工程流体力学(Ⅰ)考试基本要求

工程流体力学（Ⅰ）考试

基本要求

适用专业：石油工程、油气储运

学时: 64-80

大纲编写人：陈小榆

一、课程的性质和地位

《工程流体力学》(一)是为石油工程专业学生开设的必修的专业基础技术课程。石油和天然气都是流体，在石油和天然气的开采、储存、运输等过程中都离不开流体力学的知识，因此《工程流体力学》课程在石油工程中占有非常重要的地位。本门课程从流体力学的基本原理出发，主要阐述流体的流动规律，它是学习后继专业课程的基础，同时也能直接用于解决工程实际问题，因此《工程流体力学》课程是一门理论性和应用性都非常强的学科，通过这门课程的学习可以培养学生分析问题和解决问题的能力。

开设本课程的目的

工程流体力学是石油工程程专业的一门主要专业基础课程。它的主要任务是通过各个教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，提高学生分析和解决实际问题的能力，为以后学习专业知识，从事专业技术工作和科研打下必要的流体力学基础。

二、课程的基本要求

1.了解流体的主要物理性质；

2.掌握流体静力学、运动学及动力学的基本理论、基本方程及其工程应用；

3.掌握流动阻力与水头损失力的计算；

4.掌握压力管道的水力计算；

5.了解一元非恒定流动基本概念及基本计算；

6.了解气体动力学有关基础知识，并会进行有关参数的计算；

7.了解非牛顿流体的有关概念，掌握非牛顿流体水头损失的计算方法。

三、考试内容和考核目标

第一章流体及其主要物理性质（2学时）

(一)学习目标

1.了解流体的概念及特性；正确理解流体连续介质模型；

2.掌握流体的主要物理性质，特别是粘性和牛顿内摩擦定律；正确理解理想流体和实际流体、不可压缩流体和可压缩流体的概念；

3.会分析作用在流体上的力。

(二) 课程内容

第一节流体的概念

1. 流体的定义及特性；

2. 流体的连续介质模型。

第二节流体的主要物理性质

流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力。

第三节作用在流体上的力

(三) 考核知识点

1. 流体的定义及特性；

2. 流体的主要物理性质：流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力；

3. 分析作用在流体上的力。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 流体的特性；

(2) 流体的密度和重度、流体的压缩性和膨胀性、流体的粘性及表面张力的定义及这些物理量的单位。

2. 领会

(1) 不可压缩流体的概念；

(2) 连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型；

(3) 速度梯度的物理意义；

(4) 牛顿内摩擦定理；

(5)质量力和表面力。

3. 简单应用

(1) 运动粘度和动力粘度的关系；

(2) 牛顿内摩擦力的计算；

(3) 流体的压缩性和膨胀性的计算；

4. 综合应用

(1) 会分析作用在流体上的力；

(2) 粘性阻力的计算分析。

第二章流体静力学(8学时)

(一)学习目标

1. 掌握流体静压强及其特性；

2.了解流体平衡微分方程建立的思路和过程；

3. 掌握等压面的方程和等压面的性质；

4. 了解静力学基本方程式的推导过程和方程的意义及适用条件；

5. 掌握压力的测量标准及压力的单位；

6. 了解测压计的原理，掌握测压管和比压计测量一点的压力和比较两点压差的方法；

7. 了解等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡。

8. 掌握静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；

9. 掌握静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法；

(二) 课程内容

第一节流体静压强及其特性(0.5学时)

1. 流体静压强及其特性

第二节流体平衡微分方程式(1.5学时)

1. 流体平衡微分方程式的建立

2. 流体平衡微分方程式的积分

3.等压面

第三节重力作用下的流体平衡(2学时)

1. 静力学基本方程式；

2. 静力学基本方程式的意义；

3. 压力的测量标准；

4.测压计。

第四节几种质量力作用下的流体平衡(1学时)

1. 等加速水平运动容器中流体的相对平衡；

2. 等角速度旋转容器中流体的相对平衡

第五节静止流体作用在平面上的总压力(1学时)

1.总压力的大小；

2.总压力的作用点。

第六节静止流体作用在曲面上的总压力(2学时)

1.总压力的大小；

2.总压力的作用点。

(三) 考核知识点

1. 流体静压强及其特性；

2. 等压面的方程和等压面的性质；

3. 静力学基本方程式的几何意义、物理意义及适用条件；

4. 用测压管和比压计测量一点的压力和比较两点的压差；

5. 等加速水平运动容器中流体的相对平衡、等角速度旋转容器中流体的相对平衡；

6. 静止流体作用在平面上的总压力及作用点；

7. 静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。

(四) 考核要求

1．识记

(1) 流体静压强及其特性；

(2) 等压面的定义和等压面的性质；

(3) 绝对压力、相对压力、真空压力的定义和它们之间的关系；

(4) 绝对静止、相对静止；

(5) 压力体。

2. 领会

(1) 流体平衡微分方程建立的思路和过程；

(2) 静力学基本方程式的推导过程；

(3) 静止流体作用在平面上的总压力及作用点的计算方法；

(4) 静止流体作用在曲面上的总压力及作用点的计算方法。

3. 简单应用

(1)已知质量力求等压面方程；

(2)已知质量力求静压力的分布规律；

(3) 计算静止液体中任一点的静压力；

(4) 计算静止液体中两点的压差；

(5) 画压力体。

4. 综合应用

(1) 应用静力学基本方程式计算静止流体作用在平面上的总压力及作用点；

(2) 应用静力学基本方程式计算静止流体作用在曲面上的总压力及作用点。

第三章流体运动学和动力学基础(12学时)

(一)学习目标

1. 了解研究流体运动的两种方法；

2. 掌握流体运动的基本概念；

3. 掌握连续性方程、理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程及其应用；

4. 掌握泵的扬程、有效功率的计算；

5. 掌握稳定流的动量方程及其应用。

(二) 课程内容

第一节研究流体运动的两种方法(1学时)

1. 拉格朗日法；

2. 欧拉法

第二节流体运动的基本概念(1学时)

1. 稳定流和不稳定流；

2. 迹线和流线；

3. 流管、流束和总流；

4. 有效断面、流量和平均流速

第三节连续性方程(1学时)

1. 一元流动的连续性方程；

2. 空间流动的连续性微分方程；

第四节理想流体运动微分方程式及伯努利方程(2学时)

1. 理想流体运动微分方程式；

2. 理想流体运动的伯努利方程；

第五节实际流体总流的伯努利方程(3学时)

1. 实际流体微小流束的伯努利方程；

2. 实际流体总流的伯努利方程；

（1）、缓变流断面；

（2）、动能修正系数。

3. 总流伯努利方程的应用

（1）、水头线的绘制

（2）、泵装置的水力计算

（3）、流速测量—毕托管

（4）、流量测量—文丘里管

（5）、流体的吸力—喷射泵

第六节泵对液流能量的增加(1学时)

1.扬程；

2.功率。

第七节系统和控制体(1学时)

1. 系统

2. 控制体

3. 输运公式。

第八节稳定流的动量方程(2学时)

1.稳定流动量方程的建立

2.动量方程的应用

（1）、流体作用于弯管的力；

（2）射流的背压；

（3）、自由射流对挡板的压力。

(三) 考核知识点

1. 研究流体运动的两种方法；

2. 流体运动的基本概念；

3. 稳定流动的连续性方程；

4. 理想流体运动的伯努利方程式、实际流体总流的伯努利方程式的意义及适用条件；伯努利方程式的应用；

5. 水头线；

6. 泵的扬程、有效功率；

7. 动量定理及其应用。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 研究流体运动的两种方法；

(2) 流体运动的基本概念：稳定流和不稳定流、迹线和流线、流管、流束和总流、有效断面、流量和平均流速；

(3) 泵的扬程、有效功率；

(4) 系统、控制体；

2. 领会

(1) 连续性方程的物理意义；

(2) 理想流体伯努方程的几何意义和物理意义；

(3) 理想流体运动的伯努利方程、实际流体总流的伯努利方程的适用条件；

(4) 水头线的变化趋势、伯努利方程式的应用注意事项；

(3) 动能修正系数和动量修正系数的物理意义。

3. 简单应用

(1) 欧拉法中加速度的计算；

(2) 体积流量和重量流量的转换；

(3) 已知流量求断面的平均流速；

（4）已知速度场求流线方程；

（5）泵的扬程、有效功率的计算；

（6）水头线的绘制。

4．综合应用

(1) 伯努利方程在工程中的应用计算；

(2) 动量方程在工程中的应用计算；

第四章流体阻力和水头损失(14学时)

(一)学习目标

1. 了解流动阻力产生的原因及分类；

2. 掌握流体运动的两种流动状态及其判别标准；

3. 了解实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）的建立过程，掌握圆管中层流的流动

规律；

4. 掌握因次分析法，掌握力学相似概念和主要相似准则的意义及用途；

5. 了解紊流的产生原因，了解紊流的运动参数的特点，了解雷诺方程的推导过程及雷诺应力；

6. 了解影响沿程阻力系数的因素，熟练掌握沿程水头损失和局部水头损失的计算方法；

(二) 课程内容

第一节流动阻力产生的原因及分类(1学时)

1. 流动阻力产生的原因；

2. 流动阻力的分类

第二节两种流态及转化标准(1学时)

第三节实际流体运动微分方程— N-S方程(1学时)

1、应力形式微分方程的推导

2、N-S方程的推导：

（1）、切向应力与应变的关系。

（2）、法向应力与应变的关系。

第四节圆管层流分析(1学时)

第五节因次分析和相似原理(4学时)

1.因次分析

（1）、物理量的因次

（2）、因次齐次性

（3）、π定理

2. 相似原理

（1）、流动相似的概念

几何相似运动相似动力相似

（ 2）、相似准则

Re数、Fr数、Er数

第六节紊流的理论分析(2学时)

1.紊流的产生原因；

2.紊流的运动参数特点；

3.雷诺方程的推导过程及雷诺应力；

4.水力光滑、水力粗糙

第七节尼古拉兹实验及沿程阻力系数λ的计算公式(2学时)

1.尼古拉兹实验

2.λ的计算

3. 非圆管沿程阻力计算

第八节局部水力摩阻(2学时)

(三) 考核知识点

1. 流动阻力产生的根本原因；流动阻力的分类；

2. 流体运动的两种流动状态及其流态的判别标准；

3. 实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）的应用；

4. 圆管层流分析；

5. 因次分析和相似原理；

6. 层流边层、水力光滑、水力粗糙

7. 沿程阻力系数λ的计算、局部水力摩阻的计算。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 水力半径；沿程阻力、局部阻力；

(2) 物理量的因次、因次齐次性；

(3) 几何相似 运动相似 动力相似；

(4) Re 数 、Fr 数 、Er 数的物理意义；

(5) 雷诺应力；水力光滑、水力粗糙。

2. 领会

(1) 流动阻力产生的根本原因；

(2) 流态的判别标准为何用雷诺数而不用临界流速；

(3) π定理；

(4) 模型设计及相似律的选择。

(5)紊流流态的划分；

3. 简单应用

(1) 流态的判别；

(2) π定理的求解步骤；

(3) 模型设计及相似律的选择；

(4) 沿程阻力系数λ的计算；

(5) 局部水力摩阻的计算。

4. 综合应用

(1) 由实际流体运动方程式（纳维—司托克斯方程式）求解流体运动的速度；

(2) 沿程水头损失和局部水头损失的计算；

第五章压力管路的水力计算(8学时)

(一) 学习目标

1. 理解长管、短管的概念，掌握串联、并联管路的水力特性；

2. 掌握有压稳定流动时管路的水力计算；

3. 掌握孔口、管嘴的水力计算。

(二) 课程内容

第一节 简单长管的水力计算 (2学时)

1、沿程水头损失的综合公式 m

m m d L Q hf --=52νβ 2、管路特性曲线；

3、三类水力计算问题。

第二节 复杂管路的水力计算(2学时)

1、串并联管路的水力特点；

2、分支管路的水力计算。

第三节短管的水力计算(2学时)

1、综合阻力系数；

2、短管实用计算通式。

第四节孔口和管嘴泄流(2学时)

1、定水头孔口泄流；

2、定水头管嘴泄流。

(三) 考核知识点

1. 管路特性曲线；

2. 长管、短管的水力计算；

3. 孔口和管嘴泄流。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 长管、短管；管路特性曲线；

(2) 串联管路、并联管路、分支管路；

(3) 综合阻力系数；

(4) 孔口的收缩系数；

(5) 流速系数、流量系数的物理意义；

2. 领会

(1) 三类水力计算问题；

(2) 综合阻力系数的计算；

(3) 流量系数与流速系数、孔口的收缩系数的关系；

(4) 为何管嘴出流比孔口出流流量大。

3. 简单应用

(1) 简单长管的第一类水力计算问题；

(2) 串联管路、并联管路的水力计算。

4. 综合应用

(1) 简单长管的第一、第二类水力计算问题；

(2) 串并联管路的水力计算。

第六章一元不稳定流 (4学时)

(一)学习目标

1. 了解一元不稳定流的基本方程；

2. 了解管路中水击现象，能够进行水击压力计算；

3. 了解变水头泄流与排空的水力计算。

(二) 课程内容

第一节一元不稳定流的基本方程(1学时)

1.连续性方程；

2.运动方程。

第二节水击现象(1学时)

第三节水击压力的计算(1学时)

第四节水击基本方程

本节不要求。

第五节变水头泄流及排空(1学时)

1.自流不稳定泄流原理；

2.自流泄油时间的实用图解法。

(三) 考核知识点

1.惯性水头；

2.相长；直接水击、间接水击；

3.正反射、负反射；

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 相长、直接水击、间接水击；

(2) 正反射、负反射；

2. 领会

(1) 惯性水头的物理意义；

(2) 水击现象的成因、水击的传播和反射；

3. 简单应用

(1) 相长的计算；

(2) 水击波传播速度的计算；

(3) 最大水击压力的计算。

4. 综合应用

(1) 变水头泄流及排空时间的计算。

第七章理想流体二元不可压缩流动 (4学时) （一）学习目标

1）了解本章所涉及到的概念、能确定流体的速度势及流函数。

2）流体微团运动的分析、势流和涡流；平面势流；势流的迭加原理；绕流的升力和阻力。

(二) 课程内容

第一节流体微团运动的分析、势流和涡流(1学时)

1.流体微团运动的分析

2.势流和涡流

第二节平面势流(1学时)

1.速度势和流函数、流网

2.几种简单的不可压缩流体平面势流

第三节势流的叠加原理(1学时)

第四节绕流的升力和阻力(1学时)

(三) 考核知识点

1.流体微团的三种运动形式；

2.线变形率、角变形率、旋转角速度的计算；

3.势流和涡流

4.速度势及流函数；

5.绕流的升力和阻力；

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 流体微团的三种运动形式；

(2) 势流和涡流的定义；

2. 领会

(1) 涡量、速度环量；

(2) 绕流的阻力的组成、升力的产生原因；

3. 简单应用

(1) 线变形率、角变形率、旋转角速度的计算；

(2) 已知速度分量求速度势和流函数；

(3) 已知速度势求流函数；

（4）已知流函数求速度势

4. 综合应用

(1) 绕流的升力和阻力的计算。

第八章气体的运动(8学时)

(一)学习目标

1. 掌握可压缩流体一元恒定流动的基本方程；

2. 正确理解压力波的传播、声速和马赫数的概念；

3. 掌握完全气体做一元等熵稳定流动时滞止状态下滞止参数与静参的关系、临界状态下临界

参数与滞止参数的关系；了解极限速度与速度系数的概念；

4. 了解可压缩流体在变截面管中的流动；

5. 了解实际气流的等截面管流。

(二) 课程内容

第一节气体动力学诸方程(1学时)

1、连续方程；

2、状态方程；

3、能量方程；

第二节弱扰动波的传播(1学时)

1、弱扰动波的传播速度-声速；

2、微弱扰动在亚声速和超声速气流中的传播。

第三节气体的参考状态与气体动力学函数(2学时)

1、气体的参考状态

（1）、滞止状态

（2）、临界状态

，速度系数λ

(3)、气体的极限速度u

max

2、气体动力学函数

第四节变截面管中的等熵流动(2学时)

1.截面积变化对气流运动的影响；

2.渐缩喷管；

3.拉瓦尔喷管。

第五节实际气流的等截面管流(2学时)

1、实际气流绝热流；

2、粘性对绝热管其它参数的影响。

(三) 考核知识点

1. 气体动力学诸方程；

2. 声速；马赫数；速度系数；

3．滞止参数与静参的关系；临界参数与滞止参数的关系；

4. 截面积变化对气流运动的影响；

5. 渐缩喷管的流动特征；

6. 渐缩喷管的流动特征。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 声速的概念及其物理意义；

(2) 马赫数的概念及其物理意义；

(3) 滞止状态与滞止参数；

(4) 临界状态与临界参数。

2. 领会

(1) 声速的物理意义；

(2) 马赫数的物理意义；

(3) 引入速度系数的意义。

3. 简单应用

(1) 声速的计算；

(2) 状态方程的应用；

(3) 滞止参数与静参的关系计算；

(4) 临界参数与滞止参数的关系计算。

4. 综合应用

(1) 渐缩喷管的流动特征及其工况；

(2) 拉瓦尔喷管的流动特征及其工况。

第九章非牛顿流体的流动(8学时)

(一)学习目标

1. 了解非牛顿流体的流变性、本构方程等概念和非牛顿流体的分类；

2. 掌握幂律流体和宾汉流体在圆管和环空管中的流动规律；

3. 了解幂律流体和宾汉流体的流变参数测定原理。

(二) 课程内容

第一节非牛顿流体的基本概念、非牛顿流体的分类(1学时)

第二节纯粘性无时变性非牛顿流体流变方程（1学时)

第三节非牛顿流体的定常层流流动(2学时)

1、牛顿流体的圆管层流；

2、幂律流体的圆管层流；

3、宾汉流体的圆管层流。

第四节非牛顿流体的圆管紊流(2学时)

1、幂律流体的圆管层流；

2、宾汉流体的圆管层流；

第五节非牛顿流体流变测量的测量(2学时)

1、毛细管流变仪；

2、旋转粘度计；

(三) 考核知识点

1. 非牛顿流体的基本概念；

2. 纯粘性无时变性非牛顿流体流变方程；

3. 幂律流体、宾汉流体做圆管层流、圆管紊流时的水力计算；

4. 非牛顿流体流变测量的特点。

(四) 考核要求

1. 识记

(1) 非牛顿流体；流变性；流变曲线、流变方程；

(2) 剪切稀化、剪切稠化；触变性、震凝性；

(3) 管流特性参数；

2. 领会

(1) 视粘度（表观粘度）；

(2) 幂律流体、宾汉流体的流变方程；综合Re数；

(3) 非牛顿流体流变测量的特点；

(4) 细管流变仪的工作原理、旋转粘度计的工作原理。

3. 简单应用

(1) 幂律流体、宾汉流体做圆管层流、圆管紊流时的水头损失计算；

4. 综合应用

1）非牛顿流体在圆管和非圆管中流动时水头损失的计算。

四、学习教材和主要参考书

指定的教材、参考书籍

教材：《工程流体力学》袁恩熙编，石油工业出版社1995年版

五、有关说明与实施要求

(一) 关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明

在本大纲的“考核知识点与考核要求中，对各个知识点按四个能力层次(“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”)分别提出要求，这些层次之间具有递进等关系。四个能力层次的含义：

识记：要求能够识别和记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容(如定义、定理、定律、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤及特征、特点等)，并能根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

领会：要求能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵和外延，熟悉其内容要点和它们之间的联系，并能根据考核的不同要求，做出正确的解释、说明和论述。

简单应用：要求能够运用本课程中规定的少量知识点，分析和解决一般应用问题。如简单的计算、绘图和分析、论证等。

综合应用：要求能够运用本课程中规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题。如简单计算、绘图、简单设计、编程和分析、论证等。

(二) 自学方法指导

本课程是一门基础知识与应用技能并重的课程，因而在学习方法上也有其自身的特点。概括地说就是：对基本概念性的知识要弄清楚，对基本应用的操作要上机反复练习，对书中的习题要认真独立完成，还要注意归纳总结，勤做笔记，以巩固所学知识。在学完全部内容之后可再做一些综合练习，以使自己的操作技能得到进一步提高。

为了帮助大家提高自学效果，以下几点方法可供参考：

1、学习过程中要始终结合本大纲来学，在阅读教材的每一章内容之前，应先参看考试大纲中

的这一章的知识点和学习要求，了解重点和难点以及对各知识点的能力层次的要求，能做到自学起来心中有数，从而能把握住学习内容的轻重和自学进度。

2、读教材时要循序渐进，先粗读后细读。对大纲指出的重点要精读，吃透每一个知识点；对

概念性的知识要深刻理解；对基本操作方法要熟练掌握并融会贯通。

3、本课程是一门实践性很强的课程，因此，在学习过程中要实践，通过实践加深对教材内容

的理解，提高学习效率。

4、认真完成书中的习题有助于理解、消化、掌握和巩固所学的知识。应做到每一章学习结束

后，章末的习题都能独立、正确、熟练地完成。

5、遇到疑难问题如果一时无法解决但不影响后续内容学习的可以暂搁一搁，之后可以利用社

会助学或考前辅导之际得解决，也可找同学商量，集思广益，进行讨论。

6、学习时要注意归纳、总结和比较，以求对知识点的融会贯通。

(三) 对社会助学的要求

1、应以本大纲的制定的教材为基础、本大纲为依据进行辅导，不能随意增删内容或更改要求。

2、应熟知本大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点，正确把握各知识点要求达到的层

次，深刻理解对各知识点的考核要求。

3、应对学习方法进行指导，提倡“仔细阅读教材，认真完成习题；主动获取帮助，依靠自己

学通”的学习方法。

4、应注意对考生自学能力的培养，引导考生逐步学会独立学习、独立思考、独立操作。在自

学过程中要学会自己提出问题，经过分析自己做出判断，从而解决问题。

5、本课程共 5 学分。因此应注意对考生实际操作能力的培养，不能简单地仅帮助考生解决

这个问题，而是要善于启发、引导考生弄清为什么会出现这样的问题，用什么方法可以解决这类问题。以使考生理解问题出现的原因，掌握解决问题的办法。

(四) 关于命题考试的若干问题

1、本大纲各章所规定的考试知识点及知识点下的知识细目都属于考核的内容，考试命题覆盖

到各章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。如第一、六、七、九章主要考概念，第二、三、四、五、七、八章是重点，主要考计算。

2、试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：“识记”占30%，“领会”占30%，“简

单应用”占20%，“综合应用”占20%。

3、试题难易程度要合理，可分为：易，较易，较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题

的分数比例一般一次为：2：3：3：2。

4、试题的主要题型主要有：填空、判断正误、名词解释、简答、一般计算和综合计算。

5、考试采用闭卷考试方式，时间为120分钟；试题分量以中等水平的考生在规定时间内答

完全部试题为度；评分采用百分制，60分为及格；考试时只允许带笔、橡皮、直尺和计算器，答卷必须用钢笔，颜色规定为蓝色或是黑色，答题卡必须用2B铅笔填涂。

六、题型举例

一、填空

1. 某液体比重为0.89，运动粘性系数为40cSt ，则该液体的动力粘性系数为 Pa ·S 。

2. 流体在同心环空套管中流动，若环空套管的厚度为e ，则其当量直径为 。

3.运动粘度系数为υ的流体在直径为d 的圆管中流动，若流态为层流，则流量应小于 。

二、判断题(正确说法请打√，错误说法请打×）

1. 在运动过程中可忽略密度变化的流体称为不可压缩流体。 （ ）

2.流体的粘性随温度的增加而降低。 （ ）

3.分析水击现象时，必须考虑流体的压缩性和管壁的弹性。 （ ）

三、名词解释

1. 流线

2. 水力光滑

3. 缓变流

简答

1．在雷诺实验中，为什么用雷诺数做为流态的判别标准，而不用临界流速？

2．总水头线和测压管水头线沿程变化的规律有何不同？为什么？

四、一般计算

1. 设不可压缩流体的两个分速度为

222

x y u ax by cz u (dxy eyz fzx)=++=-++

其中a 、b 、c 、d 、e 、f 皆为常数。若当z=0时，u z =0，试求分速度u z 。

2．空气以流量3Q 2.12m /s =在管中流动，管道截面面积21A 929cm =，空气重度312N /m γ=，水

银测压计读数h 25mm,h 0.15m ?==，如图所示。若使水能从水槽中吸入管道，试求截面面积A2值应为多少？（不计水头损失，空气按不可压缩流体计算）

五、综合计算

1. 水流经过直径D=100mm的水平管路，端部接一个喷嘴，其直径为d=25mm。管路测速管及水银压差计如图所示，若压差计读数Δh=25mm。管内平均流速v=0.8 u mas，不计喷嘴及管路的水头损失。求作用在螺栓上的拉力为若干？（20分）

2、自地下罐经离心泵向油库输油流程如

图。管线直径200mm，吸入段总长20m，地下

罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。

（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）

（2）泵前真空表读数应为多少？

（3）如果泵出口压强为7.25大气压（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？（20分）

（已知：ζ1=0.9；ζ2=0.5；ζ3=0.4；ζ4=1.7 , 管壁绝对粗糙度

Δ=0.15mm）

工程流体力学(一)试题库

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

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

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q

工程流体力学课后习题(第二版)答案

第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y

工程流体力学试题

一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项 （本大题60分，每小题3分） 1、温度的升高时液体粘度（）。 A、变化不大 B、不变 C、减小 D、增大 2、密度为1000kg/m3，运动粘度为10m2/s的流体的动力粘度为（）Pas。 A、1 B、0.1 C、0.01 D、0.001 3、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。 A、斜面 B、垂直面 C、水平面 D、曲面 4、1mmH2O等于（）。 A、9800Pa B、980Pa C、98Pa D、9.8Pa 5、压强与液标高度的关系是（）。 A、h=p/g B、p=ρg C、h=p/ρg D、h=p/ρ 6、流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中，p/ρg的物理意义是（） A、比位能 B、比压能 C、比势能 D、比动能 7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。 A、时间 B、空间位置坐标 C、压力 D、温度

8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。 A、动量守恒 B、牛顿内摩擦 C、能量守恒 D、质量守恒。 9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。 A、最大值的一半 B、面积平均值 C、统计平均值 D、体积平均值 10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。 A、功率 B、排量； C、扬程 D、效率 11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。 A、总水头 B、总能量 C、轴线位置 D、测压管水头 12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。 A、压力的头 B、位置水头 C、流速水头 D、位置水头。 13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。 A、惯性力与粘性力 B、粘性力与惯性力 C、重力与惯性力 D、惯性力与重力 14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（） A、2d B、d C、d/2； D、d/4。 15、过流断面的水力要素不包括（）。 A、断面面积 B、断面湿周 C、管壁粗糙度 D、速度梯度 16、圆管层流中的速度剖面是（）。

工程流体力学试题及答案1

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

大学工程流体力学实验-参考答案

流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z p ，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。实验直接观察可知，同一静止液面内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。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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域。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0 。 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h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于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；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm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；当采用有机下班玻璃作测压管时，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。因为只有全部具有下列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），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

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

流体力学实验思考题解答(全)

流体力学课程实验思考题解答 （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γ p Z + ，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0

流体力学 期末试题(答案)

中北大学 《流体力学》 期末题

目录 第四模块期末试题 (3) 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3) 流体力学考试试题（A） (3) 流体力学考试试题（A）参考答案 (6) 中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8) 流体力学考试试题（A） (8) 流体力学考试试题（A）参考答案 (11)

第四模块 期末试题 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A ） 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ） A 、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C 、理想流体 D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y u d d μ τ =中的 y u d d 为运动流体的（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率 3．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、 0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强 p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ） A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0<

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

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

最新大学工程流体力学实验-参考答案

最新大学工程流体力学实验-参考答案 参考答案 流体力学实验室 二○○六年 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指γp z +，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。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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域。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0γ。 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0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于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，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 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，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。

工程流体力学考试重点

1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。 2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。外 界通过接触传递，与表面积成正比的力。 3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。当流体 受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。 4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dp dV V p 1- =α）。↑p α越容易压缩。 ↓↑?=-==E d dp dV dp V E P P αρ ρα,。 5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dT dV V V 1= α）。 6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时， 产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。 7. dy du A F μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dy du ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度， s Pa ?。 8. dy du μ τ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。 9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。液体主要是内聚力， 气体主要是热运动。温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。 10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。 11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体 中也应该是连续分布的。优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。 12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2） 平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。

(完整版)工程流体力学习题集及答案

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，621.14610m /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 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）

工程流体力学考试试题2 (1)

工程流体力学考试试题 1. 矩形闸门AB 可绕其顶端的A 轴旋转，由固定在闸门上的一个重物来保持闸门的关闭。已知闸门宽120cm ，长90cm ，整个闸门和重物共重1000kg ，重心在G 点处，G 点与A 点的水平距离为30cm ，闸门与水平面的夹角οθ60=，求水深为多少时闸门刚好打开? 2.以Langrange 变数(a,b,c)给出流体的运动规律为 ?? ???===-t t t ce z be y ae x 2 (1) 求速度场； (2) 流场是否是定常的？ (3)求t=0时刻过空间(1,1,1)点的流线； (4)求t=0时刻过空间(1,1,1)点的迹线。 3.高速水流在浅水明渠中流动，当遇到障碍物时会发生水跃现象，其水位将急剧上升（如图中(a)所示），其简化模型如图(b)所示。设跃水前后流速在截面上分布为均匀的，压力沿水深的变化与静水相同。如果流动是定常的，壁面上的摩阻可以不考虑。证明： (1)??? ? ??++-=1211281121gh V h h ； (2)水跃只有在11gh V ≥时才有可能发生； (3) 水跃过程中单位质量流体的机械能损失为()g h h h h 2 12124-。

4.考虑两块无限平板间的粘性不可压缩流体的定常层流运动。设两板间距离为h，流体密度和粘性系数分别为ρ和μ，流体的质量力不计，若沿板向压力梯度为常数，上板固定不动，下板以常速U 1 在其自身平面内作直线运动。求: (1)板间流体的速度分布； (2)任意截面上流体的质量流量； (3)平均速度； (4)最大速度； (5)作用在上下板上的摩擦应力。 题4 5.图示管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1=500m,L0=500m,L2=300m,d1=0.2m,d0=0.25m,λ1=0.029,λ2=0.026,λ0 =0.025,Q =100L/s.求Q 1 、Q 2 及d 2 。 6.已知平面势流的流函数xy y x7 4 6+ - = ψ，求流速分量、速度势。

流体力学实验思考题解答

流体力学实验思考题解答 （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γ p Z + ，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0

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

(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。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数

土木工程流体力学实验报告实验分析-与讨论答案

管路沿程阻力系数测定实验 1． 为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？ 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ??? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +?+?+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=- )(6.1221h h ?+?= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流 （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。

3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。

工程流体力学测验1

测验一 一，填空题 1.半径为R的圆管中充满流体，其水力半径为。 2.根据流体的连续介质假设，可以不考虑流体分子间的间隙,将流体视为无数多、连续分布的构成 3．温度升高，液体的黏度；若其他条件不变，内摩擦 力。 ４.静止液体作用在平面上的总压力，等于处的压强与面积的积。 5．若当地大气压为1０0０00Pa，某点压力表读数8０000Pa，则该点的绝对压强为 Pａ。 ６.某液体温度从１0℃升高到50℃，密度相对增加了0.1%，这种液体的膨胀系数为。 7．等压面上任一点的质量力方向与等压面关系是。 8．若流管中每处所有的流线都不平行时,其有效截面是形状。 9.皮托管测量速度,而文丘里管测量速度。１０.正压流体是指流体的只随压强变化。 二.选择题 1．流体静力学的基本方程ｐ=p ０+gh , 。 ( ） (A）只适用于液体???（B)只适用于理想流体 （C）只适用于粘性流体?(D)对理想流体和粘性流体均适用 2.在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线。( ） （A)相切（B)垂直 (C)平行???? (D）相交 ３.长方体敞口容器高0.8m、宽０.4m、水深０.5ｍ,则水作用在该侧壁上的总压力为。（) （Ａ)490N ??(B)９80N (C）784Ｎ??（D）１0００N ４．关于压缩系数，说法正确的是。( )

（A ）流体压缩系数大,不容易压缩 （B)流体压缩系数也称为流体的弹性摸量 (C ）流体压缩系数与流体种类无关 （D)流体压缩系数与流体所处的温度有关 5. 通常情况下,流速不高，温度、压强变化不大的气体可视 为 。（ ) （A ）非牛顿流体 （B ）不可压缩流体 （C ）理想流体 ? (D ）重力流体 ６. 流体的内摩擦力,属于 。 （ ） (Ａ）表面力? (Ｂ)质量力 (C)惯性力? ?? （D ）哥氏力 7． 流体在弯曲管道中流动,内侧速度 ,压强 。 （ ) (Ａ)高、低 (B)低、高、 (C)高、高 (D)低、低 8． 连续性方程实质上是 在流体流动过程中的体现。（ ） (Ａ）能量守恒 ? ?（B)动量守恒 (C ）质量守恒 ??（Ｄ)冲量守恒 9. 液体的黏性主要来自于液体的 。 ( ） (Ａ）分子热运动 (B)分子间吸引力 （C)易变形性 (D ）抗拒变 形的能力 10. 流体在内径为D 1，外径为D 2的环形管内流动,水力半径为 。 ( ) (A)21D (B ）22D （C)212D D -? (D ）4 12D D - 三.简答题 1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化？为什么？ ２. 流体静压强的两个特性是什么？ 3. 写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条 件。 ４. 什么是流线？它有那些基本特性? 四.计算题 .1． 滚动轴承的轴瓦长L =0.5m,轴外径m d 146.0=，轴承内径D ＝0.１50ｍ，其

工程流体力学期末考试试题

《流体力学》试题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．流体在叶轮内的流动是轴对称流动，即认为在同一半径的圆周上（） A．流体质点有越来越大的速度 B．流体质点有越来越小的速度 C．流体质点有不均匀的速度 D．流体质点有相同大小的速度 2．流体的比容表示（） A．单位流体的质量 B．单位质量流体所占据的体积 C．单位温度的压强 D．单位压强的温度 3．对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（） A．随压强增加而增加 B．随压强减小而增加 C．随体积增加而减小 D．与压强变化无关 4．流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（） A．流体能穿过管侧壁由管内向管外流动 B．流体能穿过管侧壁由管外向管内流动 C．不能穿过侧壁流动 D．不确定 5．在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，与此流线（）A．相切 B．重合 C．平行 D．相交 6．判定流体流动是有旋流动的关键是看（） A．流体微团运动轨迹的形状是圆周曲线 B．流体微团运动轨迹是曲线 C．流体微团运动轨迹是直线 D．流体微团自身有旋转运动 7．工程计算流体在圆管内流动时，由层流变为紊流采用的临界雷诺数取为（）A．13800 B．2320 C．2000 D．1000 8．动量方程是个矢量方程，要考虑力和速度的方向，与所选坐标方向一致为正，反之为负。如果力的计算结果为负值时（） A．说明方程列错了 B．说明力的实际方向与假设方向相反 C．说明力的实际方向与假设方向相同 D．说明计算结果一定是错误的 9．动量方程（） A．仅适用于理想流体的流动 B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流 10．如图所示，有一沿垂直设置的等截面弯管，截面积为A，弯头转角为90°，进口截面1－1与出口截面在2－2之间的轴线长度为L，两截面之间的高度差为△Z，水的密度为ρ，则作用在弯管中水流的合外力分别为（） A． B． C．

工程流体力学习题答案

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

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