流体力学与流体传动 ( 第1次 )
第1次作业
一、单项选择题（本大题共30分，共 10 小题，每小题 3 分）
1. 选择液压油时,主要考虑油液的（______）。 A. 密度 B. 成分 C. 黏度
2. 液压泵和空气压缩机是液压与气动的动力原件，均是系统中的（）转换装置。 A. 动量 B. 能量 C. 气压
3. 回油管末端要浸在液面下且其末端切成（）倾角并面向箱壁，以使回油冲击箱壁形成回流以利于冷却油温，又利于杂质的沉淀。
A. 30°
B. 45°
C. 60°
D. 90°
4. 当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力相等时，通过节流阀的流量为（）。
A. 0
B. 某调定值
C. 某变值
D. 无法判断
5. 当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力差Δp>（3～5）ⅹ105Pa时，随着压力差Δp增加，压力差的变化对节流阀流量变化的影响（）。
A. 越大
B. 越小
C. 基本不变
D. 无法判断
6. 使三位四通换向阀在中位工作时泵能卸荷，应采用（）
A. “P”型阀
B. “Y”型阀
C. “M”型阀
7. 液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为（）。 A. 实际流量 B. 理论流量 C. 额定流量
8. 通常设置在气源装置与系统之间的所谓"气动三联件"是指组合在一起的分水滤气器、油雾器和( )。 A. 减压阀 B. 安全阀 C. 溢流阀
9. 液压系统的工作压力取决于（____）。 A. 泵的额定压力 B. 溢流阀的调定压力 C. 负载
10. 在限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路中，若负载从F1降到F2而调速阀开口不变时，泵的工作压力（）。 A. 增加 B. 减小 C. 不变
二、多项选择题（本大题共40分，共 10 小题，每小题 4 分）
1. 动力缸按其作用方式可以分为（）
A. 单作用缸
B. 双作用缸
C. 活塞式
D. 薄膜式
2. 一部完整的机器一般由（）构成。
A. 原动机
B. 传动机构
C. 工作机构
D. 液气压系统
3. 下列会影响临界雷诺数的是（）
A. 流体在进口时的扰动大小
B. 圆管进口的形状
C. 管壁的粗糙度等
4. 流量控制阀用来控制或调节系统的流体流量，下列属于压力控制阀的是（）
A. 流阀
B. 调速阀
C. 分流集流阀
D. 溢流节流阀
5. 对密封装置的要求是（）
A. 一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能
B. 与运动件之间摩擦系数要小
C. 寿命长，不易老化，抗腐蚀能力强
D. 制造容易，维护使用方便，价格低廉
6. 快速运动回路可以采用（）方式来实现。
A. 差动连接
B. 用蓄能器
C. 双泵供油
D. 增速缸
7. 压力控制阀用来控制或调节系统的流体压力下列属于压力控制阀的是（）
A. 减压阀
B. 顺序阀
C. 平衡阀
8. 气缸的耗气量与（）：
A. 气缸的活塞直径
B. 活塞杆直径
C. 活塞的行程
D. 单位时间往返次
9. 控制元件主要用来在液气压系统中控制流体的（）。
A. 压力
B. 流量
C. 方向
D. 工作负载
10. 密封装置的要求是（）
A. 定工作压力下，具有良好的密封性能
B. 相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定
C. 要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿
D. 使用维护简单，制造容易，成本低
三、判断题（本大题共30分，共 15 小题，每小题 2 分）
1. 液压系统的设计与主机设计密不可分，一般情况下应同时进行，二者兼顾，才有可能取得理想的效果。（）
2. 控制阀在工作时的实际流量，可以大于阀的额定流量。（）
3. 调整压力继电器时，不必先调整返回区间，可以直接调整开启压力。（）
4. 气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下，以保证气囊的正常收缩。（）
5. 对于圆形管满流时，水力半径R=d/4，其中d为管子直径。（）
6. 液压缸在保证满足设计要求的前提下，应尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用标准形式和标准件。（）
7. 插装阀是将阀心与阀座单独做成的组件，插入专门设计的阀块组成回路。（）
8. 多变指数n的不同值对应于不同的气体状态变化过程。（）
9. 液体作层流运动时，沿程阻力系数仅与雷诺数Re有关。（）
10. 雷诺数用来判断流体是层流还是紊流。（）
11. 必须使液压泵在吸油时吸油腔与油箱相通，而与压油腔不通；在压油时压油腔与压油管道相通，而与吸油腔不通。（）
12. 在绝热过程中，气体状态变化与外界无热量交换，系统依靠本身内能的消耗对外做功。（）
13. 液面上的作用力将等值的传递到液体内的任意点，当表面力发生变化时，各点的压力也相应的发生变化。（）
14. 通过工况图可以很方便地找出最高压力点、最大流量点和最大功率点。（）
15. 回油节流调速回路和进油节流调速回路具有相同的速度－负载特性。（）答案：
一、单项选择题（30分，共 10 题，每小题 3 分）
1. C
2. B
3. B
4. A
5. B
6. C
7. C
8. A
9. C 10. C
二、多项选择题（40分，共 10 题，每小题 4 分）
1. AB
2. ABC
3. ABC
4. ABCD
5. ABCD
6. ABCD
7. ABC
8. ABCD
9. ABC 10. ABCD
三、判断题（30分，共 15 题，每小题 2 分）
1. √
2. ×
3. ×
4. √
5. √
6. √
7. √
8. √
9. √ 10. √ 11. √ 12. √ 13. √ 14. √ 15. √
流体力学与流体机械习题参考答案
高 等 学 校 教 学 用 书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ==，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。 当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻
流体力学与流体机械习题参考答案
高等学校教学用书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6（2005.1重印）
删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 所以：24 960hM nD μπ=
流体力学-伯努利方程实验报告
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：2014.12.11成绩： 班级：石工12-09学号：12021409姓名：陈相君教师：李成华 同组者：魏晓彤，刘海飞 实验二、能量方程（伯诺利方程）实验 一、实验目的 1．验证实际流体稳定流的能量方程； 2．通过对诸多动水水力现象的实验分析，理解能量转换特性； 3．掌握流速、流量、压强等水力要素的实验量测技能。 二、实验装置 本实验的装置如图2-1所示。 图2-1 自循环伯诺利方程实验装置 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无极调速器；4溢流板；5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压机；8滑动测量尺；9.测压管；10.试验管道； 11.测压点；12皮托管；13.试验流量调节阀 说明 本仪器测压管有两种： （1）皮托管测压管（表2-1中标﹡的测压管），用以测读皮托管探头对准点的总水头； （2）普通测压管（表2-1未标﹡者），用以定量量测测压管水头。 实验流量用阀13调节，流量由调节阀13测量。
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）至另一断面（i ）的能量方程式（i =2,3,…,n ） i w i i i i h g v p z g p z -++ + =+ + 1222 2 111 1αγυαγ 取12n 1a a a ==???==，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 z+p/r 值，测 出透过管路的流量，即可计算出断面平均流速，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。 四、实验要求 1．记录有关常数实验装置编号 No._4____ 均匀段1d = 1.40-210m ?；缩管段2d =1.01-210m ?；扩管段3d =2.00-2 10m ?； 水箱液面高程0?= 47.6-2 10m ?；上管道轴线高程z ?=19 -2 10m ? （基准面选在标尺的零点上） 2．量测（p z γ + ）并记入表2-2。 注：i i i p h z γ =+ 为测压管水头，单位：-2 10m ，i 为测点编号。 3．计算流速水头和总水头。
流体力学与流体机械习题参考答案
高等学校教学用书 流体力学与流体机械 习题参考答案 主讲：陈庆光 中国矿业大学出版社 张景松编 . 流体力学与流体机械 , 徐州：中国矿业大学出版社， （重印） 删掉的题目： 1-14 、2-6 、 2-9 、 2-11 、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 m 3 的容器中装满了油。已知油的重量为 12591N 。求油的重度 和密度 度是多少 1-8 解： 12591 856.5kg/m 3 ； 9.8 1.5 3 g 8394N/m 3 1-11 面积 A 0.5m 2 的平板水平放在厚度 h 10mm 的油膜上。用 F 4.8N 的水 平力拉它以 U 0.8m/s 速度移动（图 1-6 ）。若油的密度 856kg/m 3 。求油的动 力粘度和运动粘度。 解： F 9.6N/m 2 ， A U h 0.12Pags ， 所以， U ， h ， / 0.12 /856 1.4 10 4m 2/s 1-12 重量 G 20N 、 面积 A 0.12m 2 的 平板置于 斜面 上。其间 充满 粘度 0.65Pags 的油液（图 1-7）。 当油液厚度 h 8mm 时。问匀速下滑时平板的速 解： F G sin 20o 6.84N ， F A 57Pags ， 因为 U ，所以 U h 57 0.008 h 0.65 0.7m/s 1- 13 直径 d 50mm 的轴颈同心地在 D 50.1mm 的轴承中转动（图 1-8 ）。间隙 中润滑油的粘度 0.45Pags 。当转速 n 950r/min 时，求因油膜摩擦而附加的阻
(完整word版)流体力学与流体机械习题(含答案)参考答案
高等学校教学用书 主讲：张明辉
中国矿业大学出版社 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，2001.6 （2005.1重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==g ，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度 0.65Pa s μ=g 的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==o ，57Pa s F A τ==g ， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=g 。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F ==g 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω==
流体力学【关于伯努利方程的应用】
工程流体力学 综合报告 学院：机械工程学院专业：机械工程 班级： 学号： 学生姓名： 任课老师： 提交日期：2017年12月27 日
关于伯努利方程的应用 摘要 “伯努利原理“是著名的瑞士科学家丹尼尔·伯努利在1726年提出的。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。伯努利方程对于确定流体内部各处的压力和流速有很大意义，在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。 关键词：伯努利方程公式及原理应用流体力学 1 伯努利方程 伯努利原理往往被表述为p+1/2ρv2+ρgh=C，这个式子被称为伯努利方程。式中p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。 需要注意的是，由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的，所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体 1.1 流线上的伯努利方程 流线上的伯努利方程：
适于理想流体（不存在摩擦阻力）。式中各项分别表示单位流体的动能、位能、静压能之差。如果流动速度为0，则由伯努利方程可得平衡流体的流体静力学基本公式（C g p z =+ρ ）。 1.2 总流的伯努利方程 总流是无数元流的总和，将元流伯努利方程沿总流过流断面积分，即可推导出总流的伯努利方程，也即总流能量方程。 动能修正系数α为实际动能与按平均速度计算的动能的比值，α值反映了断面速度分布的不均匀程度。由于气体的动力黏度值较小，过流断面速度梯度小，实际的气流运动的速度分布比较均匀，接近于断面平均流速。所以，气体运动中的动能修正系数常常取1.0。管中水流多数也属于这种情况，此时总流与流线上的伯努利方程形式上无区别。 g V g p z g V g p z 222222221111αραρ++=++g V g p z g V g p z C g v g p z 222222221112++=++=++ρρρ
《流体力学与流体机械》试题库(1)
《流体力学与流体机械》试题库（一） 一、选择题（每小题2分，共30分） 1、小切应力作用于静止流体时，流体（ ） A.粘度大时仍可保持静止 B.即刻开始流动 C.在过一定时间后才开始流动 D.是否流动还要看其他条件。 2、流体处于平衡状态的必要条件是（ ） A.流体无粘性 B.流体粘度大 C.体积力有势 D.流体正压 3、当某点处存在真空时，该点的压强不可能的情况是（ ） A.绝对压强为正值. B.相对压强为正值。 C.绝对压强小于当地大气压强。 D.相对压强为负值。 4、静水中斜置平面壁的形心淹深h c 与压力中心淹深h D 的关系为（ ） A.h c >h D B.h c =h D C .h c 《流体力学与流体机械》试题库（七） 一、选择题（每小题2分，共20分） 1、在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为（ ） A.牛顿流体及非牛顿流体 B.可压缩流体与不可压缩流体 C.均质流体与非均质流体 D .理想流体与实际流体 2、压力表的读值是（ ） A ．绝对压强 B ．绝对压强减去当地大气压 C ．绝对压强加当地大气压 D ．当地大气压减去绝对压强。 3、若流动是一个坐标量的函数，又是时间t 的函数，则流动为 A ．一元流动； B ．二元流动； C ．一元非恒定流动 D ．一元恒定流动。 4、沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含（ ） A ．不可压缩流体 B ．无粘流体 C ．恒定流动 D ．无旋流动 5、公式gRJ ρτ=适用于（ ） A ．均匀流； B ．急变流 C ．层流 D ．紊流 6、圆管内满流时，管道的几何直径d 与水流的水力半径R 的关系为（ ） A. d=R B. d=2R C . d=4R D. d=8R 7、速度势函数存在于（ ）流动中。 A ．不可压缩流体 B ．平面连续 C ．所有无旋 D ．任意平面 8、在安排管道阀门阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是（ ） A .雷诺数Re B.弗鲁德数Fr C.斯特罗哈数St D.欧拉数Eu 9、水泵的几个性能参数之间的关系是在( )一定的情况下，其他各参数随Q 变化而变化， 水泵厂通常用特性曲线表示。 A ．N B. H C ．η D ．n 10、不同叶型对风机的影响是不同的，下列说法中不正确的是（ ） A ．前向叶型时，β2>900 B ．前向叶型的风机容易超载。 C ．前向叶型的风机效率高。 D ．前向叶型的风机能获得更大的理论扬程。 ~ 高等学校教学用书 》 流体力学与流体机械习题参考答案 : 主讲：张明辉 中国矿业大学出版社 & 张景松编.流体力学与流体机械, 徐州：中国矿业大学出版社，（重印） 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 3m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 . 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s F A τ==， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 / 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F == 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： — 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω==，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 第十章粘性流体的一元流动 问题： 同学们到开水房打开水，水龙头离锅炉的距离近还是短，灌满一壶水所花的时间短本章内容 1．粘性流体流动的两种流动状态 2．等截面圆管内的定常层流（泊肃叶流动） 3．等截面圆管内的定常湍流 4．水头损失 5.湍流基本特征 6.管路水力计算 本章重点： 1.两种流动状态的概念及其判别准则，临界雷诺数，转捩的概念。 2.平均速度，最大速度，摩擦速度，粘性底层的概念。 3.等截面圆管内定常层流的速度分布，切应力分布规律。 4.等截面圆管内定常湍流的速度分布，切应力分布规律。 5.湍流特征，湍流切应力在近壁面处的特征。 6.湍流度，时间平均值的概念。 7.沿程阻力、局部阻力产生的原因。 8.沿程阻力系数与雷诺数和粗糙度的关系。 10.水力光滑管的概念，平方阻力、自动模拟的概念。 11.简单管路的水力计算。 本章难点： 1.湍流特征 2.湍流应力的概念 §10-1 管路计算的基本方程式 第四章中已经将伯努利方程推广到有限大流束（粘性流体的伯努利方程）： w h g U a p z g U a p z +++=++222 2222211 1 1γγ (10--1) 推导如下：若设流线上1～2两点之间的水头损失为hw ， 理想流体伯努利方程改写为：w h g v p z g v p z '+++=++ 222 222211 1γγ 上式各项乘于γdQ 在整个过流断面上积分： ??? '+++=++Q Q w Q dQ h dQ g v p z dQ g v p z γγγγγ)2()2(2 2222 11 1 (10--2) 缓变流：过流断面上流线几乎为相互平行的直线。否则称为急变流。如下图所示， 缓变流特性：在缓变流断面上，沿流线的法线方向有（证明略） 常数=+ γ p z (10--3) 则积分 ? + =+ Q Q p z dQ p z γγ γγ )()( (10--4) 现令积分 ? =Q Q g U a dQ g v γγ222 2 (10--5) U 为过流断面上平均流速，v 为微小流束上流速。 由连续性方程Q=AU ，及dQ=vdA ，则 ? ? ? == =dA U v A dQ U v Q Q g U d g v a Q Q 332 2 )(1)(122γθγ 为简便起见令 3.某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？ 【解】根据伯氏方程：-△p=32uμl/d2以及： (π/4)d12u1=(π/4)d22u2=Vs 已知：d2=2d1 则：u1/u2=d22/d12=(2d1)2/d12=4 即：u2=u1/4 原工况：-△p1=32u1μ1l1/d12 现工况：-△p2=32u2μ2l2/d22 ∵μ2=μ1 l2=l1 u2=u1/4 d2=2d1 将上述各项代入并比较： 现/原:△p2/△p1=[32×(1/4)u1×μ2×l2/(2d1)2 ]/ [32×u1×μ1×l1/d12]=1/16 因摩擦而引起的压降只有原来的1/16 5.某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σh f=20.6u2/2 [J/kg ],因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是gZ1=gZ2+Σh f g(Z1-Z2)=Σh f =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m 6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为31 7.7 J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。 习题 一、填空题 （一） 1.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（B） A、偏大； B、偏小； C、越大越好 2.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（A） 水速。 A、大于； B、小于； C、等于 3.一设备表压为460 mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3 kPa）。 A、760； B、101.3； C、160； D、21.3 4.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。 A、不变； B、减小； C、增大； D、不定 5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。 A、无关； B、增大； C、减小； D、不定 6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。 A、不定； B、增大； C、减小； D、不变 7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100 kPa）。 A、450； B、250； C、460； D、-450 8.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。 A、不变； B、越大； C、越小； D、不定 9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的( )倍。 A、4； B、5； C、2； D、1.75 10.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的( ) 倍。 A、1/2； B、2； C、4； D、1/4 11.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的( ) 倍。 A、1/2； B、2； C、4； D、1/4 12.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为( ) ；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为( )。 A、层流； B、定态流动； C、湍流； D、非定态流动 16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的( ) 倍。 A、1/2； B、1； C、2； D、2.5 17.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的( )倍。 A、1/2； B、1； C、2； D、2.5 18.层流流动时，保持流量不变，将管径减小一倍（管内仍为层流），阻力为原来的( )倍；当摩擦系数为常数时，保持流量不变，管径减小一倍，相对粗糙度不变，阻力为原来的( )倍。 A、2； B、4； C、8； D、16 40.用U 型压差计测量压强差时，压强差的大小（） A、与读数有关，与密度差有关，与U 形管粗细无关； B、与读数无关，与密度差无关，与U 形管粗细有关； 《流体力学与流体机械》复习考试资料 仅供部学习交流使用安全131班编制 绪论： 1.流体力学是以研究流体（包括液体和气体）为研究对象，研究其平衡和运动基本规律的科学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。 2.流体力学的主要研究方法：实验研究、理论分析、数值计算。第一章流体及其物理性质 1.流体：在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。 主要特征：流动性 2.连续介质假说：质点（而不是分子）是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性，且在空间和时间上具有连续性。 3.流体的粘性 （1）流体产生粘性的原因：流体的聚力；动量交换；流体分子和固体壁面之间的附着力。 （2）流层之间的摩擦力:带动力和阻力（一对大小相等、方向相反的作用力） （3）流体摩擦切应力:τ=μ·（du/dy) (N/m2) τ=F/A=μ·U/h (N/m2) （4）相对运动的结果使流体产生剪切变形。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而摩擦力则是粘性的动力表现。 （5）粘性的度量：动力粘度μ＝τ/（du/dy) (pa·s) 运动粘度ν＝μ/ρ (m2/s) 温度升高时，流体的粘性降低，气体的粘性增加。 4.课后习题答案 第二章流体静力学 1.作用在流体上的力 （1）表面力：作用在被研究流体的表面上，其大小与被作用的面积成正比，如法向压力和切向摩阻力。（平衡流体不存在表面切向力，只有表面法向力） （2）质量力：作用在被研究流体的每个质点上，其大小与被研究流体的质量成正比，如重力和惯性力。质量力常用单位质量力表示，所谓单位质量力，是指作用在单位质量流体上的质量力。 2.流体静压力及其特性 流体处于平衡状态时，表面力只有压力，称其为静压力，单位面积上作用的静压力称为静压强。 静压力有两个重要特性： ①静压力垂直于作用面，并沿着作用面法线方向； ②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关，其值均相等。 3.流体平衡微分方程式（压力差公式） dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz) 4.等压面：平衡流体中压力相等的点所组成的平面或曲面称为等压面。等压面的两个性质：（1）平衡流体中，任一点的等压面恒与质量力正交；（2）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。 5.重力作用下流体静压力的分布规律 （1）静压强分布规律 第2章 液压流体力学基础 液压传动以液体作为工作介质来传递能量和运动。因此，了解液体的主要物理性质，掌握液体平衡和运动的规律等主要力学特性，对于正确理解液压传动原理、液压元件的工作原理，以及合理设计、调整、使用和维护液压系统都是十分重要的。 2.1液体的物理性质 液体是液压传动的工作介质，同时它还起到润滑、冷却和防锈作用。液压系统能否可靠、有效地进行工作，在很大程度上取决于系统中所用的液压油液的物理性质。 2.1.1液体的密度 液体的密度定义为 dV dm V m V =??=→?0lim ρ （2.1） 式中 ρ——液体的密度（kg/m 3）； ΔV ——液体中所任取的微小体积（m 3）； Δm ——体积ΔV 中的液体质量（kg ）； 在数学上的ΔV 趋近于0的极限，在物理上是指趋近于空间中的一个点，应理解为体积为无穷小的液体质点，该点的体积同所研究的液体体积相比完全可以忽略不计，但它实际上包含足够多的液体分子。因此，密度的物理含义是，质量在空间点上的密集程度。 对于均质液体，其密度是指其单位体积内所含的液体质量。 V m =ρ （2.2） 式中 m ——液体的质量（kg ）； V ——液体的体积（m 3）。 液压传动常用液压油的密度数值见表2.1。 表2.1 液压传动液压油液的密度 液压油的密度随温度的升高而略有减小，随工作压力的升高而略有增加，通常对这种变化忽略不计。一般计算中，石油基液压油的密度可取为ρ＝900kg/m 3。 2.1.2液体的可压缩性 液体受压力作用时，其体积减小的性质称为液体的可压缩性。液体可压缩性的大小可以用体积压缩系数k 来表示，其定义为：受压液体在发生单位压力变化时的体积相对变化量，即 V V p k ??-=1 （2.3） 式中 V ——压力变化前，液体的体积； Δp ——压力变化值； ΔV ——在Δp 作用下，液体体积的变化值。 由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边必须冠一负号，以使k 成为正值。 液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量K ，简称体积模量。 V K p V =-?? （2.4） 体积弹性模量K 的物理意义是液体产生单位体积相对变化量所需要的压力。 表2.2表示几种常用液压油液的体积弹性模量。由表中可知，石油基液压油体积模量的数值是钢（K ＝2.06×1011Pa ）的1/(100～170)，即它的可压缩性是钢的100～170倍。 表2.2 各种液压油液的体积模量（20℃，大气压） 液压油的体积弹性模量与温度、压力有关。当温度增大时，K 值减小，在液压油液正常的工作范围内，K 值会有5%～25%的变化；压力增大时，K 值增大，但这种变化不呈线性关系，当p ≥3MPa 时，K 值基本上不再增大。 在常温下，纯液压油的平均体积弹性模量的值在(1.4～2) ×103MPa 范围内，数值很大，因此在液压传动中，一般认为液压油是不可压缩的。 当液压油中混入未溶解的气体后，K 值将会有明显的降低。在一定压力下，油液中混入1%的气体时，其体积弹性模量降低为纯油的50%左右，如果混有10%的气体，则其体积弹性模量仅为纯油的10%左右。由于油液在使用过程中很难避免混入气体，因此研究液压元件和系统动态特性时，必须考虑液压油可压缩性的影响，一般取K ＝700MPa 。 当考虑液体的可压缩性时，封闭在容器内的液体在外 力作用时的特征极象一个弹簧：外力增大，体积减小；外 力减小，体积增大。这种弹簧的刚度K h ，在液体承压面积 A 不变时，如图2.1所示，可以通过压力变化Δp ＝ΔF/A 、 体积变化ΔV=A Δl （Δl 为液柱长度变化）和式（2.4）求 出，即 V K A l F K h 2=??-= （2.5） 图2.1 油液弹簧的刚度计算简图 删掉的题目：1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13 《流体力学与流体机械之流体力学》 第一章 流体及其物理性质 1-8 1.53m 的容器中装满了油。已知油的重量为12591N 。求油的重度γ和密度ρ。 解：312591 856.5kg/m 9.8 1.5 m V ρ= ==?；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。若油的密度3856kg/m ρ=。求油的动力粘度和运动粘度。 解：29.6N/m F A τ= =，U h τμ=， 所以，0.12Pa s h U τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===? 1-12 重量20N G =、面积2 0.12m A =的平板置于斜面上。其间充满粘度 0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。当油液厚度8mm h =时。问匀速下滑时平板的速度是多少。 解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s F A τ= =， 因为U h τμ =，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ?=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。 解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为： 20.050.10.016m A dL ππ==??= 接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d n u πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D d δ-== 接触面之间的作用力：358.44N du F A A dy u δ μμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2 d M F == 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为： 24 960hM nD μπ= 证明：26030n n ππω= = ，30 nr v r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ== ，2315nr dr dM dFr h μπ== /2 2324 15960D nr dr nD h M h μπμπ= =? 所以：24 960hM nD μπ= 第二章 流体静力学 本节课主要内容?伯努利方程及其应用?粘滞定律（粘度系数）?泊肃叶公式 ?雷诺数 ?斯托克斯公式 伯努利(Bernoulli )方程 伯努利方程是理想流体定常流 动的基本动力学方程，它是在 理想流体中应用机械能定理推 导出来的结果。伯努利方程是1738 年 首先由丹尼耳·伯努利 （Daniel Bernoulli 1700～1782）提出。 丹·伯努利(Daniel Bernoull, 1700?1782) 瑞士科学家 . 科学世家伯努利家族 老尼古拉·伯努利（公元1623-1708年）雅各布（Jocob，公元1654-1705年） 小尼古拉（Nicolaus I，公元1662-1716年） 约翰（Johann，公元1667-1748年） ?1654年12月27日，雅各布·伯努利生于巴塞尔，毕业于巴塞尔大学，1671年17岁时获艺术硕士学位。这里的艺术指“自由艺术”，包括算术、几何学、天文学、数理音乐和文法、修辞、雄辩术共7大门类。遵照父亲的愿望，他于1676年22岁时又取得了神学硕士学位。然而，他也违背父亲的意愿，自学了数学和天文学。1676年，他到日内瓦做家庭教师。从1677年起，他开始在那里写内容丰富的《沉思录》。 ?1678年和1681年，雅各布·伯努利两次外出旅行学习，到过法国、荷兰、英国和德国，接触和交往了许德、玻意耳、胡克、惠更斯等科学家，写有关于彗星理论（1682年）、重力理论（1683年）方面的科技文章。1687年，雅各布在《教师学报》上发表数学论文《用两相互垂直的直线将三角形的面积四等分的方法》，同年成为巴塞尔大学的数学教授，直至1705年8月16日逝世。 ?1699年，雅各布当选为巴黎科学院外籍院士；1701年被柏林科学协会（后为柏林科学院）接纳为会员。 ?许多数学成果与雅各布的名字相联系。例如悬链线问题（1690年），曲率半径公式（1694年），“伯努利双纽线”（1694年），“伯努利微分方程”（1695年），“等周问题”（1700年）等。 ?雅各布对数学最重大的贡献是在概率论研究方面。他从1685年起发表关于赌博游戏中输赢次数问题的论文，后来写成巨著《猜度术》，这本书在他死后8年，即1713年才得以出版。 ?最为人们津津乐道的轶事之一，是雅各布醉心于研究对数螺线，这项研究从1691年就开始了。他发现，对数螺线经过各种变换后仍然是对数螺线，如它的渐屈线和渐伸线是对数螺线，自极点至切线的垂足的轨迹，以极点为发光点经对数螺线反射后得到的反射线，以及与所有这些反射线相切的曲线（回光线）都是对数螺线。他惊叹这种曲线的神奇，竟在遗嘱里要求后人将对数螺线刻在自己的墓碑上，并附以颂词“纵然变化，依然故我”，用以象征死后永生不朽。 《流体力学与流体机械》复习考试资料 仅供内部学习交流使用安全131班编制 绪论： 1.流体力学是以研究流体（包括液体和气体）为研究对象，研究其平衡和运动基本规律的科学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。 2.流体力学的主要研究方法：实验研究、理论分析、数值计算。第一章流体及其物理性质 1.流体：在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。 主要特征：流动性 2.连续介质假说：质点（而不是分子）是组成宏观流体的最小基元，质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性，且在空间和时间上具有连续性。 3.流体的粘性 （1）流体产生粘性的原因：流体的内聚力；动量交换；流体分子和固体壁面之间的附着力。 （2）流层之间的内摩擦力:带动力和阻力（一对大小相等、方向相反的作用力） （3）流体内摩擦切应力:τ=μ·（du/dy) (N/m2) τ=F/A=μ·U/h (N/m2) （4）相对运动的结果使流体产生剪切变形。流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，而内摩擦力则是粘性的动力表现。 （5）粘性的度量：动力粘度μ＝τ/（du/dy) (pa·s) 运动粘度ν＝μ/ρ (m2/s) 温度升高时，流体的粘性降低，气体的粘性增加。 4.课后习题答案 第二章流体静力学 1.作用在流体上的力 （1）表面力：作用在被研究流体的表面上，其大小与被作用的面积成正比，如法向压力和切向摩阻力。（平衡流体不存在表面切向力，只有表面法向力） （2）质量力：作用在被研究流体的每个质点上，其大小与被研究流体的质量成正比，如重力和惯性力。质量力常用单位质量力表示，所谓单位质量力，是指作用在单位质量流体上的质量力。 2.流体静压力及其特性 流体处于平衡状态时，表面力只有压力，称其为静压力，单位面积上作用的静压力称为静压强。 静压力有两个重要特性： ①静压力垂直于作用面，并沿着作用面内法线方向； ②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关，其值均相等。 3.流体平衡微分方程式（压力差公式） dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz) 4.等压面：平衡流体中压力相等的点所组成的平面或曲面称为等压面。等压面的两个性质：（1）平衡流体中，任一点的等压面恒与质量力正交；（2）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。 第2章液压流体力学基础 本章介绍有关液压传动的流体力学基础知识，包括液体静力学方程、连续性方程、伯努利方程、动量方程的应用，压力损失、小孔流量的计算以及压力冲击现象等。 2.1 液体静力学 液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递的，因此要研究液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，至于液体本身完全可以和容器一起如同刚体一样做各种运动。因此，液体在相对平衡状态下不呈现粘性，不存在切应力，只有法向的压应力，即静压力。本节主要讨论液体的平衡规律和压强分布规律以及液体对物体壁面的作用力。 2.1.1 液体静压力及其特性 作用在液体上的力有两种类型：一种是质量力，另一种是表面力。 质量力作用在液体所有质点上，它的大小与质量成正比，属于这种力的有重力、惯性力等。单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上等于重力加速度。 表面力作用于所研究液体的表面上，如法向力、切向力。表面力可以是其他物体(例如活塞、大气层)作用在液体上的力；也可以是一部分液体间作用在另一部分液体上的力。对于液体整体来说，其他物体作用在液体上的力属于外力，而液体间作用力属于内力。由于理想液体质点间的内聚力很小，液体不能抵抗拉力或切向力，即使是微小的拉力或切向力都会使液体发生流动。因为静止液体不存在质点间的相对运动，也就不存在拉力或切向力，所以静止液体只能承受压力。 所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。 液体内某质点处的法向力ΔF对其微小面积ΔA的极限称为压力p，即： p＝limΔF/ΔA (2-1) ΔA→0 若法向力均匀地作用在面积A上，则压力表示为： p＝F/A (2-2) 式中：A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。 静压力具有下述两个重要特征： (1)液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。 (2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。 2.1.2 液体静力学方程 图2-1静压力的分布规律 静止液体内部受力情况可用图2-1来说明。设容器中装满液体，在任意一点A处取一微小面积dA，该点距液面深度为h，距坐标原点高度为Z，容器液平面距坐标原点为Z0。为了求得任意一点A的压力，可取dA·h这个液柱为分离体〔见图(b)〕。根据静压力的特性，作用于这个液柱上的力在各方向都呈平衡，现求各作用力在Ｚ方向的平衡方程。微小液柱顶面上的作用力为p0dA(方向向下)，液柱本身的重力Ｇ＝γhdA(方向向下)，液柱底面对液柱的《流体力学与流体机械》试题库(7)
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