流體力學(xué)期末復(fù)習(xí)

第一章緒論主要內(nèi)容：概念：質(zhì)量力； 表面力； 粘性； 黏滯力； 壓縮系數(shù)； 熱脹系數(shù)；公式：牛頓剪切公式流體的力學(xué)模型計(jì)算題：作業(yè)、課件中例題第二章流體靜力學(xué)掌握內(nèi)容：概念：絕對(duì)壓強(qiáng)；相對(duì)壓強(qiáng)；真空度；測(cè)壓管；虛設(shè)液面；壓力體；公式：靜壓強(qiáng)分布公式；作用于平面的液體壓力：解析法，圖解法；作用于曲面的液體壓力；壓力體；流體平衡微分方程；液體的相對(duì)平衡；計(jì)算題：作業(yè)、課件例題第三章一元流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)重點(diǎn)內(nèi)容：概念：流線；過(guò)流斷面；均勻流；恒定流；歐拉法；拉格朗日法；公式： 漸變流同一斷面上壓強(qiáng)分布規(guī)律 連續(xù)性方程 元流能量方程 總流能量方程 氣體能量方程 動(dòng)量方程3.計(jì)算題：作業(yè)、課件中例題流態(tài)的判別準(zhǔn)則濕周、水力半徑、當(dāng)量直徑概念沿程阻力的五個(gè)分區(qū)及沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律計(jì)算題：作業(yè)、課件中例題、簡(jiǎn)答題第四章流動(dòng)阻力和能量損失第五章孔口管嘴管路流動(dòng)概念：孔口出流、管嘴出流、自由出流、淹沒(méi)出流、管嘴；直接水擊；間接水擊計(jì)算題作業(yè)、例題、變水頭出流第六章氣體射流射流、濃差或溫差射流的概念射流的分類射流的結(jié)構(gòu)溫度邊界層與速度邊界層的對(duì)比第七章不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)有旋流動(dòng)、渦線、渦管、渦通量的概念有旋流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)單計(jì)算題第八章繞流運(yùn)動(dòng)勢(shì)函數(shù)、流函數(shù)流函數(shù)的特性流網(wǎng)的概念及其特性簡(jiǎn)單勢(shì)流疊加附面層的基本概念，附面層邊界是如何定義的？何謂附面層分離現(xiàn)象？形狀阻力概念滯止參數(shù)、馬赫數(shù)、亞音速流動(dòng)、超音速流動(dòng)、臨界狀態(tài)、臨界斷面的概念超聲速與亞聲速區(qū)別，各參數(shù)隨Ma數(shù)的變化關(guān)系（表9-1）簡(jiǎn)單計(jì)算：聲速c、馬赫數(shù)Ma的計(jì)算、滯止參數(shù)的計(jì)算第九章一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)1-81-91-121-151-8一底面積為40cmx45cm，高為1cm的木塊，質(zhì)量為

5kg，沿涂有潤(rùn)滑油的斜面向下作等速運(yùn)動(dòng)，木塊運(yùn)動(dòng)速度=1m/s，油層厚度1mm，求油的粘度。解：木塊重量沿斜坡分力F

與切力T平衡時(shí)，等速下滑 uqd1－9．一個(gè)圓錐體繞其鉛直中心軸等速旋轉(zhuǎn)，錐體與固定壁的間距為δ＝1mm，全部為潤(rùn)滑油充滿，μ＝0.1Pa.s，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角速度ω＝16s－1，錐體底部半徑R＝0.3m,高H＝0.5m時(shí)，求：作用于圓錐的阻力矩。解取微元體，微元面積：切應(yīng)力：阻力：阻力矩：1-15什么是流體力學(xué)的力學(xué)模型？常用的流體力學(xué)模型有哪些？流體的力學(xué)模型是指在分析考慮流體力學(xué)問(wèn)題時(shí)，根據(jù)抓主要矛盾的觀點(diǎn)，對(duì)流體加以科學(xué)的抽象，簡(jiǎn)化流體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，以便于列出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式而建立的力學(xué)模型。一、連續(xù)介質(zhì)模型流體力學(xué)中將流體假設(shè)為由連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)。不考慮復(fù)雜的微觀分子運(yùn)動(dòng)。二、理想流體實(shí)際流體都具有粘性。當(dāng)粘性力對(duì)流動(dòng)影響很小時(shí)，假設(shè)流體沒(méi)有粘度，這種無(wú)粘度的假想的流體模型稱為理想流體。引入理想流體模型后，大大簡(jiǎn)化了流體力學(xué)問(wèn)題的分析和計(jì)算。三、不可壓縮流體不計(jì)壓縮性和熱脹性（ρ=c

）而對(duì)流體物理性質(zhì)的簡(jiǎn)化第二章流體靜力學(xué)作業(yè)：2-12-122-222-292-352-48作業(yè)2-12P4＞P3=P2＞P12-22復(fù)式測(cè)壓計(jì)中各液面高程為：1=3.0m，2=0.6m，3=2.5m，4=1.0m5=3.5m，求p52-29傾角=60°的矩形閘門AB,上部油深h=1m，下部水深h1=2m，油=800kg/m3，求作用在閘門上每米寬度的水靜壓力及其作用點(diǎn)。油gh油gh+水gh1hh1油水yⅠⅡⅢPⅠyD1PⅡyD2PⅢyD3P=PⅠ+PⅡ+PⅢPⅠyD1+PⅡyD2+PⅢyD3=PyD總面積對(duì)某軸之矩等于各部分面積對(duì)同軸矩之和y油gh油gh+水gh1hh1油水ⅠⅡⅢⅢⅡ2-35有一直立的金屬平面矩形閘門，背水面用三根相同的工字梁作支撐，閘門于水深h=3m同高，求各橫梁均勻受力時(shí)的位置。hh3h2h11.圖解法求出總作用力P2.若使三個(gè)橫梁上的負(fù)荷相等,則每個(gè)橫梁上承受的壓力應(yīng)為P/33.將壓強(qiáng)分布圖分成三等分，求出各部分壓強(qiáng)分布圖高度h1,h2,h34.橫梁應(yīng)安裝在各相應(yīng)壓力中心上。確定壓力中心y1,y2,y3首先畫(huà)出平板閘門所受的靜水壓強(qiáng)分布圖。解題步驟解：

單位寬閘門上所受的靜水總壓力可以由圖解法計(jì)算靜水壓強(qiáng)分布圖的面積求出，即ρghDhP將壓強(qiáng)分布圖分成三等分，則每部分的面積代表解題步驟若使三個(gè)橫梁上的負(fù)荷相等，則每個(gè)梁上所承受的水壓力應(yīng)相等，即

hh3h2h1以表示這三部分壓強(qiáng)分布圖的高度，因此，則則解題步驟同理，

，因此hh3h2h1所以每根橫梁要承受上述三部分壓強(qiáng)分布面積的壓力，橫梁安裝位置應(yīng)在各相應(yīng)壓力的壓心y1、y2、y3上。解題步驟對(duì)于梯形面積，其壓力中心距下底的距離

y1，則同理，對(duì)于三角形壓強(qiáng)分布，壓力中心距底部距離為，則y2y32-48直徑D=600mm，高度H=500mm的圓柱形容器，盛水至h=0.4m，剩余部分裝以密度為0.8g/mm3的油，封閉容器上部蓋板中心有一小孔。假定容器繞中心軸等角速旋轉(zhuǎn)時(shí)，容器轉(zhuǎn)軸和分界面的交點(diǎn)下降0.4m，直至容器底部。求必須的旋轉(zhuǎn)角速度及蓋板，器底上最大，最小壓強(qiáng)。hH油水油水Oxyzz=r=0p=油gHP=?分界面為等壓面將O點(diǎn)p=油gH代入得等壓面方程z=Hr=r0r0hH油水油水Oxyzz=r=0p=油gH分界面為等壓面將O點(diǎn)p=油gH代入得等壓面方程在分界面上當(dāng)：z=Hr=r0r0選取坐標(biāo)系，原點(diǎn)位于油水分界面與容器底面的交點(diǎn)。運(yùn)用此式求水中壓強(qiáng)分布時(shí)，為水的密度，求油中壓強(qiáng)分布時(shí)，為油的密度。作業(yè)描述液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種方法？?jī)煞N方法有什么區(qū)別？什么是流線和跡線？流線具有什么性質(zhì)？什么是過(guò)水?dāng)嗝婧蛿嗝嫫骄魉伲繛楹我霐嗝嫫骄魉?？什么是恒定流?dòng)？在推導(dǎo)恒定總流能量方程時(shí)，為什么過(guò)流斷面必須位于漸變流段？3-33-103-173-26作業(yè)描述液體運(yùn)動(dòng)有哪兩種方法？?jī)煞N方法有什么區(qū)別？拉格朗日法:著眼于流體質(zhì)點(diǎn).通過(guò)對(duì)各流體質(zhì)點(diǎn)的位置隨時(shí)間的變化規(guī)律的觀察來(lái)確定整個(gè)流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.歐拉法:著眼于流場(chǎng)中的空間點(diǎn).通過(guò)在流場(chǎng)中各個(gè)固定點(diǎn)上對(duì)流動(dòng)的觀察,來(lái)確定流體質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)空間點(diǎn)時(shí)其物理量的變化規(guī)律.什么是流線和跡線？流線具有什么性質(zhì)？流線：在某一時(shí)刻，各點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的流速方向重合的空間曲線稱為流線。 流線不能相交，也不能是折線，只能是一條光滑的曲 線或直線。跡線：同一質(zhì)點(diǎn)在各不同時(shí)刻所占有的空間位置聯(lián)成的空間曲線稱為跡線。什么是過(guò)流斷面和斷面平均流速？為何要引入斷面平均流速？垂直于流束的斷面，稱為流束的過(guò)流斷面。處處垂直于總流中全部流線的斷面，是總流的過(guò)流斷面。平均流速代替實(shí)際流速，流動(dòng)問(wèn)題就簡(jiǎn)化為斷面平均流速如何沿流向變化問(wèn)題。流速問(wèn)題簡(jiǎn)化為一元問(wèn)題。什么是恒定流動(dòng)？恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化，由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)，粘性力和慣性力也不隨時(shí)間變化。非恒定流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)不平衡的流動(dòng)，在流場(chǎng)中各點(diǎn)流速隨時(shí)間變化，各點(diǎn)壓強(qiáng)，粘性力和慣性力也隨著速度的變化而變化。在推導(dǎo)恒定總流能量方程時(shí)，為什么過(guò)流斷面必須位于漸變流段？靜水壓強(qiáng)特性為通過(guò)一點(diǎn)具有不同方位的各作用面上的壓強(qiáng)大小彼此相等。靜水壓強(qiáng)是空間點(diǎn)坐標(biāo)的標(biāo)量函數(shù).靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)相對(duì)于某一水平基準(zhǔn)面的位置高度z與該點(diǎn)的壓強(qiáng)高公式之和，等于同一常數(shù).在運(yùn)動(dòng)液體內(nèi)部，由于粘滯性作用，任意界面上不僅有垂直于界面的壓力，還有沿著界面作用的切力。和靜止液體不同，在運(yùn)動(dòng)液體內(nèi)部過(guò)同一點(diǎn)而方位不同的作用面上，壓強(qiáng)的大小彼此不等。在流線為平行直線的均勻流過(guò)流斷面上動(dòng)水壓強(qiáng)分布規(guī)律與靜水壓強(qiáng)相同。靜水壓強(qiáng)具有下列特性：即靜水流體內(nèi)任何點(diǎn)的（z+p/y）=常數(shù)。而動(dòng)水壓強(qiáng)只在一定條件下才具有這個(gè)特性，即在均勻流過(guò)水?dāng)嗝嫔系母鼽c(diǎn)其（z+p/y）=常數(shù)。對(duì)于漸變流，可以近似將（z+p/y）=常數(shù)，這在推導(dǎo)能量方程時(shí)，可以將它作為常數(shù)提出積分號(hào)外，使積分運(yùn)算變的十分簡(jiǎn)便。

3-3水從水箱流經(jīng)直徑為d1=10cm，d2=5cm，d3=2.5cm

的管道流入大氣中。當(dāng)出口流速為10m/s時(shí)，求（1）體積流量及質(zhì)量流量。（2）d1及d2管段的流速。0.0049m3/s,4.9kg/s0.625m/s,2.5m/s3-10油沿管線流動(dòng)，A斷面流速為2m/s，不及損失，求開(kāi)口

C管中的液面高度。3-101.86m3-17一壓縮空氣罐與文丘里式的引射管連接，d1，d2，h

均為已知，問(wèn)氣罐壓強(qiáng)p0多大才能將B池水抽出。3-26定性繪出圖中管路系統(tǒng)的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。p總水頭線測(cè)壓管水頭線p總水頭線測(cè)壓管水頭線p總水頭線測(cè)壓管水頭線p總水頭線測(cè)壓管水頭線第四章作業(yè)問(wèn)答題1.什么是工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙高度？2.紊流分為那幾個(gè)區(qū)，各有何特點(diǎn)？3.試論訴紊流三個(gè)不同流區(qū)沿程阻力系數(shù)的影響因素，沿程水頭損失與流速的關(guān)系以及形成不同流區(qū)的根本原因。

4-94-194-244-30光滑區(qū)和粗糙區(qū)的λ值當(dāng)量糙粒高度：和工業(yè)管道粗糙區(qū)λ值相等的同直徑尼古拉茲粗糙管的糙粒高度。如實(shí)測(cè)出某種材料的工業(yè)管道在粗糙區(qū)時(shí)的值將它與尼古拉茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出值相等的同一管徑尼古拉茲粗糙管的糙粒高度，這就是該種材料的工業(yè)管道的當(dāng)量糙粒高度。4、阻力分區(qū)5、層流底層的影響在光滑區(qū)，糙粒的凸起高度比層流底層的厚度小得多，粗糙完全被掩蓋在層流底層以內(nèi)，對(duì)紊流核心沒(méi)有影響。粗糙一起的擾動(dòng)作用完全被層流底層內(nèi)流體粘性的穩(wěn)定作用所抑制。管壁粗糙對(duì)流動(dòng)阻力和能量損失不產(chǎn)生影響。在過(guò)渡區(qū)，層流底層變薄，粗糙開(kāi)始影響到紊流核心內(nèi)的流動(dòng)，加大了核心區(qū)的紊動(dòng)強(qiáng)度，因此增加了阻力和能量損失。不僅與Re有關(guān)，還與K/d有關(guān)。在粗糙區(qū)，層流底層更薄，粗糙凸起高度幾乎全部暴露在紊流核心中，K﹥﹥，粗糙的擾動(dòng)作用已經(jīng)成為紊流核心中慣性阻力的主要原因。Re對(duì)紊流的影響和粗糙的影響相比已經(jīng)微不足道了，K/d成了影響的唯一因素。h0011220