質(zhì)量力恒與等壓面（ B ）。A、重合 B、正交 C、相交 D、平行8、已知不可壓縮流體的速度場為則該流動為 （ B）。A、一維流動B、三維流動C、二維流動 D、均勻流、過流斷面是指與 （ C ） 的橫斷面。A、跡線正交B、流線斜交C、流線正交D、跡線斜交、在恒定流中，流線與跡線 （ D）。A、相交 B、正交 C、平行 D、重合、非恒定流動中，流線和跡線： （ C ） 。A、一定重合B、一定不重合C、特殊情況下可以重合D、一定正交12、一維流動的連續(xù)方程成立的條

8、件是： （ A ）A、不可壓縮流體B、粘性流體C、可壓縮流體D、理想流體13 、伯努利方程中 表示： （ B ） 。A、單位質(zhì)量流體所具有的機械能B、單位重量流體所具有的機械能C、單位體積流體所具有的機械能D、通過過流斷面流體的總機械能14、關(guān)于水流流向的正確說法是（ B ） 。A、水一定是從高處往低處流B、水一定是從機械能大處往機械能小處流c、水一定是從測壓管水頭高處往測壓管水頭低處流D、水一定是從流速大處往流速小處流15、畢托管是一種測量（D ）的儀器。A、壓強B、斷面平均流速C、流量 D、點流速16、均勻流過流斷面上各點的（B ）等于常數(shù)。PU pA、/+z+上P S2 gpgc. Pd

9、、Z + JL -PS 2g17、文丘利管是一種測量（A ）的儀器。A、流量 B、壓強 C、密度 D、點流速 18、若在同一等徑長直管道中用不同流體進行實驗，當流速相等時，其沿程水頭損失在 （D ）是相同的。A、層流區(qū)B、紊流光滑區(qū)C、紊流過渡區(qū)D、紊流粗糙區(qū)19、雷諾數(shù)的物理意義在于它反映了（ D）的比值。A、重力與粘滯力B、慣性力與粘滯力C、慣性力與重力 D、重力與壓力A、 500郭d NC、生500元dv21、已知某圓管流動的雷20、若圓管水流為層流運動，則有 （C ）。B, 2000nd flD， 2000血y諾數(shù)則該管的沿程阻力系數(shù)（A ）。A、0.032 B、0.064C、0.12

10、8 D、0.25622、圓管層流流動，斷面流速為（B ）分布。A、線性 B、拋物線C、雙曲線 D、對數(shù)23、圓管紊流流動，斷面流速為（D ）分布。A、線性 B、拋物線C、雙曲線 D、對數(shù)24、根據(jù)尼古拉茲實驗成果知，紊流過渡區(qū)的沿程阻力系數(shù)與（C ）有關(guān)。A.Re C、R吟 D、即，尸萬 TOC o 1-5 h z 20126（231625、有壓管道的管徑 d與相應的水力半徑 d/R之比（ D ）。A、1 B、2 C、3 D、426、同一管道的粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加而（B）。A、增加 B、減小 C、不變D、難以確定27、長管水力計算的特點是（B ）。A. 0 B、工328、短管水力計算的特

11、點是（D ）。A、0C.E/ *%+匯29、當流動處于紊流水力光滑管區(qū)時，沿程損失與平均流速的（C ）次方成正比。A、 1 B、2 C、1.75 D、0.530、圓管紊流流動過流斷面上的切應力分布為：（C ）。A、管壁處為零，向管軸線線性增大B、在過流斷面上為常量C、管軸線處為零，且與半徑成正比D、按拋物線分布31、若圓管水流為紊流運動，則有 （C ）。A、鈞0 B、 2000 開d叢TTdjUC, 粵500 D、芻-2000My7vdv32突然擴大管段的局部水頭損失（B）。D、*33、沿程壓強損失是（C）。A、單位質(zhì)量流體的沿程損失B、單位重量流體的沿程損失C、單位體積流體的沿程損失D、以平

12、均流速計算的沿程損失34、下列關(guān)于長管水力計算的說法中，不正確的有 （B）。A、串聯(lián)管路的總水頭損失等于各支路的水頭損失之和B、串聯(lián)管路的總流量等于各支路的流量之和C、并聯(lián)管路各支路的水頭損失相等D、并聯(lián)管路兩節(jié)點間的總水頭損失等于各支路的水頭損失35、在恒定流的動量方程中，不應包括（D ）。A、壓力 B、重力 C、慣性力 D、粘滯力36、從本質(zhì)上講，紊流應屬于（ B ）。A、恒定流B、非恒定流C、均勻流D、漸變流37、已知流速場二一刈二日,3二0則該流動的流線方程、跡線方程分別為（）0VC、xy = c和元 +=。D.r+y3 = c1和 1+ /=c?D.crLurwiirwi四、問答題1

13、、寫出理想流體微元流束伯努利方程式，指出其中各項的物理意義，并給出該方程式的適 用條件。答：z+p5/各項物理意義：第一項z表示單位質(zhì)量流體所具有的位勢能；第二項表示單位質(zhì)量流體的壓強勢能；第三項 V，/2g表示單位質(zhì)量流體具有的動能。適用圍：理想的不可壓縮均質(zhì)流體在質(zhì)量力作用下做定常流動，并沿同一流線（或微元流束）2、寫出兩過流斷面間無分流或匯流，但有能量輸入或輸出的實際流體總流伯努利方程，并 簡述其應用條件答：至于兩個有適用圍：重力作用下不可壓縮粘性流體定常流動的任意兩個緩變流的有效截面,效截面之間是否有緩變流則無關(guān)系。3、何為水擊（水錘）現(xiàn)象，減小水擊危害的措施。答： 工業(yè)水管中流動著有

14、一定壓強的水， 當管道中的閥門迅速關(guān)閉時， 水受阻而流突然變小，水的慣性是局部壓強突然升高。 這種突然升高的壓強首先出現(xiàn)在緊貼閥門上游的一層流體中，而后迅速的向上游傳播，并在一定條件下發(fā)射回來，產(chǎn)生往復波動，這種現(xiàn)象為水擊現(xiàn)象。減小水擊的措施延長閥門關(guān)閉時間，可避免產(chǎn)生直接水擊，也可減小間接水擊、采用過載保護，在可能產(chǎn)生水擊的管道中設置蓄能器，調(diào)壓塔或安全閥等以減緩沖水壓強可能時減低管流速，縮短管長，使用彈性好的管道。4、邊界層有哪些基本特征？邊界層沿厚度，存在很到的流速梯度5、簡述產(chǎn)生局部水頭損失的原因，并寫出用于計算管路突然擴大的局部水頭損失的公式6 、一般情況下，流體微團的運動可分解為哪

15、幾種運動？7、管道水力計算采用的基本公式有哪幾個？8、簡述曲面邊界層的分離現(xiàn)象。9、尼古拉茲試驗曲線將流動分為幾個區(qū)？各區(qū)的沿程阻力系數(shù)與什么有關(guān)？10 、管道水力計算的任務是什么？答：4 、 寫出不可壓縮均質(zhì)實際流體的運動微分方程 （即納維斯托克斯方程） ， 為什么說此方 程是不可壓縮均質(zhì)流體的普遍方程。五、計算、分析題（ 每題 8 分）1、在盛有汽油的容器的底上有一直徑d2 15mm的圓閥，該閥用繩系于直徑d1120mm的圓柱形浮子上（如圖 1 所示） 。設浮子及圓閥的總質(zhì)量m 110g ，汽油相對密度0.75 ，繩長 Z 120 mm ，問圓閥將在油面高度H 為多少時開啟 ?解:R一4一

16、”（圖1）d12T g(H Z)(di2d2) Hmg4m(di24md2)d； d12d7Zdi2gH4 110 10 3722(0.120.015 ) 7500.135(m) 135(mm)0.122_ 220.120.0150.122、圖2所示為繞校鏈 O轉(zhuǎn)動的傾斜角60的自動開啟式水閘，當水閘一側(cè)的水位II=2m,側(cè)的水位h 0.4m時，閘門自動開啟，試求錢鏈至水閘下端的距離(圖2)解:hcbH/sin , A2 bh/sinH 一HPhgHcAig - bii 2g bH / sin 2AigH 2b2 sinPhghc A2g hb|22g hbh/sin2gh2b2 sinP P

17、hPh = g(H2h2)2 sin壓力中心坐標：yDyc.3Jcbl /12 2. l / 2 - lAycbl(l/2)3故,y di2 H212h,yD2l23 sin33sinp ih 3 sinPhHPhhx 3P sin(H3 h3)2sin3(H2 h2)sin 2sin22H Hh h3(Hh) sin0.7955(m)35L/s,效率 i 0.82。3、如圖3所示，已知離心泵的提水高度 Z 20m,抽水體積流量 Q2 0.95，試求：電動若吸水管路和壓水管路總水頭損失hw i.5mH2O,電動機的效率機的功率P。3)解:PiVi22gZ2P22v2.hw2gZ2Vi0,V20

18、;PiP20,則:hw20 i.5 2i.5(m)P Q gH1 235 10 3 * 1000 9.8 21.50.82 0.959466.6(W) 9.467(kW)4、圖4所示離心泵以25m3 /h的流量將相對密度0.82的油品從地下罐送到山上洞庫油罐。地下罐油面壓力 0.02MPa ,洞庫油罐油面壓力 0.03MPa 。設泵的效率0.81 ,電動機效率20.91 .兩罐液面差H 40m,全管路水頭損失設為 5m。求泵及電動機的額定功率 （即輸入 功率）應為多少？解:P1V12gZ2P22V22ghwZiZ2Z2P2Pl2V12g2ghw40(m)；0,V2；P10.02 106 Pa,

19、p20.03 106Pa ,5(m),則:10006一 6100.02 1050.82 9.846.24(m)25/3600 10000.81 0.910.82 9.8 46.24 3500(W)3.5(kW)水的運動粘度區(qū)，故0.00320 22122110.01480.237Re0.31642r 0.02)1.007 10 6 m2 /s ,鋼管壁的絕對粗糙度 e 0.04mm。求l 000m管道上的沿程水頭損失hf 。解：首先確定流態(tài)，即計算雷諾數(shù) ReQ2、v 一 0.04/(0.1 )m / s 1.27m/ s (0.3175)A252234 (63059)- vd 1.27 0.

20、2Re -61.007 10 6Re 2320,流動非層流。進一步計算知,4000 Re 26.98(d/e)8/7 ,流動在紊流光滑,22, l v1000 1.27hf0.0148 m 6.09md 2g0.22 9.8(hfd 2g0.022 1000 0.31752m0.22 9.80.513m)6、今要以長L 800m,徑d 50mm的水平光滑管道輸油，若輸油流量Q 135L/min ,用以輸油的油泵揚程為多大 ？(設油的密度920kg/m3,粘度 0.056Pa s)解：首先確定流態(tài)，即計算雷諾數(shù) Re135 101.146m / s60m/ s0.0524Revd1.146 00

21、5 9200.0569412320流動為層流。64/Re 64/941 0.068hfl v2d 2g800 1.14620.068m 72.92m0.05 2 9.8H m hf 72.92m （油柱）7、一水射流以速度 V對彎曲對稱葉片的沖擊如圖6所示，試求下面兩種情況下射流對葉片的作用力：（1）噴嘴和葉片都固定；（2）噴嘴固定，葉片以速度 U后退。（圖6 ）解：（1）射流四周均為大氣壓，且不計重力。由伯努利方程，各斷面上的流速均相同。取封閉控制面如圖所示，并建立xoy坐標。當葉片噴嘴均固定時，設流體受到葉片的作用力為F。根據(jù)動量定理可知：x 方向： Fx a VnVdA A即F（ Q）v 2 Qv cosQv cos 12得Fd2v2 1 cos4射流對葉片的作用力大小為一d2v2 1 cos ,方向與F的方向