工程流体力学水力学闻德荪答案

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告

壹、静水压强实验

一、实验目的

1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数（即z?2、学习利用U形管测量液体密度。

3、建立液体表面压强p0?pa，p0?pa的概念，并观察真空现象。 4、测定在静止液体内部A、B两点的压强值。

p。 ?C）

?g二、实验原理

在重力作用下，水静力学基本方程为：

z?p?C ?g它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的z与之和为常数。

重力作用下，液体中任何一点静止水压强

p两项?gp?p0??gh，

p0为液体表面压强。

p0?pa为正压；p0?pa为负压，负压可用真空压强pv或真空高度hv表示：

pv?pa?pabs hv?pv ?g重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种液体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。

三、实验设备

在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连。水箱顶部装有排气孔k1，可与大气相通，用以控制容器内液体表面压强。若在U形管压差计所装液体为油，?油??水，通过升降调压筒可调节水

35

工程流体力学闻德课后习题答案

第五章 实际流体动力学基础

5—1设在流场中的速度分布为u x =2ax ，u y =-2ay ，a 为实数，且a >0。试求切应力τxy 、τyx 和附加压应力p ′x 、p ′y 以及压应力p x 、p y 。 解：0y x xy yx u u x y ττμ????==+= ????? 24x x u p a x

μμ?'=-=-?，24y y u p a y μμ?'=-=?， 4x x p p p p a μ'=+=-，4y y p p p p a μ'=+=+

5－2 设例５－1中的下平板固定不动，上平板以速度

v 沿x 轴方向作等速运动（如图所示），由于上平板运动而

引起的这种流动，称柯埃梯（Couette ）流动。试求在这种

流动情况下，两平板间的速度分布。（请将d 0d p x

=时的这一流动与在第一章中讨论流体粘性时的流动相比较）

解：将坐标系ox 轴移至下平板，则边界条件为

y ＝０，0X u u ==；y h =，u v =。

由例５－1中的（11）式可得

2d (1)2d h y p y y u v h x h h

μ=-- （１） 当d 0d p x =时，y u v h

=，速度

选择题（单选题）

2.1 静止流体中存在：（a）

（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。

2.2 相对压强的起算基准是：（c）

（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。 2.3 金属压力表的读值是：（b）

（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。

2.4 某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（d）

（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。

2.5 绝对压强pabs与相对压强p、真空度pV、当地大气压pa之间的关系是：（c）

（a）pabs=p+pV；（b）p=pabs+pa；（c）pV=pa-pabs；（d）p=pV+pV。 2.6 在密闭容器上装有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：（c）

321水汞

（a）p1>p2>p3；（b）p1=p2=p3；（c）p1

2.7 用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm, pA-pB为：

（b）

ABhp

（a）13.33kPa；（b

选择题（单选题）

1.水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失，则：（a） （a）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=l－h；（d）hf=l。 2.圆管流动过流断面上切应力分布为：（b）

（a）在过流断面上是常数；（b）管轴处是零，且与半径成正比；（c）管壁处是零，向管轴线性增大；（d）按抛物线分布。 3.圆管流的雷诺数（下临界雷诺数）：（d） （a）随管径变化；（b）随流体的密度变化； （c）随流体的黏度变化；（d）不随以上各量变化。 4.在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：（d）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

5.在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（c）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。 6.半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为：（c）

（a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。

7.变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是：（d） （a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。 8.圆管层流，实测管

选择题（单选题）

1.水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失，则：（a） （a）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=l－h；（d）hf=l。 2.圆管流动过流断面上切应力分布为：（b）

（a）在过流断面上是常数；（b）管轴处是零，且与半径成正比；（c）管壁处是零，向管轴线性增大；（d）按抛物线分布。 3.圆管流的雷诺数（下临界雷诺数）：（d） （a）随管径变化；（b）随流体的密度变化； （c）随流体的黏度变化；（d）不随以上各量变化。 4.在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：（d）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

5.在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（c）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。 6.半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为：（c）

（a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。

7.变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是：（d） （a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。 8.圆管层流，实测管

选择题（单选题）

1.水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失，则：（a） （a）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=l－h；（d）hf=l。 2.圆管流动过流断面上切应力分布为：（b）

（a）在过流断面上是常数；（b）管轴处是零，且与半径成正比；（c）管壁处是零，向管轴线性增大；（d）按抛物线分布。 3.圆管流的雷诺数（下临界雷诺数）：（d） （a）随管径变化；（b）随流体的密度变化； （c）随流体的黏度变化；（d）不随以上各量变化。 4.在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：（d）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

5.在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（c）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。 6.半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为：（c）

（a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。

7.变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是：（d） （a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。 8.圆管层流，实测管

选择题（单选题）

1.水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失，则：（a） （a）hf=h；（b）hf=h+l；（c）hf=l－h；（d）hf=l。 2.圆管流动过流断面上切应力分布为：（b）

（a）在过流断面上是常数；（b）管轴处是零，且与半径成正比；（c）管壁处是零，向管轴线性增大；（d）按抛物线分布。 3.圆管流的雷诺数（下临界雷诺数）：（d） （a）随管径变化；（b）随流体的密度变化； （c）随流体的黏度变化；（d）不随以上各量变化。 4.在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：（d）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

5.在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（c）

（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。 6.半圆形明渠半径r0=4m，水力半径为：（c）

（a）4m； （b）3m； （c）2m； （d）1m。

7.变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是：（d） （a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。 8.圆管层流，实测管

水力学（流体力学）

实验指导书

编著：刘凡

河北工程大学

目录

1、静水压强实验--------------------------------------------------------3-5页 2 平面静水总压力实验-------------------------------------------- - 6-9页 3、文丘里流量计实验------------------------------------------------10-12页

4、雷诺实验------------------------------------------------------------12-14页 5、管道沿程水头损失实验-----------------------------------------15-16页

6、局部管道水头损失实验----------------------------------------17-19页 7、流线演示实验-----------------------------------------------------20-21页 8、伯努利实验-------------------

第一章 绪论

1. 重度：指流体单位体积所受的重力，以γ表示。

对于非均质流体：

对于均质流体：

?GdG??lim??V?0?VdVGmg?????gVV单位:牛/米3（N/m3）

不同流体ρ、γ不同，同一流体ρ、γ随温度和压强而变化。 在1标准大气压下：表1.1(P5)

蒸馏水：4oC，密度1000kg/m3，重度9800 N/m3 ； 水银：0oC，密度13600kg/m3，重度133280 N/m3 ； 空气：20oC，密度1.2kg/m3，重度11.76N/m3 ；

2. 粘性

流体平衡时不能抵抗剪切力，即平衡时流体内部不存在切应力。 流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，称为粘性。

内摩擦切应力τ＝T/A T=F A为平板与流体的接触面积。

粘性只有在流体运动时才显示出来，处于静止状态的流体，粘性不表现有任何作用。

由牛顿流体的条件可知，若流体速度为线性分布（板距h、速度u0不大）

u0u?y板间y处的流速为：

h

0切应力为：

系数μ称为流体的动力粘性系数、动力粘度、绝对粘度；

u???h

若流体速度u为非线性分布

流体内摩擦切应力τ： ????dy

du

凡是内摩擦力按该定律变化的流体称为

工程流体力学第五章 压力管路的水力计算 主 讲：刘恩斌

2011年10月

压力管道计算原理有压管道：管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用， 其断面各点压强，一般不等于大气压强。 管壁管壁 液体 液体自由面

有压管道

无压管道

工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水 钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及 管网；输送石油的管道。

简单管道管道按布置分

串联管道 复杂管道 并联管道 分枝管道局部水头损失、流速水头占 总水头损失比例较大(大于 5%),计算时不能忽略

短管两种水头损失大小比重

长管

沿程水头损失水头为主， 局部损失和流速水头在总 水头损失中所占比重很小， 计算时可忽略。

注意 1 长管和短管不按管道绝对长度决定。

2 当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也 不能略去，必须按短管计算。 3 长管：忽略局部水头损失和流速水头(沿程损

失不能略去),计算工作大大简化，其对结果又没有多大影响。

压力管道水力计算的主要内容就是确定水头损失，包 括沿程水头损失和局部水头损失。

§5.11.管路系统的水力特性 管路系统的性能曲线：

管路特性曲线

管路系统流量和水头损失关系曲线( qV ~ h