《工程流体力学》综合复习资料

1、工程流体力学综合复习资料单项选择1、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D、延展性2、理想流体是一种的流体。A 、各管的水头损失之和B 、较长管的水头损失A、不考虑重量B、静止不运动 C、运动时没有摩擦力3、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、粘性力4、静力学基本方程的表达式A、P常数B、z - 常数Y2常数2g5、若流体内某点静压强为P绝 0.7at ,则其A、P表0.3at B、 P表 0.3 9.8104Pa C、巴7mH2O水匹 0.3 760mmHg汞6、液体总是从大处向这个量小处流动。A、位置水头 B、

2、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2C、2 h22 1 2A h B 、一 h28、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d.d2上流动参数关系为A、V1V2 , P1P2B、VV2 , p1p2CV1V2, P1P2D、V1V2, P1P2A、V1V2, P1P2B、V1V2, P1P2CV1V2, P1P2D、V1V2, P1P29、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于孔口出流流量，是因为2、小，增加了沿程阻力B 、大，相当于增加了作用水头、等，增加的作用水头和沿程

3、阻力相互抵消、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和（垂直分力）2、静止液体作用在曲面上的总压力计算公式（水平分力） 3、动能修正系数的物理意义是: 4、长管是指，其物理意义是5、欧拉数表达式为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/S O7、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是8、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 11、泵的扬程H是指 12、稳定流的动量方程表达式

4、为13、计算水头损失的公式为14、牛顿内摩擦定律的表达式，其适用范围是15、压力中心是指二、简答题1、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。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、

5、长管计算的第一类问题。18、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1、如图一输水系统，已知d1 d20.2m6 2c1.8 10 m /s，水池液面表压强Po h 0.05m，设流动状态在水力光滑区，Q求：（1）吸入段水头损失（2）设泵出口泵压 P2，吸入段长度I 15m，水的运动粘度 9800 Pa，过滤器两端接汞-水压差计， 0.03m3/so60.8 10 Pa,求泵的有效功率。dl注：1-带保险活门3过滤器Ah I0.532弯头 20.404-闸门0.32210，管径为 0.25m。84m，输送相对密度（比重）0.88的原油，运动粘度420.276

6、 10 m /S,设计输量为Q200t/h，求总压降。（按长32、有泵管路如图所示，流量Q MOm /hour，泵的吸入管长Li 15m，沿程阻力系数i 0.03总局部阻力系数为1 6 ;压力管长L2 60m， 1 O.03求:（ 1）已知泵入口处真空表读数 6.6mH20，求吸入高度h1。（2）两个液面高差h224m，求泵的扬程H。压力营水"3、直径257 mm的长输管线，总长50km，起点高程45m，终点高程管计算）五、推导题1.试推导流体欧拉平衡微分方程式。2.试推导理想流体欧拉运动微分方程式。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 C的一般表达

7、式。4、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。参考答案、单项选择题1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D、延展性2、理想流体是一种C的流体。A、不考虑重量B、静止不运动C、运动时没有摩擦力3、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、分子引力粘性力A、各管的水头损失之和B、较长管的水头损失4、静力学基本方程的表达式P常数常数C、2常数2g5、若流体内某点静压强为0.7at，则其P 表 0.3at B0.3 9.8 104 Pa7mH2O水D、P直0.3 760mmHg汞6、液体总是从.大处向这个量小处流动

8、。A、位置水头B、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h2ih22 h28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d1 d2上流动参数关系为A、V1V2, P1P2V2 , P1P2C、V1V2, P1P2D、V,V2 , P1P29、并联管路的并联段的总水头损失等于12、稳定流的动量方程表达式为F Q V2 V1OOC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

9、间连续性微分方程表达式UxUy2、静止液体作用在曲面上的总压力计算公式（水平分力）_FxhcAx_和（垂直分力）=FzVp_o3、动能修正系数的物理意义是: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、5、欧拉数表达式为_ Eu -Pv，其物理意义是压力与惯性力的比值O长管是指和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路6、析当汞水压差计读数h 9cm，通过流量为L/S。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P之比10、实际流体总流的伯诺利方程表达式为旦2g21V1乙22V22g-hw运动粘度与动力粘度的关系是流体的

10、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幂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（瑞利法）和 n定理O9、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，而平均流速在过流断面上是相等的。I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 11、泵的扬程 H是指 单位重量流体诵过泵后所获得的机械能（水头）"、计算水头损失的公式为hfd亦 _与hj2vO2g 14、牛顿内

11、摩擦定律的表达式_，其适用范围是dy 牛顿流体，层流运动。15、压力中心是指体中的平面或曲面所受流体压力的合力的作用线同该平面或曲面的交点三、简答题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, 流体通过孔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?帘 U】斯if冰力览?1很址焉订

12、漑中枯件底层的耳度淹我訂邯絶对粗岳麼.祥甲稲屋區对濫流核心区的沆殆几乎没仃轴刑翳.dj別谨水力机诡骨是指皆诅屮袖性底从附母起粒孟肯底绝石:柑槌度.露堆粋甩萊隐檢心区fTj谎功嗣显苕i<3.）常者井不是W岸小变的.尿性底层甲隸彳満诺救的变化则改算 朮力-比擀管*水 力栩陽间町収相帀转化.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

13、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，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/dyo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= A巴dy，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同种、连续、静止流体7、静止流体作用在曲面上

14、的总压力计算公式。作ftij-wm.i-.的静水总压力F的水平付力巳为;件用门谢面上的浮水总压力F的亟点分力匚为:巴=f "r = f MS= r h&k肪* =p邸爲J.冲，-=式中，7宅压力休休积作用1 lllJ面上的世水总兀力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。込汕齐件彳也作输血取 楼兄喷、质備力只仃据八 閉取斷向为缓喪流斯:i用r（心#珥爲凫： 一Its応 -忆瓯他 一一比荊體一+头拥光Y2占9、分析流动阻力产生的原因。流动阻力产生的根本原因时流体质点摩擦所表现的粘性和流体质点碰撞所表现的惯性10、稳定流动与不稳定流动的定义。流体在管道中流动时，

15、在任一点上的流速、压力有关物理参数都不随时间而改变, 这种流动称为稳定流动；若流动的流体中，任一点上的物理参数，有部分或全部随时 间而改变，这种流动称为不稳定流动11、串联管路的水力特性。串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串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。R -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

16、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 -P7，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

17、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，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。FxQ V2x V1xFy Q V2yVlyFzQ V2z Mz四、计算题1.如图一输水系统，已知d1 d20.2m，吸入段长度I 15m，水的运动粘度cQ1.8 10 m /s，水池液面表压强po 9800Pa，过滤器两端接汞-水压

18、差计,h 0.05m，设流动状态在水力光滑区,Q 0.03m3/S求：(1)吸入段水头损失hw吸？6(2)设泵出口泵压P20.8 10 Pa，求泵的有效功率。八3m1 Jdl注：1 带保险活门0.532弯头 2 0.403-过滤器4-闸门 40.32(1)吸入段沿程水头损失:兑=Cl岁4=075斗= 0.01754x -13155 0.2 2g2g局部水头损失:2hj332g盂24Qd22d4g3 8Q2I 吕=(二 + 2；： + 二 + <4 )寻=(0.53 + 2 X 0.40 + 13.51 + 032)- = 15.19-=hf + 气=(13155 + 15490.955&

19、quot;=16.5055 X= O.76S?7J2g水池液面到1-1断面列伯努利方程:20 3 P 工 ，解得 p,27582.41 Pa2g列1-1.2-2两断面伯努利方程:0+蓉匸+!jr 2gX -S9800= 9800X0,03x8445 二 248283幵= 24.83幻F32.有泵管路如图所示，流量Q 240m /hour，泵的吸入管长L1 15m，沿程阻力系数1 o.03，总局部阻力系数为16 ;压力管长 L260m，10.032 10，管径为0.25m。求：(1)已知泵入口处真空表读数6.6mH2O，求吸入高度h1。(2)两个液面高差h224m求泵的扬程H。压力背(1)取a、

20、b两断面伯努利方程:J弋盏F争詁"g24<J巧=纟=哉=m伽心.4 初 3.I4XOJ5-All三 0.03= 0门0册tJ 2g 0J5 2x9,S=J = &丄更2-=山1 2抄 =血-6.6 + 一-1-0,565n扎=5"77册（2）取a c两断面伯努利方程：Sy炸Uy想叽"ft.* + , = 0.170 + 4,= 0.170+0.030.85m"宀z凸#襄(U5 2吗81359- IL5CP 脚二 叶=/+C.S5+k507 三 24+0.85 + 1.5073. 直径257mm的长输管线，总长50km，起点高程45m，终点高

21、程84m ,输送相对密度（比重）0.88的原油，运动粘度0.276 10 4m2/s，设计输量为 Q 200t/h求总压降。（按长管计算）解：管道内流体雷诺数200 1043.1416 257 100.276 101133230.88 1 03 3 6 00查表得 =0.15mm计算得2 0.15 1.167 25759.759.710 3%(1.167 10 3)%1342432000 Re59.7可得hf0.3164VReL v20.3164 cs 4r0.0310113328LQ.5)2.5gd根据伯努利方程2v2gP22ghw可得P P P(Z2乙hw)w g( Z2乙）8LQ20.8

22、8 1000 9.8(84 45)0.0313200 10350 1000 (30.88 1 03 3 6 00)223 5丿3.14169.8 (257 10 )4224035Pa五、推导题1.试推导流体欧拉平衡微分方程式。答:如图，在平衡液体在中，取微小六面体，为研究方便，使其各边分别平行与坐标轴,边长取为dx、dy和dz，其形心点位M （x，y，z），点M的压强为p （x，y，z）。 I”虧分析作用于六面体表面的力:（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:f噩g9左T器dz A讨翼sIixN_

23、 二洱亠t聲g;*P* 寺gdH I< x<lxf2., 強为：JV* * JtffiCxy-> nh 119111c> jJami<x+<Zr/2. y, z八其 丿k空血为=*作帀丁 "加/小而1=的肿 小总圧力为=a f/*<z> -TN作川丁曲山;而上Q<J静 水总JIW另为：S* 2-L /III 理tZ.x： f* Cx 2(2)质量力件hH"血么右向1勺苛> 水心仏力注fr fZ-V< z* Zr_V 主作H ) Fc&r/Cnj匕邰J部 水亞尿力为:丄"<7lv根据平衡

24、条则有二&P dxdp dx(pydydz (p H)dydz + pdxdydzX = 0dx 2dx 2除以dxdydz,得到:门X -=O<"Xa=OT=f)2. 试推导理想流体欧拉运动微分方程式。在空间沆场*,取一这长分别杲必，旳,玄的舖元六面体如图&5所示，该六面体的(1)作用在微元上的表面力设A点出的压强为P,由于dx、dy和dz都很小，可以认为包含A点的三个微元体的边界面上，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(H +心二)=卩 +j7 - p(x + djc c)dydz = dxdydz设X方向的表面力合力为:Qn/? - f (工 v +=dxd'dz设丫方向的表面力合力为:o - p