工程流体力学中国石油大学课后习题1-3章

第一章 第二章

第三章 流体及其主要物理性质

1-1.

轻柴油在温度15oC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4oC 时

所以，3

3/8134980083.083.0/830100083.083.0m

N m kg =?===?==水水γγρρ

1-2.

甘油在温度0oC 时密度为1.26g/cm

3，求以国际单位表示的密度和重度。

333/123488.91260/1260/26.1m N

g m kg cm g =?==?==ργρ 1-3.

水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

MPa Pa E E V

V

V

V p p

6.191096.101.07=?==?=

?=?β 1-4.

容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。

解：1956

105.210

4101000---?=?--=??-=Pa p V V p β Pa E p

89

10410

5.21

1

?=?=

=

-β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20oC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006oC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？

解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104Pa

Δp ＝0.18at

dp p

V

dT T V dV ??+??=

00V T

V

T V V T T ββ=?????=

00V p V p V V p p ββ-=?????-= 所以，dp V dT V dp p

V

dT T V dV p T 00ββ-=??+??= 从初始状态积分到最终状态得：

L

L L V p p E V T T V V dp

V dT V dV T p p

p T T T V

V 4.21057.24.220010

8.91400010

8.918.020*******.0)(1

)(34

4

00000000

≈?-=?????-??=--

-=--=-?

??

βββ即

()kg V V M 32.1381000

4

.220010007.0=-?

?=?-=ρ

另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则

200=++p t dV dV V

V dt V dV t t 2000061.0?=??=β

V dp V dV p p 18.014000

1

?-

=??-=β（1大气压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升

G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N 1-6.

石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?

()c S t St s m 3131.0/101.310009.01028253

==?=??=

=--ρμν 1-7.

相对密度0.89的石油，温度20oC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？ 解：89.0==

水

ρρ

d ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s 1-8.

图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？

解：2

33/10147.110

11147.1m N dy du ?=??==-μτ 1-9.

如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？

解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2

()N dy du A

F 55.82

1096.11125.010141096.1114.3065.0222=?-??????==---μ

第四章 流体静力学

2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：

（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？

解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pa

p A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa

＝100940Pa

p C 表＝γ

hg

h hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at

＝1.66×9800Pa ＝16268Pa

p C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ?h ＝

30/13.6cm=2.2cm

题2-2 题2-3

2-2.

水银压力计装置如图。求管中心A 处绝对压力及表压力？（设油品相对密度为0.9） 解：p A 表＝15×13.6－10+35×0.9cm H 2O ＝225.5cmH 2O ＝0.2255at ＝2.2099×104Pa

p A 绝＝p a + p A 表＝（10+2.255）mH 2O ＝1.2255at ＝120099Pa

2-3.

今有U 形管，内装水和四氯化碳（CCl 4），如图所示。试求四氯化碳的相对密度。 解：列等压面方程：

30.6cmH 2O ＝17.8cmH 2O+8.0×4ccl d 6.18

8

.176.304=-=

?

ccl d 2-4.

图示水罐中气体绝对压强p 1＝1.5×104Pa ，高度 H ＝1m 。当时的大气压强相当于745mm 水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度h 为多少？ 解：绝对压强p 1＝1.5×104Pa

p 1+γH ＝p a －γ

hg

h

γhg h ＝745×10-3

×13.6×9800-1.5× 104

-9800×1

＝9.929×104-1.5×104-0.98×104＝7.449×104Pa h ＝7.449×104/(13.6×9800)=0.56m

题2-4

2-5. 油罐内装相对密度0.8的油品，下有底水，为测定油深及油面上的压力，装置如图所示的U 形管水银压力计，测得各液面位置如图。试确定油面高度H 及液面压力p 0。 解：13.6×0.5-0.8＝6mH 2O

6-1.6＝6-0.4－d 油H H ＝（1.6-0.4）/d 油＝1.5m

P 0＝6-1.6mH 2O ＝4.4mH 2O ＝0.44at ＝4.312×104Pa （表压） 题2-5图

2-6. 油罐内装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支引入油罐底以上0.40m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高差h ＝0.70m 来推算油罐内的油深H 为多少？

解：p －γ甘油

Δh ＝p －γ

汽油

（H-0.4）

H ＝γ甘油

Δh/γ汽油

+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m

2-7.

为测定油品重度，用如下装置，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止。用U 形管水银压力计分别量出1管通气时的Δh 1，及2管通气时的Δh 2。试根据1、2两管的沉没深度H 1和H 2以及Δh 1和Δh 2，推求油品重度的表达式。

解：???=?=?????-=?--=?-202

1

012022210111H h H h H p h p H p h p Hg Hg Hg Hg γγγγγγγγ

()()()

2

121021021H H h h H H h h Hg Hg -?-?=?-=?-?γγγγ

2-8.

如图所示热水锅炉，h 2＝50mm ，问锅炉内液面在何处？（要求作图表示不必计算）液面上蒸汽压力为多少？右侧两管的液面差h 1应为多少？

解：① C —D

② p 0＝γhg

h 2 ＝13.6×9800×50×10-3p a ＝6664Pa

③ p 0＝γ

hg

h 2＝γ

水

h 1

mm m h h Hg 68068.010506.133

21==??==-水

水水γγγγ

题2－8图 题2－9图 题2－10图

2-9.

图示两水管以U 形压力计相连，A 、B 两点高差1m ，U 形管内装水银，若读数h ＝0.50m ，

求A 、B 两点的压差为多少？ 解：H A －H B ＝1－h ＝1-0.50＝0.50m

()at Pa h H p h H H p p h H p H p Hg BA Hg B A A B Hg A A B B 73.0715405.098006.135.09800==??+?=+?=?+-=-?++=+γγγγγγγ水水水水

2-10. 欲测输油管上A 、B 两点的压差，使用U 形管压差计，内装水银，若读数h ＝360mm ，

油的相对密度0.78，则p A －p B ＝？ 解：

()()at

Pa h

h h h p p h h h p p h h p h p Hg B A A B Hg B A Hg B B A A 46.096.4522810360980078.06.1378.06.133==???-=?-?=?-?=---?=-??+-=--水水油油油油γγγγγγγγγ

2-11. 为测水管上微小压差，使用倒U 形管，上部充以相对密

度0.92的油，若h ＝125mm ，求p A －p B ＝？ 解：

()Pa

h h h p p h

h p h p B A D B A 9810125980008.092.013C ＝＝＝水油水油水水-????-?-?=-?--=-γγγγγγ

2-12. 图示为校正压力表的压挤机，密闭室内油的容积V ＝300cm 3，圆柱塞直径d ＝10mm ，

柱的螺距t ＝2mm ，摇柄半径r ＝150mm ，求获得250大气压时所需的手摇轮的转数？（根据油的压缩性找出体积平衡关系，p ＝4.75×10-10Pa -1）

解：

圈

2324.2201.014.310210

8.9250103001075.4444

2

34

62

002

10

≈=?????????=

?=

?=---D t p V n p

V D nt

p p πββπ

2-13. 用水银测压计测量容器中的压力，测得水银柱高差为h ，

如图所示。若将测压管下移到虚线位置，左侧水银面下降z ，如果容器内压力不变，问水银柱高差h 是否改变？改变多少？若容器内是空气，重度γa ＝11.82N/m 3，结果又如何？ 解：p +γ

水

z ＝γ

Hg h ? h`=[p+γ

水

(z+Δz)]/γHg

Δh= h`-h=[p+γ水

(z+Δz)-p-γ水

z ]/γHg

=(γ

水

/γHg ) Δz

=Δz /13.6≈0.07353Δz

所以，水银柱高度差h 变大。 若容器中是空气γa ＝11.82N/m 3 p=γ

Hg

h ?h=p/γ

Hg

与z 无关，h 不变

2-14. 利用装有液体并与物体一起运动的U 形管量测物体的加速度，如图所示。U 形管直

径很小，L ＝30cm ，h ＝5cm 。求物体加速度a 为多少？ 解：自由液面方程：x g

a

z s -

= ???

????

-=-=2211x g a

z x g

a z s s 其中，x 1＝－15cm ，x 2＝－15cm ，z s1－z s2＝h ＝5cm z s1－z s2＝－a （x 2－x 1）/g ?a ＝gh/L=9.8×0.05/0.3=1.63m/s 2

2-15. 盛水容器，试求其中深度H ＝1m 处的液体压力。

（1） 容器以6m/s 2的匀加速度垂直上升时； （2） 容器以6m/s 2的匀加速度垂直下降时； （3） 自由下落时；

（4） 容器以15m/s 2的匀加速度下降时；

解：如图建立直角坐标系，则在dp ＝ρ(Xdx+Ydy+Zdz )中有：

X ＝0，Y ＝0，Z ＝－g －a 所以，dp ＝ -(g+a) ρdz 积分上式：p ＝ -(g+a) ρz+C

代入边界条件：z ＝0时，p ＝0（表压） 得C ＝0 所以：p ＝ -(g+a) ρz ，令－z ＝H 得：p ＝(g +a ) ρH （1） 容器以6m/s 2的匀加速度垂直上升时：a ＝6m/s 2

p ＝(g +a )ρH ＝（9.8+6）×1000×1＝15800Pa ＝0.16at

（2） 容器以6m/s 2的匀加速度垂直下降时：a ＝－6m/s 2

p ＝(g +a )ρH ＝（9.8－6）×1000×1＝3800Pa ＝0.039at

（3）自由下落时：a ＝－9.8 m/s 2

p ＝(g +a )ρH ＝（9.8-9.8）×1000×1＝0

（4）容器以15m/s 2的匀加速度下降时：a ＝－15 m/s 2

p ＝(g +a )ρH ＝（9.8－15）×1000×1＝-5200Pa ＝0.053at

2-16. 在一直径D ＝300mm 、高H ＝500mm 的圆柱形容器

中注入水至高度h 1＝300mm ，然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液面到达容器上部边缘时的转数n 1。

当转数超过n 1时，水开始溢出容器边缘，而抛物面的顶端将向底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数n 2，在容器静止后水面高度h 2将为多少？

解：自由液面方程：g

r z s 22

2ω=

注：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半 g

R R g R V 4221422

22πωπω=?=抛

① ()12122h H R V h R V H R -=?=-πππ抛抛

()()111124

21244n R

h H g h H R g

R πωππω=-=

?-=

()

()min /34.178/97.210

15014.3103005008.93

311r s r R

h H g n =???-?=-=

--π ② 2/2H R V π=抛 ()min /4.199/323.310

15014.32105008.92

2

423

322

4

22r s r R

gH n H R g

R n ==????==

?=--ππππ

③mm H h 2502

50022===

附证明：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半 g

R R g R V 4221422

22πωπω=?=抛

???

? ?

?=====

=

=

???

? ??=???? ?

?==?

??

?g r g r r z r V V g

r r g

dr r g

dr g r r g

r d r dz r V r r r z z 222

144

2224

022********

020

4

23

2

2

202

220

2

00

πωωπππωπωπωωπωππ柱柱

抛

2-17. 木制提升式闸板，宽度B ＝1.5m ，水深H ＝1.5m ，

闸板与导槽间的摩擦系数为0.7，求提升闸板需力多少？ 解：N BH H A p N c 5.165375.198002

1

23=??===水

γ N N f T 25.115765.165377.0=?=?=

2-18. 图示油罐发油装置，将直径d 的圆管伸进罐内，

端部切成45o角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上提来开启。若油深H ＝5m ，圆管直径d ＝600mm ，油品相对密度0.85，不计盖板重及铰链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小。（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b 和短轴2a ，就可算出盖板面积A ＝πab ）

解：由题意 d b d a 22,

2

== 4

3b a J c π=

24.06.02

226.014.3m ab A =???

==π N HA P 166604.059800=??==δγ 对轴求矩：

Td d T b T y y b P C D =??

?=??=-+2

222245sin 2)(

m H H

y C 07.752245sin =?===

()()

KN N T m

d d A y J y y c c c D 8687.117.118686

.000318.06.0221666000318.04

.007.723.03.044.007.722243

3

==????

??+??=

=?=?????

????? ??==-π

π

2-19. 25m 3卧式圆筒形油罐，长4.15m ，内径2.54m ，油品相对密度

0.70，油面高度在顶部以上0.20m ，求端部圆面积上所受的液体总压力的大小和压力中心位置？ 解：

N D y A p P c c 5.51071454.214.3254.22.098007.0422

=??

??

? ??

+??=?=?=πδγ水

()m D

D A

y J e c c

274.04

27.12.064

2

4

=?+==

ππ

m e y y c D 744.1274.047.1=+=+=

2-20. 1000m 3半地下罐，所装油品相对密度为0.8，油面上压力0.08大气压。钢板的容许应

力为σ＝1.176108Pa ，求最下圈钢板所需厚度？（提示：参考工程力学薄壁筒计算原理）

解：m D V H H

D V 516

1000

444

2

22=??==

?=

πππ m D P e m N H p P 0032.010

176.1216

470402/47040598008.0980008.08

2

=???=?=∴=??+?=?=σγ油

2-21. 某处装置一安全闸门，门宽B 为0.6米，门高H

为1.0米。距底0.4米处装有闸门横轴，闸门可绕轴旋转。问门前水深h 为若干时，闸门即可自行开放？（不计各处的摩擦力） 解：法一：h －h D

> 0.4 m

()BH h BH h A

h J h h c c c D 5.0125.03

-+-=+=

h > 1.33 m

法二：

()()7.035286.06.07.0980011111-=??-?=?=?=h h BH y A p P c c γ ()()7.023524.06.02.0980022222-=??-?=?=?=h h BH y A p P c c γ

()()7.003.06.06.07.0126.06.03

1111-=??-?==h h A y J e c c ()()

2.0304.04.06.02.0124.06.03

2222-=??-?==h h A y J e c c 由题意：P 1·（0.3－e 1）≥ P 2·（0.2 + e 2） 解得：h ≥ 1.33m

2-22. 图示两个半圆球形壳，以螺钉相连接。下半球固定于地面，其

底部接以测压管，球内装满水，测压管内水面高出球顶1m ，球直径2m ，试求螺钉所受的总张力。

解：螺钉所受的总张力等于上半球所受到的静水压力F

()N

R R h D V F 3.41029114.332

)11(4214.3980032432

32=??

??????-+??=??

?

?

??-+=ππγγ＝压力体

2-23. 卧式油罐直径2.2m ，长9.6m ，油面高出顶部0.2m 。密闭时，

油面蒸汽压力为368mm 水银柱，油品相对密度0.72，求AA 及BB 断面处的拉力？

解：368mmHg →5004.8mmH 2O →6951.1mmOil →6.95mOil A －A 断面：

N

L D DLH V P AA 321.11007562.2414.3211.115.72.26.9980072.0421980072.02=??

?

?????-+????=?

??

???-??=πγ＝压力体油B －B 断面：

()()m A y J e N HL H A p P c c c c c BB 049.06

.92.21.115.72.26.9121

44.12294376.92.215.71.1980072.03

=??+??===??+??==＝油γ

2-24. 在盛有汽油的容器的底上有一直径d 2＝20mm 的圆阀，该阀

用绳系于直径d 1＝100mm 的圆柱形浮子上。设浮子及圆阀的总质量m ＝100g ，汽油相对密度0.75，绳长Z ＝150mm ，问圆阀将在油面高度H 为多少时开启？ 解：由题：P G F +≥浮 临界状态 P G F +＝浮

2o P HA V F o γγ＝＝排

浮

()()(

)

()

m

d d z d d d mg H z

d H mg d

d H

d H

mg z H d 174.015625.00177.002.01.015

.01.002.01.0980075.014.38.91.0444

4

4

4

2

222222212122212

122

2

1

2

22

1=+=-?+

-?????=-+-=+=-?+=-?

πδγπδγπ

δγπδγπδγ

即 H ≥0.174m

2-25. 图示水泵吸水管内的圆球形吸入阀，管内液面高H 1＝5m ，管外液面高H 2=2m 。实心

钢球直径D=150毫米，材料相对密度8.5，安装在一个直径d=100mm 的阀座上。问吸水管内AB 液面上需有多大的真空度时，才能将球阀升起？（提示：先分清球阀在垂直方向上受哪些力的作用，再根据压力体去解）

解：由题意：P>G ，设真空度为h

压力体叠加后只剩V 柱(↓)和 V 球(↑),产生的向上压力P 上

[]h H H d D P --212

3

4

6

πγγπ水

水上－＝

向下的力为球阀自重G

球＝

γπ6

3

D G

P 上≥G 时，阀门可启动，相等为临界状态

o mH h 269.4=

（p 0＝－γh ＝－4.59×104Pa ）

2-26. 玻璃制比重计，管下端小球中装有弹丸，管外径2.0cm ，小球体

积V 0＝10cm 3；比重计的重量m ＝25g ，汽油相对密度为0.70。求比重计淹没在汽油中的深度h ？ 解：G F ＝浮

???

? ??+=h d V mg 4

102

πδγγ＝排汽 2.5×9.8＝0.7×9.8×（10+3.14×22×h/4）

h ＝8.2cm

2-27. 一木排由直径250毫米，长10米的圆木结成。用以输送1000牛顿的重物通过河道。

设木头的相对密度为0.8，过河时圆木顶面与水面平齐。问至少需要圆木多少根？

解：至少需要圆木x 根

G F ≥浮

()4.1010

25.014.398002.040000

10000100004

2

2

=????=

??+=?x x V x V x L D ＝－木木γγγπγ

所以，至少11根。

第五章 流体运动学与动力学基础

3-1 已知流场的速度分布为

k xy j y i xy u +-=32

3

1

(1) 属几元流动？

(2)

求（x ，y ，z ）＝（1，2，3）点的加速度。

解：（1）属二元流动。 （2）xy u y u xy u z y x =-==,3

1

,

32

33.53

16

31023104322≈==?+?-?+=??+??+??+??=

xy xy xy y y xy z u u y u u x u u t u a x z x y x x x x

()

67

.10332

31031005232≈==+-?-

?+=??+??+??+??=

y y y xy z u u y u u x u u t u a y

z

y y

y x

y y 33.53

16320310332≈==?+?-?+=??+??+??+??=xy xy x y y xy z u u y u u x u u t u a z z z y z x z z

3-2 已知平面流动的速度分布规律为

()()

j y x x

B i y x y B u 2

22222+++=ππ

解：()

()

2

22

22,2y

x x

B u y

x y

B u y x +=

+=

ππ

代入得：

()()

2

22

222y x x B dy y x y B dx +=

+ππ

C y x ydy xdx x

dy y dx =-?=-?=220 3-3 用直径200mm 的管子输送相对密度0.7的汽油，使流速不超过1.2m/s ，问每小时最多输送多少吨？

解：h t s kg VA Q M /95.94/376.262.04

14

.32.110007.02==??

??===ρρ 3-4 油管输送相对密度0.8的煤油，设计输送量为50t/h ，限制流速不超过0.8m/s ，需多大

管径？

解：V

M d A VA Q M ρπρρ=

=

?==4

2

mm m V M d 166166.08

.010008.014.33600

/10005044==?????==

πρ 3-5 一离心泵吸入管直径150mm ，排出管直径100mm ，若限制吸入管流速不超过0.7m/s ，求流

量及排出管流速各为多少？

解：s m VA Q /0124.04

15.014.37.032

=??

== s m V d d A A V V /575.17.015.12

2

=???? ??=???

? ??=

吸排吸排

吸吸排＝ 3-6 自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表。当龙头关闭时，压力表读数为0.8大气压；

当龙头开启时，压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12毫米，问此时的流量为多少?

解： p 0＝0.8at ＝8mH 2O

对1－1、2－2列伯努利方程:

()s

m A V Q s

m g V g V /1008.74

012.014.326.6/26.668229800980006.00008342

222

2-?=??===-=+

?+=++

3-7 水从井A 利用虹吸管引到井B 中，设已知体积流量Q=100米/时，H 1=3米，Z=6米，不计

虹吸管中的水头损失，试求虹吸管的管径d 及上端管中的负压值p 。 解：① 列1、2的伯努利方程：

mm

m V Q d d V Q s m gH V g

V H 68068.067

.714.33600

/100444/67.738.922200002

2

2

122

21==??=

===??==+

+=++ππ

② 列1、3的伯努利方程：

()()KPa Pa g V H z p g

V p

H z 8.58108.58698002200032121-=?-=?-=???

?

??+

--=+

+

-=++γγ

另解：列2、3的伯努利方程：

1

1

2

2

1

2

3

at

KPa Pa z p g

V p

z g

V 6.08.58108.58698002200322=-=?-=?-=-=+

+

=+

+γγ

3-8 为测管路轴线处的流速，装置如图所示的测速管。左管接于水管壁，量出不受流速影响

的动压强；右管为90°弯管，量出受流速影响的总压强。把两管连于U 形管水银压差计上。若⊿h=200毫米，求管轴处的流速?

注：?

???=--=?+-h z z z p h z p Hg 212

211γγγ

3-9 相对密度为0.85的柴油，由容器A 经管路压送到容器B 。容器A 中液面的表压力为3.6

大气压，容器B 中液面的表压力为0.3大气压。两容器液面差为20米。试求从容器A 输送到容器B 的水头损失? 解：列A 、B 两液面的伯努利方程：

()m

p p h h p p B

A B wA B

wA B

A

8.18209800

85.0980003.06.320020000000=-??-=

--=

+++=++

--油

油

油

γγγ

3-10 为测量输油管内流量，安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8，管线直径D=100

毫米，喉道直径d=50毫米，水银压差计读数 ⊿h=40厘米。流量系数0.9，问每小时流量为若干吨? 解：

γ

αp

g

A Q ?=2

()h

t h t s

kg h g

d Q M Hg /57/1000

3600

8256.15/8256.154.09800

8.098008.06.138.92405.014.39.010008.024

2

2

=?=

=???-???????=?-==油

油

γγγ

πρα

ρ

Z 1

Z 2

2

2

1

1

3-11 为了在直径D ＝160mm 的管线上自动掺入另一种油品，安装了如下装置：自锥管喉道处

引出一个小支管通入油池内。若压力表读数2.4at ，喉道直径d ＝40mm ，T 管流量Q ＝30L/s ，油品相对密度0.9，欲掺入的油品相对密度为0.8，油池油面距喉道高度H ＝1.5m ，如果掺入油量为原输送量的10%，B 管水头损失设为0.5m 油柱，试决定B 管直径以多大为宜？

解： 列1－1、2－2的伯努利方程：

g

V p g V p 222

22211

+=+γγ s m s L A V A V Q /03.0/3032211====

22

2

1020096.0416.014.34m D A =?==π

22

2

2001256.04

04.014.34m d A =?==π

s m A Q V s m A Q V /89.23001256

.003.0/493.1020096

.003.02211===

===

代入伯努利方程：

at

Pa g V V p g

V V p p 21.037.206268

.9289

.23493.198009.0980004.2222

2222112

22112-=-=?-??+?=-+=???? ?

?-+=γγγ

列3－3、4－4的伯努利方程：

m

V Q d s

m V d V A Q Q s m h p H g V p p h g

V p H B B

B wB wB

033.0517.314.3003

.044/003.04

%10/517.3366.125.05.198008.037.206268.92220004

2342412442

42

414

=??==

======???

??--???=???? ??---==+++=++ππγγ 3-12 图示水箱在水深H ＝3m 处接一水平管线。管线由两种直径串联

已知：H ＝3m ，d 1＝20mm ，d 2＝10mm ，L 1＝L 2＝10m ，h w1＝0.6mH 2O ，h w2＝1mH 2O 求：① Q ；② i 1，i 2；③ 绘制水头线

解：① 对0－0、2－2两液面列伯努利方程：

)(2g V 0000212

2w w h h H ++++=++

m h h H w w 4.1)6.01(3)(2g

V 212

2=+-=+-= s m V /24.52=

s m V A Q /10112.44

01.014.324.5342

22-?=??==

② 粗管段：06.0106

.0111===

L h i w 细管段：1.010

1222===

L h i w ③ s m V d

d /31.124.52010V 2

22

1

2

1=???? ??=???

? ??= m g

V 09.022

1= 3-13 图示输水管路d 1

线的示意图。

3-14 用80KW 的水泵抽水，泵的效率为90%，管径为30cm ，全管路的水头损失为1m ，吸水管

水头损失为0.2m ，试求抽水量、管内流速及泵前真空表的读数。 解：KW N N 729.080=?==泵轴泵η

泵的扬程：H=z 2-z 1+h 1-2=29+h w =30mH 2O

s m d Q V s

m H

N Q QH N /47.33.014.3245

.044/245.030

98001000

722

23=??==

=??=

=?πγγ泵

泵＝

对1－1、2－2两液面列伯努利方程：

KPa

Pa g V p g

V p

58.2745.275808.9247.32.2980022.022

.022000222=-=???? ???+?-=???

? ??---=++

+

=++γγ

3-15 图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s ，问需多少功率的水泵？设全管路的水头

损失为2m ，泵的效率为80%，若压水管路的水头损失为1.7m ，则压力表上的读数为多少？

解：s m A V Q /1057.14

01.014.320332

22-?=??=

= 泵的扬程：H=z 2-z 1+h w +g

V 22

2=20+2+8.92202

?=42.41m

W

N N W QH N 65.8158

.052

.65252.65241.421057.198003===???=-泵

泵

轴泵＝

＝ηγ

对1－1、3－3两液面列伯努利方程：

KPa Pa h g V H p s m V d d V h g

V p

H w w 3904.3903583.08.925141.42980021/52021210002

1232

22

3231

2

3==???? ??-?--?=???? ??---==???? ??=???? ??=+++=+++γγ 另：对3－3、2－2两液面列伯努利方程：

KPa Pa p g

g

p h g

V p g V p w 3903903607.1198.9252098007.12200192502192022222

32

2223==???

?

??++?-?=++

+=+

+

+++=++-γ

γγ

3-16 图示离心泵以20m 3/h 的流量将相对密度0.8的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下

罐油面压力0.2大气压，洞库油罐油面压力0.3大气压。设泵的效率0.8，电动机的效率0.9，两罐液面差H ＝40m ，全管路水头损失设为5m ，求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为多少？

解： 对1－1、2－2两液面列伯努利方程：

212

1

04000-+++

=+++

w o

o

h p H p γγ

()m p p H o

25.46459800

8.0108.92.03.05404

1

2=+???-=

++-=

γ

W

N N W N N W QH N 84.27979

.006.25188.04.201425.463600

20

98008.0==

===???==轴电泵轴泵γ

3-17 用8kW 的水泵抽水，泵的效率为90%，管径300mm ，全管路水头损失设为3m 水柱，吸入

管线的水头损失设为0.8m 水柱。求抽水量、管内流速及泵前真空度？（提示：因流量是未知数，能量方程将为一元三次方程，可用试算法求解） 解：KW N N 2.79.08=?==泵轴泵η

由1－1、2－2两液面列伯努利方程得：

??

?

?

?

?

???==++==22222423V D A V Q h g V H QH N w πγ泵 s

m V Q s m V i i

V V V /1195.007065.0/6921.16921.19429.108461.09429.108461.00

84.2036.1173222232===????

??--+-==-+

对1－1、3两液面列伯努利方程：

Pa g h g V p h g

V p

w w o 6.1907126921

.18.01980021210002

2

2

=???

?

?

?++?-=???? ??---=+++=++吸吸

γγ

3-18 输油管上水平90o转弯处，设固定支座。所输油品相对密度为0.8，管径300mm ，通过

流量100L/s ，断面1处压力2.23大气压，断面2处压力2.11大气压。求支座受压力大小和方向？

解：Q ＝100L/s ＝0.1m 3/s ＝AV 1＝AV 2

s m A Q V V m A /4154.13

.014.34

1.007065.043.014.32

212

2=??====?=

2

2

1

1

3

工程流体力学练习题计算题答案

四、计算题： 1、【解】 s m V D D V s m A Q V A V A V Q /02.13.25.11/3.2114.38.142 22 212 222211=???? ??=??? ? ??==??== ==（3分） 对1－1、2－2列伯努利方程： Pa g V V p p g V p g V p 3898558.923.219800108.9422222422 2 1 122 22211 =??? ? ???-?+??=-+=+=+γγγ（3分） 由动量方程： ()122211V V Q R A p A p -=--ρ () ()() ←=-??-??-???=---=N V V Q A p A p R 825.38399313.28.110004 114.338985545.114.39800042 2122211ρ（4分） 支座所承受的轴向力为384KN ，方向向右。 （2分） 2、【解】（0－0为水池液面；1－1为泵前；2－2为泵后） （2分） （2分） （1） （2分） （2）吸入段沿程水头损失： （2分） （1分） 局部水头损失：

（1分） （2分） （3）列0－0、1－1两断面伯努利方程： 即泵前真空表读数为 （2分） （4）列1－1、2－2两断面伯努利方程： （2分） 3、【解】由已知条件，s m A Q v /66.515 .01 .0*4/2 =?==π（1分） 雷诺数：5 6 105.810 115.066.5Re ?=??= = -υ vd （1分） 相对粗糙度001.015.0/1015.0/3 =?=?-d （1分） 从莫迪图上可查出，沿程损失系数023.0=λ （2分） 1）在1km 管道中的沿程阻力损失为：m g v d L h f 6.2508.9266.515.01000023.022 2=?? ?=??=λ 压降损失Mpa gh p f 456.26.2508.91000=??==?ρ （3分） 2）10km 管道上的损失为：m g v d L h f 25068.9266.515.010000023.022 2=?? ?=??=λ （1分） 进出口两截面建立伯努利方程： m h g p Z g p f 253625068.9100098000 2021=+?+=++?=ρρ （1分）

工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；

工程流体力学简答

工程流体力学简答 1.流体的粘性 ①什么是粘性？ 当流体在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻碍流体层相对运动的内摩擦力，流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。 ②粘性力（粘性内摩擦力）产生的原因？ 这种阻力是由分子间的相互吸引力和分子不规则运动的动量交换产生的阻力组合而成。 （a）分子间吸引力产生的阻力：当相邻两液体层有相对运动时，会引起相邻分子间距的加大。这种间距的加大会使分子间吸引力明显表现出来，即快速运动的分子层拖动慢速的分子层使其加快运动，而慢速运动的分子层反过来阻滞快速层的运动，这种相互作用的宏观表现为粘性力。 （b）分子不规则运动的动量交换产生的阻力：当流体定向或不定向流动时，由于分子的不规则运动，分子在层与层间有跳跃迁移，这种跳跃迁移将导致动量交换。快速层与慢速层的分子相互跃迁进行动量交换，而动量交换的结果将使彼此相互牵制，宏观表现就是粘性力。 ③液体与气体粘性力产生的主要因素？ 液体：低速流动时，不规则运动弱，主要取决于分子间的吸引力; 高速流动时，不规则运动增强，变为不规则运动的动量交换引起。 气体：主要取决于分子不规则运动的动量交换。 ④压强和温度对流体粘性的影响？ 压强：由于压强变化对分子动量交换影响小，所以气体的粘度随压强变化很小。而压强加大 使分子间距减小，故压强对液体粘性的影响较大。但低压下压强对液体粘度影响很小。 温度：对于液体，温度升高，分子间距增大，粘度将显著减小； 对于气体，温度升高，分子不规则运动加剧，粘度增大。 2.流体静压强的两个重要特征？ （1）流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。 （2）流体静压强的数值与作用面在空间的方位无关，即在任一点的压强不论来自何方均相等。 3.等压面的三个特性 一．等压面就是等势面。

工程流体力学课后习题答案

工程流体力学 （第二版） 习题与解答

1 2 p p 2 1 V 第 1 章 流体的力学性质 1-1 用压缩机压缩初始温度为 20℃的空气，绝对压力从 1 个标准大气压升高到 6 个标准大气压。试计算等温压缩、绝热压缩、以及压缩终温为 78℃这三种情况下，空气的体积 减小率?V = (V 1 - V 2 )/V 1 各为多少？ 解：根据气体压缩过程方程： pV k = const ，有(V /V ) = ( p / p )1/ k ，所以 2 1 1 2 (V -V ) V ? p ?1/ k ? = 1 2 = 1 - 2 = 1 - 1 ? V V V p 1 1 ? 2 ? 等温过程 k =1，所以 ?V = 1 - p 1 / p 2 = 1 -1/ 6 =83.33% 绝热过程 k =1.4，所以 ? = 1 - ( p / p )1/1.4 = 1 - (1/ 6)1/1.4 =72.19% 压缩终温为 78℃时，利用理想气体状态方程可得 ? = 1 - V 2 = 1 - p 1T 2 = 1 - 1? 78 =80.03% V 1 p 2T 1 6 ? 20 1-2 图 1-12 所示为压力表校验器，器内充满体积压缩系数 β = 4.75 ?10-10 m 2/N 的油， 用手轮旋进活塞达到设定压力。已知活塞直径 D =10mm ，活塞杆螺距 t =2mm ，在 1 标准大气压时的充油体积为 V 0=200cm 3。设活塞周边密封良好，问手轮转动多少转，才能达到 200 标准大气压的油压（1 标准大气压=101330Pa ）。 解：根据体积压缩系数定义积分可得： β = - 1 d V → V = V exp[-β ( p - p )] p V d p p 因为 nt π D 2 4 = V 0 - V = V 0 ??1 - e x p - β p ( p - p 0 ) ?? 所以 n = 4 V ?1 - e - β ( p - p ) ? = 12.14 rpm π D 2t 0 ? ? 0.05mm 1kN 20° 图 1-12 习题 1-2 附图 图 1-13 习题 1-3 附图 1-3 如图 1-13 所示，一个底边为200mm ? 200mm 、重量为 1kN 的滑块在 20°斜面的油膜上滑动，油膜厚度 0.05mm ，油的粘度μ= 7 ?10-2 Pa·s 。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度u T 。 V

工程流体力学习题全解

第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有 诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】 当水的压强增加一个 大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】 下列流体哪个属牛顿 流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，62 1.14610m /s υ-=?水 ，这 说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 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 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ

工程流体力学(一)试题库

2009 年 秋季学期 工 程 流 体 力 学 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 班号 学号 姓名 一、解释下列概念：（20分） 1. 连续性介质模型、粘性、表面力、质量力 2. 等压面、压力体、流线、迹线 简述“流体”的定义及特点。 3. 恒定流动、非恒定流动、牛顿流体、正压流体 简述 Euler “连续介质模型”的内容及引入的意义。 4.动能修正因数、动量修正因数、水力半径、当量直径 简述“压力体”的概念及应用意义。 5. 有旋运动、无旋运动、缓变流动、急变流动 .简述研究“理想流体动力学”的意义。

二.简答题（10分） 1.流体粘性产生的原因是什么？影响流体粘性的因素有哪些？ 2.粘性的表示方法有几种？影响流体粘性的因素有哪些？ 3.举例说明等压面在静力学计算中的应用 4. 举例说明压力体在静力学计算中的应用 说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法 三．推导题（30分） 1试推导:流体在直角坐标系中非恒定可压缩流体连续性微分方程式为： 2．试推导粘性流体应力形式的运动微分方程 2．试从粘性流体应力形式出发推导粘性流体的运动微分方程（N-S 方程） 4. 由恒定流动、不可压缩流体流体微小流束的伯努利方程出发，推求粘性流体总流的伯努利方程，并指出其使用条件。 5.推求粘性不可压缩流体作恒定流动时的动量方程式 试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上有: z+p/ρg=c 1.试证明：粘性流体的动压强为 四、已知某流速场速度分布为 ,,x y z v yz t v xz t v xy =+=+= 10 d V dt ρ ρ+?=u v g ()1 3 xx yy zz p σσσ=- ++

工程流体力学试卷答案样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题（15分） 填空（10分） 粘度。 加速度为a y =（ ）。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y （ 20 分） 3. 求流场驻点位置； 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ） 2. 断面平均流速表示式V =（ ）；时均流速表示式 =（ ）。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f （t,x, y ）, 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数（系数）的定义式。=（ 5. 雷诺数R e =（ ）,其物理意义为（ 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15 分） 四. 1. 检查流动是否连续;

五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出，冲击 对称叶片，叶片角度45 ,求：（20分） 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击 力。 第（五）题

六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第（六）题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动； 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（）； 3. 绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4. 几何相似、运动相似、动力相似； 5. a）在水击发生处安放蓄能器；b）原管中速度V。设计的尽量小些；c）缓慢关闭；d）采用弹性管。 1 .动力粘度，运动粘度，相对粘度；

工程流体力学简答题

1、什么就是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？ 当流体内部存在相对运动时,流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。 气体的粘性随温度的升高而升高;液体的粘性随温度的升高而降低。 分子间的引力就是形成液体粘性的主要原因。温度的升高,分子间距离增大,引力减小。 分子作混乱运动时不同流层间动量交换就是形成气体粘性的主要原因。温度的升高,混乱运动强烈,动量交换频繁,气体粘度越大 2、解释:牛顿流体、理想流体 牛顿流体:切应力与速度梯度成正比的流体 理想流体:没有粘性的流体 3、流体静压强的两的特性就是什么？ 流体静压强的方向就是作用面内法线方向,即垂直指向作用面。 流体静压强的大小与作用面方位无关,就是点坐标的函数 4、画出下列曲面对应的压力体。(4分)★

5、 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体(6分) 6、写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式,并说明各项的物理意义与应用条件。 w h z g p a z g p a +++=++22222112112g v 2g v ρρ 2g v 2 a 单位重量流体的动能 g p ρ单位重量流体的压 能 z 单位重量流体的位能 w h 单位重量流体的两 断面间流动损失

不可压缩粘性流体在重力场中定常流动,沿流向任两缓变流过流断面 7、什么就是流线？它有那些基本特性？ 流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。一般流线就是一条光滑曲线、不能相交与转折 定常流动中,流线与迹线重合。 8、解释:定常流动、层流流动、二元流动。 定常流动:运动要素不随时间改变 层流流动:流体分层流动,层与层之间互不混合。 二元流动:运动要素就是两个坐标的函数。 9、解释:流线、迹线 流线:流场中某一瞬时,一系列流体质点的平均流动方向线。曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。 迹线:流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。10、描述流动运动有哪两种方法,它们的区别就是什 么？ 欧拉法,以流体空间点为研究对象 拉格朗日法:以流体质点为研究对象 11、什么就是量纲？流体力学中的基本量纲有哪些？写出压强、加速度的量纲。 物理量单位的种类,

工程流体力学第二版习题答案

《工程流体力学》习题答案（杜广生主编） 第一章 习题 1. 解：依据相对密度的定义：13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：2 31.976/CO kg m ρ=，2 32.927/SO kg m ρ=，2 31.429/O kg m ρ=， 2 31.251/N kg m ρ=，2 30.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为： 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为 4atm 的空气的等温体积模量： 34101325405.310T K Pa =?=? ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量： 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解：根据运动粘度计算公式：

工程流体力学试卷答案

工程流体力学考试试卷 一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二． 填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。 3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。 5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。 三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ， y xy y 22--=υ （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋；

3．求流场驻点位置； 4．求流函数。 五．水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 θ，求：（20分） 45 = 1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2．当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第（五）题图

六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24， m l l l l 1004321====， mm d d d 100421===， mm d 2003=， 025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。（20分） 第（六）题图 参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（?<δ）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 第2 页 共2 页

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业：热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与的对比关系。

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ，

工程流体力学习题册

（仅供参考） 一、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 1 ?比体积：单位质量的物质所占有的体积称为比体积。 2?体膨胀系数：当压强保持不变时，单位温升所引起的体积变化率，就称为体积膨胀系数。 3?流线：某一瞬时的流线是这样的曲线，在改曲线上各点的速度矢量与该曲线相切，流线给出了同一时刻不同流体质点的运动方向。 4 ?粘性底层：由于靠近管壁湍流脉动受到限制，黏滞力的作用增强，在紧贴管壁很薄的流层中湍流脉动消失，黏滞力的阻滞作用使流速急剧下降，速度分布比较陡峭,速度梯度大?这一流体薄层称黏性底层。 5?过流断面：在流束或总流中与所有流线都想垂直的横断面称为过流断面或 有效断面。 1 ?单位质量力：单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。 2. 体积压缩率：在温度不变时，单位压升所引起的体积变化率。 3 ?迹线：流体质点的运动的轨迹，是某一流体质点在一段时间内经过的路径，是同一流体质点在不同时刻位置的连线。 4. 相对粗糙度：绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度。 （管壁粗糙凸起高度&与管子内径D的比值） 5. 湿周：在总流的截面上流体同固体边界接触部分的周长叫湿周。 二、是非题（每题1分，共5分。正确的打V,错误的打X。） 1. 在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。（V ） 2. 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。（V ） fUx 3?不可压缩液体连续性微分方程：x 門■-z只适用于定常流。（X ） 4 .尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的 试验。（X ）

5.当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊流。（X ）1. 牛顿内 摩擦定律只适用于管道中的层流。（X ）2. 温度升高时，空气的粘度减小。（X ） 3. 伯努力方程适用于可压缩流体。 4. 水力光滑管是指管道内壁光滑。 5. 雷诺实验的目的是验证流体粘性的存在。 三、填空题（本大题分6小题，1-5题每空1分，6题每空3分，共15分） 1. ______________________________ 描述流体运动的两种方法是_______ 拉格朗日法_____________________________ 和___________________ 欧拉 法________ 。 2. 只要比较总流中两个缓变流过流断面上单位重量流体的总水头大小，就能判断出流动方向。 3. 在相似理论中，要保证力学相似，应该满足几何相似, ____________ 运动___ 相似和动力相似。 4. 牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是粘度和—剪切变形速度（速度梯度）________ 。（角变形速度？） 5. 尼古拉兹曲线将管内流动分为五个区域，分别为：层流区，过度区，湍流光滑管区，湍流粗糙管过渡区和湍流粗糙管平方阻力区。 6. 在堰流的模型试验中模型水流应与原型水流相似，若模型与原型的长度比例 103m 3/h。为1: 100，贝U当原型流量为1000mVh时，模型流量为__ 1 （0.01 ?） 1. 作用于静止（绝对平衡）液体上的表面力有压力，质量力有重力。

工程流体力学试题与答案3

一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。 2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4．连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题（每题2分，共18分） 1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ； 2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向 总是在该点与此流线（ ） A ．相切； B ．重合； C ．平行； D ．相交。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是： A ．保持水平； B ．沿程上升； C ．沿程下降； D ．前三种情况都有可能。 4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s 5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=； D ．a v p p p +=。 6．下列说法正确的是： A ．水一定从高处向低处流动； B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；

工程流体力学习题答案

第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计，内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3，测压计读数h 1=100mm ，h 2=115mm 。与水相比，U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计（图3-43）的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知：H =3m ， h 1=1.4m ，h 2=2.5m ，h 3=1.2m ，h 4=2.3m ，水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图

【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2。试确定：（1） 容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？ 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ，0=y f ，g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = （1） ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ

工程流体力学历年试卷及标准答案

一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律，当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而上所有各点水静压强的平均 值。 3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下，管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 5、稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 10、凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流疑计，当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4

工程流体力学简答题.

1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？ 当流体内部存在相对运动时，流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。 气体的粘性随温度的升高而升高；液体的粘性随温度的升高而降低。 分子间的引力是形成液体粘性的主要原因。温度的升高，分子间距离增大，引力减小。 分子作混乱运动时不同流层间动量交换是形成气体粘性的主要原因。温度的升高，混乱运动强烈，动量交换频繁，气体粘度越大 2. 解释：牛顿流体、理想流体 牛顿流体：切应力与速度梯度成正比的流体 理想流体：没有粘性的流体 3.流体静压强的两的特性是什么？ 流体静压强的方向是作用面内法线方向，即垂直指向作用面。 流体静压强的大小与作用面方位无关，是点坐标的函数

4、画出下列曲面对应的压力体。（4分） ★ 5. 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体（6分） 6.写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。 w h z g p a z g p a +++=++22222112112g v 2g v ρρ 2g v 2 a 单位重量流体的动能 g p ρ单位重量流体的压 能

z单位重量流体的位能w h单位重量流体的两断面间流动损失 不可压缩粘性流体在重力场中定常流动，沿流向任两缓变流过流断面 7. 什么是流线？它有那些基本特性？ 流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。一般流线是一条光滑曲线、不能相交和转折 定常流动中，流线与迹线重合。 8.解释：定常流动、层流流动、二元流动。 定常流动：运动要素不随时间改变 层流流动：流体分层流动，层与层之间互不混合。二元流动：运动要素是两个坐标的函数。 9.解释：流线、迹线 流线：流场中某一瞬时，一系列流体质点的平均流动方向线。曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。 迹线：流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。 10. 描述流动运动有哪两种方法，它们的区别是什

工程流体力学课后习题答案章

第1章 绪论 【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 3340.4530.90610 kg/m 510 m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时，体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由1 β=-=P p dV Vdp E 可得，由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E

学时工程流体力学复习题与答案

32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2 二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 4、何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？ 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征？