船舶流体力学朱仁庆pdf
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流体力学
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
流体力学
学习中心: 院校学号: 姓名
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
流体力学
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/
流体力学
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
船舶流体力学第5章(打印)
第五章 旋涡理论
本章主要研究:旋涡运动,不涉及力,属于运动学范畴。
由于旋涡场的特性不同于一般流场,在这里我们专门对其进行分析研究。 旋涡与船体的阻力、振动、噪声等问题密切相关。
旋涡运动理论广泛地应用于工程实际,比如 机翼、螺旋桨理论等。 旋涡的产生:与压力差、质量力和粘性力等因素有关。
根据边界层理论,流体流过固体壁面时,除壁面附近粘性影响严重的一薄层外,其余区域的流动可视为理想流体的无旋运动。
图片:
§5.1 旋涡运动的基本概念
流体微团:由大量流体质点所组成的,具有线性尺度效应的微小流体团。
刚体的运动是由于平移和绕某瞬时轴的转动两部分组成。
流体微团的运动一般除了平移和绕某瞬时轴的转动之外,还有线变形运动和角变形运动。
一. 速度分解定理:
设t时刻流场中任一流体微团中某点A(x,y,z)的速度为V、V、V,则与点A相邻的点
x
y
z
M(x+dx,y+dy,z+dz)的速度为:
1
vmx?vy?vy?vy?vx?vx?vxdx?dy?dz ?vx?dx?dy?dz vmy?vy??x?y?z?x?y?zvmz?vz??vz?v?vdx?zdy?zdz ?x?y?z?
vmx?v
流体力学实验
演示实验三 流谱流线显示实验(一)
(一) 实验目的要求
演示机翼绕流,圆柱绕流和管渠过流的定常流动,运用电化学法显示流场,使同学们对这些基本流动有一个直观了解。
(二) 实验装置
本实验的装置如图I-3-1所示。 图I-3-1 流谱流线显示仪
1.显示盘;2.机翼;3.孔道;4.圆柱;5.孔板;6.闸板;7.文丘里管;8.突扩和突缩;9.侧板;10.泵开关;11.对比度调解开关;12.电源开关;13. 电极电压测点;14.流速调节阀;15. 放空阀。(14、15内置于侧板内) 本实验装置配备有:
流线显示盘、前后罩壳、照明灯、小水泵、直流供电装置。 (三) 实验原理
现有的三种流谱仪,分别用于演示机翼绕流,圆柱绕流和管渠过流。
1、Ⅰ型 单流道,演示机翼绕流的流线分布。由图可见,机翼向天侧(外包线曲率
较大)流线较密,由连续方程和能量方程知,流线密,表明流速大,压强低:而在机翼向地侧,流线较疏,压强较高。这表明整个机翼受到一个向上的合力,该力被称为升力。实验中为了显示升力方向,在机翼腰部开有沟通两侧的孔道,孔道中有染色电极。在机翼两侧压力差的作用下,必有分流经孔道从向地侧流至向天侧,这可通过孔道中染色电极释放的色素显现出来,染色液体流动的
流体力学实验
演示实验三 流谱流线显示实验(一)
(一) 实验目的要求
演示机翼绕流,圆柱绕流和管渠过流的定常流动,运用电化学法显示流场,使同学们对这些基本流动有一个直观了解。
(二) 实验装置
本实验的装置如图I-3-1所示。 图I-3-1 流谱流线显示仪
1.显示盘;2.机翼;3.孔道;4.圆柱;5.孔板;6.闸板;7.文丘里管;8.突扩和突缩;9.侧板;10.泵开关;11.对比度调解开关;12.电源开关;13. 电极电压测点;14.流速调节阀;15. 放空阀。(14、15内置于侧板内) 本实验装置配备有:
流线显示盘、前后罩壳、照明灯、小水泵、直流供电装置。 (三) 实验原理
现有的三种流谱仪,分别用于演示机翼绕流,圆柱绕流和管渠过流。
1、Ⅰ型 单流道,演示机翼绕流的流线分布。由图可见,机翼向天侧(外包线曲率
较大)流线较密,由连续方程和能量方程知,流线密,表明流速大,压强低:而在机翼向地侧,流线较疏,压强较高。这表明整个机翼受到一个向上的合力,该力被称为升力。实验中为了显示升力方向,在机翼腰部开有沟通两侧的孔道,孔道中有染色电极。在机翼两侧压力差的作用下,必有分流经孔道从向地侧流至向天侧,这可通过孔道中染色电极释放的色素显现出来,染色液体流动的
流体力学试题
第4章
4-8 计算下图中在下列两种情况下A点的表压强:
(1)管道出口有喷嘴时(如图示);(2)管道出口无喷嘴时。(不计损失) 解:(1)管道出口有喷嘴时,对1-1与2-2截面列伯努利方程,得
p?p?z1?1?1?z2?2?2
?g2g?g2g即:(2.1+3)+0+0=0+0+
221 1
?222g3
2 可得 ?2=2?9.807?5.1=10 m/s 对2-2和3-3截面列伯努利方程,得
22p??p3?3p2?2 即 3?3?3?0?0?2 z3???z2???g2g2g?g2g?g2g222 由连续性方程 ?3A3??2A2 得: ?3??2A2A3=4.01 m/s
A点的表压强 pA?p3??(?22??32)2?3?g
1000?(102?4.012)?3?100?09.807 ?=1.25×104 Pa
2(2)管道出口无喷嘴时,由连续性方程可知?3??2=10 m/s A点的表压强 pA?p3?
4-15一变直径水平放置的90?弯管,如图所示,已知d1=200mm, d2=100mm,管中水的表
压强p1g=200kPa,流量qV=226m3/h,流体通过弯管中的水头损失为0
流体力学题解
2
2-1 两高度差z=20cm的水管,与一倒U形管压差计相连,压差计内的水面高差h=10cm,
试求下列两种情况A、B两点的压力差:(1)γ1为空气;(2)γ1为重度9kN/m3的油。 已已知知::z=20cm,h=10cm。
解解析析::设倒U型管上部两流体分界点D处所在的水平面上的压力为p?,BC间的垂直距离为l,则有
pA?p???水(h?l?z);pB?p???1h??水l 以上两式相减,得 pA?pB??水(h?z)??1h
(1) 当γ1为空气时,气柱的重量可以忽略不计,则A、B两点的压力差为 pA?pB??水(h?z)?9810?(0.1?0.2)?2943Pa (2) 当γ1为重度9kN/m3的油时,A、B两点的压力差为
pA?pB??水(h?z)??1h?9810?(0.1?0.2)?9000?0.1?2043Pa
2-2 U形水银压差计中,已知h1=0.3m,h2=0.2m,h3=0.25m。A点的相对压力为pA=
24.5kPa,酒精的比重为0.8,试求B点空气的相对压力。 已 已知知::h1=0.3m,h2=0.2m,h3=0.25m。pA=24.5kPa,S=0.8。解解析析:
流体力学题库
一、 选择/填空
1.当水的压强增加1个大气压时,水的密度约增大( )。 A. 1/20000; B. 1/10000; C. 1/4000; D. 1/2000 2.液体的粘性主要来源于液体( )。
A. 分子热运动; B. 分子间内聚力; C. 易变形性; D. 抗拒变形的能力。 3.静水中斜置平面壁的形心淹深hc与压力中心淹深hD的关系为hc( )hD。 A. 大于; B. 等于; C. 小于; D. 无规律。
4.绝对压强pabs、相对压强p、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是( )。 A. pabs=p+pv; B. pv=pa- pabs;C. pabs=pa-p;D. pabs=p-pa。
5.一盛水圆筒静止时水面为水平面,当圆筒以匀角速度绕中心轴旋转时,水面将变成( )。
A. 斜面; B. 曲面; C. 水平面; D. 以上都有可能。 6.文丘里管用于测量流量时的主要工作原理是( )。
A. 连续性方程; B. 运动方程; C.伯努利方程; D. 动量方程。 7.两根管径相同的圆管,以同样速度输送水和空气,不会出现( )情况。 A. 水管内为层流状态,气管内为湍流状态; B. 水管、气管内均为