工程流体力学第二版杨树人

工程流体力学

目 录

第一章 流体的物理性质 ................................................................................................. 1

一、学习引导 ........................................................................................................... 1 二、难点分析 ........................................................................................................... 2 习题详解 ................................................................................................................... 3 第二章 流体静力学 .....................................

第一章 绪论

1-1．20℃的水2.5m，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?1V1??2V2 又20℃时，水的密度?1?998.23kg/m 80℃时，水的密度?2?971.83kg/m ?V2?333

?1V1?2.5679m3 ?23 则增加的体积为?V?V2?V1?0.0679m

1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度?增加15%，重度?减少10%，问此时动力粘度?增加多少（百分数）？ [解] ??????(1?0.15)?原(1?0.1)?原

?1.035?原?原?1.035?原

????原1.035?原??原??0.035 ?原?原2此时动力粘度?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u?0.002?g(hy?0.5y)/?，式中?、?分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求h?0.5m时渠底（y=0）处的切应力。 [解] ?du?0.002?g(h?y)/? dydu?0.002?g(h?y) dy????当h=0.5m，y=0时

??0.002?1000?9.807(0.5?0) ?9.807Pa

1-4．一底面

答案 ：第一章习题答案

选择题（单选题）

1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d）

（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。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c）

（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d）

（a）N；（b）Pa；（c）N/kg；（d）m/s2。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）

（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。

1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b）

（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。 1.6 流体运动黏度?的国际单位是：（a）

（a）m/s2；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N?s/m2。 1.7 无黏性流体的特征是：（c）

（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合

p??RT。

1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）

（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。 1.9 水的密度为1000kg/m，2L水的质量

流体力学龙天渝第二版课后答案

【篇一：流体力学_龙天渝_建环专业课程教案】

>（建筑环境与设备工程专业） 第一章 绪论

1．本章的教学目标及基本要求

本章为绪论，涉及到流体的定义、作用在流体上的力、流体的基本物理性质和流体的力学模型。通过本章的教学，要求学生了解流体力学在本学科及相关工程技术领域内的地位和作用，掌握流体与固体的典型区别，连续介质模型、不可压缩流体和理想流体的定义，了解流体的主要物理性质；掌握流体的受力分析方法，能够正确应用牛顿内摩擦定律分析解决液膜条件下流体的运动及及其与固体间的相互作用问题。

2．本章各节教学内容（列出节名）及学时分配 本章教学内容分2单元，每单元2学时

? 单元1：流体力学在本学科中的地位和作用，流体的定义与特点，，作用在流体上的力;流体的惯性, 流体的粘性；习题1-1, 4

? 单元2：流体的粘性，压缩性与膨胀性, 不可压缩流体和理想流体的概念，流体的连续介质模型；习题1-7，8，12 3．本章教学内容的重点和难点

本章的重点是：本章的教学任务是让学生初步建立起流体及流体力学的基本概念，重点放在流体与固体的本质区别，描述流体的基本模型及流体的主要物理性质。

本章的难点是：熟练、正确进行受力

第一章 绪论

无

第二章 流体的性质

一 选择题

1. 在常温下水的密度为 kg/m3。

(A) 1 (B) 10 (C) 100 (D) 1000 2. 在标准大气压下200C 时空气的密度为 kg/m3。 (A) 1.2 (B) 12 (C) 120 (D) 1200 3. 温度升高时，水的粘性 。

(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定 4. 温度升高时，空气的粘性 。

(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定 5. 动力粘性系数?与运动粘性系数?的关系为 。

6. 运动粘性系数的单位是 。

(A) s/m2 (B) m2/s (C) N? s/m2 (D) N? m2/s 7. 流体的粘性与流体的 无关。

(A) 分子内聚力 (B) 分子动量交换 (C) 温度 (D) 速度梯度 8. 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 。

(A) 切应力与速度 (B) 切应力与剪切变形 (C)切应力与剪切变形速度 (D) 切应力与压强

9. 液体的体积压缩系数是在 条件下单位压强变化引起的体积变化率。 (A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度 (D) 体积不变 10. 是非牛顿

1.粘性 流体抵抗变形的特性。2.流线 在流场中某一瞬时处处与流体速度方向一致的曲线。3.流量 单位时间通过某一截面流体的数量。4.速度环量 在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。5.边界层 在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。

二．简答题（20分每题10分）

1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。

层流 紊流 流动特征 分层 脉动 hf ∝v ∝v1.75～2.0 V(r) 二次曲线 对数曲线 Va/Vmax 0.5 0.79～0.86 τ τ1 τ1+τ2 2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。

答：几何特征：tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相似、动力特征：各截面动量相等。

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为 39.9 Pa。（3分） 7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为 7.67 m/s。（2分） 8．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 3 。（2分）

10．理想不可压流体作平面无旋流

《工程流体力学》课程期末考试(A)卷（开卷）

装 该试卷使用范围： 2009 年级 安全工程 专业

● 一、名词解释（每小题5分，总分25分）。 1、粘性 2、压缩性 3、流线

4、上临界速度 5、直接水击

二、简答题（每小题8分，总分24分）。

1、表达出牛顿内摩擦定律及公式中各项的意义及单位。 2、画图解释说明多支U形管测压计的工作原理 3、画图说明流动状态与水头损失的关系。 订 三、计算题（总计55分）

● 1、某种液体的动力粘性系数为0.005Pa?s，相对密度为0.85，求其运动粘性系数。（6分）

2、由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路，如图所示，已知DA?0.25m，p4A?7.8?10N/m2；DB?0.50m，p2B?4.9?104N/m，流速vB?1.2m/s，h?1m。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失（15分）。

线 ●

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3、某弧形闸门下出流，今以比例尺?l?10做模型实验。（15分）

（1）已知原模型上游水深H?5m，求H'； （2）已知原模型上游流量Q?30m3/s，求Q'；

（3）在模型上测得水流流速为v'?0.

目 录

第一章 流体的物理性质 ................................................................................................. 1

一、学习引导 ........................................................................................................... 1 二、难点分析 ........................................................................................................... 2 习题详解 ................................................................................................................... 3 第二章 流体静力学 ............................................

第二章习题简答

2-1 题2-1图示中的A、B点的相对压强各为多少？(单位分别用N/m2和mH2O表示)

题2-1图

解：

PA??ghA?1000?9.8??3.5?3???4900Pa??0.5mH2OPB??ghB?1000?9.8?3?29400Pa?3mH2O

2-2 已知题2-2图中z = 1m， h = 2m，试求A点的相对压强。

解：取等压面1-1，则

PA??gz???ghPA??gz??gh?1000?9.8?(1?2)??9.8?103Pa3h2?0.2m，?油?800kg/m，求h1为多少米？

2-3 已知水箱真空表M的读数为0.98kPa，水箱与油箱的液面差H=1.5m，水银柱差

解：取等压面1-1，则

Pa?P??g?H?h1?h2??Pa??油gh1??Hggh2?Hggh2?P??g?H?h2?h1?????油?g133280?0.2?980?9800??1.5?0.2???1000?800??9.8?5.6m

2-4 为了精确测定密度为?的液体中A、B两点的微小压差，特设计图示微压计。测定时的各液面差如图示。试求?与??的关系及同一高程上A、B两点的压差。

解：如图取等压面1-1，则

?'gb??g?b

流体静力学概述一、流体静压强特性二、重力场中流体静压强的分布静止流体平衡微分方程、压强测量

三、相对静止状态下流体的平衡四、作用在壁面上的流体静压力西安交通大学流体力学课程组

2.1流体静压强的特性流体静压强rΔP p= limΔS→ 0Δ SrΔPBΔS

流体静压强的方向垂直于作用面，并指向流体内部p

s

西安交通大学流体力学课程组

流体静压强的特性2静止流体任意点处静压强的大小与其作用面方位无关，只是作用点位置的函数质量力r 1 f ρ dxdydz 6pydx z C

pndz

pxdy B y

表面力1 p x dydz 2 1 p y dxdz 2A x

O

pz

西安交通大学流体力学课程组

流体静压强的特性3表面力1 pz dxdy 2

pnΔAz C

所受合力为零py

pndz

pxdy B y

O

p= f ( x, y, z )x

dx A

pz

理想流体压强西安交通大学流体力学课程组

p= f ( x, y, z )

2.2静止流体平衡微分方程质量力 r f ρδxδyδz表面力δz

p 1δz p+ z 2

z

p 1δx x p x 2

y

p 1 p δy y 2 p 1δx p+ x 2西安交通大学流体力学课程组

O(p)

δy

δx

p 1 p+δy y 2

p 1δ