流体力学讲义

流体力学6.4流体动力学

一、基本概念1、拉格朗日法（随体法）基本思想：跟踪每个流体质点的运动全过程，记录它们在运动过程中的各物理量及其变化规律。2、Euler法（欧拉法）（站岗法）考察空间每一点上的物理量及其变化。当地加速度（时变导数）：表示流体通过某固定点时速度随时间的变化率。迁移加速度（位变导数）：表示某一时刻流体流经不同空间点时速度的变化率。3、均匀流动：若流场中流体的运动参数不随空间位置而变化，则称这种流动为均匀流动。流体的迁移加速度为零流线是平行的直线各过流断面上流速分布沿程不变4、定常流动：若流场中流体的运动参数（速度、加速度、压强、密度、温度、动能、动量等）不随时间变化，而仅是位置坐标的函数，则称这种流动为定常流动或恒定流动。6-4-14（2006）非恒定均匀流是：

A.当地加速度为零，迁移加速度不为零

B.当地加速度不为零，迁移加速度为零

C.当地加速度与迁移加速度均不为零

D.当地加速度与迁移加速度均不为零，但合加速度为零6.4流体动力学

6-4-7（2008）欧拉法描述液体运动时，表示同一时刻因位置变化而形成的加速度称为：A当地加速度B.迁移加速度C.液体质点加速度D.加速度6-4-21实践中，均匀流可用下述哪个说法来定义？A流线夹角很小，曲率也很小的流动B流线为平行直线的流动C流线为平行曲线的流动D流线夹角很小的直线流动若流场中流体的运动参数不随空间位置而变化，则称这种流动为均匀流动。流线是平行的直线u21uu2133u6545u46u流线6.4流体动力学

二、流线等概念1、流线：流线（streamline）是指某一瞬间对应的流场中的所有质点的运动方向所组成的线。假如在dt内流体质点沿AB迹线运动，取微元长度dL，其坐标分量分别为dx，dy，dz。即有：（1）流线彼此不能相交。（2）流线是一条光滑的曲线，不可能出现折点。（3）定常流动时流线形状不变，非定常流动时流线形状发生变化。v1v2s1s2交点v1v2折点s

强调的是空间连续质点而不是某单个质点

形成是在某一瞬间而不是一段连续时间内表示的是质点的速度方向而不是空间位置连线（4）流线簇的疏密反映了速度的大小；流线的性质2、迹线方程u21uu2133u6545u46u流线在定常流动中，流线与迹线重合为一条。在非定常流动中，流线的位置和形状随时间而变化，因此流线与迹线不重合。6.4流体动力学

6-4-11（2007）描述液体运动有迹线和流线的概念：

A.流线上质点不沿迹线运动

B.质点运动的轨迹称为流线

C.流线上的质点的流速矢量与流线相切

D.质点的迹线和流线都重合6-6-3（2011）对某一非恒定流，以下对于流线和迹线的说法正确的是A．流线和迹线重合B．流线越密集流速越小C.流线曲线上任意一点的速度矢量都与曲线相切D.流线可能存在折弯在定常流动中，流线与迹线重合为一条3、流管——在流场中作一非流线且不相交的封闭曲线，然后由曲线上的各点作流线，所构成的管状面。特点：流体的质点不能穿越流管；若流动为恒定流，则流管的形状、位置不变。4、流束：流管内部的全部流体称为流束。5、总流：如果封闭曲线取在管道内部周线上，则流束就是充满管道内部的全部流体，这种情况通常称为总流。6、元流——过流断面面积无限小的流束7、流量Q——单位时间内通过过流断面的流体的量。

u过流断面u过流断面8、过流断面——横断流束并和其中所有流线都正交的横断面。过流断面可以是曲面，也可以是平面。9、断面平均流速v计算式：——假想的均匀分布在过流断面上的流速，以它通过的流量与以实际流速分布通过的流量相等。即过流断面上各点流速的加权平均值。12、有压流、无压流、射流按总流边界的限制情况划分（1）、有压流——流体的流动边界全部是固体的流动。——具有自由表面的液体流动。（2）、无压流（3）、射流——流体经孔口或管嘴喷射到空间的流动如给水管路如明渠、无压涵管等11、非定常流动：若流场中流体的运动参数不仅是位置坐标的函数，而且随时间变化，则称这种流动为非定常流动或非恒定流动。13、一维流动、二维流动、三维流动一维流动：流场中流体的运动参数仅是一个坐标的函数。二维流动：流场中流体的运动参数是两个坐标的函数。三维流动：流场中流体的运动参数依赖于三个坐标时的流动。6.4流体动力学6.4流体动力学

三、不可压缩连续性方程单位时间流过的体积L3/s实际流体连续性方程6-4-16(2005)输水管道的直径为200mm，输水量为1177kN/h(重力流量），其断面平均流速为：A.1.06m/sB.2.06m/sC.3.06m/sD.4.06m/s单位时间流过的重量1.公式适用条件：无粘性流体、恒定流动、质量力只有重力、不可压流缩体、沿流线或微小流束。2.几何意义和物理意义：

四、伯努利方程适用条件和意义位置水头、比位能

单位重量流体所具有的位能

压强水头、比压能单位重量流体所具有的压能流速水头、比动能

单位重量流体所具有的动能三种形式的能量和功在流动的过程中是可以相互转化的，三者之和始终保持一常数。6.4流体动力学

6-4-1（2013）一水平放置的恒定变直径圆管流，不计水头损失，取两个截面标记为1和2，当d1>d2时，则两截面形心压强关系是：A.p1<p2B.p1>p2C.p1=p2 D.不能确定6-4-3（2012）已知三部分水管的横截面积分别为A1=0.01m2,A2=0.005m2，A3=0.01m2，入流速度v1=4m/s,v2=6m/s,求出流的速度v3为：A.8m/sB.6m/sC.7m/sD.5m/s以cc面和出口面列方程3、理想流体无粘性（基本特征）不可压缩（对于液体来说，实际流体可近似看成不可压缩）

6-4-10(2007)理想流体的基本特征是：A.粘性系数是常数B.不可压缩

C.无粘性D.符合牛顿内摩擦定律6-4-13（2006）理想流体与实际流体的主要差别在于：A.密度B.粘性C.压缩性D.表面张力4伯努利方程的水头线

断面11和22都必须是渐变流断面（不能是急变流）6-4-5（2010）如图，下列说法中，哪一个是错误的A对理想流体，该测压管水头线（HP线)应该沿程无变化B该图是理想流体流动的水头线C对理想流体，该总水头线（H0线）沿程无变化D该图不适用于描述实际流体的水头线6.4流体动力学

6-4-30在应用实际流体总流能量方程时，过流断面应选择：A水平面B任意断面C均匀流断面D渐变流断面6-4-27粘性流体测压管水头线的沿程变化是A沿程下降B沿程上升C保持水平D前三种情况均有可能6-4-28、6-4-12（2007）粘性流体总水头线的沿程变化是：A沿程上升B.沿程下降C.保持水平D.前三种情况均有可能6-4-29实际流体一维总流中，判别流动方向的正确表述是：A流体从高处向低处流动B流体从压力大的地方向压力小的地方流动C流体从单位机械能大的地方向单位机械能小的地方流动D流体从速度快的地方向速度慢的地方流动6.4流体动力学

6-4-26用毕托管测流速，其比压计中的水头压为A单位动能与单位压能之差B单位动能与单位势能之差C测压管水头与流速水头之差D总水头与测压管水头之差6.4流体动力学

五、实际流体的能量方程六、有能量输入与输出的能量方程+hm——单位重量流体由流体机械获得的机械能，常见的是水泵，即水泵的扬程-hm——单位重量流体给予流体机械的机械能，常见的有水轮机，又称为水轮机的作用水头。6.4流体动力学

6.4流体动力学

八、恒定总流的动量方程将质点系动量定理应用于流体系统的运动，可以导出流体运动的动量方程。根据动量定理，流体系统动量的时间变化率等于作用在系统上的外力矢量和6-4-2（2013）水由喷嘴水平喷出，冲击在光滑平板上，如图所示，已知出口流速为50m/s,喷射流量为0.2m3/s,不计阻力，则求平板收到的冲击力为：A.5kNB.10kNC.20kND.40kN6.4流体动力学

九、渐变流及其性质——流线之间夹角很小，各流线为近似的平行直线。1、渐变流特点：（1）过流断面近似平面；（2）同一过流断面上，流体各点的