第一章 绪论 1-2、连续介质的概念：流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。 流体质点具有以下四层含义：
1、流体质点的宏观尺寸很小很小。
2、流体质点的微观尺寸足够大。
3、流体质点是包含有足够多分子在内的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。
4、流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙。 1-
5、流动性：液体与固体不同之处在于各个质点之间的内聚力极小，易于流动，不能自由地保持固定的形状，只能随着容器形状而变化，这个特性叫做流动性。 惯性：物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。
黏性：指发生相对运动时流体内部呈现内摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性，是流体的固有属性。
内摩擦力或黏滞力：由于流体变形（或不同层的相对运动），而引起的流体内质点间的反向作用力。
F ：内摩擦力；=du F A dy
μ±。 τ：单位面积上的内摩擦力或切应力（N/m 2）；=
=F du A dy τμ±。 A ：流体的接触面积（m 2）。
μ：与流体性质有关的比例系数，称为动力黏性系数，或称动力黏度。 du dy
：速度梯度，即速度在垂直于该方向上的变化率（1s -）。 黏度：分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。
恩氏黏度：试验液体在某一温度下，在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm 3所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。1t 2
T E T =。 牛顿流体：服从牛顿内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）
温度、压力对黏性系数的影响？
温度升高时液体的黏度降低，流动性增加；气体则相反，温度升高时，它的黏度增加。这是因为液体的黏度主要是由分子间的内聚力造成的。压力不是特别高时，压力对动力黏度的影响很小，并且与压力的变化基本是线性关系，当压力急剧升高，黏性就急剧增加。对于可压缩流体来说，运动黏度与压力是密切相关的。在考虑到压缩性时，更多的是动力黏度而不用运动粘度。
压缩性：在温度不变的情况下，流体的体积随压强的增大而变小的性质。 压缩系数βp ：在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比。1p dV V dp
β=-
12V V V ?=-，V1、V1分别是压强为P1、P2时流体的体积。
21p p p ?=-，p1、p2分别是流体体积为V1、V2时的压力。
流体弹性力的大小用体积系数或体积弹性模数表示，体积弹性模数是体积压缩系数的倒数。用1
=K ρβ来度量。 膨胀性：在压强不变的情况下，流体体积随温度升高而变化的性质。
膨胀系数βt ：在一定压强下，体积的变化率与温度的变化成正比。/t dV V dT β= =210T T T ?-＞，温度升高量，单位为K 或℃。
=21V V V ?-＞0，体积增大量，单位为3m 。
表面张力σ：液体分子间有内聚力（吸引力），但在液体与气体交界的自由面上，各个方向上的内聚力不能达到平衡，从而产生了分子的内压力。在这个内压力的作用下，液体表面层中的分子有尽量挤入液体内部的趋势，因而液体要尽可能地缩小它的表面积。在宏观上，液体表面就好像是拉紧的弹簧模，这是由于沿着表面存在着使表面有收缩倾向的张力，这种力叫做液体的表面张力。
毛细现象：毛细现象就是液体和固体相接触时，液体沿壁面上升或下降的现象。
第二章 流体静力学
2.1流体的静压强特性：
1）流体静压强的方向必然重合于受力面的内法线方向。
2）平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标决定，而与该压强的作用方向无关，即沿各个方向作用于同一点的压强是等值的。
作用在流体微团上的力可分为两类：质量（体积）力和表面力。质量力m F ?包括重力mg 和流体加速运动时的惯性力ma ，是与流体微团质量大小成正比并且集中作用在微团质量中心上的力。表面力是相邻流体（或固体）作用于此流体微团各个表面上的力。其大小与表面面积有关，而且分布作用在流体表面上。 2.2欧拉平衡方程式：1f 01f 01f 0x y z p x
p y
p z ρρρ?-
=??-=??-=? W （x ，y,z ）：是描述质量力的标量函数，称为质量力的势函数。由势函数决定的力称为有势力，可以看到：在有势的质量力作用下，流体中任何一点上的流体静压强可以由坐标唯一地确定，这样流体才能保持平衡状态，因而结论是：只有在有势的质量力作用下流体才能平衡。
等压面：流体中压强相等的点所组成的面。等压面与质量力垂直，且等压面也就是等势面
2.3液体静力学基本方程式：C g
p z =ρ+ 由gh p p 0ρ+=得以下推论:1)静压强的大小与液体的体积无直接关系。相同的液体，压强只和深度h 有关;2)两点的压强差，等于两点间单位面积铅直液柱的重量;3)平衡状态下，液体内任意点压强的变化，等值地传递到其它点.帕斯卡定理： )z z (g p p 2112-ρ+=
流体静力学方程的几何意义和能量意义：
1) 几何意义
A z 、
B z 、
C z 、
D z ——位置水头。
'A p g ρ、'B p g ρ——测压管高度或称相对压强高度。
C p g ρ、
D p g
ρ——静压高度或绝对压强高度。 相对压强高度与绝对压强高度，均称为压强水
头。 位置高度与测压管高度之和如'A A p z g
ρ+，称为测压管水头。 位置高度与静压高度之和如图C C p z g
ρ+——静压水头。''A B A B p p z z g g ρρ+=+及C D C D p p z z g g
ρρ+=+ 上式说明：①静止液体中各点位置水头和测压管高度可以相互转换，但各点测压管水头却永远相等，即敞口测压管最高液面处于同一水平面——测压管水头面。②静止液体中各位置水头和静压高度亦可以相互转换，但各点静压水头永远相等，即闭口的玻璃管最高液面处在同一水平面——静压水头面。
2) 能量意义（物理意义） z ——比位能，表示单位重量液体对基准面O —O 的位能；
p
g ρ——比压能，表示单位重量液体所具有的压力能；
p z g
ρ+——比势能，表示单位重量液体对基准面具有的势能。 能量意义：在同一静止液体中，各点处单位重量液体的比位能可以不相等，比压能也不相同，但其比位能与比压能可以相互转化，比势能总是相等的，是一个不变的常量。是能量守恒定律在静止液体中的体现。
2.4
7、
其中绝对压强用p 表示；当地大气压用a p 表示 2.7压力体的定义:实压力体：压力体和液体在曲面的同侧，压力体内实有液体，称为实压力体，垂直分力方向向下。，虚压力体：压力体和液体在曲面的异侧，其上地面为自由也米娜的延伸面，压力体内无液体，称为虚压力体
第3章 流体运动学基础
概念性知识：
1.描述流体运动的两种方法：拉格朗日方法和欧拉方法。拉格朗日方法是一种基于流体质点的描述方法，通过描述各质点的流动参数变化规律，来确定整个流体的变化规律。欧拉方法描述适应流体的运动特点，利用了流场的概念。（所谓流场，是指在流动的空间充满了连续的流体质点，而这些质点的某些物理量分布在整个流动空间，形成物理量的场，如速度场、温度场等，这些场统称为流场）通过在流场中不同的空间位置（x ，y ，z ）设立许多“观察点”，对流体的情况进行观察，来确定通过该观察点时流体质点的流动参数，得到的物理量随时间变化的函数（x ，y ，z ，t ），（x ，y ，z ，t ）称为欧拉函数。
2.定常场与非定常场：如果流场中的各物理量的分布与时间t 无关，即t
T t t p t ??=?ρ?=??=?ν?···=0则称为定常场或定常流动。定常场各物理量分布具有时间不变性。如果任何一个物理量分布不具有时间不变性，则称为非定常场或非定常流动。
3.均匀场与非均匀场：如果流场中的各物理量的分布与空间无关，即y p y p x p z y x ??=??=??=?ν?=?ν?=?ν?=z
T y T x T z y x ??=??=??=?ρ?=?ρ?=?ρ?···=0，则称为均匀场和均匀流动。均匀场各物理量分部具有空间不变性。如果任何一个物理量分布不具有空间不变性，则称为非均匀场或非均匀流动。
4.流线与迹线：迹线是流体质点运动轨迹线，是拉格朗日方法描述的几何基础。流线是流场中假想的这样一种曲线：某一时刻，位于该曲线上的所有流体质点的运动方向都与这条曲线相切。流线是欧拉方法描述的几何基础。同一时刻，流场
中会有无数多条流线（或流线簇）构成流动图景，称为流线谱或流谱。
5.驻点与奇点：作流线方程C xy =的曲线如右图所示，是一族
双曲线，质点离原点越近，即r 越小，其加速度与加速度均越小，
在r ＝0点处，速度与加速度均为零。流体力学上称速度为零的
点为驻点（或滞止点），如图中O 点即是。
在r →∞的无穷远处，质点速度与加速度均趋于无穷。流体
力学上称速度趋于无穷的点为奇点。 驻点和奇点是流场中的两
种极端情况，一般流场中不一定存在
6.流线的性质：1.定常流动中流线形状不随时间变化，而且流体质点的迹线与流线重合。
2.在实际流场中，除了驻点和奇点以外，流线既不能相交，也不能突然转折。
7.流管与流束：在流场中任意取出一个有流线从中通过的封闭曲线，如
图3－8中的l ，l 上的所有流线围成一个封闭管状曲面，称为流管。流
管内所包含的所有流体称为流束。当流管的横断面积无穷小时，所包
含的流束称为元流，最小的元流就退化为一条流线。如果封闭曲线取
在管道内壁周线上，则流束就是管道内部的全部流体，这种情况称为
总流。
8.过流断面、流量和净通量：流管内与流。处处
垂直的截面称为过流截面（或过流断面），过流截
面可以是平面或曲面。流量：单位时间内流过某
过流截面的流体体积称为体积流量，也简单称为
流量，如果流过的流体按质量计量，则称为质量流量。
净通量q 反映了微面积上流出、流入流量的代数和，若q >0，表示流出大于流入，控制体内流体减少；q <0，表示流出小于流入，控制体内流体增加；而q v ＝0，表示流出等于流入，控制体内流体质量不变。
9.动能修正系数和动量修正系数：
1.动能修正系数：单位时间内，若dA 上通过的质点动能为dA v 32
1ρ,则通过通流截面A 的流体质点总动能E ，2/A E 3αρυ=，式中，1dA u A
3123>?υ+=α?，是用平均速度代替瞬时质点速度计算动能时所乘的一个系数，称为动能修正系数。
2.动量修正系数：单位时间内，若dA 上通过的质点动量为dA v 2ρ,则通过通流截
面A 的流体质点总动量p 。A p 3βρυ=，式中，1dA u A
112
A 2>?υ+=β?，是用平均速度代替瞬时质点速度计算动量时所乘的一个系数，称为动量修正系数。 具体取值与流态（流态的概念见第五章管中流动）有关：管中层流时取2=α，
3
4=β；管中湍流时取106.1≈=α，102.1≈=β。 10.流体连续性方程：当流体是不可压缩时，在单位时间内，从控制体的表面A 流出的体积与流入的体积相等。222111A v A v ρρ=对既是定常场又不可压缩的流动，C ==21ρρ，2211A v A v =
流体微元运动的四种形式：平移、线变形、旋转、角变形。
第四章 流体的力学基础
欧拉运动微分方程
1x x du p f dt x ρ?=-? y 1y du p f dt y ρ?=-? 1z z du p f dt z
ρ?=-? 伯努利微分方程：2
2p u z C g g
ρ++=,（C 为常数） 当速度u 为0时，上述就转化为平衡流体的流体静力学基本方程p z C g
ρ+
= Z 代表单位重力流体的位能，或简称位置水头；
p g ρ代表单位重力流体的压能，或简称压强水头； 2
u 2g
代表单位重力流体的动能，也简称速度水头； p z g
ρ+表示比势能。 具体应用伯努利方程的步骤：
1、分析流动现象。为定常、不可压缩、还是渐变流动。
2、选取截面。需要选取两个缓流截面，这两个截面尽量包含已知条件和需要求解的位置变量。
3、选取基准面和基准点。基准面是计算位置水头z 的参考面，基准点指压强水头p g
ρ、位置水头z 的取值点。一般原则是：基准面尽量通过一个或两个基准点，而基准点尽量选在截面的形心上。
4、列出方程、带入已知量求解。注意与连续性方程和静力学方程求解。 v c 为流速系数，一般可以取0.970.99。q t q c ==q 实际流量理论流量
，称为流量系数。 第5章：圆管流动
1.雷诺数（判断流动状态的准则）：ν
υ=μρυ=d d Re 。对于工程实际来说可取下临界雷诺数为判断标准：即Re c Re ≤时，为层流；Re>c Re 时为湍流
2.粗糙管与光滑管：管壁面凹凸不平的绝对尺寸的均值δ称绝对粗糙度。当?<δ时，管壁的凹凸部分完全淹没在层流中，流体的湍流核（区）不直接与管壁接触，δ对液体湍
流无影响。由于层流边层的存在，δ对层流阻力有一定影响，这种管称水力（流动）光滑管。当?>δ时，管壁粗糙（凹凸）部分突出到湍流中，层流边层被破坏，这时流体的阻力主要决定于管的粗糙度δ，而与雷诺数e R 或黏度μ无关，这时的管道称水力（流动）粗糙管。管壁的几何粗糙度δ并不能完全描述管壁对液体的影响。同一管道，可为水力光滑管，也可为水力粗糙管，主要决定于层流边层厚度?或雷诺数e R 。
3.沿程阻力：是指流体在过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流体阻力。主要是由流体与管路壁面的摩擦和内摩擦引起的，由沿程阻力造成的流体流动过程中的能量损失称为沿程损失。
4.局部阻力：是指流体在流过局部装置（如阀门、接头、弯管）时，因流体与这些装置内部件的冲击以及流体质点流速大小和方向发生急剧变化引起的碰撞形成的阻力。由局部阻力造成的水头损失称为局部损失。
5.尼古拉斯实验：
根据λ（管流沿程摩擦阻力系数）的变化特性，尼古拉兹曲线可分为五个区：层流区、层流向湍流的过渡区、“光滑区”、湍流过渡区、“粗糙区”。
6水锤现象的减轻:
1)缓慢关闭阀（延长关闭时间T ）和缩短管道长度可显著减小p ?
2)在管路中安装蓄能器可吸收冲击的能量，减弱压力冲击
3)在管路中可以安装安全阀，限制最大的冲击压力，从而保护管路的安全
第6章 流体的出流
1.薄壁孔出流：孔口可以根据孔口直径d 和壁厚s 间的大小关系分为薄壁孔口和厚壁孔口。当0.5s d
<时，称为薄壁孔。如图6-1所示。此时的孔口出流，水流与孔壁仅在一条周线上接触，壁厚对出流无影响。反则24s d <<时，称为厚壁孔口或外伸管嘴
2.收缩系数：在大气压强a p 和水头H 的压力下，流体经过
薄壁孔口出流，由于流线不能突然弯折，在孔口内形成一个收缩面c －c （如上图），设收缩断面面积为c A ，孔口断面面积为A ，为了研究的方便，首先引入收缩断面面积与孔口断面面积的比为 c c A C A
=，则称c C 为收缩系数。 3.薄壁孔口的恒定自由出流：设大容器内液体流速为0u ，收缩面c －c 处的压强为c p 、流速为c u ；建立过流断面1－1和收缩断面c －c 的伯努利方程
1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（3分） 2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向（4分） h1 A B h2 γ γ1=2γ h1 h2 A B γ
3、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（4分） 28．试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。 4、转速n=1500r/min 的离心风机，叶轮内径D 1=480mm 。叶片进口处空气相对速度ω1=25m/s， 与圆 周速度的夹角为 β1=60°，试绘制空气在叶片进口处的速度三角形。 题13图
5、画出两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线，并指出并联工作时每台泵的工作点。 答案：两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线如图所示，图中B点为并联工作时每台泵的工作点，A点为总的工作点。 1.绘出如图球体的压力体并标出力的方向。 2.试绘制图示AB壁面上的相对压强分布图，并注明大小。 28．试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。
试定性分析图中棱柱形长渠道中产生的水面曲线。假设流量、粗糙系数沿程不变。 28.有断面形状、尺寸相同的两段棱柱形渠道如图示，各段均足够长，且i1>i c，i2 h''，试绘出水面 01 曲线示意图，并标出曲线类型。 1．试做出下图中的AB壁面上的压强分布图。 1．画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。
2．画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。 3．有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。 0≠上V 0≠下V i 1=i c i 2i c K K
工程流体力学公式
第二章 流体的主要物理性质 ? 流体的可压缩性计算、牛顿内摩擦定律的计算、粘度的三种表示方法。 1．密度 ρ = m /V 2．重度 γ = G /V 3．流体的密度和重度有以下的关系：γ = ρ g 或 ρ = γ/ g 4．密度的倒数称为比体积，以υ表示υ = 1/ ρ = V/m 5．流体的相对密度：d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水 6．热膨胀性 7．压缩性. 体积压缩率κ 8．体积模量 9．流体层接触面上的内摩擦力 10．单位面积上的内摩擦力（切应力）（牛顿内摩擦定律） 11．.动力粘度μ： 12．运动粘度ν ：ν = μ/ρ 13．恩氏粘度°E ：°E = t 1 / t 2 T V V ??=1αp V V ??-=1κV P V K ??-=κ1n A F d d υ μ=dn d v μτ±=n v d /d τμ=
第三章 流体静力学 ? 重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力 学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体的压强计算、流体静压力的计算（压力体）。 1．常见的质量力：重力ΔW = Δmg 、直线运动惯性力ΔFI = Δm·a 离心惯性力ΔFR = Δm·r ω2 . 2．质量力为F 。：F = m ·am = m (f xi+f yj+f zk) am = F /m = f xi+f yj+f zk 为单位质量力，在数值上就等于加速度 实例：重力场中的流体只受到地球引力的作用，取z 轴铅垂向上，xoy 为水平面，则单位质量力在x 、y 、 z 轴上的分量为 fx = 0 , fy = 0 , fz = -mg /m = -g 式中负号表示重力加速度g 与坐标轴z 方向相反 3流体静压强不是矢量，而是标量，仅是坐标的连续函数。即：p = p (x ,y ,z )，由此得静压强的全微分为: 4．欧拉平衡微分方程式 单位质量流体的力平衡方程为： z z p y y p x x p p d d d d ??????++=d d d d d d 0x p f x y z x y z x ??-=ρd d d d d d 0y p f x y z x y z y ??-=ρd d d d d d 0z p f x y z x y z z ??-=ρ0 1=??-x p f x ρ10y p f y ??-=ρ
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。
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< 用matlab进行编程计算 第一问： z=30;p1=50*9.8*10^4;p2=2*9.8*10^4;jdc=0.00015;gama=9800;d=0.257;L=50000 ;mu=6*10^(-6); hf=z+(p1-p2)/(0.86*gama) xdc=2*jdc/d; beta=4.15;m=1; Q=(hf*d^(5-m)/(beta*mu^m*L))^(1/(2-m)); v=4*Q/(pi*d^2); Re=v*d/mu; Re1=59.7/xdc^(8*xdc/7)； Re2=(665-765*log(xdc))/xdc； i=hf/L; if Re<3000 Q=Q; elseif 3000 国内外流体力学研究机构 分类：标签：字号大中小订阅 .北京航空航天大学流体力学研究所 包括国家计算流体力学重点实验室（由李椿萱院士和张函信院士主持）和流体力学开放实验室 . 美国布朗大学流体机械研究中心 了解流体机械的诸多方面 .美国公司技术服务中心 美国一个著名的计算流体服务机构，解决计算和工程问题的专家 .英国大学研究中心 主要介绍的在各个领域的应用。 .欧洲流体湍流及燃烧研究协会（, ） 领导管理欧洲的流体，湍流及燃烧方面的科研教育和工业的联合组织。 .美国国家航空和宇宙航行局 的各项动态和进展，信息很多。 . 加拿大计算流体力学学会( ) 介绍计算流体力学的进展和应用 . 免费软件下载中心( ) 免费软件下载() . 美国普林斯顿大学空气动力学实验室( ) 进行流体力学的前沿研究 . 澳大利亚大学湍流研究所( ) 进行湍流的理论和实验研究及应用 . 美国大学超音速中心( ) 介绍超音速材料,实验测量及超音速的计算 . 美国流体动力学研究中心( () ) 流体力学研究中心 . 美国大学流体力学研究实验中心（教授领导）( ) 主要研究涡,湍流和分离流动及其应用 . 荷兰科技大学流体力学实验室( ) 流体力学和热传导的科研和教育机构,主要研究涡,湍流及空气动力学 . 美国公司() 研究流体力学,热力学,自动控制和测量设备的工业公司研究领域包括,实验,理论及流体机械设备 .瑞士机械及机械处理工程能源系统试验室( , , ) 内容：研究建筑物内的空气流动，燃烧，能源和环境问题。 .瑞士机械及机械处理工程涡轮机械试验室( , , ) 提供研究及人员信息的摘要。 .瑞士机械工程压力机械及流体力学实验室(, , ) 介绍流体力学实验室()在方面的工作。 .瑞士机械及机械处理工程实验室( , ) 流体力学,能源系统，燃烧，涡轮机械等。 .英国大学航空学院计算中心, , 算法研究，类牛顿方法，加速收敛，跨音速激波控制，高超音速加热，激波边界层干扰，湍流模型，超音速涡流等。 提供,超级计算机或高性能机的计算软件 .美国航空软件开发公司( ) A卷 B卷 开卷闭卷 其他 ， 222 7.7kN()4 z H O H O D P V L πγγ=?=? ?=↑ 7.7kN()z P P ==↑过圆柱中心 2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l/s ，水塔距与水池液面高差H=20m 水管长度l1=200m ，管径d1=250mm ，压力管长度l2=600m ，管径d2=200mm 空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，分别为： EMBED Equation.DSMT4 1 2.5ξ=, 20.5ξ= 2 f h g p z g p z ++ + =+ + 222 2 2 22 1 1 1υγ υγ 18 .908.96 .1902++=+ p p 2=9.8kN/m 2 （1分） 控制体，受力分析如图： （2分）615.06.194 2.04 2 12 1=??= = ππp d P kN 308.08.94 2.04 2 22 2=??= = ππp d P kN （5分） 列x 动量方程： ) 185.3185.3(1.01308.0615.0) (1221--??=-+--=-+=∑R Q R P P F x υυρ R=1.56kN 4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有 涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分） 解： 加速度 （4分） 22x y a k x a k y == 流函数ψ （4分） c kxy kydx dy kx dx u dy u y x +-=--=-=??ψ （4分） 000)( 5.0=-=??- ??=y u x u x y z ω 是无旋流 （3分） C ky kx kydy xdx k dy u dx u y x ++-=+-=+=??2 2 5.05.0? 5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。（10分） 实验项目名称：溢洪道流速流态分布测量实验实验类型：自主创新实验 姓名及学号: 方平 3110103076 其他小组成员: 钱晨辉王坤王婕支颖 指导教师: 章军军老师 实验地点：安中实验大厅 时间： 2013.12.21 溢洪道流速流态分布测量实验 一、实验背景 本工程下水库库区面积较大，蓄洪能力较强，而天然洪水相对较小，2000年一遇洪水24h洪量仅387万m3，经过调洪演算分析，水库可利用蓄洪能力较强的特点，选择操作简便、安全的开敞式溢洪道作为水库主要泄洪设施。 下水库溢洪道布置在右岸，采用岸边开敞式，堰顶高程同正常蓄水位，自由溢流。溢洪道由进水渠、溢流堰、泄槽、挑流鼻坎及出水渠等组成。溢洪道的泄槽轴线与坝轴线成82.46°夹角，溢洪道全长约268.75m。 进水渠底板高程79.00m，长41.05m，底宽为6m，进水渠轴线由10.55m长的直线段、20.5m长圆弧段、5m长的渐变段和5m长的直线段组成，圆弧半径为24m，进水渠采用梯形断面，两侧边坡开挖坡比为1:0.5。渐变段以前渠底及两侧设30cm厚混凝土衬砌。 控制段堰顶宽度6m，堰顶高程81.00m，堰顶下游堰面采用WES幂曲线，曲线方程y=0.2898x1.85，堰面曲线与反弧段相连，反弧半径5.0m，反弧末端高程78.58m。堰面曲线原点上游由椭圆曲线组成，并与堰上游面相切。溢流堰与两侧闸墩作为一个整体结构，闸墩顶高程与坝顶高程相同，挡墙顶部设交通桥，桥宽8m。 溢洪道泄槽纵坡1:7.85，泄槽横断面采用矩形断面，两侧开挖边坡坡比为1:0.5，泄槽边墙为衡重式挡墙。泄槽底宽6m，混凝土底板厚50cm，底板基础设置锚筋及排水系统。泄槽段衡重式边墙高度为2.5m，边墙及底板每约15m长设置垂直缝，并设止水。泄槽中段有仙人洞断裂F9横穿，拟对其进行槽挖后回填混凝土处理。 溢洪道采用挑流消能，挑流鼻坎长6m，连续挑坎坎顶高程58.49m，反弧半径5.0m，挑角25°。由于挑流鼻坎附近岩体为薄层状的瘤状泥质灰岩、页岩、泥质粉砂岩，物理力学性质较差，易风化，抗冲刷能力差，因此鼻坎后设长9m 的平护坦，护坦混凝土衬砌厚0.5m，之后设一预挖冲坑，采用宽浅式结构，前段部分坡比为1:3，斜坡及底部采用混凝土衬护，厚度为50cm，预挖冲坑顶高程为52.00m。预挖冲坑以1：4的坡比与天然河床相连，底部采用60cm厚干砌石护底并铺设土工布，出水渠长度约为58.60m。 二、实验目的 （1）、验证两种流量情况下溢洪道的泄流能力； （2)、观测溢洪道各部位的流态； （3）、分析各部分流速及流态，提出相应建议。 一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分） 粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分） A1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小，增大； B.增大，减小； C.减小，不变； D.减小，减小 B2．等角速度ω旋转容器，半径为R，盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )； A.相同； B.不相同； 底部所受总压力( ) 。 A.相等； B.不相等。 3．某点的真空度为65000 Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A. 65000Pa； B. 55000Pa； C. 35000Pa； D. 165000Pa。 4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心; 5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 A．沿程下降B．沿程上升C．保持水平D．前三种情况都有可能。 6．流动有势的充分必要条件是( )。 A．流动是无旋的；B．必须是平面流动； C．必须是无旋的平面流动；D．流线是直线的流动。 7．动力粘滞系数的单位是( )。 A N·s/m B. N·s/m2 C. m2/s D. m/s 8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr'和由紊流向层流过渡的临界流速v cr之间的关系是( )。 A. v cr'＜v cr； B. v cr'＞v cr； C. v cr'＝v cr； D. 不确定 9．在如图所示的密闭容器上装有U形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： A. p1=p2=p3； B. p1>p2>p3； C. p1 工程流体力学公式总结 第二章流体得主要物理性质 ?流体得可压缩性计算、牛顿内摩擦定律得计算、粘度得三种表示方法。１.密度ρ= m／V 2.重度γ= G /V 3．流体得密度与重度有以下得关系:γ= ρg或ρ= γ/ g ４.密度得倒数称为比体积,以υ表示υ= １/ ρ= V/m 5.流体得相对密度:d = γ流/γ水= ρ流/ρ水 6．热膨胀性 ７.压缩性、体积压缩率κ 8．体积模量 ９.流体层接触面上得内摩擦力 10．单位面积上得内摩擦力(切应力)(牛顿内摩擦定律) 1１.、动力粘度μ： 12.运动粘度ν:ν=μ/ρ 1３．恩氏粘度°E:°E = t 1 /t 2 第三章流体静力学 ?重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体得压强计算、流体静压力得计算（压力体)。 1.常见得质量力: 重力ΔW = Δmg、 直线运动惯性力ΔFI ＝Δm·ａ 离心惯性力ΔＦR ＝Δm·rω２、 ２.质量力为F。:F= ｍ·aｍ= m(ｆｘi+f yj＋ｆzk) am ＝F/m = f xi＋f yj＋fｚk为单位质量力,在数值上就等于加速度 实例:重力场中得流体只受到地球引力得作用，取z轴铅垂向上,xoy为水平面，则单位质量力在x、y、z轴上得分量为 fｘ= ０,ｆy＝0 , fz=-mg/ｍ= －ｇ式中负号表示重力加速度g与坐标轴z方向相反 ３流体静压强不就是矢量,而就是标量,仅就是坐标得连续函数。即:p=p(x,y,z),由此得静压强得全微分为： 4.欧拉平衡微分方程式 单位质量流体得力平衡方程为: 1、定常流和非定常流的判别？ 2、为何提出“平均流速”的概念？ 3、举例说明连续性方程的应用。 3.4 流体微元的运动分析 一、流体微元运动的三种形式 1．平移运动 x 、y 方向的速度不变，经过dt 时间后，ABCD 平移到A ‘B ’C ‘D ’位置，微元形状不变。 2．直线变形运动 流体微元沿x （流动）方向变形。 3．旋转运动与剪切变形运动 流体微元沿x 方向和y 方向均有变形，且流体微元 除了产生剪切变形外，还绕z 轴旋转。 实际流体微元运动常是上述三种或两种（如没有转动）基本形式组合在一起的运动。 二、作用在流体微元上的力 有表面力（压力）、质量力、惯性力、粘性力（剪切力） 龙卷风 水涡旋 3.5 理想流体的运动微分方程及伯努利积分 一、理想流体的运动微分方程（15分钟） 讨论理想流体受力及运动之间的动力学关系，即根据牛顿第二定律，建立理想流体的动力学方程。 如图所示，从运动的理想流体中取一以C （x 、y 、z ）点为中心的微元六面体1－2－3－4，作用于其上的力有质量力和表面力，分析方法同连续性方程的建立，只是这是一个运动的流体质点。 根据牛顿第二定律，作用在微元六面体上的合外力在某坐标轴方向投影的代数和等于此流体微元质量乘以其在同轴方向的分加速度。 在x 轴方向 x x ma F =∑ 图 微元六面体流体质点 可得1122x x p p dF p dx dydz p dydz ma x x ??? ?? ?+- -+= ? ???? ?? ? 因为 dt du a dt u d a x x = =, ，dt du a dt du a z z y y ==, 所以流体微元沿x 方向的运动方程为 x x du p f dxdydz dxdydz dxdydz x dt ρρ?- =? 整理后得 中国科学技术大学精品课程 物理学 1. 本课程校内发展的主要历史沿革 自从1958年中国科学技术大学创立以来，力学便被指定为全校本科生的必修基础课，许多著名的物理学家、院士都亲自主讲过该课程并培养了一大批青年教师。这些著名的物理学家、院士是：严济慈、钱临照、张文裕、马大猷、赵九章、陆元九、吴有训等。老一辈科学家的言传身教、生动且严谨的讲授使文革前的大学生们终身受益，建立了优良的教风和学风。文革后，继承老一辈科学家的教学风范，一大批优秀的青年教师脱颖而出，这其中有阮图南、王水等。五十多年的教学积累，使力学课程的教学逐渐走向成熟。近十年来，每届学生都在1000人以上，近五年已达到每届1800多人，约开18个教学班，主讲教师队伍达26人，他们来自于各种类型的物理系，在学校教务处统一指挥下，建立了跨系的力学课程组，教师队伍相对稳定，规范了教学研讨活动，形成了一支老中青相结合，比例适当的优秀群体。2003年 该课程被评为中国科学技术大学校级精品课程。2004年被评为安徽省省级精品课程。在每年的教学检查中，学生对《力学》课程的评价非常满意。 在力学课程组的组织和倡导下，教员们先后编写了5本《力学》教材，分别于1986年、1995年、2004年、2008年、2009年由安徽科学技术出版社、高等教育出版社、中国科学技术大学出版社、科学出版社等出版。新世纪初教员们就制作了多媒体教学辅助软件，近几年又制作了网上课程教案。编写了课外教学参考资料、习题解答，开展了力学课程课外系列讲座，为学生开拓眼界，还组织学生做小论文，这些资料都已陆续上网，并不断充实，取得了明显的教学效果。 2. 理论课或理论课（含实践）教学内容 1. 结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况，说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标： 中国科学技术大学是培养国家创新人才的 1、作用在流体的质量力包括 （ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面张力Ｄ 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是： （ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 （ A ） A相重合； B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是（ C ） Ａ p abs=p+p v Ｂ p=p abs+p a Ｃ p v=p a-p abs Ｄ p = p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌe）一定。 中空纤维膜接触器的计算流体力学模拟 杨毅，王保国× （清华大学化学工程系，北京 100084） 摘要：本文利用随机顺序添加算法(Random Sequential Addition, RSA)建立中空纤维膜组件壳层三维几何模型，研究膜组件壳层复杂结构条件下的流体力学特征，进行组件壳层流动的数值模拟。结果表明，高雷诺数有利于组件壳层传质。较低的填充密度下，组件壳层对流作用明显，有利于减少死区，充分利用膜接触面积。另一方面，增加填充密度有利于提高相际接触面积，但会降低对流在传质中的作用，并造成成本的提高和膜丝表面积的浪费。 关键词：计算流体力学；中空纤维膜接触器；传质；填充密度 中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号： 引言 中空纤维膜组件壳层的复杂几何特征给研究其中的流体流动造成了很大困难。然而，液体在膜组件壳层的流动状态对组件的分离性能具有直接的影响，对其的定量描述是组件及相关过程设计的重要步骤。目前定量描述中空纤维膜组件的分离性能主要有数学模型和经验关联式两种方法。前者利用的数学模型大致可分为四类，即I. 只考虑单根膜丝及其内部（管层）流场分布的模型[1-5] II. 只考虑单根膜丝并考虑其内侧和外侧（管层和壳层）流场分布的模型[6] III. 考虑膜丝规则分布的膜组件的壳层流场分布的模型[7,8]；IV. 考虑膜丝随机分布的膜组件的壳层流场分布的模型[9-12]。数学模型法大多基于简化的几何特征及流动状态假设，无法体现壳层的沟流、死区以及湍流等重要因素对组件分离性能的影响。另一种研究思路是建立特定类型膜组件的经验关联式。然而就膜组件的几何特征而言，文献中存在的关联式适用范围较小，对其应用造成很大的局限[13]。 计算流体力学可以很好地解决上述方法研究壳层流动时遇到的问题。但是，由于能够体现中空纤维膜组件壳层复杂结构特征的三维几何模型的建立较为困难，尚无利用计算流体力学方法研究膜组件壳层流动的报道。本文利用随机顺序添加（RSA）算法在Gambit软件中建立中空纤维膜接触器的三维几何模型，并着重研究膜丝填充密度对组件分离性能的影响。1 数学模型 1.1几何模型 本文采用RSA算法在三维建模软件Gambit 中建立了小型聚丙烯中空纤维膜气-液接触器的几何模型，并在轴向上体现了拧转和弯曲两种膜丝放置的非理想结构特征。模型采用了非结构化网格划分，在接近壁面及膜丝处采用了较为细致的网格结构（图1）。 图1 本次模拟采用的几何模型及截面非结构化网格示意图Fig. 1 Module geometry used in the simulation and the unstructured mesh of the cross-section 1.2流体控制方程及边界条件 本文模拟稳态层流状态下中空纤维膜组件进行富氧水的氧气解吸时壳层的流体流动状况。建立组件的几何模型后，用FLUENT求解流场的连续性方程、动量传递方程组以及氧气组分的输运方程。 《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． 《流体力学实验》教学大纲 一、课程名称：流体力学实验 Fluid Mechanics Experiments 二、课程编号：1404058 三、学分学时：１学分/１６学时 四、使用教材：赵振兴、何建京主编《水力学实验》河海大学出版社2001 五、课程属性：实践课程 / 必修 六、教学对象：工程力学专业本科生 七、开课单位：国家级力学实验教学示范中心水力学实验室 八、先修课程：高等数学、物理学、理论力学、工程流体力学 九、教学目标： 通过流体力学实验，使学生增强对流动现象的感性认识，掌握操作技能、测量方法，培养学生分析实验数据、整理实验成果、编写实验报告以及增强创新意识的能力。 十、教学内容： 教学实验设备与仪器 一般情况下，每种演示类实验设备可设1~2套；每种量测类实验设备设4~8套，可达二人一套，以便于每人动手做实验。 （一）水流循环系统 为实验设备提供恒定水头条件下的水源，以便获得稳定的实验条件与可靠的实验数据。（主要用于明渠中的部分实验）一般为节省水源，多设计成循环系统，包括蓄水池、水泵机组、平水箱、供水管路、回水渠道等。多用自来水或天然水源。 （二）量测仪器及率定设备 量测水力要素如水位、流速、压强与流量的仪器，一般配置4~8套（主要是指在自循环水槽中使用）。 （三）必要的维修与加工机具与设备 实验内容主要包括：静水点压强实验、静水总压力实验、能量转换实验、动量实验、局部水头损失实验、沿程水头损失实验、雷诺实验、管道测流量实验、明渠测速实验、势流叠加实验、演示实验等。 操作类实验项目 序号实验项目 名称 内容提要 实验 时数 每组 人数 1 静水点压强实验 加深对水静力学基本方程物理意义的理解；建立液体表 面压强的概念；观察真空现象；利用U形管测量液体密度。 1 2 2 静水总压力实验 测定矩形平面上的静水总压力，加深对静水压力理论的理 解。 1 2 3 能量转换实验 了解恒定流时管道水流所具有的位能、压能、和动能以 及液体流动时能量转化规律；测量急变流、渐变流、均匀流 过水断面压强分布；绘制测压管水头线和总水头线。 1 2 4 动量实验 测定射流作用力，理解与动量变化之间的关系；加深理 解动量方程各项物理意义。 2 2 5 局部水头损失实验 测定管道各种边界变化时的局部水头损失系数；观察管 径突然扩大时以及其它各种边界变化时的测压管水头线变 化情况。 2 2 1、作用在流体的质量力包括（ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面力Ｄ惯性力 2、层流与紊流的本质区别是：（ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线（ A ） A相重合；B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状；D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间 的关系是（ C ） Ａp abs=p+p v Ｂp=p abs+p a Ｃp v=p a-p abs Ｄ p = p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 山东大学各级精品课程名单 （截至2010年9月） 一、国家精品课程 序号课程名称所在学院负责人姓名备注 1《现代汉语》文学与新闻传播学院盛玉麒2003年度2《物理学》物理学院张承琚2004年度3《中华民族精神概论》历史文化学院王育济2005年度4《政治经济学》经济学院于良春2005年度5《运筹学》数学学院刘桂真2005年度6《诊断学》医学院张运2005年度7《中华传统文学修养》文学与新闻传播学院王小舒2006年度8《中国现当代文学》文学与新闻传播学院黄万华2006年度9《管理学》管理学院徐向艺2006年度10《线性代数》数学学院刘建亚2006年度11《光学》信息科学与工程学院蔡履中2006年度12《中国审美文化史》文学与新闻传播学院陈炎2007年度13《体育管理学》体育学院张瑞林2007年度14《网络营销》管理学院赵炳新2007年度15《微积分与数学实验》数学学院吴臻2007年度16《系统解剖学》医学院刘执玉2007年度17《护理学基础》护理学院娄凤兰2007年度18《工程流体力学》能源与动力工程学院杜广生2007年度 19《金融投资学》经济学院胡金焱2008年度20《组织学与胚胎学》医学院高英茂2008年度21《医学免疫学》医学院孙汶生2008年度22《局部解剖学》医学院王怀经2008年度23《人体寄生虫学》医学院何深一2008年度24《药物设计学》药学院徐文方2008年度25《大学计算机基础》计算机科学与技术学院郝兴伟2008年度26《工程材料与机械制造基础（金工）》材料科学与工程学院孙康宁2008年度27《大学英语》外国语学院贾卫国2009年度28《俄语翻译》外国语学院丛亚平2009年度29《英语国家文化》外国语学院王湘云2009年度30《马克思主义基本原理概论》马克思主义学院周向军2009年度31《国际贸易学》经济学院范爱军2009年度32《数据结构》管理学院戚桂杰2009年度33《战略管理》管理学院陈志军2009年度34《无机及分析化学实验》化学与化工学院宋其圣2009年度35《断层解剖学》医学院刘树伟2009年度36《护理心理学》护理学院娄凤兰2009年度37《产业经济学》经济学院臧旭恒2010年度38《政府经济学》经济学院李齐云2010年度39《生态学与人类未来》生命科学学院王仁卿2010年度40《复变函数与积分变换》数学院仪洪勋2010年度41《计算机网络技术及应用》计算机学院郝兴伟2010年度流体力学简单计算MATLAB程式
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