流体力学第四章答案徐正坦

第四章习题简答

4-2 管径d?5cm，管长L?6m的水平管中有比重为0.9油液流动，水银差压计读数为h?14.2cm，三分钟内流出的油液重量为5000N。管中作层流流动，求油液的运动粘度?。

解: 管内平均流速为

v?Q/(?d2/4)?5000/(9800?0.9)/180/(??0.052/4)?1.604m/s 园管沿程损失hf为h(?水银/?油?1)=0.142(13.6/0.9-1)=2.004m

lv2园管沿程损失hf可以用达西公式表示： hf??,对层流, ??64/Re, 有

d2g2gd2hfvd64lv2, 但Re?, 从而??, 代入已知量, 可得到Re??64lv2gdhf??1.597?10?4m2/s

题 4-2 图

cm2/s的水，实测流量为35cm3/s，4-4 为了确定圆管内径，在管内通过??0.013长15m管段上的水头损失为2cm水柱。试求此圆管的内径。

64lv264lv264lv?解：hf????Red2gvdd2g2gd2?64lQ?128lQ? ?2?gd4??2?22g?d?d?4?128lQ?64?15?35?0.013?10?4?d???0.0194m 42?gd2??9.8

第四章习题答案

选择题（单选题）

4.1等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c）

A1B432BA

（a）p1=p2；（b）p3=p4；（c）z1+

pp1pp=z2+2；（d）z3+3=z4+4。 ?g?g?g?gp?v24.2伯努利方程中z++表示：（a）

?g2g（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。

4.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）

12p11（a）p1>p2；（b）p1=p2；（c）p1

p22

4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：（a） （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。 4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d） （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。 4.6平面流动具有流函数的条件是：（d）

无黏性流体；（b）无旋流动；（c）具有速度势；（d）满足连续性。

dB=0.4m，4.7一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，高差?h=1.5m，今测得pA=30k

流体力学上课讲义第四章-1

4 Flowing Fluids and Pressure Variation

Engineering Fluid Mechanics9th Edition SI Version

流体力学上课讲义第四章-1

流体力学上课讲义第四章-1

4.1 Description of Fluid Motion To visualize the flow field, it’s desirable to construct lines that show flow direction; the collection of the lines is called flow pattern. Streamline: a curve that is everywhere tangent to the local velocity vector at that instant. Pathline: the actual path traveled by an individual fluid particle over some time period. Streakline: the line generated by a tracer

只有部分

2-1 已知某种物质的密度

w 1000kg/m

3

2.94g/cm

3

,

4C

o

时水的密度为

， 试求它的相对密度。

3

33

解:

d

w

2.94 10kg/m1000kg/m

2.94

2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数αco2=13.5%, αso2=0.3%,αo2=5.2%,α（

2

N2

=76%,α

2

H2O

=5%。试求烟气的密度。

3

SO 2.927kg/m

2

3

，

CO 1.976kg/m

3

，

O 1.429kg/m

2

3

，

N 1.251kg/m， H

3

2O

0.804kg/m

）

解: 混合气体的密度

a

ii

i 1

n

0.135 1.976 0.003 2.927 0.052 1.129 0.76 1.251 0.05 0.804=1.341kg/m

3

2-11借恩氏粘度计测得石油的粘度8.5ºE，如石油的密度ρ=850 kg/m3，求石油的动力粘度ºE。（）

解：待测液体在给定温度下的运动粘度与测得的恩氏度的关系：

0.0731E 0.0631/E, cm/s

o

o

2

0.0731 8.5 0.0631/8.5 0.6139

cm

2

/S

0.6139 10

4

850 0.05218

Pa

2 — 1 已知某种物质的密度??2.94g/cm3，试求它的相对密度d。 2—2

2已知某厂

,

21号炉水平烟道中烟气组成的百分数为

,

?co?13.5%?so?0.3%?o?0.3%2,

?N?0.3%?HO?0.3"，

3试求烟气的密度。 [1.341kg/cm] 2—4 当压强增量为5000Pa时，某种液体的密度增长0.002%。试求该液体的体积模量。 [2.5?10Pa] 2—6 充满石油的油槽内的压强为4.9?10Pa，今由槽中排出石油40Kg，使槽内压强降到

559.8067?104Pa，设石油的体积模量K=1.32?109Pa。试求油槽的体积。

2—9 动力黏度为2.9?10Pa?S、密度为678Kg/m3的油，其运动黏度等于多少？ [4.28?10m

第一章

1. 汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的μ =0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。

解：由于内外壁的间隙很小，速度分布认为是线性的，由牛顿内摩擦定律，得，

F??Adu?u1.0????dL??0.1?3.14?0.1196?0.14??26.29N

D?d0.12?0.1196dy222.旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，

外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045N·m。求该实验液体的粘度。

解：实验液体与内筒接触面上速度为：

v?2?r1n2?3.14?0.0193?10??0.0202m/s 6060MM0.0045N?m???27.48Pa Ar12?r1hr12?3.14?0.07?0.01932m3内筒外表面上的切应力为：

??因内外筒间隙很小，速度分布认为近似线性分布，则根据牛顿内摩擦定律，

??

?du/dy??v/(r2?r1)?27.48?(0.02?0.0193)?0.95Pa?s

0.02023.已知水的体积弹性模量为K=2х109P

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东 北 大 学 继 续 教 育 学 院

流体力学 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页）

总分 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十

一、判断题（20分）

1) 流体质点只有质量没有大小。（×） 2) 温度升高液体的表面张力系数增大。（×） 3) 液滴内的压强比大气压小。（×） 4) 声音传播过程是一个等熵过程。（√）

5) 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（√） 6) 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（×） 7) 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（×） 8) 定常流动中，流体运动的加速度为零。（×） 9) 气体的粘性随温度的升高而增大。（√）

10) 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（√） 11) 理想流体定常流动，流线与迹线重合。（×）

12) 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（×） 13) 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（×）

14) 静止的流体

2 — 1 已知某种物质的密度??2.94g/cm3，试求它的相对密度d。 2—2

2已知某厂

,

21号炉水平烟道中烟气组成的百分数为

,

?co?13.5%?so?0.3%?o?0.3%2,

?N?0.3%?HO?0.3"，

3试求烟气的密度。 [1.341kg/cm] 2—4 当压强增量为5000Pa时，某种液体的密度增长0.002%。试求该液体的体积模量。 [2.5?10Pa] 2—6 充满石油的油槽内的压强为4.9?10Pa，今由槽中排出石油40Kg，使槽内压强降到

559.8067?104Pa，设石油的体积模量K=1.32?109Pa。试求油槽的体积。

2—9 动力黏度为2.9?10Pa?S、密度为678Kg/m3的油，其运动黏度等于多少？ [4.28?10m

流体力学基础复习大纲 第1章 绪论

一、概念

1、 什么是流体？

在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由

来）

流体质点的物理含义和尺寸限制？

宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体 宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级 什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；

假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组

成，质点之间不存在间隙。

分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸 2、 可压缩性的定义；

作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小

体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式； Ev=-dp/(dV/V) 压强的改变量和体积的相对改变量之比 Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小 气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量； 等温Ev=p

等嫡Ev=kp k=Cp/Cv

不可压缩流体的定义及体积弹性模量；

作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变 Ev=dp/(dρ/ρ) （低速流动气体不可压缩） 3、 流体粘性的定义； 流体抵抗剪切变形的一种属性

动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；

动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力 μ=τ/

第二章流体静力学

1.等压面平衡流体中压强相等的点所组成的面（平面或曲面）称为等压面。 2.等压面性质：1.等压面即是等势面：U ＝C；2.等压面与质量力矢量垂直；3.两种不相混

的平衡液体的分界面必然是等压面。

3.能量形式的静力学基本方程p???gz?C?或z?p?C不可压缩流体 ?g的静力学基本方程（能量形式），对静止容器内的液体中的1,2两点有：

z1?p1p?z2?2?C ?g?gp---压强势能，简称压?g4.静力学基本方程的物理意义z---位置势能，简称位能，

能，z?p---总势能流体静力学基本方程的能量意义是：在重力作用下平衡流?g体中各点的单位重量流体所具有的总势能（包括位能和压能）是相等的，即势能守恒。

p5.静力学基本方程的几何意义z---流体距基准面的位置高度，称为位置水头，?g---流体在压强p 作用下沿测压管上升的高度，称为压强水头，z?p---静压水?g头（或静力水头）。流体静力学基本方程的几何意义是：在重力作用下同一平衡流体中各点的静力水头为一常数，相应的静力水头线为一水平线。 第三章流体动力学基础

1.恒定流一切和流体力学有关的物理量均与时间t 无关的流动。

2.非恒定流和流体力学有关的物理量只要有任何一个随时