工程流体水力学第六章知识题目解析

第六章 量纲分析和相似原理答案

6-1由实验观测得知，如图6-1所示的三角形薄壁堰的流量Q 与堰上水头H 、重力加速度g 、堰口角度θ以及反映水舌收缩和堰口阻力情况等的流量系数m 0（量纲一的量）有关。试用π定理导出三角形堰的流量公式。

解：()00θ=,,,,f Q H g m

选几何学的量H ，运动学的量g 作为相互独立的物理量，有3个π项。

111πa H g Q β=，

22

2

a H g

，3330πa H g m

对1π，其量纲公式为

11000-23-1L T M =L (LT )L T

11L :03αβ=++，1T :021β=--

解出152α=-

，11

2β=-，则可得 1

52

πQ

g H

对2π，其量纲公式为

220002L T M L (LT )

22L :0αβ=+，2T :02β=-

联立解上述方程组，可得02=α,02=β,02=γ，则可得

2π

对3π，其量纲公式为

33000

-2L T M L (LT )

33L :0αβ=+，3T :02β=-

联立解上述方程组，可得03=α,03=β,03=γ，则可得

3

0πm

123

πππ0

F ,,

即

052

(

)

0Q F m ,,

或

1052

()Q F m ,

2

501),(H g m F Q θ=

式中，θ要视堰口的实际角度而定，量纲一的量0m 要由实验来确定。 第十章三角形薄壁堰的理论分析解5

204

tan 252

Q

m gh 与上式形状相同。 6-2 根据观察、实验与理论分析，认为总流边界单位面积上的切应力τ0，与流体的密度

ρ、动力粘度μ、断面平均流速v ，断面特性几何尺寸（例如管径d 、水力半径R ）及壁面粗

糙凸出高度Δ有关。试用瑞利法求τ0的表示式； 若令沿程阻力系数8(,

)λ?

=f Re d

，可得208

λ

τρ=

v 。

解：35

1

2

40

τk

v d

将上式写成量纲方程形式后得

35124-1-23-1-110dim ML T =(ML )(ML T )(LT )(L)(L)ααααατ--=

根据量纲和谐原理可得：

12M :1αα=+

12345L :13ααααα-=--+++ 23T :2αα-=--

选53αα、为参变量，联立解上述方程组可得：131αα=-，232αα=-，

4352ααα=-+-。

将上面求得的指数代入指数乘积形式的关系式可得：

3

3

3

35

51220k v d αααα

αατρμ---+-=?

μρν=，又因3

3

22v v v

αα-=

,故

5533

22

2

022(,)α

α

ααρρτρν--???????=== ? ??????? ???v v k k f Re v d d Re

d vd 若令8(,)λ?

=f Re d

，代入上式可得

208

v λ

τρ=

6-3试用π定理求习题6-2中的τ0表示式。 解：0(,,,,,)0f v d τρμ?=

选取d 、v 、ρ为基本物理量，因此有三个π项

11110πd v αβγρτ= 2222πd v αβγρμ= 3333πd v αβγρ=?

先求π1，其量纲式为

11113-121dim πL (LT )(ML )(ML T )αβγ---=

111L :031αβγ=+--

1T :02β=-- 1M :01γ=+

解上述方程组可得：1112,1,0βγα=-=-=，所以有0

12πv

τρ= 再求π2，其量纲式为

22213-1-12dim π(L)(LT )(ML )(ML T )αβγ--=

222L :031αβγ=+--

2T :01β=-- 2M :01γ=+

解上述方程组可得：21γ=-，21β=-，21α=-，所以有

21πμνρ=

==d v vd Re

再求π3，其量纲式为

333133dim πL (LT )(ML )L αβγ--=

333L :031αβγ=+-+ 3T :0β=-

3M :0γ=

解上述方程组可得：30γ=，30β=，31α=-，所以有

3πd

?=

由此可得量纲一的量所表达的关系式为

021(

,,)0τρ?

=F v Re d

或

02

(,)τρ?

=f Re v d

，或20

(,

)f Re v d

若令8(,)λ?

=f Re d

，则可得

2

08

v λτρ=

6-4文丘里管喉道处的流速v 2与文丘里管进口断面管径d 1、喉道直径d 2、流体密度ρ、动力粘度μ及两断面间压差Δp 有关，试用π定理求文丘里管通过流量Q 的表达式。

解：212(,,,,,)0f v d d p ρμ?=

选取d 2，v 2，ρ三个基本物理量，有三个π项。

1111221πd v d αβγ

ρ= 222222πd v αβγ

ρμ= 333322πd v p α

β

γ

ρ=? 先求π1：

111L :031αβγ=+-+

1T :0β=- 1M :

0γ=

解上述方程组可得：10β=，10γ=，11α=-，所以有

1

12

d d π=

再求π2：

222L :031αβγ=+--

2T :01β=-- 2M :01γ=+

解上述方程组可得：21γ=-，21β=-，21α=-，所以有

22222

1πμ

ν

ρ

=

=

=

v d v d Re

再求π3：

333L :031αβγ=+-- 3T :02β=-- 3M :01γ=+

解上述方程组可得：31γ=-，32β=-，30α=，所以有

32

2

πp

v ρ?=

由此可得

1222

1(

,,)0d p F d Re v

或

22

2

1

(

,)ρ=?v d f Re p d 221

21

(,)2ρ?=

d p v f R

e d

2

1

2(,)φρ?=d p g

Re g d 2

1

=(

,)2φd Re gH d 22

2221

(,)24πφ==d Q v A d Re gH d

上式与用伯努利方程推导的结果基本相同，上式中的2

1

(,)φd Re d ，可由实验及理论分析进一步确定。

6-5根据对圆形孔口恒定出流（如图所示）的分析，影响孔口出口流速的因素有：孔口的作用水头H （由孔口中心到恒定自由液面处的水深）、孔口的直径d 、液体的密度ρ、动力粘度μ、重力加速度g 及表面张力系数σ。试用π定理求圆形孔口恒定出流流量表示式。

解：(,,,,,,)0f v H d g ρμσ=

选取H ，v ，ρ三个基本物理量，有四个π项。

1111πH v d αβγρ=

2222πH v g αβγ

ρ= 3333πH v α

β

γ

ρμ=

4444πH v αβγρσ=

先求π1：

111L :031αβγ=+-+

1T :0β=- 1M :0γ=

解上述方程组可得：11α=-，10β=，10γ=

1πd H

=

再求π2，

222L :031αβγ=+-+ 2T :02β=-- 2M :0γ=

解上述方程组可得：2221,2,0αβγ==-=

22

πgH

v =

再求π3，

333L :031αβγ=+--

3T :01β=-- 3M :01γ=+

解上述方程组可得：3331,1,1αβγ=-=-=-

3πHv Hv

μ

ν

ρ

=

=

再求π4，

444L :03αβγ=+- 4T :02β=-- 4M :01γ=+

解上述方程组可得：4441,2,1αβγ=-=-=-

42

πHv σ

ρ

=

由此可得

22(

,,,)0d gH F H v Hv Hv νσρ

= 或

22(,,)v H Hv Hv f gH d ρνσ

= 上式中的

Hv

ν

及

2Hv ρ

σ

分别为雷诺数及韦伯数的形式，所以可以写成

(

,,φ=H

v Re We d

因流量Q vA =，所以

(,,H Q

Re We d 如果令

(

,,)H

Re We d

为孔口流量系数，则可得

π

4

Q d μ=

由上式可知，Q H

d

、雷诺数Re 、韦伯数W e 有关，为深

入研究找到了途径。

6-6 圆球在实际流体中作匀速直线运动所受阻力F D 与流体的密度ρ、动力粘度μ、圆球与流体的相对速度u 0、圆球的直径d 有关。试用π定理求阻力F D 的表示式。

解：D 0(,,,,)0f F u d ρμ=

选取d 、u 0、ρ为基本物理量，有二个π项。

111

10D πd u F αβγρ=

2

2220πd u βαγρμ=

先求π1

111L :031αβγ=+-+

1T :02β=-- 1M :01γ=+

解上述方程组可得：1112,2,1αβγ=-=-=-，所以有

D

122

0πF d u ρ

=

再求π2，

222L :031αβγ=+--

2T :01β=-- 2M :01γ=+

解上述方程组得：2221,1,1αβγ=-=-=-，

200

1πdu du Re

μ

ν

ρ=

=

=

由此可得D 22

01

()0F F d u Re

，ρ= 或2

2220

π()()42ρρ'==D u d F d u f Re f Re

令圆球在u 0方向的投影面积2

π4

A d =，而令绕流阻力系数D ()=C f Re ，则有

20D D 2

u

F C A ρ=

上式中的绕流阻力系数C D 与雷诺数Re 有关，可以对此作进一步的研究。

6-7用20℃的水作模型试验，确定管径为1.2m 煤气管的压强损失。煤气的密度ρ为40kg/m 3，动力粘度μ为0.0002Pa s ?，流速v 为25m/s 。实验室供水能力是0.0753

m /s 。

问模型该用多大比尺？实验结果如何转换成原型的压强损失？

解：可考虑按雷诺准则设计模型，

λλλ

Q l

。

流量比尺λQ ，因受供水能力限制，需小于或等于0.0753

m /s ，所以应为

2

p m

25π 1.2

λ376.9940.075

Q

Q Q

粘度比尺p m

λ

，20℃水的62

m 1.00310m /s ν-=?

煤气的p 262

p p 0.0002m /s 510m /s 40

μνρ-===?，所以66510 4.9851.00310νλ--?=

=?

62.75985

.499.376===

νλλλQ l 所以，可选取模型长度比尺62.75=l λ。注：也可按自模区设计模型，在满足几何相似的条件下，选取模型尺寸，使其在现有供水情况下进入阻力平方区。

实验结果转换成原型的压强损失为

2

m p p m l p g p g νρλλρ????= ???

6-8有一管径d p =15cm 的输油管，管长l p ＝5m ，管中通过的原油流量Q p ＝0.18m 3/s 。现用水来作模型实验，设模型与原型管径相同，且两者流体温度皆为10℃（水的运动粘度ν

m =0.0131cm 2

/s ，油的运动粘度

v m =0.13cm 2/s ），试求模型中的通过流量Q m 。

解：原型中的流速 p p 2

p

0.18

m/s =10.191m/s 0.7850.15==

?Q v A

原型中的雷诺数 p p

p -4

p

10.1910.15

=1175880.1310

ν?=

?v d Re =

>105 已进入自模区，只要使模型中的雷诺数m Re ≥105，且原型和模型几何相似即可。 则 m m

m m

ν=

v d Re ≥105，

m v ≥54

100.0131100.873m/s 0.15

-??=

2m m m ==0.7830.7850.15m/s =0.0154m/s ??Q v A

6-9在习题6-8情况下，测得模型输水管长l m ＝5m 的两端压强水头差

m h =

m

m p g

ρ?=3cm 。试求原型输油管长l p ＝100m 两端的压差高度（以油柱高度表示）是多少？

解：研究压差问题，须满足欧拉准则，即

p

m

22p p

m m

p p v

v 因p m d d ，所以

p p m

m

v Q v Q

2

2p

p m 2

2

p m m 0.030.18m 4.10m()0.0.154ρρ???===p Q p g g Q 油柱 原型输油管长l p ＝100m 的两端压强差为

p p 100

4.1020m 82m()5

ρ??=?=p g 油柱 6-10有一直径d p ＝20cm 的输油管，输送运动粘度νp =40×10-6m 2/s 的油，其流量

Q p =0.01m 3/s 。若在模型试验中采用直径d m ＝5cm 的圆管，试求：（1）模型中用20℃的

水（νm =1.003×10-6m 2/s ）作实验时的流量；（2）模型中用运动粘度νm =17×10-6m 2/s 的空气作实验时的流量。

解：按雷诺准则设计模型试验，

l Q λλλν=，p m

λ

，p m

λl

l l

（1）6p

p

p m m

3

m 6

p p

0.01 1.003105m /s 401020

Q l Q Q Q l Q l ννλλλν--???=

=

=

=??536.2710m /s -=? （2）6p m m 3

33m 6

p p 0.0117105m /s 1.0610m /s 401020

Q l Q l νν---???===??? 6-11一长为3m 的模型船以2m/s 的速度在淡水中拖曳时，测得阻力为50N ，试求：（1）若原型船长45m ，以多大速度行驶才能与模型船动力相似；（2）当原型船以上面（1）中求得的速度在海中航行时，所需要的拖曳力（海水密度为淡水的1.025倍）。该流动雷诺数很大，不需考虑粘滞力相似，仅考虑重力相似。

解：按弗劳德准则设计模型试验。

（1）1/2

1/2

p m m 45λλ2m/s 7.75m/s 3v l

v v v （2）p

3p p

3

p p p p p p p m

3

3m m m m m m m p

m m

m

F v l F M a t l v t v F M a l v t l t ρρλρρ==== 32

/12/13l l l l F λλλλλλλρρ==-

拖曳力3

3p m m 451.02550N 172.97kN 3F l

F F F ρλλλ??===??= ???

6-12建筑物模型在风速为10m/s 时，迎风面压强为50N/m 2，背风面压强为－30N/m 2。若气温不变，风速增至15m/s 时，试求建筑物迎风面与背风面压强（可用欧拉准则）。

解：按欧拉准则计算

p

m

2

2p p

m m

p p v

v 由于温度不变p

m

，所以

2

m p

p 2

m p p v v 迎风面压强1

2

2

2p 15

50

N/m 112.5N/m 10

p

背风面压强22

221530N/m 67.5N/m 10p p ??

=-?=- ???

6-13水库以长度比尺λl =100做底孔放空模型试验，在模型上测得的放空时间t m ＝12小时，试求原型上放空水库所需时间t p （可用斯特劳哈尔准则和弗劳德准则）。

解：按弗劳德准则和斯特劳哈尔准则计算。

按斯特劳哈尔准则计算：

p p m m

p

m v t v t l l 11-p -1

m 2

2

p

m

m m m m p

λλλλλl v l l

l l v t t t t t l v

121001205小时

小时天

按弗劳德准则：

p m

λλ10010t

l

t t

10

1210120p

m t t 小时

小时=5天

6-14在设计高为1.5m ，最大行驶速度为30m/s 的汽车时，需要确定其正面风阻力，现用风洞进行模型试验来测定。如果风洞中最大风速为45m/s ，试求模型高度应为多少？若在此风速下测得模型的风阻力为1500N ，试求汽车在最大行驶速度时，其正面风阻力应为多少 ？

解：按雷诺准则计算，设温度相同，1,,11

===-F l v λλλλν，所以有

1

p p m

m

m

p

v h h v h h 所以汽车模型高度p m p

m

301.5

m 1m 45

v h h v ，

其风阻力p

m

1500N F F

6—15某废水稳定塘模型长10m ，宽2m ，深0.2m ，模型的水力停留时间为1天，长度比尺λl =10，试求原型的停留时间是多少天。塘中水的运动粘度νp =νm =1.003×10-6m 2/s 。

解：先求模型中的雷诺数以判别流态。

模型流速m m m 10

m/s 1243600

l v t ==??41.15710m/s 模型水力半径20.2

m 0.1667m 220.2

R

模型雷诺数4m

cr

6

4 1.1571040.1667

e 76.92Re 20001.00310v R R

为流动极慢的层流，故可按雷诺准则设计模型。时间比尺22

λλ10

100t l ，原型塘停

留时间p

m λ1100100t t t 天

天。

6—16某弧形闸门下出流，如图所示。现按λl =10的比尺进行模型试验。试求：（1）已知原型流量Q p ＝30m 3/s ，计算模型流量Q m ；（2）在模型上测得水对闸门的作用力F m ＝400N ，计算原型上闸门所受作用力F p 。

解：按弗劳德准则求解

5

2λλQ l ，3λλF

l ，所以

p p 3

32.5

2.5

30m /s 0.0949m /s λλ10

m

Q

l Q Q Q

3p m 40010N 400kN F F F λ==?=

工程流体力学复习知识总结

一、 二、 三、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。（错误） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正 确） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错 误） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正 确） 7.流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8.流线和等势线一定正交。 （正确） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正 确） 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。（正确） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正 确） 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。（正确） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正 确） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错 误） 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。（错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误） 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 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惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量 Q为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为，总阻抗S为。

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：

)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？

工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案

工程流体力学闻德课后习题答案 第五章 实际流体动力学基础 5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解：0y x xy yx u u x y ττμ??? ?==+= ????? 24x x u p a x μμ?'=-=-?，24y y u p a y μμ?'=-=?， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+ 5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度v 沿x 轴方向作等速运动（如图 所示），由于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布。（请将 d 0d p x =时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较） 解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为 y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。 由例５－1中的（11）式可得 2d (1)2d h y p y y u v h x h h μ=- - （１） 当d 0d p x =时，y u v h =，速度ｕ为直线分布，这种特殊情况的流动称简单柯埃梯流动或简单剪切流动。它只是由于平板运动，由于流体的粘滞性带动流体发生的流动。 当 d 0d p x ≠时，即为一般的柯埃梯流动，它是由简单柯埃梯流动和泊萧叶流动叠加而成，速度分布为 (1)u y y y p v h h h =-- （２） 式中2d ()2d h p p v x μ= - （３） 当p ＞０时，沿着流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值；当p ＜０时，沿流动方向压强增加，则可能在静止壁面附近产生倒流，这主要发生p ＜－１的情况． 5－3 设明渠二维均匀（层流）流动，如图所示。若忽略空气阻力，试用纳维—斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速度分布为2sin (2)2 x g u zh z ，单宽流量 3 sin 3 gh q 。

工程流体力学知识整理

流体：一种受任何微小剪切力作用，都能产生连续变形的物质。 流动性：当某些分子的能量大到一定程度时，将做相对的移动改变它的平衡位置。 流体介质：取宏观上足够小、微观上足够大的流体微团，从而将流体看成是由空间上连续分布的流体质点所组成的连续介质 压缩性：流体的体积随压力变化的特性称为流体的压缩性。 膨胀性：流体的体积随温度变化的特性称为流体的膨胀性。 粘性：流体内部存在内摩擦力的特性，或者说是流体抵抗变形的特性。 牛顿流体：将遵守牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。 理想流体：忽略流体的粘性，将流体当成是完全没有粘性的理想流体。 表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。 表面力：大小与表面面积有关而且分布作用在流体微团表面上的力称为表面力。 质量力：所有流体质点受某种力场作用而产生，它的大小与流体的质量成正比。 压强：把流体的内法线应力称作流体压强。 流体静压强：当流体处于静止或相对静止时，流体的压强称为流体静压强。 流体静压强的特性：一、作用方向总是沿其作用面的内法线方向。二、任意一点上的压强与作用方位无关，其值均相等（流体静压强是一个标量）。 绝对压强：以完全真空为基准计量的压强。 相对压强：以当地大气压为基准计量的压强。 真空度：当地大气压-绝对压强 液体的相对平衡：指流体质点之间虽然没有相对运动，但盛装液体的容器却对地面上的固定坐标系有相对运动时的平衡。 压力体：曲面上方的液柱体积。 等压面：在平衡流体中，压力相等的各点所组成的面称为等压面。特性一、在平衡的流体中，过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。特性二、当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 流场：充满运动流体的空间称为流场。 定常流动：流场中各空间点上的物理量不随时间变化。 缓变流：当流动边界是直的，且大小形状不变时，流线是平行（或近似平行）的直线的流动状态为缓变流。

水力学知识点讲解.

1 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦 定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真 空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求 掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力 （1）图解法：大小：P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积 方向：垂直并指向受压平面 作用线：过压强分布图的形心，作用点位于对称轴上。 静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系 绘制的，只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。 （2）解析法：大小：P=p c A, p c —形心处压强 方向：垂直并指向受压平面 作用点D ：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。 求作用在曲面上的静水总压力P ，是分别求它们的水平分力P x 和铅垂分力P z ，然后再合成总压力P 。 （3）曲面壁静水总压力 1）水平分力：P x =p c A x =γh c A x 水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力P x 的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。 2〕铅垂分力：P z =γV ,V---压力体体积。 在求铅垂分力P z 时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上。 3〕合力方向：α=arctg 下面我们举例来说明作用在曲面上的压力体和静水总 压力。 例5图示容器左侧由宽度为b 的直立平面AB 和半径为R 的1/4圆弧曲面BC 组成。容器内装满水，试绘出AB 的 压强分布图和BC 曲面上的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，并判别铅垂作用力的方向, 铅垂作用力大 小如何计算？ 解：(1)对AB 平面，压强分布如图所示。总压力P=1/2 γH 2b ； (2)对曲面BC ，水平分力的压强分布如图所示， c p z =+γ x z P P d y d u μ τ=

工程流体力学课件

流体力学 绪论 第一章流体的基本概念 第二章流体静力学 第三章流体动力学 第四章粘性流体运动及其阻力计算 第五章有压管路的水力计算 第六章明渠定常均匀流 第九章泵与风机 绪论 一、流体力学概念 流体力学——是力学的一个独立分支，主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。 研究内容：研究得最多的流体是水和空气。 1、流体静力学：关于流体平衡的规律，研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系； 2、流体动力学：关于流体运动的规律，研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。 基础知识：主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程（反映物质宏观性质的数学模型）和物理学、化学的基础知识。 二、流体力学的发展历史

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通 江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的 马人建成了大规模的供水管道系统等等。 流体力学的萌芽：距今约2200年前，希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文，他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发展。 15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。 流体力学的主要发展： 17世纪，力学奠基人牛顿（英）在名著《自然哲学的数学原理》（1687年）中讨论了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。但是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础，他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。 之后，皮托（法）发明了测量流速的皮托管；达朗贝尔（法）对运动中船只的阻力进行了许多实验工作，证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯努利（瑞士）从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。 欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起，位势流理论有了很大进展，在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动，德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中，流体的粘性并不起重要作用，即所考虑的是无粘性流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。 19世纪，工程师们为了解决许多工程问题，尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学，部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究，这就形成了水力学，至今它仍与流体力学并行地发展。1822年，纳维（法）建立了粘性流体的基本运动方程；1845年，斯托克斯

水力学知识点小结(给排水专业)

2、若以τ代表单位面积上的内摩擦力，则称为切应力，根据牛顿内摩擦定律， 则τ的计算公式为：dy du μτ= 。 3、毛细管现象是在 表面张力 的作用下产生的，用测压管来测管道中水的 压强时，若测压管太细，会使测量结果： 偏大 （偏大或偏小）。 6、理想气体不可压缩流体恒定元流能量方程或伯努利方程为： g u Z P g u Z P 2222222 111++=++γγ 。 7、均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布服从于水静力学规律，则任一均匀流（或渐变流）过流断面上的压强分布规律为：22 11 Z P Z P +=+γγ 。 6、求作用于曲面的液体压力时，我们通常将此压力分为水平方向和铅直方向的 分力分别进行计算，试写出水平分力F x 和铅直分力F z 的数学表达式，F x = z c A h ??γ F z = V ?γ 8、写出恒定总流伯努利方程式：212 222 22 111 122-+++=++l h g V p z g V p z αγαγ 14、孔口自由出流的基本方程式为：02H g A Q ????=μ 。 17、已知流速分布22y x y u x +-=，则旋转线变形速度=x θ ()2222y x xy + 18、不可压缩流体三元流连续性微分方程为：0=??+??+??z u y u x u z y x 。 19、不可压缩流体的速度分量为：0,2,2=-==z y x u y u x u ，则其速度势函数 =? 233 1y x - 。 6、对于空气在管中的流动问题，气流的能量方程式可以简化为：2122 22 1122-++=+l h v p v p ρρ，其中121==αα。 5、盛满水的圆柱形容器，设其半径为R ，在盖板边缘开一个孔，当容器以某一 个角速度ω绕铅直轴转动时，液体中各点压强分布为：??? ? ??-=g r g R P V 222222ωωγ 。 9、测压管水头H p 与同一断面上总水头H 之间的关系为：g v H H P 22 += 。

河道基础知识

水利职业道德试题 一、单项选择题 1. 水利行业精神是：“（献身）、负责、求实” 。 2. 水利职业道德的基础和核心是：（爱岗敬业）。 3. （奉献社会）是社会主义职业道德的最高要求，是为人民服务和集体主义精神的最好体现。 4. 水利工作者最基本、最主要的道德规范是：（爱岗敬业）。 二、多项选择题 1. 道德是一种社会意识形态，是人们共同生活及其行为的（准则与规范），道德往往代表着社会的（正面价值取向），起（判断）行为正当与否的作用。 2. 道德作为意识形态，是（世界观；人生观；价值观）的集中体现。 3. 水利职业道德作为一个行业的职业道德，是社会主义职业道德体系中的（组成部分），（从属 于）和（服务于）社会主义职业道德。 4. 水利职业道德是社会主义职业道德基本要求在水利行业的具体化，社会主义职业道德基本要求与水 利职业道德的关系是（共性）和（个性），（一般）和（特殊）的关系。 5. 建设社会主义市场经济体制，必须明确自己职业所承担的（社会职能；社会责任；价值标准；行为 规范），并要严格遵守，这是建立和维护社会秩序，按市场经济体制运转的必要条件。 6. 必须充分发挥职业道德在提高干部职工的思想政治素质上的（导向、判断、约束、鞭策）和（激 励）功能，为水利改革发展实现新跨越提供强有力的（精神动力）和（思想保障）。 7. 水利职业道德建设的基本原则包括：（必须以科学发展观为统领；必须以社会主义价值体系建设为根本；必须以社会主义荣辱观为导向；必须以和谐文化建设为支撑；必须弘扬和践行水利行业精神） 8. 在水利职业道德的具体要求中，包括（爱岗敬业，奉献社会；崇尚科学，实事求是；艰苦奋斗，自强不息；勤奋学习，钻研业务；遵纪守法，严于律己；顾全大局，团结协作；注重质量，确保安全） 9. 水利职业道德教育，要以树立正确的（世界观；人生观；价值观）教育为核心。 10. 水利职业道德修养是指水利工作者在职业活动中，自觉根据水利职业道德规范的要求，进行（自我 教育；自我陶冶；自我改造；自我锻炼），提高自己道德情操的活动。 11. 水利职业道德教育和实践活动，内容可以涉及水利工作者的（职业工作；社会活动；日常生活）等方面。 三、判断题 1. 职业道德，就是同人们的职业活动紧密联系的符合职业特点所要求的道德准则、 道德情操与道德品质的总和。V 2. 水利工作者在职业活动中，遵纪守法更多体现为自觉地遵守职业纪律，严格按照职业活动

生活中的流体力学知识研究报告

工程流体力学三级项目报告multinuclear program design Experiment Report 项目名称： 班级： 姓名： 指导教师： 日期：

摘要 简要介绍了流体力学在生活中的应用，涉及到体育，工业，生活小窍门等。讨论了一些流体力学原理。许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。 关键字：伯努利定律;层流;湍流;空气阻力;雷诺数;高尔夫球

前言 也许，到现在你都有点不会相信，其实我们生活在一个流体的世界里。观察生活时我们总可以发现。生活离不开流体，尤其是在社会高速发展的今天。鹰击长空，鱼翔浅底；汽车飞奔，乒乓极旋，许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。生活中的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理，让其行动变得更灵活快捷。

一、麻脸的高尔夫球（用雷诺数定量解释） 不知道大家有没有发现，高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，而不是平滑光趟的表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子。最初，高尔夫球表面是做成光滑的，如图1—1，后来发现表面破损的旧球 图1-1光滑面1-2粗糙面 反而打的更远。原来是临界Re数不同的结果。光滑的球由于这种边界层分离得早，形成的前后压差阻力就很大，所以高尔夫球在由皮革改用塑胶后飞行距离便大大缩短了，因此人们不得不把高尔夫球做成麻脸的，即表面布满了圆形的小坑。麻脸的高尔夫球有小坑，飞行时小坑附近产生了一些小漩涡，由于这些小漩涡的吸力，高尔夫球附近的流体分子被漩涡吸引，

工程流体力学及水力学实验报告(实验总结)

工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测 压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂 直高度h和h 0，由式，从而求得γ 。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm， =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒

水力学知识点讲解

《水力学》学习指南 中央广播电视大学水利水电工程专业(专科) 同学们，你们好！这学期我们学习的水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课程。通过本课程的学习，要求大家掌握水流运动的基本概念、基本理论和分析方法，；能够分析水利工程中一般的水流现象；学会常见的工程水力计算。 今天直播课堂的任务是给大家进行一个回顾性总结，使同学们在复习水力学时，了解重点和难点，同时全面系统的复习总结课程内容，达到考核要求。 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念 c p z =+γ dy du μ τ=

工程流体力学学习心得

工程流体力学学习心得 工程流体力学对于过程装备与控制工程专业的我来说，属于专业必备课程，对专业后续的无论是就业还是研究生学习研究都是必备的知识。 工程流体力学介绍了工业生产中的基本流体特性、流体流动的基本特性以及流体在储运设备以及管道中储存和流动时流体对储运设备的影响等相关知识。对于自己的专业来讲，工程流体力学对以后自己在选择设计承压储运工程流体设备的工作中，为不同流体对不同形式的承压储运设备的力学及性能影响提供理论依据，从而使工作顺利进行下去。 对于本门课程主要的知识点归结如下： 1、柏努力方程 2、流体流动时的动量守恒方程 3、连续性方程 4、流体流动时的动量矩守恒方程 5、流体管程流动阻力计算 6、流体局部流动阻力计算 另一个自己感觉重要的知识便是获得上述各方程前期的假设性，在假设的基础上，由最简单形式开始展开对公式的推导以及验证。 事务研究的基础任务，例如假设性条件和忽略性因素，才是研究取得成功的根本，因此，要探究事物的根本，就应该努力培养如何提出假设的这种能力，培养先创性及大胆实践探求的精神。同时，作为工科专业，又应该具有工程概念，工程概念中的一个很大特点就是“人各异性”。同一个工程建设中，很可能有多种施工方案，并且每一种方案都会有自己的特点及优势，而且也并不存在真正绝对的答案供自己选择。因此，在培养先创性及大胆实践探求的精神同时，一定不要钻死牛角尖，同时要根据实际情况选择自己的设计方案。 在学习这门课程中，有些基础知识掌握的不是很到位，并且，在自己感觉相对简单的知识点方面，本以为自己已经掌握了，但是，当真正拿到手亲身做的时候，就会发现很多问题，因此，在今后的学习及生活中，也要克服自以为是的坏毛病，亲身实践去获取所需。 对这个学期的课程来讲，我并没有因考察考试的区分来看待所学的各门课程，而是对照自己的毕业从业计划有目的的投入到学习中，这虽是一门考查课，但是在以后的工作中，这门课程将会给予我实际的操作应用。 一门课程的结束都会教会我很多专业必备的知识技能，这也将会是我今后学习以及工作的宝贵财富。

水力学工程流体力学

水力学工程流体力学 实验指导书及实验报告 专业农田水利班级 学号姓名 河北农业大学城乡建设学院水力学教研室

目录 （一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 (1) （二）不可压缩流体恒定流动量定律实验 (4) （三）雷诺实验 (8) （四）文丘里实验 (10) （五）局部水头损失实验 (14) （六）孔口与管嘴出流实验 (18)

（一）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验 一．实验目的要求： 1.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验两侧技术； 2.验证恒定总流的能量方程； 3.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性。 二．实验装置： 本实验的装置如图1.1所示，图中： 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.溢流板； 5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压计； 8.滑动测量尺； 9.测压管；10.实验管道；11.测压点；12.毕托管；13.实验流量调节阀。 三．实验原理：

在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面，可以列出进口断面（1）至断面（i ）的能量方程式（2,3,,i n =??????） 1i z + +=z +++22 1 1 1122i i i w i p v p v h g g 取121n a a a ==???=，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出z+ p 值，测出通过 管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及2 2v g ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 四．实验方法与步骤： 1.熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2.打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平（开关几次）。 3．打开阀13，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测管水头的变化情况。 4.调节阀13开度，待流量稳定后，侧记各测压管液面读数，同时测记实验流量（与毕托管相连通的是演示用，不必测记读数）。 5.再调节阀13开度1～2次，其中一次使阀门开度最大（以液面降到标尺最低点为限），按第4步重复测量。 五．实验成果及要求： 实验台号No 1.把有关常数记入表1.1 表1.1 有关常数记录表 水箱液面高程0?= cm,上管道轴线高程s ?= cm 。 注：（1）打“＊”者为毕托管测点（测点编号见图1.2） （2）2、3为直管均匀流段同一断面上的二个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的二个测点。 2.量测（z+ p ）并记入表1.2。

浙大工程流体力学试卷及答案知识分享

浙大工程流体力学试 卷及答案

2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面 下4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强 为98KPa，则容器内液面的绝对压强为水 柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ

的流量。 (a)等于 (b)大于 (c)小于 (d) 不能判定 8、圆管流中判别液流流态的下临界雷诺数为。 (a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分） １、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为 ，能量损失不计，试求最大射流速度V1。

工程流体力学复习知识总结

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。（错误） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正确） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（正确） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错误） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正确） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（正确） 8. 流线和等势线一定正交。（正确） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正确） 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。（正确） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正确） 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。（正确） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正确） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错误） 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。（错误） 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误）二填空题。 1、1mmH 2。= 9.807 ______ Pa

2、描述流体运动的方法有欧拉法___________ 和 __________ 。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性 _____________ 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惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为__________ ，总阻抗S为__________ 。串联后总管路的流量Q为_____________ ，总阻抗S为_________ 。 6、流体紊流运动的特征是脉动现像_________ ，处理方法是时均法_________ 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力________ 和 ________ 。 8、流体微团的基本运动形式有：平移运动__________ 、旋转流动 ___________ 和_变 形运动_________ 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力 ___________ 与弹性力 ____________ 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线重合___________ 。 2 11、理想流体伯努力方程z p—常数中，其中z p称为 ___________ 水 r 2g r 头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在流线_________ ，因而 一切平面流动都存在流函数，但是，只有无旋流动才存在______ 。 13、雷诺数之所以能判别邈态___________ ，是因为它反映了惯性力___________ 和粘性力的对比关系。 14、流体的主要力学性质有粘滞性_________ 、惯性___________ 、重力性_________ 、表面张力性_______ 和 __________ 。

水力学及河道整治基础知识1讲课讲稿

水力学基本知识 一、单项选择题 1.单位体积的物体所含有的质量称为密度，密度的国际单位是（） （A）kg/m3（B）g/ m3（C）N／m3（D）kN/ m3 2.单位体积的物体所具有的重量称为容重，容重的单位为（）。 (A)kg/ m3 (B)N／m3或kN／m3（C）t/ m3（D）g/ m3 3.黏滞力的存在可使水流的流速分布（） (A)均匀 (B)处处相等（C）不均匀 (D)处处相同 4.液体静止时不能承受拉力和剪切力，但却能承受（）。 (A)压力 (B)水平力（C）垂直力（D）作用力 5.水在静止状态下对固体边壁的压力称为（）。 （A）静水压力（B）动水压力（C）水重（D）作用力 6.静水压力的大小与受压面在水中的深度和受压面积的大小（） (A)成反比 (B)成正比（C）成比例（D）无关 7.单位面积上的静水压力称为（）。 (A)静水压强 (B)静水压力（C）动水压力（D）动水压强8．静水压强的单位是（）。 (A)t /m3 (B) kg /m3（C）g/m3（D）N／㎡或kN／㎡ 9.流速是指液体质点在单位时间内运动的距离，流速的单位为（） （A）kg/m3（B）N／㎡（C）m/s （D）m/s2 10.流量是指单位时间内通过河道某一过水断面的液体（） (A)体积 (B)重量（C）质量（D）面积

11.一般所说的流速是指同一断面上的（） (A)平均流速 (B)最小流速（C）水面流速（D）最大流速 12.江河渠道中不同过水断面及同一过水断面上不同点的流速往往是（）。 （A）不同的（B）相同的（C）没有关系的（D）不能确定13.若在任意固定空间点上，水流的所有运动要素都不随（）变 化，称为恒定流。 (A)时间 (B)空间 (C)位置 (D)方向 14.运动要素不随（）变化的水流称为均匀流。 (A)时间 (B)流程 (C)横向 (D)水深方向 15.明渠均匀流的特征不包括（）。 (A)过水断面的形状、尺寸和水深沿程不变 (B)流速分布沿程变化 (C)断面平均流速沿程不变 (D)总水头线、水面线和渠底线相互平行 16.产生明渠均匀流的条件包括：水流（），渠道必须是长而直、 底坡不变的正坡渠道，过水断面的形状、尺寸、粗糙程度沿程不变，不存在阻水建筑物和干扰。 (A)必须是恒定流 (B)流量增加 (C)流量减少 (D)随时间变化 二、判断题 1.物体自身所含物质的多少称为物体的质量，质量的国际单位是千克（kg）。 2.质量和重量相同。 3.静水内部任一点上的静水压强大小，只与水面压强和该点在水面以

最新水力学复习知识点

第一章绪论 1.水力学的研究方法：理论分析方法、实验方法，数值计算法。2.实验方法：原型观测、模型试验。3.液体的主要物理性质：①质量和密度②重量和重度③易流动性与粘滞性④压缩性⑤气化 特性和表面张力。4.理想液体：没有粘滞性的液体(μ=0)。5.实际液体：存在粘滞性的液体（μ≠0）。6. 牛顿液体：τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。 7.非牛顿液体：与牛顿内摩擦定律不相符的液体。8. 作用在液体上的力：即作用在隔离体上的外力。9.按物理性质区分：粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。10.按力的作用特点区分：质量力和表面力两类。 11.质量力：作用在液体每一质点上，其大小与受作用液体质量成正比例的力。12.表面力：作用于液体隔离体表面上的力。第二章水静力学 1.静水压强特性： ①垂直指向作用面②同一点处，静水压强各向等值。 2.静水压强分布的微分方程：dp=ρ(Xdx+ Ydy+ Zdz)，它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。 3.等压面：液体压强相等各点所构成的曲面。等压面概念的应用应注意，它必须是相连通的同种液体。 4.压强的单位可有三种表示方法：①用单位面积上的力表示：应力单位Pa，kN/m2②用液柱高度表示：m（液柱），如p=98kN/m2，则有p/γ=98/9.8=10m（水柱）③用工程大气压Pa的倍数表示：1p a=98kP a。 5.绝对压强p abs：以绝对真空作起算零点的压强（是液体的实际压强，≥0）p abs=p o+γh 6.相对压强pγ：以工程大气压p a作起算零点的压强，pγ=p abs-p a= (p o+γh)-p a 真空：绝对压强小于大气压强时的水力现象。真空值p v：大气压强与绝对压强的差值。 7.帕斯卡原理：在静止液体中任一点压强的增减，必将引起其他各点压强的等值增减。应用：水压机、水力起重机及液压传动装置等。 8.压强分布图的绘制与应用要点：①压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面，两受压面交点处的压强具有各向等值性。②压强分布图与受压面所构成的体积，即为作用于受压面上的静水总压力，其作用线通过此力图体积的重心。③由于建筑物通常都处于大气之中，作用于建筑物的有效力为相对压强，故一般只需绘制相对压强分布图。④工程应用中可绘制建筑物有关受压部分的压强分布图。 9.水静力学基本方程z+p/γ=C，z——计算点的位置高度，p/γ——由p=γh，称为压强高度，z+p/γ——计算点处测压管中水面距计算基准面的高度，z+p/γ=C ——静止液体中各位置高度与压强高度之和不变。10.浮体：漂浮在液体自由表面的物体。潜体：沉没于液体底部的物体。浮力：物体在液体中所受铅锤向上的浮托力。11.压力体：以曲面为底直至自由表面间铅垂液体的体积。虚压力体：液体和压力体分居曲面两侧。实压力体：液体和压力体居曲面同一侧。12.阿基米德原理：物体在静止液体中所受曲面总压力p z，其大小等于物体在液体中所排开的同体积液体重量。第三章水动力学基础 1.描述液体运动的两种方法：拉格朗日法（把液体看成质点系，用质点的迹线来描绘流场中的运动情况），欧拉法（以空间点的流速、加速度为研究对象）。 2.迹线：某液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线。 3.流线：同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线。 4.流线特性：1、一般不会相交，也不会成90°转折。2、只能是一根光滑曲线。 3、任一瞬时，液体质点沿流线的切线方向流动，在不同瞬时，因流速可能有变化，流线的图形可以不同。5.流管：在流场中取一封闭的几何曲线C，在此曲线上各点作流线则可以构成一管状流面。6.过水断面：垂直于流线簇所取的断面A。元流：过水断面无限小的流股，成为元流。7.液流分类：1、恒定流（运动要素不随时间变化的流动）与非恒定流2、均匀流（流线簇彼此呈平行直线的流动）与非均匀流（又分为渐变流与急变流）3、有压流（过水断面全部边界都与固体边壁接触且无自由表面、液体压强大部分不等于大气压强的流动）与无压流。8.理想液体元流能量方程各项意义z—计算点距基准面的位置高度，又称位置水头p/r—测压管中水面距计算点的压强高度，又称为压强水头z+p/r—测压管水面距基准面的高度，又称测管水头或单位重量液体的总势能u2 /2g—流速u所转化的高度。H计算点处液体的总水头。9.水力坡度：单位长度上的水头损失。10.测管坡度：单位长度上的测管水头变化。11.控制断面：在总流中任取一流段作隔离体，其前后过水断面称为控制断面。12.什么是理想液体？什么为实际液体？没有粘滞性的液体称为理想液体，反之有粘滞性的液体称为实际液体。13.恒定流是否可以同时为急变流？均匀流是否可以同时为非恒定流？答：恒定流可以为急变流。恒定流是运动要素不随时间变化的流动，急变流是流线簇彼此不平行，流线间夹角大或流线曲率大的流动，二者定义之间不存在矛盾。均匀流不可以为非恒定流。均匀流中过水断面为平面，沿程断面流速分布相同，断面流速相等，而非恒定流的这些运动要素是随时间变化的。第四章水流阻力与水头损失 1.水头损失：单位重量液体在流动中的能量损失。2.沿程阻力：液体内摩擦力，它与液体流动的路程成正比 3.局部阻力：局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。 4.层流：液体质点在流动中互不发