西安交大流体力学题及规范标准答案

一、 选择题(略) 二、 判断题(略) 三、 简答题

1.等压面是水平面的条件是什么？

:①连续介质 ② 同一介质 ③ 单一重力作用下. 2. 同一容器中装两种液体，且21ρρ?，在容器侧壁装了两根测压管。试问：图中所标明的测压管中液面位置对吗？为什么？

解：不对，（右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析）

C (c) 盛有不同种类溶液的连通器

D

C D

水

油

B

B (b) 连通器被隔断

A

A

(a) 连通容器

3. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？

：（ a ）A-A 是 （b ）B-B 不是 （c ）C-C 不是， D-D 是。

四、作图题(略)

五、计算题(解题思路与答案)

1. 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 解： 用水柱高表示

（1）该点绝对压强：8.16mH 2o （2）该点相对压强：-1.84mH 2o

（3）该点真空压强：1.84mH 2o 用水银柱高表示

（1）该点绝对压强：599.1mm H g （2）该点相对压强：-135.4 mm H g （3）该点真空压强：135.4 mm H g

2. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。

解：由压强基本公式gh

p p ρ+=

0求解

A p = 7.551 mH 2o (74 kN/m 2)

B p = 4.551 mH 2o (44.6 kN/m 2)

3 如图所示为一复式水银测压计，已知m 3.21=?，m 2.12=?，

m

5.23=?，m 4.14=?，m

5.15

=?(改为3.5m)。试求水箱液面上的绝

对压强0p ＝？

解：①找已知点压强(复式水银测压计管右上端)②找出等压面③计算点压强,逐步推求水箱液面上的压强0p.

: 0p=273.04 kN/m2

4 某压差计如图所示，已知H A=H B=1m，ΔH=0.5m。求：B

A

p

p-。

解：①找出等压面②求出相对的点压强③列平衡方程式

解：①画出相对压强分布图, ② 计算各侧静水压力, ③ 求静水总压力的大小

④列力矩平衡方程求静水总压力的作用点位置。 ③求出合力及作用力的方向

=P 92.59kN 0

04.25=α

1．述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。

答：（略）

2. 流体微团体运动分为哪几种形式?

答：①平移②线变形③角变形④旋转变形。

3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。

（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。）

答：流函数具有的性质

①流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流

线上个点的流函数为常数。

②两流线间的函数值之差为为单宽流量。

③平面势流的流函数为一个调和函数。

答：流函数与流速势的关系

①流函数与势函数为调和函数。

②等势线与等流函数线正交。

4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？

答：与流线正交的断面叫过流断面。

过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。

引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。

5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：

(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？

(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？

(3)恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？

答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。

（2）管中为非恒定流。

（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。

四、计算题（解题思路） 1． 恒定二维流动的速度场为

ay

u ax u y x -==,，其中1=a 秒-1。（1）

论证流线方程为C xy =；（2）绘出C ＝0、1及4m 2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。

解：（1）流线方程为：y

x u dy

u dx = 代入数值推导

（2）（略） （3）由：y

u

u x u u t u a x y x x x x ??+??+??=

代入数值求解。

y

u u x

u u t

u a y y

y x

y y ??+??+??=

代入数值求解。

答案:

x

a a x 2=

y

a a y 2=

2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？

（1）

xy

z y x u z y u y x u z y x ++-=+=+=)(4,

2,

222

（2）xyt

u xzt u yzt u z y x

===,

,

解：由连续性微分方程，

z u y u x u z

y x ?+?+?=0 流体的运动存在,反之

流体的运动不存在。

答案:（1）代入数值求解， 流体的运动不存在。

（2）代入数值求解，流体的运动存在。

3 水流从水箱经管径分别为cm

d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流

出，出口流速s

m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平

均流速。

解：应用连续性方程

（1）流量：==33A v Q 4.91s l /10

3

-?

(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02= 。

4 如图铅直放置的有压管道，已知d1=200mm，d2=100mm，断面1-1处的流速v1=1m/s。求（1）输水流量Q；（2）断面2-2处的平均流速v2；（3）若此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2是否发生变化？（4）图a中若水自下而上流动，Q及v2是否会发生变化？

解：应用连续性方程

（1）4.31

Q s

=

l/

（2）s

4

=

v/

m

2

（3）不变。

（4）流量不变则流速不变。 5 已知某流场的流速势为)(222

y x a -=

?，a 为常数，试求x u 及y u 。

解：ax

u x = ay

u y =

6. 对于

xy

u x 2=，

2

22y x a u y -+=的平面流动，a 为常数。试分析判

断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？

解：应用质点加速度数学表达式

y

u

u x u u t u a x y x x x x ??+??+??=

y

u u x

u u t

u a y y

y x

y y ??+??+??=

求解。看时间加速度与迁移加速

度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。 答案: （1）是恒定流。 （2）是非均匀流 （3）用无旋流数学表达式)(21x u y u y

x z ??-??=

Ω求解，是无旋流

三． 简答题

1. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 ：（略）

2. 写出实际流体恒定元流的伯努利方程和实际流体恒定总流的伯努利方程，并指出他们的区别？ ：（略）

3 应用恒定总统能量方程时，为什么把过流断面选在渐变流段或均匀流段？

答：因为建立恒定总流的伯努利方程时，把

)

(g p z ρ+

作为常数提到积分号外面，只有渐变流断面或均匀流断面的

c g p z =+

ρ 。

4 在写总流能量方程时，过流断面上的代表点、基准面是否可以任意选取？为什么？

答：可以。因为渐变流断面或均匀流断面的

c g p z =+

ρ 。

5 关于水流流向问题有如下一些说法：“水一定由高处向低处流”；“水是从压强大向压强小的地方流”；“水是从流速大的地方向流速小的地方流”。这些说法是否正确？为什么？如何正确描述？

答：（1）“水一定由高处向低处流”，（不对），对明渠水流是对的，对有压管流不一定。

“水是从压强大向压强小的地方流” （不对），在有压管流中常常有从压强小向压强大的地方流的现象。

（2）正确描述时，流体的运动方向总是由单位重量流体能量大的位置流向单位重量流体能量小的位置。（不能单从位能或压能一个角度比较）

6 总流的动量方程为

)v v (Q F 1122?

??ββρ-=∑，试问：

（1）F ?

∑中包括哪些力？（2）如果由动量方程求得的力为负

值说明什么问题？

答：（1）一般为表面力、重力，（惯性力、摩擦力、弹性力含在待求的力中了）

（2）求得的力为负值说明原假设的力的方向不对，反向即可。

四、计算题（解题思路） 1．在一管路上测得过流断面1-1

的测压管高度g

p ρ1

为1.5m ，过

流面积A 1为0.05m 2；过流断面2-2的面积A 2为0.02m 2；两

断面间水头损失ω

h 为g

2v 5.021；管中流量Q 为20l/s ；z 1为2.5m ，

z 2为2.6m 。试求断面2-2的测压管高度g

p ρ2

。（提示：注意流动

方向）。（2z 改为1.6m 与图相符）

解: ① 能量方程可以求解位能、压能、流速与能量损失。求测压管高度即求压强，自然要想到用能量方程。

② 向未知情况下 ，流动方向可以假定。 ③ 先求出21,v v ④ 列能量方程求解 答案：

g

p ρ2= -2.289mH 2o (1流向2) ;

g

p ρ2= -1.473

mH 2o (2流向1)

2. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=0.05m 2，A 2=0.03m 3，A 3=0.04m 2，若水池容积很大，行近流速可以忽略（v 0≈0），当不计管路的水头损失时，试求：（1）出口流速v 3及流量Q ；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。

解: (1) 因为不计管路的水头损失,此题为理想流体的流动。

① 因为是理想流体，作用水头完全转化为动能。

② 先解出第3条管中断面平均流速，在求流量。 答案：

s

m v /90.93= s m q /396.03=

（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线步骤：

① 因为是理想流体，不计水头损失，故总水头线为水平。

② 计算各段流速水头g

v 22

。

③ 总水头线下方减去1个流速水头得测压管水头线。（测压管水头线及总水头线图，略）

3．如图一管路，A 、B 两点的高差Δz ＝1m ，点A 处直径d A =0.25m ，压强p A =7.84N/cm 2，点B 处直径d B =0.5m ，压强p B ＝4.9N/cm 2，断面平均流速V B ＝1.2m/s 。判断管中水流方向。

解: 判断管中水流方向,，要从单位重量流体总的机械能考虑，总是单位重量流体总的机械能大的位址向单位重量流体总的机械能晓得的地方。

（1）计算A点与B点单位重量流体总的机械能。

（2）比较A点与B点单位重量流体总的机械能的大小。

答案：从A流向B 。

4．在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银压差计测出水管与喉部压差Δh为20cm，已知水管直径1d为10cm，喉部直径2d 为5 cm，当不计水头损失时，求通过流量Q。

解: 可以直接用公式h

K Q ?=6.12求解，也可以流能量方程推

导公式求解。

答案：

s m Q /01425.03

= 5．为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d 为15cm 的虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q 为多少？在虹吸管顶部s 点处的压强为多少？

解: 此题属理想流体的水力计算，作用水头转化为动能。 s 点处的压强进考虑位能、动能压能之间的转化。 （1）列上游水面到管出口间的能量方程求流量，

s m Q /1355.03=

（2）列上游水面到s 点处的能量方程求s 点处的压强，

o mH g p s

25-=ρ

6．一平板闸门宽b为2m，当通过流量Q为8m3/s时闸前水深h为4m，闸孔后收缩断面水深h C为0.5m，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）。

解: 此题为用动量方程求解作用力。因为流量未知，涉及到连续性方程、能量方程、动量方程这三大方程的联合应用。

（1）取控制面（脱离体）（上游过流断面与C-C断面之间）（2）画出相对压强分布图，全面并分析、计算外力（上游过流断面压力P1 ，C-C断面压力P2 ，重力沿水流方向的分力为0，设平板闸门对水的动水总压力为R ，方向向左。

（3）因为流量未知先列能量方程求流速。

（4）列出的能量方程由21,v v两个未知量，用连续性方程消掉1个未知量。求出流量、流速。

（5）列动量方程求解作用力。

答案：作用于平板闸门上的动水总压力R= 93.5 kN , 方向向右。

7．如图溢流坝，上游断面水深h1=1.5m，下游断面水深h2=0.6m，略去水头损失；求水流对2m坝宽（垂直纸面）的水平作用力。注：上、下游河床为平底，河床摩擦力不计，为方便计算取ρ=1000kg/m3，g=10m/s2。

解: 此题与上题解完全相同。

答案：R= 3.46kN , 方向向右。

一、选择题(略)

1. 管道中液体的雷诺数与（）无关。

A. 温度

B. 管径

C. 流速

D. 管长

2. 某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。液

体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（）。

A. 层流

B. 层流向紊流过渡

C.紊流 3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ ） A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布

D. 呈双曲线分布

4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ ）

A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍

5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ ）成正比. A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方

6.圆管的水力半径是 ( )

A. d/2

B. d/3

C. d/4

D. d/5. 7. 谢才公式中谢才系数的单位是（ ） A. 无量纲 B.s m

2

1 C. s m

2

3 D. m 2

8. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数

C.上下临界雷诺数代数平均

D.上下临界雷诺数几何平均

二、判断题 (略)

1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。( )

2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。( )

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

流体力学的一些思考题(含答案)[1]

思考题 1.雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？ 雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。Re=惯性力/粘滞力,随d 增大，Re减小。 2.为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别准则？ 答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面形状有关。 3.当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？ 答：不变，临界雷诺数只取决于水流边界形状，即水流的过水断面形状。 1.圆管层流的切应力、流速如何分布？ 答：直线分布，管轴处为0，圆管壁面上达最大值；旋转抛物面分布，管轴处为最大，圆管壁面处为0。 2.如何计算圆管层流的沿程阻力系数？该式对于圆管的进口段是否适用？为什么？ 答：否；非旋转抛物线分布 3.为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小，而中心点的流速是逐渐增大的？ 答：连续性的条件的要求：流量前后相等（流量的定义）

1.紊流研究中为什么要引入时均概念？紊流时，恒定流与非恒定流如何定义？ 把紊流运动要素时均化后，紊流运动就简化为没有脉动的时均流动，可对时均流动和脉动分别加以研究。紊流中只要时均化的要素不随时间变化而变化的流动，就称为恒定流。 2.瞬时流速、脉动流速、时均流速和断面平均流速的定义及其相关关系怎样？ 瞬时流速u，为流体通过某空间点的实际流速，在紊流状态下随时间脉动；时均流速，为某 一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值；；脉动流速，为瞬时流速和时 均流速的差值，；断面平均流速v，为过水断面上各点的流速（紊流是时均流速）的 断面平均值，。 3.紊流时的切应力有哪两种形式？它们各与哪些因素有关？各主要作用在哪些部位？ 粘性切应力——主要与流体粘度和液层间的速度梯度有关。主要作用在近壁处。 附加切应力——主要与流体的脉动程度和流体的密度有关，主要作用在紊流核心处脉动程度较大地方。 4.紊流中为什么存在粘性底层？其厚度与哪些因素有关？其厚度对紊流分析有何意义？ 在近壁处，因液体质点受到壁面的限制，不能产生横向运动，没有混掺现象，流速梯度d u/d y 很大，粘滞切应力τ=μd u/d y仍然起主要作用。 粘性底层厚度与雷诺数、质点混掺能力有关。 随Re的增大，厚度减小。粘性底层很薄，但对能量损失有极大的影响。 5.紊流时断面上流层的分区和流态分区有何区别？ 粘性底层，紊流核心：粘性、流速分布与梯度; 层流、紊流：雷诺数 6.圆管紊流的流速如何分布？ 粘性底层：线性分布; 紊流核心处：对数规律分布或指数规律分布。

西安交大景思睿、张鸣远版《流体力学》复习资料

流体力学知识要点 第一章 流体及其主要物理性质 1. 流体的连续介质模型 a) 流体的定义：任何微小的剪切力都会导致连续变形的物质 b) 质点：含有足够多分子数，并且具有确定宏观统计特征的分子集合。 c) 连续介质模型：（欧拉）假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子， 即：流体是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。 2. 流体的主要物理性质 a) 流体的密度：表征流体在空间某点质量的密集程度 i. 密度：'lim V V m V （'V 特征体积，此时具有统计平均特性和确定性） ii. 比容：1v b) 压缩性：当作用在一定量流体上的压强增加时，其体积将减小, 用单位压强所引起 的体积变化率表示 i. 压缩性系数b : /b dV V dp ii. 体积弹性模量E ：1 /b dp Vdp E dV V dV (Pa) v dp E d (1/)(1/)/V dp Vdp dp dp m dp dV d dV d d m 对气体： (等温 E p ；等熵 E p ，一般 1.4 ) 对液体，无明确比例 可压缩流体和不可压缩流体 液体的体积弹性模量值大，液体平衡和运动的绝大多数问题可以用不 可压缩流体解决。 气体的体积弹性模量值小，气体平衡和运动的大多数问题需要按可压 缩流体来解决。 c) 流体的粘性：是流体抵抗剪切变形或相对运动的一种固有属性，表现为流体内摩擦 i. 粘性内摩擦力产生的原因： 分子间吸引力（内聚力）产生阻力 分子不规则运动的动量交换产生的阻力 ii. 牛顿粘性实验

U U F A F A h h 牛顿内摩擦定律： /U F A h （μ 动力粘性系数，Pa ·s ） du d dy dt （d dt 角变形率） iii. 粘性系数 动力粘性系数 Pa ·s 运动粘性系数 2 /m s iv. 影响粘性的因素 压强：0p p e 正相关 温度：液体温度大粘度小 气体温度大粘度大 v. 理想流体：不具有粘性（对应粘性流体，一切实际流体都具有粘性） vi. 牛顿流体：满足牛顿内摩擦定律的流体（对应非牛顿流体，不满足牛顿内摩擦 定律） 3. 作用在流体上的力 （ 表面力 质量力） a) 表面力：作用在所取的流体分离体表面上的力。即分离体以外的流体通过接触面作 用在分离体上的力（压力，粘性力） b) 质量力：外力场作用在流体质点上的非接触力，在流体质量均匀情况下又称体积力。 质量力与外力场的强度和流体的分布有关，与它周围的微元体积无关。（重力） 4. 理想流体中的压力与方向无关 a) ,,p p x y z （即理想流体中任一点流体静压强的大小与其作用的面在空间的 方位无关，只是该点坐标的函数） b) 流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。 第二章 流体静力学 1. 流体静压强及其特性 a) 流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。 b) 静止流体中任一点上不论来自何方的静压强均相等，所以在静止流体中流体静压强 是空间坐标的连续函数。 2. 静止流体平衡微分方程式（欧拉平衡微分方程式） a) 1 0g a p dy du dt dy dudt dt d /

流体力学计算题及答案

流体力学计算题及答案

第二章 例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z 0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z 1=0.03m , z 2=0.18m , z 3=0.04m, z 4=0.20m, 水银密度 3 /13600m kg ρ='，水的密度3 /1000m kg ρ= 。试求水面的相 对压强p 0。 解： a p z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100Θ ) ()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴ 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高 程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的

Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30°，试求压强差p 1 – p 2 。 解： 2 24131 )()(p z z γz z γp =-+--Θ θ L γz z γp p sin )(4321=-=-∴ 例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如 图所示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、 z 4 ，试求压强差p A – p B 。解： 点1 的压强 ：p A )(21 2 2 2 z z γp p A --=的压强：点 ) ()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 ) ()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴

工程流体力学思考题章模板

第一章绪论 1、什么叫流体? 流体与固体的区别? 流体是指能够流动的物质, 包括气体和液体。 与固体相比, 流体分子间引力较小, 分子运动剧烈, 分子排列松散, 这就决定了流体不能保持一定的形状, 具有较大流动性。 2、流体中气体和液体的主要区别有哪些? （1）气体有很大的压缩性, 而液体的压缩性非常小; （2）容器内的气体将充满整个容器, 而液体则有可能存在自由液面。 3、什么是连续介质假设? 引入的意义是什么? 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的, 即把流体看作是自由介质。 意义: 不必研究大量分子的瞬间运动状态, 而只要描述流体宏观状态物理量, 如密度、质量等。 4、何谓流体的压缩性和膨胀性? 如何度量? 压缩性: 温度不变的条件下, 流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp表示, 单位Pa-1。 膨胀性: 压力不变的条件下, 流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt表示, 单位K-1。 5、何谓流体的粘性, 如何度量粘性大小, 与温度关系? 流体所具有的阻碍流体流动, 即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性, 简称粘性。用粘度μ来表示, 单位N·S/m2或Pa·S。

液体粘度随温度的升高而减小, 气体粘度随温度升高而增大。 6、作用在流体上的力怎样分类, 如何表示? （1） 质量力: 采用单位流体质量所受到的质量力f 表示; （2） 表面力: 常见单位面积上的表面力Pn 表示, 单位Pa 。 7、什么情况下粘性应力为零? ( 1) 静止流体 ( 2) 理想流体 第二章 流体静力学 1、 流体静压力有哪些特性? 怎样证明? ( 1) 静压力沿作用面内法线方向, 即垂直指向作用面。 证明: ○1流体静止时只有法向力没有切向力, 静压力只能沿法线方向; ○2流体不能承受拉力, 只能承受压力; 因此, 静压力唯一可能的方向就是内法线方向。 ( 2) 静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等, 与作用方向无关。 证明: 2、 静力学基本方程式的意义和使用范围? 静力学基本方程式:Z+ g P ρ=C 或 Z 1+g P ρ1=Z 2+g P ρ2 （1） 几何意义: 静止流体中测压管水头为常数 物理意义: 静止流体中总比能为常数

流体力学习题答案讲解

【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 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m 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 由于温度变化而增加的体积，可由 1β= t t dV V dT

西安交大流体力学题与答案

一、 选择题(略) 二、 判断题(略) 三、 简答题 1.等压面是水平面的条件是什么？ :①连续介质 ② 同一介质 ③ 单一重力作用下. 2. 同一容器中装两种液体，且21ρρ?，在容器侧壁装了两根测压管。试问：图中所标明的测压管中液面位置对吗？为什么？

C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 解：不对，（右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析） 3. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？ ：（ a ）A-A 是 （b ）B-B 不是 （c ）C-C 不是， D-D 是。 四、作图题(略) 五、计算题(解题思路与答案) 1. 已知某点绝对压强为80kN/m 2 ，当地大气压强p a =98kN/m 2 。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 解： 用水柱高表示 （1）该点绝对压强：8.16mH 2o （2）该点相对压强：-1.84mH 2o （3）该点真空压强：1.84mH 2o

用水银柱高表示 （1）该点绝对压强：599.1mm H g （2）该点相对压强：-135.4 mm H g （3）该点真空压强：135.4 mm H g 2. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2 ，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。 解：由压强基本公式gh p p ρ+= 0求解 A p = 7.551 mH 2o (74 kN/m 2 ) B p = 4.551 mH 2o (44.6 kN/m 2 ) 3 如图所示为一复式水银测压计，已知m 3.21=?，m 2.12=?， m 5.23=?，m 4.14=?，m 5.15 =?(改为3.5m)。试求水箱液面上的绝 对压强0p ＝？

流体力学计算题及答案.docx

例 1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程 z0=3m,压差计各水银面的高程分别为z1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m,水银密度ρ13600kg / m3，水的密度ρ 1000kg / m3。试求水面的相对压强p0。 解： p0γ(z0 z1 ) γ'( z2z1) γ'(z4z3 ) p a p0γ'(z2z1 z4z3 ) γ(z0 z1 ) 例 2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为 θ的Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm，倾角θ=30 °，试求压强差p1– p2。 解：p1γ(z3z1 )γ(z4z2 ) p2p1p2γ(z3z4 )γL sinθ 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如图所示）。两个U形管的工作液体为水银， 密度为ρ2，其连接管充以酒精，密度为ρ 1 。如果水银面的高度读数为z1、 z 2、 z 3、z4，试求压强差p A– p B。

解：点 1 的压强： p A点2的压强： p2p Aγ2( z2z1 ) 点 3的压强： p3 p Aγ2( z2z1 )γ1( z2 z3 ) p4p Aγ2( z2z1 ) γ1(z2z3 ) γ2( z4z3 ) p B p A p Bγ2(z2 z1 z4z3 ) γ1( z2z3 )例 4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体总压力。 解：p 1 2r2gz C p 1 2r2gz p a 22 在界面 A-A 上： Z = - h p 1 2r2gh p a F( p p a ) 2 rdr 21 2 R41 ghR2 R 2082 例 5：在一直径 d = 300mm，而高度 H= 500mm的园柱形容器中注水至高度h1 = 300mm， 使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图所示。 (1) 试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n1； (2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数 n2，此时容器停止旋转后水面高度 h2将为多少？ 解： (1)由于容器旋转前后，水的体积不变( 亦即容器中空 气的体积不变 ) ，有：图1d 2L1 d 2 (H h1 ) 424 L 2( H h1 ) 400 mm0.4 m 在 xoz 坐标系中，自由表面 2 r 2 1 的方程：z0 2g 对于容器边缘上的点，有： d 0.15m z0 r 2 2gz0 2 9.80.4 r 20.152 ∵ 2 n / 60L0.4m 18.67( rad / s) n1 606018.67 2 178.3 (r / min) 2 (2) 当抛物面顶端碰到容器底部时，这时原容器中的水将被甩出一部分，液面为图中2

工程流体力学_思考题__1~4章

向期末进发！！！ 第一章绪论 1、什么叫流体？流体与固体的区别？ 流体是指可以流动的物质，包括气体和液体。 与固体相比，流体分子间引力较小，分子运动剧烈，分子排列松散，这就决定了流体不能保持一定的形状，具有较大流动性。 2、流体中气体和液体的主要区别有哪些？ （1）气体有很大的压缩性，而液体的压缩性非常小； （2）容器内的气体将充满整个容器，而液体则有可能存在自由液面。 3、什么是连续介质假设？引入的意义是什么？ 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流体看作是自由介质。 意义：不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要描述流体宏观状态物理量，如密度、质量等。 4、何谓流体的压缩性和膨胀性？如何度量？ 压缩性：温度不变的条件下，流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp表示，单位Pa-1。 膨胀性：压力不变的条件下，流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt表示，单位K-1。 5、何谓流体的粘性，如何度量粘性大小，与温度关系？ 流体所具有的阻碍流体流动，即阻碍流体质点间相对运动的性质称为粘滞性，简称粘性。用粘度μ来表示，单位N·S/m2或Pa·S。 液体粘度随温度的升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。 6、作用在流体上的力怎样分类，如何表示？ （1）质量力：采用单位流体质量所受到的质量力f表示； （2）表面力：常用单位面积上的表面力Pn表示，单位Pa。 7、什么情况下粘性应力为零？ （1）静止流体（2）理想流体 第二章流体静力学 1、流体静压力有哪些特性？怎样证明？ （1）静压力沿作用面内法线方向，即垂直指向作用面。 证明：○1流体静止时只有法向力没有切向力，静压力只能沿法线方向； ○2流体不能承受拉力，只能承受压力； 所以，静压力唯一可能的方向就是内法线方向。 （2）静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等，与作用方向无关。 证明：

流体力学课后答案

1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为0 1-5 如图，在相距δ＝40mm 的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s 的液体，液体中有一长为a ＝60mm 的薄平板以u ＝15m/s 的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h ＝10mm 时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。 解：平板受到上下两侧黏滞切力T 1和T 2作用，由dy du A T μ=可得 12U 1515T T T A A 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ? ?=+=+=??+= ?--?? （方向与u 相 反） 1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s 等速旋转，该锥体与固定的外锥体之 间的间隙δ＝1mm ，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa ·s 的润滑油，若锥体顶部直径d ＝0.6m ，锥体的高度H ＝0.5m ，求所需的旋转力矩M 。 题1-9图 解：取微元体，微元面积： θ ππcos 22dh r dl r dA ? =?= 切应力： θ πσωμμ τcos 2rdh r dA dy du dA dT ?=?=?= 微元阻力矩： dM=dT·r

阻力矩： 2-12 圆柱形容器的半径cm R 15=，高cm H 50=，盛水深cm h 30=，若容器以等 角速度ω绕z 轴旋转，试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。 解：因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半，因此，当容器旋转使水上升到最高时，旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部 h’= 2(H-h)= 40cm 等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为 0222p gz r p +??? ? ??-=ωρ 对于液面，p=p 0 , 则g r z 22 2ω=，可得出2 2r gz =ω 将z=h ’,r=R 代入上式得s R gh /671.1815.04 .08.92' 22 2=??== ω 2-13 装满油的圆柱形容器，直径cm D 80=，油的密度3 /801m kg =ρ，顶盖中心点装有真空表，表的读数为Pa 4900，试求：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小和方向；（2）容器以等角速度1 20-=s ω旋转时，真空表的读数值不变，作用于顶盖上总压力的大小和方向。

西安交通大学-流体力学-期末总复习

第一章流体及其主要物理性质 一概念 流体：在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物体。 连续介质模型：假定组成流体的最小物质实体是流体质点，流体是由无限多个流体质点组成，质点之间不存在间隙。 适用条件：分子平均自由程远小于流动问题特征尺寸。 不适用条件：稀薄气体，激波层内等。 粘性：流体抵抗剪切变形（相对运动）的一种属性。 流体层间无相对运动时不表现粘性 牛顿平板实验： 两板间流体速度： 剪切力，即： 或： 式中与板间流体的种类、流体的温度、压强有关，成为液体的动力粘性系数，简称粘性系数。 流体做任意层状流动： 牛顿内摩擦定律的数学表达式 式中是角变形率或角变形速度。 凡符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 产生粘性机理： 同一种流体的动力粘性系数与流体的温度有很大的关系，而受压强的影响很小。液体与气体的产生粘性机理不一样，液体的粘性主要取决于分子间的距离和分子间的吸引力，故温度升

高粘性下降；气体的粘性主要取决于分子气体热运动所产生的动量交换，故温度升高，其粘性增大。 在国际单位中： μ反应流体真实粘性的大小 运动粘性系数： 物理单位是： 粘性系数等于零的流体称为理想流体或无粘流体。 工程上常用体积弹性模量衡量流体的可压缩性，体积弹性模量定义为： 体积弹性模量的量纲和压强相同，是或。 流体的压缩性越大，则越大，即越小；反之，可压缩性越小，则越 小，即越大。 体积弹性模量又可以表示为： 等温体积弹性模量： 等熵体积弹性模量： 由： 当很小或者很大，由或者二者兼得，则此时流体的密度相对变化量就很小。如果忽 略流体密度的变化，不考虑流体的可压缩性的影响，这种简化的模型称为不可压缩流体，其密度可视为常量；反之，考虑密度为变量或压缩性影响的流体，称为可压缩流体。 不可压缩流体：液体低速流动的气体 可压缩流体：气体水下爆炸和水锤现象的液体

(完整版)流体力学练习题及答案

流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转

流体力学课后习题答案

【2012年】《液压与气压传动》继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作

用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统常使用液压油液作为工作介质。 1.3 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格

流体力学题及答案

C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。

答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流

(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?

(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽

工程流体力学思考题章样本模板

向期末进发! ! ! 第一章绪论 1、什么叫流体? 流体与固体的区别? 流体是指能够流动的物质, 包括气体和液体。 与固体相比, 流体分子间引力较小, 分子运动剧烈, 分子排列松散, 这就决定了流体不能保持一定的形状, 具有较大流动性。 2、流体中气体和液体的主要区别有哪些? （1）气体有很大的压缩性, 而液体的压缩性非常小; （2）容器内的气体将充满整个容器, 而液体则有可能存在自由液面。 3、什么是连续介质假设? 引入的意义是什么? 流体充满着一个空间时是不留任何空隙的, 即把流体看作是自由介质。 意义: 不必研究大量分子的瞬间运动状态, 而只要描述流体宏观状态物理量, 如密度、质量等。 4、何谓流体的压缩性和膨胀性? 如何度量? 压缩性: 温度不变的条件下, 流体体积随压力变化而变化的性质。用体积压缩系数βp表示, 单位Pa-1。 膨胀性: 压力不变的条件下, 流体体积随温度变化而变化的性质。用体积膨胀系数βt表示, 单位K-1。 5、何谓流体的粘性, 如何度量粘性大小, 与温度关系? 流体所具有的阻碍流体流动, 即阻碍流体质点间相对运动的性

质称为粘滞性, 简称粘性。用粘度μ来表示, 单位N ·S/m 2或Pa ·S 。 液体粘度随温度的升高而减小, 气体粘度随温度升高而增大。 6、作用在流体上的力怎样分类, 如何表示? （1） 质量力: 采用单位流体质量所受到的质量力 f 表示; （2） 表面力: 常见单位面积上的表面力 Pn 表示, 单位Pa 。 7、什么情况下粘性应力为零? ( 1) 静止流体 ( 2) 理想流体 第二章 流体静力学 1、 流体静压力有哪些特性? 怎样证明? ( 1) 静压力沿作用面内法线方向, 即垂直指向作用面。 证明: ○1流体静止时只有法向力没有切向力, 静压力只能沿法线方向; ○2流体不能承受拉力, 只能承受压力; 因此, 静压力唯一可能的方向就是内法线方向。 ( 2) 静止流体中任何一点上各个方向静压力大小相等, 与作用方向无关。 证明: 2、 静力学基本方程式的意义和使用范围? 静力学基本方程式:Z+g P ρ=C 或 Z 1+g P ρ1=Z 2+g P ρ2 （1） 几何意义: 静止流体中测压管水头为常数

流体力学第1～5章思考题解答

《工程流体力学》思考题解答 第1章 绪论 1.1 答：流体与固体相比，流体的抗剪切性能很差，静止的流体几乎不能承受任何微小的 剪切力；在一般情况下，流体的抗压缩性能也不如固体的抗压缩性能强。 液体与气体相比，液体的压缩性与膨胀性均很小，能够承受较大的外界压 力，而气体由于压缩性和膨胀性都很大，所以气体不能承受较大的外界压力。气 体受压时，变形通常会非常明显。 1.2 答：④ 1.3 答：① 1.4 答：④ 1.5 答：① 1.6 答：④ 1.7 答：④ 1.8 正确。 1.9 错误。 1.10 答：量纲：是物理量的物理属性，它是唯一的，不随人的主观意志而转移。而单位是 物理量的度量标准，它是不唯一的，能够受到人们主观意志的影响。本题中，时间、力、面积是量纲，牛顿、秒是单位。 1.11 基本，导出。 1.12 答：量纲的一致性原则。 1.13 答：若某一物理过程包含n+1个物理量（其中一个因变量，n 个自变量），即： q =f(q 1，q 2，q 3，…，q n ) 无量纲π数的具体组织步骤是： （1）找出与物理过程有关的n ＋1个物理量，写成上面形式的函数关系式； （2）从中选取m 个相互独立的基本物理量。对于不可压缩流体运动，通常取三个基本物理量，m=3。 （3）基本物理量依次与其余物理量组成［（n ＋1）－m ］个无量纲π项： c b a q q q q 3 2 1 = π 4 4432144c b a q q q q = π 5553 2 1 55c b a q q q q = π （1） ………… n n n c b a n n q q q q 321= π 式中a i 、b i 、c i 为各π项的待定指数，由基本物理量所组成的无量纲数π1＝π2＝π3 ＝1。

杜广生工程流体力学思考题答案

牛顿流体 作用在流体上的切向应力与它所引起的角变形速度之间的关系符合牛顿内摩擦定 律的流体， 1-2: 什么是连续介质模型？为什么要建立？ 1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为 在时间和空间连续分布的函数。 2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动； ②可以用连续函数的解析方法等数学工具去研究流体的平衡和运动规律。 1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？ 1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。 相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。 关系： 1-4：什么是流体的压缩性和膨胀性？ 1） 压缩性：在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系 数，其值越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩。 2） 膨胀性：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性 1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的？ 气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。 水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。 1-6：什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性？ 1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性 2） 黏性是流体的本身属性，永远存在。 3） 形成黏性的原因：1流体分子间的引力，2流体分子间的热运动 1-7：作用在流体上的力有哪些？ 质量力、表面力。 表面张力，是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 毛细现象：由于内聚力和附着力的差别使得微小间隙的液面上升和下降的现象。 上升和下降的高度与流体的种类，管子的材料、液体接触的气体种类和温度有关 2-1: 流体静压强有哪些特性 ？ 1） 特性一：流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向 特性二：静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数 2-2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？ 在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2-3：什么是等压面？等压面的方程是什么？有什么重要性质？ 1） 在流体中压强相等的点组成的面。 2） 0=++dz f dy f dx f z y x 3） 性质：在静止流体中，作用于任意点的质量力垂直于经过该点的等压面。 水头:单位重量流体所具有的能量也可以用液柱高来表示 帕斯卡原理：施于在重力作用下不可压缩流体表面上的压强，将以同样大小传到液体内部任 意点上 2-4：写出流体静力学基本方程的几种表达式。说明流体静力学基本方程的适用范围以及物 理意义、几何意义。 w f d ρρ＝

《油气井流体力学》思考题答案

《油气井流体力学》 复习思考题 Chap1: （1）钻井液俗称钻井的血液，写出几个钻井液在钻井过程中的主要功用。 1.从井底清除岩屑并经环空携带至地面 2.平衡地层压力和地应力，阻止地层流体流入井内和维持井眼稳定 3.停止循环时悬浮钻屑和加重材料 4.清洗、冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁和储层 5.向钻头传递水力功率，辅助破岩 6.与地层黏土和流体配伍，保护油气层 7.反映井下信息，有助于录井监测和地层评价 （2）钻井循环系统的组成部分。 1.地面管汇：包括地面调节控制管汇、立管、水龙带、水龙头等钻井泵出口至钻柱顶端的流动通道 2.钻柱：包括方钻杆、钻杆和井下钻具中的圆管形流动通道及各段管柱之间的接头，还包括井下动力钻具、各种测量及控制工具等 3.钻头：主要是钻头流道、水眼及喷嘴 4.环空：分为钻柱与套管或尾管柱之间的环空、钻柱与裸眼之间的环空Chap2: （1）非牛顿流体的分类，常见的非牛顿流体有哪些，各有何特点 1.与时间无关的非牛顿流体：剪切应力仅与剪切速率有关，与剪切持续时间无明显关系 一般又可分为以下两种类型 1）纯黏性流体：只要施加很小的力即可流动。根据其表观黏度随剪切速率的变化情况，通常将这种流体分为假塑性流体和膨胀性流体。假塑性流体的表观黏度随剪切速率的增加而减小。膨胀性流体的表观黏度随剪切速率的增大而增大。 2）黏塑性流体：剪切应力超过一定数值后才开始流动的流体，即具有一定的屈服应力 2.与时间有关的非牛顿流体：这类非牛顿流体的黏度函数不仅与剪切速率有

关，而且与剪切持续时间有关，大致可分为触变性流体和震凝性流体两类。在一定剪切速率下，触变性流体的表观黏度随剪切时间的增大而减小，而震凝性流体则相反，在一定剪切速率下表观黏度随剪切时间的增大而增大。 3.黏弹性非牛顿流体：就是具有黏性同时具有弹性的流体。在定常剪切流场中，这种流体在外力作用下发生形变或流动，外力消除后，它的形变会随时间的顺延而恢复或部分恢复。 （2） 实际钻井液的流变曲线有哪些有何特点屈服应力静切力。 宾汉模式、幂律模式、卡森模式、赫-巴模式、罗-斯模式、Sisko 模式 （3） 钻井上常用的流变方程及其流变参数的名称、意义 （4） 漏斗粘度计的单位 秒 （5） 旋转粘度计按转速档位可以分为几类 有2速(300，600rpm) 旋转粘度计；6速(3，6，100，200，300，600rpm) 旋转粘度计, ZNN-D6, Fann 35A ；无级变速旋转粘度计(RV20, Fann 50C)；高温高压流变仪（旋转粘度计）(RV20, Fann 50C) （6） 旋转粘度计的基本方程该方程对于测量流体的流变参数有何意义 切应力与扭矩的关系：τπτπh r r rh M 222=??= 内筒表面上的剪切应力：1212M R h τπ= 外筒表面上的剪切应力：2222M R h τπ= 将切应力方程变形得：22M r h τπ= 对上式左右两边同时求导，得：2d dr r ττ =- 设距旋转轴r 处，流体质点的角速度为 ，线速度为 ，求导得：du d r dr dr ωω=+ ω（r)u ω=r