流体力学课后作业

绪论

1如何选用液压油？

选用液压油时，首先选择适当的油液品种其次选择合适的粘度。

选用液压油液的粘度要考虑环境温度、工作压力、运动速度、泵的类型 液压系统的环境温度：

矿物油的粘度受温度影响很大，为保证在工作温度下有较适宜的粘度，还必须考虑环境温度的影响。当温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时，宜采用粘度较低的油液 液压系统的工作压力：

通常工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，以免系统泄漏过多，效率过低；工作压力较低时，宜用粘度较低的油，这样可以减少压力损失。 运动速度：

当液压系统工作部件的运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随着增大，而泄漏相对减少，因此宜用粘度较低的油液；反之，当工作部件运动速度较低时，每分钟所需的油量很小，这时泄漏相对较大，对系统的运动速度影响也较大，所以宜选用粘度较高的油液。 2 液压系统组成

液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油组成 第一章 一、补充题

1在图中所示液压缸装置中，d1=20mm,d2=40mm,D1=75mm,D2=125mm,q v1=25L/min.求v1，v2和q v2各多少？

2

32210*1.44

)

11(1m d D A -=-=

π 232210*114

)

22(4m d D A -=-=

π

1*11A v q v = s m A q v v /1015.010

*1.4*60*1000251131===

- 由流量连续知： 2*31*2v A v A = s m D v D A v A v /037.0125

1015

.0*7521131222

222==== s m v A q v /10*3.42*4342-==

2 油管水平放置，截面1-1，2-2处的内径分别为d1=5mm ，d2=20mm ，管内油液密度为900kg/m 3，不计能量损失，问，截面1-1，2-2处哪一出压力较高？

由于不计能量损失，列伯努利方程

g

v g p g v g p 2222112

2+

=+ρρ 流量连续 2211v A v A =，由于d1v2.由伯努利方程可得p1

4 液压泵输出流量可以手动调节，当q v1=25L/min ，测得阻尼孔前的压力为p1=0.5MPa ；若泵的流量增加到q v2=50L/min ，阻尼孔R 前的压力为p2为多少？阻尼孔分别按细长孔与薄壁小孔两种情况考虑。

R

阻尼孔后接油箱，则其前后压差为阻尼孔前压力

细长孔时 l

p

d q ηπ1284?=则，流量与压差成正比，即212121p p p p q q v v =

??=，得p2=2p1=1MPa 薄壁小孔时 ρp

A

c q

d ?=2则，流量压差的(1/2)次方成正比，即21

2122

2

1p p p p q q v v =??=，得

p2=4p1=2MPa

二、作业题 P278 1-7

如图所示为一种抽吸设备。水平管出口通大气，当水平管内液体流量达到，某一数值，处以面积为A1处的垂直管子从液箱内抽吸液体。液体介质相同。问水平管内液体流量达到多少时才能开始抽吸。不计损失。已知4A1=A2，a1=3.2cm 2和h=1m

沿流动方向，取两截面1-1，2-2

q=v1*A1=0.00146m 3

/s=87.8L/min

1-10 如图所示，阀门关闭时压力表的读数为0.3MPa ，阀门打开时，读数为0.08MPa ，直径为12mm ，不计损失，求阀门打开时，管中的流速。

解，能量方程：

q=150L/min=0.002499 m 3

/s

1-11

如图所示，一个水深2m ，水平截面为3*3m 的水箱，底部接一直径d=150mm ，长2m 的竖直管，在水箱进水量等于出水量下作恒定流动，求点3处的压力及出流速度

1-14 水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm,d2=6mm,每段长度l=3m ，密度为900kg/m 3，运动粘度为0.2*10-4m 2/s,通过流量q v =18L/min,局部阻力系数为0.35.试求管内的总压力损失及两端的压力差。

总压力损失

ξp p p p L L ?+?+?=?21

212

11v d L p L ρλ=?

s m A q v v /82.311==

19091*1Re 1==γ

d v cr R

e 1909Re 1<= 为层流，0335.0Re 64

1

1==

λ s m A q v v /6.1022== 31832*2Re 2==

γd v cr Re 3183Re 2>= 为紊流 0421.0Re *3164.025

.02

2==-λ

Pa

p Pa p L L 10670007.6600421=?=?

Pa v p 2.177312

22

==?ρξ

ξ

MPa p 15.1=?

压差：

L h h g

v g p g v g p +++=+ξρρ2222112

2 p v g z p v g z p ?++

+=+

+2

2222

1112

2

ρρρρ

MPa p p 19.121=-

第二章 一、补充题

1 什么是齿轮泵的困油现象？说明困油现象的危害及如何消除。

困油现象产生的原因：为保证齿轮连续传动，必须要求前一对轮齿尚未脱开前，后一对轮齿就要进入啮合，即齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。

危害： 容积缩小 p ↑ 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。

容积增大 p ↓ 形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等 总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。

2液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？

液压泵的工作压力取决于负载，工作压力：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。 额定压力：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。

3 齿轮泵压力提高主要受那些因素影响？可采取哪些措施来提高齿轮泵的压力？

齿轮泵压力提高主要受泄漏、困油现象、径向不平衡力的影响

措施：采用浮动轴套减少泄漏；开卸荷槽消除困油现象；开压力平衡槽减小径向不平衡力

4某液压泵的输出油压p=10MPa ，转速n=1450r/min,排量V=100mL/r ，容积效率ηv =0.95总效率η=0.9，求泵的输出功率与电动机驱动功率。

kw pVn pq p v v o 2395.0*60/1450*10*100*10*1036====-η

kw p p o

i 5.259

.023

==

=

η

二、作业题

2-9某液压泵的最大工作压力p=10MPa ，电机转速n=1450r/min,排量V=17.6mL/r ，容积效率ηv =0.90总效率η=0.8，求电动机驱动功率

====-9.0*60/980*10*6.17*10*1036v v o pVn pq p η 2.59kw

kw p p o

i 24.38

.023

==

=

η

或者kw pV n

nT p m

i i 24.32**22===πηππ

第三章 一、补充题

1 液压马达的排量V=100cm 3/r ，入口压力p1=10MPa ，出口压力p2=0.5MPa ，容积效率ηMv =0.95，机械效率ηMm =0.85，若输入流量q=50L/min ，求马达转矩、转速、输入功率与输出功率。

解：=-=?==-π

ηπη285.0*10*100*10*)5.010(266Mm Mm

t M pV T T 128.6N.m ====--6

310

*100*6095

.0*10*50*V q V q n Mv M t η7.9r/s =?=M i pq P 7.9 kW

==M o nT P π2 6.38kW

2 如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A 1=100*10-4m 2，有杆腔的面积A 2=80*10-4m 2，缸1的输入压力p 1=0.9MPa ，输入流量q=12L/min ，不计损失与泄漏，求 （1）两缸承受相同负载时，该负载的数值及两缸的运动速度

（2）缸2（右缸）的输入压力是缸1（左缸）的一半时，两缸各能承受多少负载？ （3）缸1（左缸）不承受负载时缸2（右缸）能承受多少负载？

v1

F2

解：对两缸进行受力分析：

缸一：12211F A p A p +=，缸2： 212F A p =， （1）由条件知，21F F = 得出=+=

2

11

12A A A p p 0.5MPa ，kN F F 521==

==

11A q v v 0.02m/s,==1

212A A

v v 0.016m/s

(2)

2

1221112p p A p A p F =-==5.4kN ==1125.0A p F 4.5kN

(3) 由条件知2211A p A p =，212F A p ==11.25kN

二、作业题

3-1某一减速机要求液压马达的实际输出转矩T=52.5N.m ，转速n=30r/min 。设液压马达排量V=12.5cm 3/r ，容积效率ηMv =0.9，机械效率ηMm =0.9，求所需要的流量和压力各为多少？ 解：

π

2pV

T t =

t

M

Mm T T =

η 6

10*5.12*9.0*2*5.522-=

=

π

ηπV T p Mm M =29.3MPa 60

*9.030*10*5.12/6-==Mv

M Vn q η=s m /10*9.636-

3-2 某液压马达排量V=70cm 3/r ，供油压力p=10MPa ，输入流量q=100L/min, 容积效率ηMv =0.92，机械效率ηMm =0.94，液压马达回油腔背压0.2MPa ，求马达的输出转矩与转速。

解：=-==-π

η294.0*10*70*10*)2.010(*66Mm

t M T T 102.68N.m

====--6

310*70*6092.0*10*100V q V q n Mv M t η21.8r/s=1314r/min

3-3 某液压马达排量V=40cm 3/r ，当马达在p=6.3MPa 和转速n=1450r/min 时，马达的实际流量q=63L/min,马达的实际输出转矩为37.5N.m ，求马达的容积效率、机械效率和总效率。

解：====

-π

πη2/10*40*10*3.65

.372/66pV T T T M t M Mm 0.93 ====--3

610*5.371450*10*40M M t Mv

q Vn q q η0.92

3-4 如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A 1=50*10-4m 2，有杆腔的面积A 2=20*10-4m 2，输入流量q=3L/min ，负载F1=5000N,F2=4000N,不计损失与泄漏，求 （1）两缸工作压力p1,p2两缸的运动速度v1,v2

解：对两缸进行受力分析2

1212211F A p F A p A p =+=D 得出p2=2MPa ，p1=3MPa

速度：v1=q/A1=0.1m/s

1221A v A v = V2=0.25 m/s

3-5若要求差动液压缸快进速度v1是快退速度v2的3倍，试确定活塞面积A1与活塞杆面积A2之比

3-6 如图所示，液压缸活塞直径D=100mm ，活塞杆直径d=70mm ，进入液压缸的流量q=25L/min ，压力p1=2MPa ，回油背压p2=0.2MPa ，试计算三种情况下运动速度与方向及最大推力（实际计算其中一种。其余用公式表示）

p

1

解：设作用面积，无杆腔A1=7.85*10-3m 2,有杆腔A2=4*10-3m 2，活塞杆面积A=3.84*10-3m 2 （1）方向向左

==

1

A q

v 0.05m/s =-=2211A p A p F 14.9kN

(2)方向向左

==

2

A q

v 0.104m/s =-=1221A p A p F 6.4kN (3)方向向右

==

A

q

v 0.108m/s =-=2111A p A p F 7.69 kN

第四章 一、补充题

1图示阀组，各阀调定压力示于符号上方。若系统负载为无穷大，是按电磁铁不同的通断情况将压力表的读数填在表中。

2

如图所示双缸系统，A 缸速度可用节流阀调节（溢流阀处于工作状态），试回答： （1） 在A 缸运动到底后，B 缸能否自动顺序动作而向右移动？说明理由

（2） 如果B 缸不能动作，在不增加元件的基础上，如何修改回路实现上述动作？作图表

示

解：

本系统的顺序动作由压力继电器控制电磁换向阀实现，但压力继电器的入口压力由溢流阀调定为定值，所以不能工作，从而不能实现顺序动作。 将压力继电器安装在D 点

3 图中溢流阀调定压力为5MPa ，减压阀调定压力为2.5MPa ，设缸的无杆腔面积50cm 2，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，压力损失分别为0.2 MPa ，0.3 MPa 。试问 当负载分别为0、7.5、30kN 时（1）缸能否移动？ （2）A 、B 、C 三点的压力分别为多少？

解：

负载分别对应的负载压力为0MPa 、1.5 MPa 、6 MPa

负载压力为0MPa 时，负载压力小于减压阀调定值，则系统压力由负载决定。则C 点压力为0MPa ，考虑压力损失A 、B 两点压力分别为，0.5 MPa ，0.2 MPa 。缸可以移动

负载压力为1.5 MPa 时，负载压力小于减压阀调定值，则系统压力由负载决定。则C 点压力为1.5MPa ，考虑压力损失A 、B 两点压力分别为，2 MPa ，1.7 MPa 。缸可以移动

负载压力为6 MPa 时，负载压力大于减压阀调定值，则系统压力由压力阀决定。缸不能移动，则溢流阀打开。则A 、点压力为5 MPa ，B 点压力为2.5MPa ，考虑压力损失c 点压力为2.2 MPa

4已知顺序阀的调定压力为4MPa ，溢流阀的调定压力为6MPa ，当系统负载为无穷大时，

计算图中压力表压力值

解：

负载为无穷大时，图中两阀都处于打开状态：左图顺序阀在前，溢流阀在后，溢流阀相当于顺序阀负载，由于溢流阀调定压力大于顺序阀调定压力，则顺序阀全开，进出口压力相等，都为6MPa ，压力表读书为6MPa ；

右图顺序阀在后，溢流阀在前，则溢流阀打开为两者之和，压力表为106MPa 。 二、作业题 4-2 思考：

能否用两个两位三通阀替代一个两位四通换向阀使用？绘图说明。

4-3

解：电液换向阀采用内控，且中位机能卸载，此时其主阀芯换向压力太小不能正常换向，系统一直处于卸载状态，从而，液压缸无动作。

改进：在泵的出口增加预压阀；在换向阀与油箱之间增加背压阀；电液换向阀中位机能改为不卸载机能：o 型。

4-4若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀会出现什么样的故障？为什么？ 解：若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀主阀芯常开，不能正常调压。若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，主阀芯上腔无压力补充，只需要推动主阀芯上腔的弹簧就可以推动主阀芯，而主阀芯上腔的弹簧为弱弹簧，此时主阀芯相当于常开。 4-5 为什么溢流阀在调压弹簧的预压缩量一定时，进口压力会随着流量的变化而有所波动？ 解：溢流阀出口接油箱，则其进出口压差为其进口压力，由孔口流量方程ρ

p

A C q t

d 2=可知，在面积不变，即弹簧压缩量不变时，流量增大，其进口压力会增加。

4-6 减压阀的出口压力取决于什么？其出口压力为定值的条件是什么？ 解：

减压阀出口压力取决于负载压力的大小：负载压力小于其调定压力时，出口压力为负载压力；负载压力大于其调定压力时，出口压力为其调定值。 出口压力为定值的条件为负载压力大于其调定压力

4-8 试比较溢流阀、减压阀、顺序阀（内控外泄式）三者之间的异同点 （略）

第六章一、补充题

1在下所示回路中，液压泵的流量

min

/

10L

q

p

=

，液压缸无杆腔面积

2

1

50cm

A=，液

压缸有杆腔面积

2

2

25cm

A=，溢流阀的调定压力MPa

p

y

4.2

=

，负载kN

F10

=。节

流阀口为薄壁孔，流量系数

62

.0

=

d

C

，油液密度

3

/

900m

kg

=

ρ

，试求：节流阀口通

流面积

2

05

.0cm

A

T

=时的液压缸速度v、液压泵压力p p、溢流功率损失y p

?

和回路效

率η

。

解：

s

m

A

F

A

p

KA

A

F

A

p

KA

A

q

v

C

K

v

m

m

y

T

m

m

p

T

d

/

054

.0

)

10

25

(

)

10000

10

50

10

4.2(

10

05

.0

03

.0

)

(

)

(

03

.0

900

2

62

.0

2

1

5.0

4

5.0

4

6

4

1

2

1

1

2

1

2

2

=

?

-

?

?

?

?

?

?

=

-

=

-

=

=

=

?

=

=

+

-

-

-

+

+

ρ

：

液压缸的速度

()

MPa

p

p

p

y

p

p

4.2

=

=

：

液压泵压力

)054.0105060

1010(104.2)

()(43

6

111=?

溢流功率损失

135

.01010104.260054.010********=??????=

?=

=--p

y p p p q p v F q p q p q p ηη：

回路效率

2 图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A =15cm 2，溢流阀调整压力p y =45×105Pa ，两个减压阀的调定压力分别为p j1=20×105Pa 和p j2=35×105Pa ，管道和换向阀的压力损失不计。试分析：

1） 当DT 吸合时活塞处于运动过程中，p B 、p A 、p C 三点的压力各为多少？ 2） 当DT 吸合时活塞夹紧工件，这时p B 、p A 、p C 三点的压力各为多少？

3） 如在调整减压阀压力时，改取 p j1=35×105Pa 和p j2=20×105Pa ，该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力

?

解：1

）DT 吸合，活塞运动时：

因p L

溢流阀必然开启溢流，p B ＝p y ＝45×105Pa 。对于减压阀1，由于p L 的作用使其先导阀开启，主阀芯在两端压力差的作用下，减压开口逐渐关小，直至完全闭合；对于减压阀2，由于p L 的作用使其主阀口关小处于平衡状态，允许（1～2）l/min 的流量经先导阀回油箱，以维持出口处压力为定值，p C ＝p A ＝p j2＝35×105Pa 。

3在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为p y =45×105Pa。1）在减压阀不同调定压力时（p j1 =10×105Pa、p j2 =20×105Pa、p j3 =40×105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？2）在上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸II运动速度最快？

II

解：1）启动缸II

p j1 =10×105Pa

p j2=20×105Pa=p2 ，减压阀处于工作状态，流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配，两缸同时动作。

p j3 =40×105Pa > p2 ，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，p B ≈p2 =20×105Pa，该压力不能克服缸I负载，故缸II单独右移，待缸II运动到端点后，压力上升p A =p j =40×105Pa，p B =p y =45×105Pa，压力油才使缸I向右运动。

2）当p j3 =40×105Pa时，减压阀口全开、不起减压作用。泵的压力取决于负载，p B = p2 =20×105Pa。因为溢流阀关闭，泵的流量全部进入缸II，故缸II运动速度最快，v II=q/A。

4在图示的夹紧系统中，已知定位压力要求为10×105Pa，夹紧力要求为3×104Ｎ，夹紧缸无杆腔面积Ａ1=100cm，试回答下列问题：1）A，B，C，D各件名称，作用及其调整压力；2）系统的工作过程。

解：1）A为内控外泄顺序阀，作用是保证先定位、后夹紧的顺序动作，调整压力略大于10×105Pa；

B为卸荷阀，作用是定位、夹紧动作完成后，使大流量泵卸载，调整压力略大于10×105Pa；

C为压力继电器，作用是当系统压力达到夹紧压力时，发讯控制其他元件动作，调整压力为30×105Pa

D 为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，调整压力为30×105Pa。

2）系统的工作过程：系统的工作循环是定位—夹紧—拔销—松开。其动作过程：当1DT得电、换向阀左位工作时，双泵供油，定位缸动作，实现定位；当定位动作结束后，压力升高，升至顺序阀A的调整压力值，A阀打开，夹紧缸运动；当夹紧压力达到所需要夹紧力时，B 阀使大流量泵卸载，小流量泵继续供油，补偿泄漏，以保持系统压力，夹紧力由溢流阀D 控制，同时，压力继电器C发讯，控制其他相关元件动作

二、作业题

6-1 试用一个先导型溢流阀、两个远程调压阀和两个二位电磁阀组成一个三级调压且能卸载的回路

1）电磁铁1、2都得电时，系统卸载

2）电磁铁1得电，2失电时，系统最高压力由pc3确定； 3）电磁铁2得电，1失电时，系统最高压力由pc2确定；

4）电磁铁1、2都失电时，系统最高压力由pc2与pc3之和确定（或者由pc1确定，这时pc2与pc3之和大于pc1） 6-2

解： （图略） 1）

换向阀处于中位，因为是0型机能，所以负载无穷大，此时溢流阀工作，阀口打开，则A 点压力为5MPa ，减压阀处于工作状态，C 点2MPa 。顺序阀开启，负载压力大于调定压力，阀口全开，进出口压力相等，其压力不能超过溢流阀调定压力，则B 点5MPa

MPa

p MPa p MPa p c B A 35;5=== 2）工进时负载压力为2.5MPa 小于减压阀调定压力，减压阀不起作用，则A 、C 两点压力相

等，都由负载决定，则溢流阀与顺序阀都处于关闭状态，MPa

p MPa

p MPa p c B A 5.20;

5.2===；碰到挡铁时，负

载足够大，各阀状态同1），M P a

p M P a

p M P a p c B A 35;

5===

3）缸1运动时，负载压力为3.5MPa ，负载压力小于顺序阀开启压力，则进口压力由其调定

压力决定，出口压力为负载压力，减压阀出口压力维持原状：MPa

p MPa p MPa p c B A 35.3;

4===；失去负载时，

负载压力为0，则顺序阀出口压力为0.其余维持原状MPa

p MPa p MPa p c B A 30;

4===

6-3

1）空载时，溢流阀关闭，减压阀完全开启，MPa

p MPa p MPa p c B A 00;

0===

2）夹紧后，负载足够大，溢流阀开启，减压阀关闭，则MPa

p MPa p MPa p c B A 5.25.2;

5===

3）单向阀有保压作用MPa

p MPa p MPa p c B A 5.25.1;

5.1===

6-4

1）阀4为外控内泄的顺序阀使泵1卸载；阀5为内控外泄的顺序阀使电液换向阀在中位时顺利换向；阀为溢流阀6作为系统安全阀，阀9为背压阀起平衡作用，使液压缸匀速下降 2）阀4调定压力活塞杆使接触到工件时，使泵1卸载，所以大于阀5调定压力，调定压力也应<=泵1最大工作压力为p1；阀5使液动换向阀换向，不能太大；阀6安全阀，调定压力最大，但<=p2;阀9起平衡作用，由受力分析得出。

3）双泵供油快速运动回路；换向回路；卸载回路；平衡回路；调压回路。

6-7已知泵的流量q=10L/min ，液压缸无杆腔面积A1=50cm 2，有杆腔面积A2=25cm 2溢流阀调定压力为2.4MPa ，计算活塞的运动速度和液压泵的工作压力。62.0=d c 3

/870m kg =ρ

解1

设泵的出口压力为p s ，回油腔压力为p2则对活塞进行受力分析得2211p A F A p s +=，将负载=10000N 带入，且p2=0，得出p s =2MPa ，小于溢流阀调定压力，则溢流阀关闭。泵的工作压力由负载决定为2MPa ；速度为1

A q

v =

=0.033m/s 2）设泵的出口压力为p s ，回油腔压力为p2，则对活塞进行受力分析得2211p A F A p s +=，负载为15000N 时，且p2=0，得出p s =3MPa ，则溢流阀开启。此时负载压力大于溢流阀调定压力，则液压缸处于静止状态，液压泵的油液经溢流阀回油箱。系统速度为零。

3

设溢流阀开启泵的出口压力为p s ，回油腔压力为p2 ，对活塞进行受力分析得

2211p A F A p s +=，将负载=10000N 带入，得p2=0.8MPa

通过节流阀的流量为ρ

2

22P A C q t

d ==2.66*10-5m 3/s=1.595L/min<液压泵的流量，则假设

成立，溢流阀开启。泵的工作压力为溢流阀调定压力2.4MPa ，速度=2

2

A q v =

=0.0106m/s 如果泵的流量为0.167*10-6m 3/s,时，则ρ

2

22P A C q t

d ==2.66*10-5m 3/s=1.595L/min>

液压泵的流量0.167*10-6m 3/s,则假设不成立，溢流阀不开启。速度=1

A q v p =

=3.34*10-5m/s ；

泵的工作压力为：q2=v*A1=8.35*10-8 m 3/s ，根据ρ

2

22P A C q t

d =求出回油腔的压力

p2=7.89Pa ，带入活塞受力平衡方程得出，泵的工作压力为ps=2MPa 。

5）

设溢流阀开启，泵的出口压力为p s ，无杆腔工作压力为p1回油腔压力为p2 =0.3MPa ，对活塞进行受力分析得22111p A F A p +=，将负载=10000N 带入，得p1=2.15MPa ，通过节流阀的流量为ρ

1

1p p A C q s t

d -==1.19*10-4m 3/s=7.13L/min 小于泵所提供流量，所以溢流阀打

开，假设成立，泵的出口压力为溢流阀调定值2.4MPa ，液压缸无杆腔工作压力为2.15MPa ，运行速度为1

1

A q v =

=0.0237m/s; 如

果

泵

的

流

量

为

0.167*10-6m 3/s,

时

，

则

ρ

1

1p p A C q s t

d -==1.19*10-4m 3/s=7.13L/min >液压泵的流量0.167*10-6m 3/s,则假设不成

立，溢流阀不开启。速度=1

A q v p =

=3.34*10-5m/s ；

泵的工作压力：利用活塞受力平衡方程得出，无杆腔工作压力为p1=2.15 MPa ，根据

ρ

1

1p p A C q s t

d -=得出泵的工作压力为ps=2.15MPa 。

6-8 在变量泵-定量马达回路中，已知变量泵转速为1500r/min,最大排量为8mL/r ，定量马达排量为10mL/r ，安全阀调定压力4MPa ，设泵和马达的容积效率和机械效率都为0.95，求 1）马达转速为1000r/min 时泵的排量； 2）马达负载转矩为8N*m 时马达的转速 3）泵的最大输出功率 解： 1）M MV

PV P P M MV B M MV M M V n V V q V q n ηηηη=

==

得出MV

P M M P P V n n V V ηη1==7.387mL/r

流体力学大作业

《计算流体力学》课程大作业 作业内容：3-4人为小组完成数值模拟，在第8次课上每组进行成果展示，并在课程结束后每组上交一份纸质版报告。 数值模拟实现形式：自编程或者使用任意的开源、商业模型。 成果展示要求：口头讲述和幻灯片结合的方式，每组限时10分钟（8分钟讲述，2分钟提问和讨论）。 报告要求：按照期刊论文的思路和格式进行撰写（包括但不限于如下内容：摘要、绪论\引言、数值模型简介、数值结果分析\讨论、结论、参考文献）。 （以下题目二选一） 题目一：固定单方柱扰流问题 根据文章《Interactions of tandem square cylinders at low Reynolds numbers》中的实验进行数值模拟，完成但不局限于如下工作： （1）根据Fig. 2 中的雷诺数和方柱排列形式，进行相同雷诺数不同间距比情况下的方柱绕流数值模拟，并做出流线图和Fig.2中的结果对比。 （2）根据Fig. 3 中的雷诺数和方柱排列形式，进行相同雷诺数后柱不同转角情况下的方柱绕流数值模拟，并做出流线图和Fig.3中的结果对比。 （3）根据Fig. 12, 13 中的雷诺数和方柱间距比的设置进行数值模拟，作出频率、斯特劳哈尔数、阻力系数随雷诺数变化的折线并与图中对应的折线画在同一坐标系下比较。 （中共有4条折线，对应4种不同的方柱排列形式下的物理参数随雷诺数变化的规律，仅需选取单柱模型和其中一种双柱模型进行数值模拟，共计16个工况）。 题目二：溃坝问题 根据文章《Experimental investigation of dynamic pressure loads during dam break》中的实验进行数值模拟，完成但不局限于如下工作： （1）分别完成二维、三维的溃坝的数值建模，讨论二维、三维模型的区别。 （2）分别将二维、三维溃坝的数值模拟结果和Fig. 7,10中各时刻的自由面形态进行对比，并分别观测溃坝前端水舌的位置随时间的变化，其结果和Fig. 12 种的各试验结果放在同一坐标系下进行对比。 （3）根据实验设置数值观测点，分别观测与实验测点相对应的数值观测点上的水体高度、压力随时间的变化曲线，并和Fig.16, 18,21,30,31,32,33,35中的实验结果进行对比。

流体力学习题解答

《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．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。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量

9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。

流体力学课后习题第四章作业答案

第四章作业答案 4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d 1=300mm ，流速v 1=6m/s 。两断面相距3m,为使两断面的压力表读值相同。试求细管直径（水头损失不计）。 解： 221122122222 112222p v p v Z Z g 2g g 2g p v p v v 6 300 3 4.837m v 9.74m/s g 2g g 2g 2g 2g l h ρρρρ++=+++++=+++=+=?= 2 2 2211 21v d v d d 300235.5mm ==== 4—4变直径管段AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△h=1.5m，测得p A =30kPa ，p B =40kPa ，B 点处断面平均流速v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。 解： 222 2222 0.43061.5()6m/s 0 4.900.229.8240 1.51.5 5.69m 29.819.6 B A A A B A A A B B B B d p H z m d g g g p H Z g g υυυρυρ==?==++=++==++=++= H B >H A , 水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m 4—5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △h=60mm ，（1）求该点流速；（2）若管中流体是30.8/kg m ρ=的油，△h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？ 解： (1) 3.85m/s u === (2) 4.34m/s u === 4—6 利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径1100d mm =， 喉管直径2 50d mm =，2h m =，能量损失忽略不计。试求管道中流量至少为多大， 才能抽出基坑中的积水？ 解：由题意知，只有当12 12()()p p z z h g g ρρ+-+=时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流 量计原理有Q =， 其中211 d k π=， 代入数据，有12.7Q l s =。

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。

流体力学 大作业

一.选择题 1.牛顿内摩擦定律适用于（）。 A．任何流体B．牛顿流体C．非牛顿流体 2.液体不具有的性质是（）。 A．易流动性B．压缩性C．抗拉性D．粘滞性 3连续介质假定认为流体（）连续。 A．在宏观上B．在微观上C．分子间D．原子间 4.在国际单位制中流体力学基本量纲不包括（）。 A．时间B．质量C．长度D．力． 5.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（） A．切向力、正压力B．正压力C．正压力、重力D．正压力、切向力、重力 6．下述哪些力属于质量力( ) A．惯性力B．粘性力C．弹性力D．表面张力E．重力 7．某点存在真空时，（）（） A．该点的绝对压强为正值B．该点的相对压强为正值c.该点的绝对压强为负值D．该点的相对压强为负值 8.流体静压强的（）。 A．方向与受压面有关B．大小与受压面积有关B．大小与受压面方位无关 9.流体静压强的全微分式为（）。 A．B．C． 10.压强单位为时，采用了哪种表示法（）。 A．应力单位B．大气压倍数C．液柱高度 11.密封容器内液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面（）。A．高于容器内液面B．低于容器内液面C．等于容器内液面 12.流体运动的连续性方程是根据（）原理导出的。 A.动量守恒 B. 质量守恒 C.能量守恒 D. 力的平衡 13. 流线和迹线重合的条件为（）。

A.恒定流 B.非恒定流 C.非恒定均匀流 14.总流伯努利方程适用于（）。 A.恒定流 B.非恒定流 C.可压缩流体 15. 总水头线与测压管水头线的基本规律是：（）、（） A.总水头线总是沿程下降的。 B.总水头线总是在测压管水头线的上方。 C.测压管水头线沿程可升可降。 D.测压管水头线总是沿程下降的。 16 管道中液体的雷诺数与（）无关。 A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长 17.. 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 18.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 19.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 20.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 21..圆管的水力半径是( ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 22谢才公式中谢才系数的单位是（）A. 无量纲B. C. D. . 23. 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 24.. 对于管道无压流，当充满度分别为（）时，其流量和速度分别达到最大。 A. 0.5, 0.5 B. 0.95, 0.81 C. 0.81, 081 D. 1.0, 1.0 25.对于a, b, c三种水面线，下列哪些说法是错误（）（） A．所有a、c型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。B．所有b型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。C．所有a、c型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减小。C．所有b型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减

流体力学—习题答案

一、选择题 1、流体传动系统工作过程中，其流体流动存在的损失有( A ) A、沿程损失和局部损失， B、动能损失和势能损失， C、动力损失和静压损失， D、机械损失和容积损失 2、液压千斤顶是依据（ C ）工作的。 A、牛顿内摩擦定律 B、伯努力方程 C、帕斯卡原理 D、欧拉方程 3、描述液体粘性主要是依据（ D ） A、液体静力学原理 B、帕斯卡原理 C、能量守恒定律 D、牛顿内摩擦定律 4、在流场中任意封闭曲线上的每一点流线组成的表面称为流管。与真实管路相比（C ）。 A、完全相同 B、完全无关 C、计算时具有等效性 D、无边界性 5、一般把( C )的假想液体称为理想液体 A、无粘性且可压缩， B、有粘性且可压缩， C、无粘性且不可压缩， D、有粘性且不可压缩 6、进行管路中流动计算时，所用到的流速是( D ) A、最大速度 B、管中心流速 C、边界流速 D、平均流速 7、( A )是能量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、伯努力方程， B、动量方程， C、连续方程， D、静力学方程 8、（ A ）是用来判断液体流动的状态 A、雷诺实验 B、牛顿实验 C、帕斯卡实验 D、伯努力实验 9、黏度的测量一般采用相对黏度的概念表示黏度的大小，各国应用单位不同，我国采用的是（ D ） A、雷氏黏度 B、赛氏黏度 C、动力黏度 D、恩氏黏度 10、流体传动主要是利用液体的( B )来传递能量的 A、动力能 B、压力能， C、势能， D、信号 11、静止液体内任一点处的压力在各个方向上都( B ) A、不相等的， B、相等的， C、不确定的 12、连续性方程是( C )守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、能量， B、数量， C、质量 D、动量 13、流线是流场中的一条条曲线，表示的是（ B ） A、流场的分布情况， B、各质点的运动状态 C、某质点的运动轨迹， D、一定是光滑曲线 14、流体力学分类时常分为（ A ）流体力学 A、工程和理论， B、基础和应用 C、应用和研究， D、理论和基础 15、流体力学研究的对象（ A ） A、液体和气体 B、所有物质， C、水和空气 D、纯牛顿流体 16、27、超音速流动,是指马赫数在( B )时的流动 A、0.7 < M < 1.3 B、1.3 < M ≤5 C、M > 5 D、0.3 ≤M ≤0.7 17、静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液体的（A ）可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。 A、压力能和位能， B、动能和势能， C、压力能和势能 D、位能和动能 18、由液体静力学基本方程式可知，静止液体内的压力随液体深度是呈( A )规律分布的 A、直线， B、曲线， C、抛物线 D、不变 19、我国法定的压力单位为（ A ） A、MPa B、kgf/cm2 C、bar D、mm水柱 20、理想液体作恒定流动时具有（ A ）三种能量形成，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换。 A压力能、位能和动能，B、势能、位能和动能， C、核能、位能和动能， D、压力能、位能和势能 21、研究流体沿程损失系数的是（A） A、尼古拉兹实验 B、雷诺实验 C、伯努力实验 D、达西实验 22、机械油等工作液体随温度升高，其粘度( B ) A、增大， B、减小， C、不变 D、呈现不规则变化

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

计算流体力学大作业

1 提出问题 [问题描述] Sod 激波管问题是典型的一类Riemann 问题。如图所示，一管道左侧为高温高压气体，右侧为低温低压气体，中间用薄膜隔开。t=0 时刻，突然撤去薄膜，试分析其他的运动。 Sod 模型问题：在一维激波管的左侧初始分布为：0 ,1 ,1111===u p ρ，右侧分布为：0 ,1.0 ,125.0222===u p ρ，两种状态之间有一隔膜位于5.0=x 处。隔膜突然去掉，试给出在14.0=t 时刻Euler 方程的准确解，并给出在区间10≤≤x 这一时刻u p , ,ρ的分布图。 2 一维Euler 方程组 分析可知，一维激波管流体流动符合一维Euler 方程，具体方程如下： 矢量方程： 0U f t x ??+=?? (0.1) 分量方程： 连续性方程、动量方程和能量方程分别是： 2 22,,p u ρ

() ()()()2 000u t x u u p t x x u E p E t x ρρρρ???+ =?????????++=? ??????+?????+ =????? (0.2) 其中 22v u E c T ρ?? =+ ?? ? 对于完全气体，在量纲为一的形式下，状态方程为： ()2 p T Ma ργ∞ = (0.3) 在量纲为一的定义下，定容热容v c 为： () 21 1v c Ma γγ∞= - (0.4) 联立(1.2)，(1.3)，(1.4)消去温度T 和定容比热v c ，得到气体压力公式为： ()2112p E u γρ??=-- ??? (0.5) 上式中γ为气体常数，对于理想气体4.1=γ。 3 Euler 方程组的离散 3.1 Jacibian 矩阵特征值的分裂 Jacibian 矩阵A 的三个特征值分别是123;;u u c u c λλλ==+=-，依据如下算法将其分裂成正负特征值： () 12 222 k k k λλελ±±+= (0.6) 3.2 流通矢量的分裂 这里对流通矢量的分裂选用Steger-Warming 分裂法，分裂后的流通矢量为 ()()()()()()()12312322232121212122f u u c u c u u c u c w γλλλργλλλγλλγλ?? ? -++ ?=-+-++ ? ? ? -+-+++ ??? ＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋ ＋＋ (0.7)

流体力学习题解答

2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。

25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错

流体力学课后习题答案

5.1题 5.3题 解：按小孔出流计算出口流量为： 则每水面下降的微段需要的时间为： 故需要时间为： 5.4解：依据题意，为短管出流水力计算问题。 可以先计算短流量，则灌水时间可求。 2 0.62 1.218/4d Q L s πμ==? =20.82 1.612/4 N N d Q L s πμ==? =0.756 1.512p H m γ = =2 30.62/4 d Q s πμ==? =40bldH dH dT Q = = 2.8 0.5 04080 6900.1939 dH T H s === ? Q =253280.0768V T s Q == =230.0768/m s π==

5.5解：水面最终保持平衡，即说明自流管的流量最终将与两台水泵的抽水量相同。 5.14设并联前的流量为 Q1，并联后左管的流量为Q2 ，则并联后的右管流量为1/2Q2。 利用长管出流方程H=ALQ 平方 有： 5.17解：总扬程包括抬水高度及水头损失， .... 流入 吸出Q Q =A Q = 流入 161C R n == 221133889.80.0110.02580.2 ()4gn R λ???== =25023600d Q π?∴===流入 0.57H m ?=2222112222152()24H ALQ H ALQ AL Q ALQ ===+ = 22 1122520.794Q ALQ ALQ Q =?==2 2g f g l v H H h H d g λ =+=+22 40.07 1.42/0.254 Q v m s d ππ?===?221500 1.42200.02535.5620.2529.8g l v H H m d g λ ∴=+=+??=?98000.0735.56 443.50.55a a QH QH N kW N γγ η η ??=?===

流体力学-大作业

一.选择题 1.牛顿摩擦定律适用于（）。 A．任何流体B．牛顿流体C．非牛顿流体 2.液体不具有的性质是（）。 A．易流动性B．压缩性C．抗拉性D．粘滞性 3连续介质假定认为流体（）连续。 A．在宏观上B．在微观上C．分子间D．原子间 4.在国际单位制中流体力学基本量纲不包括（）。 A．时间B．质量C．长度D．力． 5.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（） A．切向力、正压力B．正压力 C．正压力、重力 D．正压力、切向力、重力 6．下述哪些力属于质量力 ( ) A．惯性力B．粘性力C．弹性力D．表面力 E．重力 7．某点存在真空时，（）（） A．该点的绝对压强为正值B．该点的相对压强为正值 c.该点的绝对压强为负值D．该点的相对压强为负值 8.流体静压强的（）。 A．方向与受压面有关 B．大小与受压面积有关 B．大小与受压面方位无关 9.流体静压强的全微分式为（）。 A．B．C． 10.压强单位为时，采用了哪种表示法（）。 A．应力单位B．大气压倍数C．液柱高度 11.密封容器液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面（）。A．高于容器液面B．低于容器液面C．等于容器液面 12.流体运动的连续性方程是根据（）原理导出的。 A.动量守恒 B. 质量守恒 C.能量守恒 D. 力的平衡 13. 流线和迹线重合的条件为（）。

A.恒定流 B.非恒定流 C.非恒定均匀流 14.总流伯努利方程适用于（）。 A.恒定流 B.非恒定流 C.可压缩流体 15. 总水头线与测压管水头线的基本规律是：（）、（） A.总水头线总是沿程下降的。 B.总水头线总是在测压管水头线的上方。 C.测压管水头线沿程可升可降。 D.测压管水头线总是沿程下降的。 16 管道中液体的雷诺数与（）无关。 A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长 17.. 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 18.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 19.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 20.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 21..圆管的水力半径是 ( ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 22才公式中才系数的单位是（） A. 无量纲 B. C. D. . 23. 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 24.. 对于管道无压流，当充满度分别为（）时，其流量和速度分别达到最大。 A. 0.5, 0.5 B. 0.95, 0.81 C. 0.81, 081 D. 1.0, 1.0 25.对于a, b, c三种水面线，下列哪些说法是错误（）（） A．所有a、c型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。 B．所有b型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。 C．所有a、c型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减小。 C．所有b型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减

流体力学作业题参考题答案

流体力学网上作业题参考答案 第一章：绪论（56） 一、名词解释 1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。 2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均 后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。 4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。 5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。 6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。 7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。 8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。 9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。 10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。 11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。 12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。 13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。 14．牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 二、选择题 1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ）。 A 粘性是流体的固有属性 B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低 4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ） A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气 5. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力 6、在水力学中，单位质量力是指（ 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。 7、运动粘度与动力粘度的关系是（ A ） A μ υ ρ = B g μ υ= C υ μ ρ = D g υ μ=

流体力学课后习题答案

【2012年】《液压与气压传动》姜继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 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内 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。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，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介 质。 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，而且调速范围大，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。

湖北工业大学流体力学作业答案版

1、已知油的重度为7800N/m 3，求它的密度和比重。试求0.2m 3此种油的质量和重量各为多少 已已知知：：γ＝7800N/m 3；V ＝0.2m 3。 解析：(1) 油的密度为 3kg/m 79581 .97800===g γ ρ； 油的比重为 795.01000 795O H 2===ρρ S (2) 0.2m 3的油的质量和重量分别为 kg 1592.0795=?==V M ρ N 15602.07800=?==V G γ 2、体积为5m 3的水在温度不变的条件下，压力从1大气压增加到5大气压，体积减小了1L ，求水的体积压缩系数和弹性系数值。 已已知知：：V ＝5.0m 3，p 1＝×105Pa ，p 2＝×105Pa ，ΔV ＝1L 。 解析：由(1－9)和(1－10)式，得水的体积压缩系数及弹性系数值分别为 N /m 100.510 )0.10.5(0.5100.1d d 21053 p --?=?-??=-=p V V β 2910p m /N 100.2100.511?=?== -βE 3、一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中，它们之间的距离为0.5mm ，可动板若以 0.25m/s 的速度移动，假设板间流体中的速度分布是线性的，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m 2，求这两块平板间流体的动力黏度μ。 解：板间流体的速度梯度可计算为 13du u 0.25500s dy y 0.510 --===? 由牛顿切应力定律d d u y τμ=，可得两块平板间流体的动力黏度为 3d 410Pa s d y u τμ-= =?? 4、流场的速度分布为2265375x y z u xy xt u y u xy zt =+=-=-，，，求流体在点（2，1，4）和时间t =3s 时的速度、加速度。

流体力学 课后答案

流体力学课后答案 一、流体静力学实验 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测压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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、当时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答：以当时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（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，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。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，均为。 3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 答：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和，由式，从而求得。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 答：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；为液体的容重；为测压管的内径；为毛细升高。常温（）的水，或，。水与玻璃的浸润角很小，可认为。于是有 一般说来，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。相互抵消了。 5、过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平是不是等压面？哪一部分液体是同 一等压面？ 答：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？ 答：关闭各通气阀，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，故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 ※7、该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm。

计算流体力学课程大作业

《计算流体力学》课程大作业 ——基于涡量-流函数法的不可压缩方腔驱动流问题数值模拟 张伊哲 航博101 1、 引言和综述 2、 问题的提出，怎样使用涡量-流函数方法建立差分格式 3、 程序说明 4、 计算结果和讨论 5、 结论 1引言 虽然不可压缩流动的控制方程从形式上看更为简单，但实际上，目前不可压缩流动的数值方法远远不如可压缩流动的数值方法成熟。 考虑不可压缩流动的N-S 方程： 01()P t νρ??=? ? ??+??=-?+???? U U UU f U (1.1) 其中ν是运动粘性系数，认为是常数。将方程组写成无量纲的形式： 01()Re P t ??=?? ??+??=-?+????U U UU f U (1.2) 其中Re 是雷诺数。 从数学角度看，不可压缩流动的控制方程中不含有密度对时间的偏导数项，方程表现出椭圆-抛物组合型的特点；从物理意义上看，在不可压缩流动中，压力这一物理量的波动具有无穷大的传播速度，它瞬间传遍全场，以使不可压缩条件在任何时间、任何位置满足，这就是椭圆型方程的物理意义。这就造成不可压缩的N-S 方程不能使用比较成熟的发展型．．．偏微分方程的数值求解理论和方法。 如果将动量方程和连续性方程完全耦合求解，即使使用显示的离散格式，也将会得到一个刚性很强的、庞大的稀疏线性方程组，计算量巨大，更重要的问题是不易收敛。因此，实际应用中，通常都必须将连续方程和动量方程在一定程度上解耦。 目前，求解不可压缩流动的方法主要有涡量-流函数法，SIMPLE 法及其衍生的改进方法，有限元法，谱方法等，这些方法各有优缺点。其中涡量-流函数法是解决二维不可压缩流动的有效方法。作者本学期学习了研究生计算流体课程，为了熟悉计算流体的基本方法，选择使用涡量-流函数法计算不可压缩方腔驱动流问题，并且对于不同雷诺数下的解进行比较和分析，得出一些结论。 本文接下来的内容安排为：第2节提出不可压缩方腔驱动流问题，并分析该问题怎样使用涡量-流函数方法建立差分格式、选择边界条件。第3节介绍程序的结构。第4节对于不同雷诺数下的计算结果进行分析，并且与U.GHIA 等人【1】的经典结论进行对比，评述本

工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本

工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本

流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： ρρ= d ，0 γγ=c 3 0/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 3 0/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：3 36 /1260101026.1m kg =??=-ρ 3 /123488.91260m N g =?==ργ 1-3 解 ：2 69/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解： N m p V V p /105.2104101000295 6 --?=?=??-=β 2 99 /104.0105.211m N E p p ?=?= = -β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00 =??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。

故： 2 6400/1027.16108.9140004 .22004 .2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?- =?+?- =?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为： ()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?= ?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()? ??? ???- ?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()()) (63.197108.9140001018.01200006.01200 1145 0l E p T V V p T =??? ? ?????-??+= ???? ? ??-?+= β () kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.0100 28 =?=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025 -?=?==ρμ ν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 40 25 -?===ν