流体力学期末复习

1、主要内容：1. 概念：质量力；表面力；粘性； 黏滞力； 压缩系数；热胀系数；2. 公式：牛顿剪切公式3. 流体的力学模型4. 计算题：作业、课件中例题)( ,/N:)( ,/sNNT212PamsdydusPamdydudyduAT切应力，速度梯度，：动力粘度，：内摩擦力，式中：或第二章 流体静力学l掌握内容：1.概念：绝对压强；相对压强；真空度；测压管；虚设液面；压力体；2.公式：静压强分布公式；作用于平面的液体压力：解析法，图解法；作用于曲面的液体压力；压力体；流体平衡微分方程；液体的相对平衡；3.计算题：作业、课件例题第三章 一元流体动力学基础l重点内容：1.概念：流线；过流断面；均匀流

2、；恒定流；欧拉法；拉格朗日法；2.公式：渐变流同一断面上压强分布规律连续性方程元流能量方程总流能量方程气体能量方程动量方程3.计算题：作业、课件中例题n流态的判别准则n湿周、水力半径、当量直径概念n沿程阻力的五个分区及沿程阻力系数的变化规律n计算题：作业、课件中例题、简答题第四章 流动阻力和能量损失第五章 孔口管嘴管路流动概念：孔口出流、管嘴出流、自由出流、淹没出流、管嘴；直接水击；间接水击计算题作业、例题、变水头出流第六章 气体射流射流、浓差或温差射流的概念射流的分类射流的结构温度边界层与速度边界层的对比第七章 不可压缩流体动力学基础有旋流动、涡线、涡管、涡通量的概念有旋流动的运动学性质简单

3、计算题第八章 绕流运动n势函数、流函数n流函数的特性n流网的概念及其特性n简单势流叠加n附面层的基本概念，附面层边界是如何定义的？n何谓附面层分离现象？n形状阻力概念n滞止参数、马赫数、亚音速流动、超音速流动、临界状态、 临界断面的概念n超声速与亚声速区别，各参数随Ma数的变化关系（表9-1）n简单计算：声速c、马赫数Ma的计算、滞止参数的计算第九章 一元气体动力学基础l作业l1-8 1-9 1-12 1-151-8 一 底 面 积 为40cmx45cm ， 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为 5kg ， 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动

4、速 度=1m/s ， 油 层 厚 度1mm ， 求 油 的 粘 度 。解： 木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时， 等 速 下 滑yuATmgddsin sPauAmg1047.0001.0145.040.0135807.95sin13u12519一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为1mm，全部为润滑油充满，全部为润滑油充满，0.1Pa.s ，当旋转角速度，当旋转角速度16s1，锥体底部半径，锥体底部半径R0.3m,高高H0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。时，求：作用于圆锥的阻力矩。解解取微元

5、体，取微元体， 微元面积：微元面积： 切应力：切应力： 阻力：阻力： 阻力矩：阻力矩：rdTdMdAdTrdydudhrdlrdA 0cos22NmHtgdhhtghtgrdhrdhrrdArrdTdMMHHH6.392857.0106.05.0161.0cos42cos12)(cos12cos1233443033030 2929333/1096. 11/1051. 010984905101L1490985121mNENmdpVdvkPakPampp解：弹性模量。，求：水的压缩系数及时体积减少到增加况下，当压强从的水，在温度不变的情体积为第二章 流体静力学作业PaghpA331065.6878

6、07. 9101PapghppaA350101 .281013253807. 9100010PaghppPaghghpppBABCB323111042.293807. 9100010614.192807. 9100001h2h2-12lP4P3=P2P12-22 复式测压计中各液面高程为：1=3.0m， 2=0.6m，3=2.5m， 4=1.0m5=3.5m，求p5PagppPagppPagppPagpOHHgOHHg55455353455235321076. 415 . 3807. 91000105451050 . 15 . 2807. 9106 . 05 . 28

7、07. 91000102 . 323102 . 36 . 00 . 3807. 9106 .132122解：2-29 倾角=60的矩形闸门AB,上部油深h=1m，下部水深h1=2m，油=800kg/m3，求作用在闸门上每米宽度的水静压力及其作用点。油gh油gh+ 水gh1hh1油水yP yD1P yD2P yD3P= P+ P+ PPyD1+ PyD2+ PyD3=PyD总面积对某轴之矩等于各部分面积对同轴矩之和y油gh油gh+ 水gh1hh1油水mypyypypypKNppppmhhyKNhghpmhhyKNghhpmhyKNghhpDDDDDDDD348. 23 .45694. 260si

8、n3260sin65.2260sin2131. 260sin2160sin12.1860sin77. 060sin3253. 41807. 9800866. 012160sin2133221132113113121211水油油y3y2y1P1P2P3h1h2h3h2-35 有一直立的金属平面矩形闸门，背水面用三根相同的工字梁作支撑，闸门于水深h=3m同高，求各横梁均匀受力时的位置。h hh h3h h2h h1 1P31P31P311.图解法求出总作用力P2.若使三个横梁上的负荷相等,则每个横梁上承受的压力应为P/33.将压强分布图分成三等分，求出各部分压强分布图高度h1,h2,h34.横梁应

9、安装在各相应压力中心上。确定压力中心y1,y2,y3首先画出平板闸门所受的首先画出平板闸门所受的静水压强分布图。静水压强分布图。 解题步骤解解： 单位宽闸门上所受的静水总压单位宽闸门上所受的静水总压力可以由图解法计算静水压强力可以由图解法计算静水压强分布图的面积求出，即分布图的面积求出，即 44100N1m3m3m9.8m/skg/m100021m12123hghPg hD Dh hP P将压强分布图分成三等分，将压强分布图分成三等分，则每部分的面积代表则每部分的面积代表解题步骤若使三个横梁上的负荷相等，则若使三个横梁上的负荷相等，则每个梁上所承受的水压力应相等，每个梁上所承受的水压力应相等，

10、即即 h hN1470031321PPPPP31h h3h h2h h1 1P31P31P31以以321h ,h ,h表示这三部分压强分布图的高度，表示这三部分压强分布图的高度，21121ghP因此，因此，m73. 1211gPh则则则则解题步骤同理，同理， ，因此，因此h hh h3h h2h h1 1P31P31P31所以所以每根横梁要承受上述三部分压强分布面积的压力，每根横梁要承受上述三部分压强分布面积的压力，横梁安装位置应在各相应压力的压心横梁安装位置应在各相应压力的压心 y1 、y2 、y3上。上。2211212)hg(hP45m. 221hh72m. 073m. 145m. 245

11、. 212hh55m. 045m. 23m213hhhh解题步骤对于梯形面积，其压力中心距下底的距离对于梯形面积，其压力中心距下底的距离 y y1 1P31P31P31，则，则同理，同理，)( 3)(22112112hhhhhhhe11m. 245m. 273m. 145m. 273m. 12372m. 045m. 2212ehhym72. 23y对于三角形压强分布，压力中心距底部距离为对于三角形压强分布，压力中心距底部距离为 31he ，则，则1.16mm73. 13232111hehyy y2y y3 32-48 直径D=600mm，高度H=500mm的圆柱形容器，盛水至h=0.4m，剩余

12、部分装以密度为0.8g/mm3的油，封闭容器上部盖板中心有一小孔。假定容器绕中心轴等角速旋转时，容器转轴和分界面的交点下降0.4m，直至容器底部。求必须的旋转角速度及盖板，器底上最大，最小压强。hH油水油水OxyzgzrCp222z=r=0 p=油gHP=?分界面为等压面将O点p= 油gH代入得等压面方程 z=H r=r0grz222r0grH2202Hr2021V抛物体体积计算公式?r0旋转前后油体积不变hH油水油水OxyzgzrCp222z=r=0 p=油gH分界面为等压面将O点p= 油gH代入得等压面方程 在分界面上当：z=H r=r0grz222r0grH2202旋转前后油体积不变gz

13、rghp222油)(4121V220hHDHr抛物体体积计算公式5 .16zrgzgrggzrgzrghp23223223229.131092.325.161092.325.165.0807.9108.02油运用此式求水中压强分布时，为水的密度，求油中压强分布时，为油的密度。OmHkPaghppzrOmHkPappzDrppHzrOmHkPappHzDr2min2maxmin2233max4 . 092. 3065. 1189.160,20, 015. 1285.115 . 03 . 09 .13807. 9101092. 3,2油时时在底面：时，在时在盖板上：作业l 描述液体运动有哪两种方法

14、？两种方法有什么区别？l 什么是流线和迹线？流线具有什么性质？l 什么是过水断面和断面平均流速？为何要引入断面平均流速？l 什么是恒定流动？l 在推导恒定总流能量方程时，为什么过流断面必须位于渐变流段？3-3 3-10 3-17 3-26作业l 描述液体运动有哪两种方法？两种方法有什么区别？拉格朗日法:着眼于流体质点.通过对各流体质点的位置随时间的变化规律的观察来确定整个流场的运动规律.欧拉法:着眼于流场中的空间点.通过在流场中各个固定点上对流动的观察,来确定流体质点经过空间点时其物理量的变化规律.l什么是流线和迹线？流线具有什么性质？l 什么是过流断面和断面平均流速？为何要引入断面平均流速？

15、AudAAQAVl 在推导恒定总流能量方程时，为什么过流断面必须位于渐变流段？3-3 水从水箱流经直径为d1=10cm，d2=5cm，d3=2.5cm 的管道流入大气中。当出口流速为10m/s时，求 （1）体积流量及质量流量。 （2）d1及d2管段的流速。1. 0.0049m3/s,4.9kg/s2. 0.625m/s,2.5m/ssmAAsmAAAAAskgQQsmdAQvmv/5 . 2/625. 0. 2/9 . 4049. 0101/049. 04. 1323231313322113332333流速体积流量：3-10 油沿管线流动，A断面流速为2m/s，不及损失，求开口 C管中的液面高

16、度。mgpAAggpghggpzggpzBBBBAABBBlABBBAAA86. 1m/s5 . 4020225 . 12 . 122B-AB2222断面能量方程准面，列点所在水平面为高程基取3-17 一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接，d1，d2，h 均为已知，问气罐压强p0多大才能将B池水抽出。1)(1)()(1)(12202-)(A222-121-00421014214210421212221112211212222211211011ddghpghpddghddghghpddghghghpddAppppghpghpB时应满足由此可见，当则有令连续性方程断面能量方程列断面能量方程列池水被抽

17、出必要条件是由静压强分布公式、3-26 定性绘出图中管路系统的总水头线和测压管水头线。p总水头线总水头线测压管水头线测压管水头线p总水头线总水头线测压管水头线测压管水头线p总水头线总水头线测压管水头线测压管水头线p总水头线总水头线测压管水头线测压管水头线l 第四章作业l 问答题l 1.什么是工业管道的当量粗糙高度？l 2.紊流分为那几个区，各有何特点？l 3.试论诉紊流三个不同流区沿程阻力系数的影响因素，沿程水头损失与流速的关系以及形成不同流区的根本原因。l 4-9 4-19 4-24 4-30光滑区和粗糙区的值l当量糙粒高度：和工业管道粗糙区值相等的同直径尼古拉兹粗糙管的糙粒高度。l如实测出

18、某种材料的工业管道在粗糙区时的值将它与尼古拉兹实验结果进行比较，找出值相等的同一管径尼古拉兹粗糙管的糙粒高度，这就是该种材料的工业管道的当量糙粒高度。ks4、阻力分区5、层流底层的影响在光滑区，糙粒的凸起高度比层流底层的厚度小得多，粗糙完全被掩盖在层流底层以内，对紊流核心没有影响。粗糙一起的扰动作用完全被层流底层内流体粘性的稳定作用所抑制。管壁粗糙对流动阻力和能量损失不产生影响。在过渡区，层流底层变薄，粗糙开始影响到紊流核心内的流动，加大了核心区的紊动强度，因此增加了阻力和能量损失。不仅与Re有关，还与K/d有关。在粗糙区，层流底层更薄，粗糙凸起高度几乎全部暴露在紊流核心中，K，粗糙的扰动作用

19、已经成为紊流核心中惯性阻力的主要原因。Re对紊流的影响和粗糙的影响相比已经微不足道了，K/d成了影响的唯一因素。的值。和求：油的，油的密度计读书长得管段两端水银压差的细管，在，流过直径油的流量33m/90030m26/77Q94kgcmhlmmdscmvlghdghppdlgpgpgdlgdldgdlgdlhHgHgBABAl32)()(32322642Re642222222smscmAQv/72. 2/2726 . 041772设流动为层流gpgphhggpzggpzBAllBBBAAA2222假设成立,200018991059. 8006. 072. 2Re1073. 79001059.

20、8/1059. 890072. 2232006. 0006. 03 . 0807. 9)90013600(32)(636262sPasmlghdHg。数试求风道的沿程阻力系酒精的密度，已知读值两点的压差，微压计风道水平段，今用酒精微压计量测度风道壁面材料的当量糙，流量为，风道内空气的温度为矩形风道的断面尺寸为,/860,1230,5 . 7AB1 . 0,/4200045600120019433mkgmlmmammKhmmmmmAB0145. 02 .1611. 11263.318 . 022/2 .166 . 02 . 1360042000/11. 1452/6 .3130sin0075.

21、0807. 9860sinsin22BA8 . 0)6 . 02 . 1 (26 . 02 . 1444223222aeLaeLBABABALBABBAALBaBAaAldpsmAQmkgdlpNgappgapppppAApppARde时空气的密度为断面能量方程列。数求：弯头的局部阻力系。量为经两分钟流入水箱的水；两端面测压管水头）。实测数据为（，管径短管长置。已知，可采用如图所示的装弯头的局部阻力系数为测定3329. 0)2(629. 0AB103. 0,5010AB90244mmhmmdml29. 005. 01003. 04 . 1629. 0807. 922/4 . 105. 0411

22、20329. 02629. 0)()(022B-A222222dlghsmAQgdlhhhhhzhgppzhgphhgpzgpphzhggpzggpzlmfllABAABAABAlBABlBBBAAA，能量方程列h00管水头线。）绘出总水头线和测压（）水位求：（，。若管道的出口流速，水温为管道的当量粗糙度，道。已知段不同管径所组成的管水箱侧壁接出一根由两2H1/2206 . 0K5075150304221smmmmlmmdmmdmghgHgggdlgdlhAAdRdkdRdksmsmAAgggdlgdlhhhhgHHzzpphggpzggpzlleemflll17. 597. 422297.

23、484. 4134. 022)375. 0075. 050035. 0(25 . 0)5 . 015. 05003. 0(2)(2)(375. 015 . 05 . 0035. 01049. 110007. 1075. 02008. 0756 . 003. 01045. 710007. 115. 05 . 0004. 01506 . 0/1007.0120/5 . 02222200022212222222222221111112212562222146111126122112222112222221111221212122222111时水的断面能量方程列1 12 20 0第五章作业论述1.论述

24、圆柱形外管嘴的正常工作条件及原理5-3 5-9为保证管嘴正常出流允许真空值 mhv7mH3 . 975. 070H0的极限值管嘴正常使用条件之一管嘴正常使用条件之二dl43mH3 . 90为何值？）水箱（等于多少？箱中水深）在恒定出流时，（不变的条件）（）分析出流恒定性条件（恒定不变。箱水深的圆柱形管嘴，管嘴长有一直径箱底部的薄壁孔口，两格，隔板上有直径为、一隔板将水箱分为V122121Q3HB2H1m3H,m1 . 030B40BA35AlmmdmmdsLsmgdHHgAQmlHHAAHHlHlHAHHAlHgAHHgAlmHdAdAlHgAQHHgAQBddlQQVVVVV/62. 3/0

25、0362. 0)9 . 13(24162. 0)(2)3(9 . 1807. 21 . 03807. 1807. 11807. 1807. 1)()()()()()()(2)(21 . 0,3,41,41,82. 0,62. 0)(2)(24333. 303. 01 . 0)2() 1 (3212111112222211212222221211222211112222112122222111121底部为管嘴出流。出流恒定条件：自然通风换气量。头作用下流动。求车间，气流在自然压，窗口流量系数心高程差为的窗口，两窗口的中在厂房上下部各开有，室外空气温度为温度为质量流量）。室内空气）解自然通风换气量

26、（应用式（64. 0m78203034395skggpgAQpppppgpgAgpgAQQgpgAQgpgAQpppzzgpzzgpppppzzgpmaaammmaamlalaalla/24. 924 . 1967. 0222275. 27165. 1205. 1807. 9)(65.1130205. 120)(0,22)(21222212121212211211212212122221121时，时，根据气流能量方程为断面，上窗口外渐变流断面为断面令下窗口外渐变流断面形成了自然对流。，于是在热压的作用下时上下部窗口存在高差形成内外的密度差，同由于厂房内外的温差而第六章作业6-1 6-10 ，并

27、进行比较。、质量平均流速断面平均流速、轴心速度处射流半宽度管嘴流出。试求，从圆射流以21m03V0Rm1 .23 .0/m55.0Q16mds%4828. 553. 2%2028. 505. 1/53. 2147. 023. 0147. 023. 0/05. 1147. 0095. 0147. 0095. 0/28. 579. 7147. 03 . 01 . 208. 048. 0147. 048. 0147. 048. 072. 015. 0)294. 015. 01 . 208. 0(4 . 3)294. 0(4 . 31 . 226. 108. 015. 0672. 0672. 0/79

28、. 73 . 014. 3455. 04108. 021002020010100000022000000mmmmnVsmdasdassmdasdassmdasdasmRrasrRarssmdQa该断面处于射流主体段及冷射流轴心坐标。、处，问距壁面窗口处出口速度为。，室内温度）射入室内，室外温度处的扁平窗口（室外空气经过墙壁上22e006/225t0tm3 . 0bm6H106tmssmmyybxaaATTbybxaTTbgATTbxaaATTbytTbasTTsmbasbasKTTareerere56. 2285. 1108. 0226. 0123. 0045. 16 . 0)205. 02(226. 02285. 1205. 06 . 06108. 0205. 02123. 02984256 . 0807. 92045. 127325273)205. 02(226. 025 .12255 .125 .12664. 125833. 041. 0833. 0/1664. 12833. 041. 0833. 0664. 141. 03 . 06108. 041. 027325250108. 05 . 22250200020000250200220022002000取sabsn86. 2108. 03 . 003. 103. 10第七章作业7-1 7-5 7-6转角速度。速