《工程流体力学》综合复习资料.doc

1、工程流体力学综合复习资料Pl P2损失等于、Vi VV2, pi v P2A、实际流体理核;晴征吊流体具有2 1 2粘滞性B、流动性 C、可压缩性A、 /1 V , p p、_i P 2D、延展性B Vi2、理想流体是一种2 1 2的流体。A、不考虑怵曲,除卑2运动C、运动D没有摩擦力、Vi V2, Pi P23、作用在流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是A、表面力B、万有引力 C、分子引力D、粘性力4、静力学基本方程的表达式+P =2+ P +-U-=5、若流体内某点静压强为A、p常数B、z常数C、7 =常数p 0.7at矗-x,x则其A、 p 表 0? 3at B、 p 表 0.3 9

2、.8 10 Pa CD7mH O、20.3 760mmHg6、液体总是从大处向这个量小处流动。A、位置水头YB、压力C、机械能D、动能7、高为h的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的(静水总压力为h B l2 hC l2 h D、h&理想不可压It流体在汞平圆管中流动，在过流断面1 tf2截面ch d 2上C、各管的水头损失10 、在相同条件下管嘴出流流量 于孔口出流流量，是因为 A 、小，增加了沿程阻力B 、大，相当于增加了作用水头C 、 等，增加的作用水头和沿程阻力相互抵消D 、 大，没有收缩现象，增加了出流面积:、填空题1空间连续性微分方程表达式2、静 止液体作用在曲面上的总压力

3、计算公式（水平分力）和（垂直分力）3、能修正系数的物理意义是：4、长 管是指5、拉数表达式为, 其物理意义是6 、 某 输水安装的文丘利管流量计，当其汞- 水压差计上读数 h=4cm, 通过的流量为 2L/S, 分, 其国际单位是L/So析当汞水压差计读数Ah = 9cm, 通过流量为7 、 运 动粘度与动力粘度的关系是 &因次分析的基本原理是：具体计算方法分为两种9 、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是10实际流体总流的伯诺利方程表达式为其适用条件是 、泵的扬程H 是指2、稳定流白勺动量方程表达式为 13、计算水头损失的公式为 14、牛顿内摩擦定律的表达式 15、压力中心是指_三、简答题

4、仁静压强的两个特性。2、节流式流量计的工作原理。3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？4、温度对流体粘度的影响。,其适用范围是5 、 牛 顿内摩擦定律的内容。6 、 等 压面的定义及其特性。7 、 静 止流体作用在曲面上的总压力计算公式。&写出实际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。9、分析流动阻力产生的原因。10 、稳定流动与不稳定流动的定义。11 串联管路的水力特性。12 、 水 力半径的定义式。13 、 连 续介质假设的内容。14 、 因 次分析方法的基本原理。15 、 欧 拉数的定义式及物理意义。16 、 压 力管路的定义。17 、 长 管计算的第一类问题。18

5、、 作 用水头的定义。19 、 喷 射泵的工作原理。20 、 动量方程的标量形式。四、计算题唱一输水系已知d d m =匚吸15m，水的运动粘度6, 水池液面表压强 2IAP9800 丹水压差计,注：一带保险活门 1 20.532- 一弯头 0.400.3232、有泵管路如图所示，流量Q 240rrr / hour总局部阻力系数为 J 1=6 ； 压力管长L2 60m,0X)3 10.25m o, 泵的吸入管长15m, 沿程阻力系数10 3, 管径为（ 1 ） 已知泵入口处真空表读数mH O , 求吸入高度hio= 6.62（2）两个液面高差h庄24曾的扬程 H 。0.88 的原油，运动粘度4

6、20.276 10 m /s, 设计输量为 Q 200t/h, 求总压降。（按长（按长3 、直径 257 mm 的长输管线，总长50km , 起点高程 45m , 终点高程 84m , 输送相对密度（比重）管计算）五、推导题1. 试推导流体欧拉平衡微分方程式。C 的一般表达式。3、气体中声速 C依赖于密度压强p、粘度 。试用因次分析法导出声速2. 试推导理想流体欧拉运动微分防程式。 M4、试应用伯诺利方程与水头损失公式推导孔口的定水头自由泄流的流量计算公式。UpQl 一单项选择题实际流体的最基本特征是流体具有A、粘滞性 B、流动性 C、可压缩性2、 理想流体是一种C的流体。D、延展性3、作用在

7、流体的力有两大类，一类是质量力，另一类是A、不考虑重量B、静止不运动C、运动时没有摩擦力4、静力学基本方程的表达式A、表面力B、万有引力 C、分子引力 D、粘性力2zP常zP u常A、 y数戊g数p常数B、5、若流体内某点静压强为0.7at=X,则其p 表 0.3at B0.39.8 104Pap 0.3真760mmHg6、液体总是从太处向这个量小处流动A ； 位置水头创压力 YY作用在侧面单位宽度平壁面上的7、局为h的敞口容器装满水，C 、机械能 D 、动能静水总压力为22A、 hC、 2 hD、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面di d2上流动参数关系为AVi V2,

8、Pi P2、CM V2, R P2、9、并联管路的并联段的总水头损失等于C、各管的水头损失10、在相同条件下管嘴出流流量A、小，增加了沿程阻力B、ViV2, Pl P2DV2 , Pl P2、B于孔口出流流量，是因为B、大，相当于增加了作用水头C、等，增加的作用水头和沿程阻力相互抵消D、大，没有收缩现象，增加了出流面积:、填空题cP c( P x ) c(Pu ) 6( P z )。 + - / + + 一个人厂人口1 -cCC y C1空间连续性微分方程表达式0t x y _ z = 7_2、静止液彳屯馆用在曲面上的总压力计算公式(水平分力)FxhcAx和(垂直分力)能修正系数的物理意义是：

9、总流有效断面的实际动能与按照平均流速算出的假想动能的比4、长管是指和沿程水头才员失扭比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路一P 欧拉数表达式为Eu Pv2,其物理意义是压力与惯性力的比值A =6、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞水压差计上读数h 4cm,通过的流量为 2L/S,分析当汞水压差计读数h 9cm,通过流量为L/Sov = ?/P_7、运动粘度写动力粘度的关系是流体的运动粘度为动力粘度与同温度下该流体密度,其国际单位是nfTs因次分析的基本原理是：很多物理量都是有因次的，若干物理量总能以适当的幕次组合构成无因次的数群；任何物理方程总是齐因次的具体计算方法分为两种量纲分析法(瑞

10、利法)和 7T定理。9、断面平均流速V与实际流速U的区别是过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在aa+ - = + - +过流断面上是相等的。10 实际流体总流的伯诺利方程表达式为其适用条件是 定常（稳定），不可压缩，质量力只有重力，两个计算断面均为缓变流断面且两个计算断面之间有共同的流线经过1K 泵的扬程H 是指 单位重量流体通过泵后所获得的机械能（水头）12 稳定流的动量方程表达式为 T F = PQ (V2 -VI)2 213、计算水头损失的公式为h =，工-_与 h =一卫一一14、牛顿内摩擦定律的表达式f d 2 厂牛顿流体，层流运动15、压力中心是指体中的平面或曲面卑受善

11、徘如T = ”四具适月j 2g -丹乍用线同该平面或曲面的交点1静压强的两个特性。静压强方向永远沿着作用面内法线方向。静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，与作用面方位无关。2、节流式流量计的工作原理。节流式流量计是由节流装置(孔板、喷嘴、文氏管)、引压导管和差压计三部分所组成,流体通过升板或其他节流装置时，流通面积缩小，流速增加，依据伯努利方程，压强 减小，依据节流装置两侧的压差，可以测出流速，并可折算为流量3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？n： (1)所谓水力比滑件楚拆诗浇中粘性切/的甲践淹没骨辱绝对粗杞发 ？睁粗槌友对素说孩心区的流动儿乎没仃色响的许瞄：(2)

12、所谓水力机闵管是折怜加I中卅氏址的P?度不起以履盖伶虢绝对粒槌度.悴瞰粗杞发对索谥核心区的流动莎响 U苕：两者并不览is定不费的.粘件底压耳度隧看雷诺数的变化山改变？水力光滑管与水力之间町以相互转化4 、 温度对流体粘度的影响。温度对于流体粘度的影响比较显著，温度升高是液体的粘度会升高，而气体的粘度会 随着温度的升高而增加，这是由于液体的分子间距离较小，相互吸引力其主要作用， 当温度升高时，间距增大，吸引力减小。气体分子间距离较大，吸引力影响较小，根 据分子运动理论，分子的动量交换因温度升高而加剧，因而切应力也随之增加。5、牛顿内摩擦定律的内容。取无限薄的流体层进行研究， 坐标为y处的流速为u

13、,坐标为y+dy处的流速为u+du,显然在厚度为dy的薄层中速度 梯度为du/dy。液层间的内摩擦力 T的大小与液体性质 有关，并与速度梯度 du/dy以及接触面积A成正比，而与接 触面上的压力无关，即T=七A_ dudy符合这样内摩擦定律的流体叫牛顿流体，这种定律就叫做牛顿内摩擦定律。6、等压面的定义及其特性。等压面是指静止流体当中压力相等的点组成的面。（1）等压面与质量力相正交，（2）等压面不能相交，（3）两种互不相溶的流体的交界 面是等压面，（4）水平面为等压面的三个条件一一同种、连续、静止流体Fx = J 行=PAhdAx = pghxcAx7、静止流体作用在曲面上的总压力计算公式。作

14、用丁曲面上的静水总压力 F的水W分力Fx为：作用FHUiiu I的协水总rr力f的丽门分力巴为：F； - J dF: = J pghdA = pf（ hdApgVa： = PAl?: Vp乐力休休积F = F： + F2件用在脚而 上的静水总/K力F为：8、写出实际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。n:（I）实际濒休总注的伯劳利方程是勺+色+他=z,+i经+化_?Y- Y 2g *?适用条件*不可压缩流体、稳定渝、质益力只竹跑力、所取断口的为缓变流断向、所取断血间具有共屈的注线.串联管路的水力特性。厂匚中国石油大学（华东）现代远程教育 串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串

15、联管路总水头损失 等于串联 各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。12、水力半径的定义式。c AR =7Z流体在管道中流动时断面面积与湿周长度的比值13、连续介质假设的内容。即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。14、因次分析方法的基本原理。很多物理量都是有因次的，若干物理量总能以适当的幕次组合构成无因次的数群；任何物理方程

16、总是齐因次的。15 、 欧 拉数的定义式及物理意义。欧拉数定义式为Eu=-A ,其物理意义为压力与惯性力的比。V16 、 压 力管路的定义。凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。17 、 长 管计算的第一类问题。已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定管路中的压力降，或确定起点所 需的压头，或计算水力坡降。18 、 作 用水头的定义。任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以比重。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为 m19 、 喷 射泵的工作原理。利用较高能量的液体，通过喷嘴产生高速液体后形成负压来吸取液体的装置称喷射泵。 喷射泵的工作原理是利用较高能量的液体，

17、 通过喷嘴产生高速度，裹挟周围的流体一起向扩散管运动， 使接受室中产生负压，将被输送液体吸入接受室，与高速流体一起在扩散管中升压后向外流出。20 、 动量方程的标量形式。h哥=zpQ伸与：2g.6 h4Q j3 =x 2g ? 2x 1xP12.6 0.05 13.54q(v-vz12.6 h2z 1z四、计算题1.如图一输水系统，已知 d-0.2m吸入段长度I馅口，水的运动粘度1.8 10需/s, 水池液面表压强2800Pa,过滤器两端接汞 水压差计，0.05,设流动状态在水力光滑区30.03m /sh求：（1）吸入段水头损失注：1-带保险活门10.3164/ =-=- = 0.017543

18、一过翡醍0.532弯头 20.4015VVx -4则=1.31551.320 2 2g2g2ght = ( +2八 + + 二)一=(0.53 + 2x0.40 + 13.54 + 0.32)- = 15.192g2g2gVz0 955：h tr=hf +h =(1.3155 + 15? 19) = 16.5055x八=0.768wZ72g2g(2)水池液面到仁1断面列伯努利方程：0+0+0=3+ P + v + 吸，解得 p =-27582.41 Pa,W2g列1-1.2-2两断面伯努利方程：pi V2p、V20 + 耳 + + H = 0 + + 0.=.Y 2g106一 =84.45 加

19、/ 2g9800NA= gH = 9800 x 0.03 x 84.45 = 24828.3FT = 24.83KFF3工2.有泵管路如图所示，流量 Q 240m /hour泵的吸入管长L15my 1九=亍二=九=0.031-1=6;压力管长 L2 60m,，总局部阻力系数为径为0-25m军程阻力系数0.03210,管求：(1)已知泵入口处真空表读数6 mH 0,求吸入高度h o.6 12(2)两个液面高崖力楼水=求泵的扬程H o吸入管兑(1)取a、b两断面伯努利方程 2404x=1.359m/A3.14x0.25-一 A v240.03一竺冬=0.170/0.25 2x9.8._ k I _

20、6耳竺 565m2x9.8=0 = /?,-6.6 + -八人 + 0.170 + 0.5652x9.8(2)取a、c两断面伯努利方程：2 金exA 1匕 + + + . + t + n, + h v 2c y % J一一二儿一 儿 “70 + 人乡亍 (M7O+O.O3 60 1.359： =().85m0.25 2x9.8= h、 = 5.77mI = 2 + h- = 0.565 +矿O565川益司n H 0.85 +1.507 = 24 + 0.85 +1.507 n H = 26.37m度（比重）6=0.88的原油，运动粘度v =0.276 x10m /s设计输量为Q=zuu n.3

21、.直径257mm的长输管线，总长 50km,起点高程45m,终点高程84m,输送相对密求总压降。（按长管计算）解：管道内流体雷诺数D 4QRe =兀dvV36003X 200-W4 xxXV 一0.88 103.1416 257 100.276 10 11332-JMJ6Z z x59.78134243查表畀 A=Q: .15m 计算得m2 0.1559.7 2577(1.167 10 )分析作用于六面体表面的力：1.试推伶流嗥拉尹衡微分方程式。为研究方便，使其各边分别平行与坐标 答：如百，在平衡膈本在中，取微小六面体，5Q7Z)o轴，：校取为dx、f dy和护乙其形心点位2M0(XvyRzv

22、 SM的压强为p (x, y可得小0.3164 - Q.3164厂 小一 0-031Re 113322 2h =zrf2d 2g gd根据伯努利方程+YV2=-Z=7i-=6PPPP1 27T可得(Z z2X28LQ=wg(zZ)125gd0.88 1000(84 45) 0.0314224035P去摧导题9.850 10003.1416200 1030.88 109.8 (257 10 )3600(1)表面力：只有静水压力由于六面体各面的形心到M 的距离很小，压强在M 点附近的变化可以为泰勒级数表示，且可忽略二阶以上的微量，于是:除以dxdyd C)x到：(2)质量力上WJ的.丞?3/ n勺

23、dp dxaQp CZAT CzA -Ox N作 I ij Y at de I( ii vA水总压j j为二Op dxdp改“，厂, )dydz + pdxdydzX= 0? Wm T a 9h9U9c9 惠压力为：dydz -(它 Fx=O,则dx 2N /d?的中心点M.(jr? 其八压强 为：-.作JTJ尸/匕的静水总JFR力_ 为：作)I f ?Zc/eHTl b. H J 水一 总压力为=Bp dxG”Dx N2 ?试推导理想流体欧拉运动微分方程式。答在空间流场中，取一边长分别是 dx, dy, dz的微元六面体如图6? 5所示，该六面体的 各个 边与坐标轴平行.并设A (x? y, z)点为该六面体的顶点。(1)作用在微元上的表面力A点的三个微元体的边界设A点出的压强为 P,由于dx、dy和dz都很小，可以认为包含面上，压强均为 P,则由于数学中的泰勒级数展开，对应的三个界面的压强为 p(工 + dr v.二)二p - Edx.f/ UP JLp(x. y + ay. z) = p + dyCy设X方向的表面力合力为： CP rp(x. V, z + az) = pl az设Y方向的表面力合力为得Z方向的走面力合力为Qnp - p(x + dx, v. z)dydz dxddzdxp- p(x. v + .z)dxdz = 匚 dxdxdz dyp 一 p(x