工程流体力学总复习.doc

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1、工程流体力学总复习绪论一、流体力学的研究对象二、流体的根本特点三、连续介质模型四、流体力学的研究方法及其应用第一章流体的主要物理性质1.1密度、重度与比重 流体的压缩性与膨胀性 流体粘性外表张力与毛细现象第二章 流体静力学2.1流体静压强及其特点2.2流体平衡微分方程式2.3 绝对静止液流体的压强分布2.4 相对静止流体 平面上液体的总压力曲面上的总压力2.7物体在绝对静止液体中的受力第三章 流体运动学 3.1研究流体运动的两种方法拉格朗日法 欧拉法拉格朗日方法与欧拉法的转换3.2流体运动的根本概念定常与非定常迹线与流线流管、有效过流截面与流量不可压缩流体与不可压缩均质流体流体质点的变形有旋流

2、动与无旋流动第四章 流体动力学根本方程组4.2 质量守恒方程连续性方程4.3 运动方程4.4 能量方程4.5 状态方程第五章 理想流体动力学5.1 理想流体运动的动量方程5.2 理想流体运动的伯努里方程5.3 理想流体运动的拉格朗日积分5.4 理想流体运动的动量守恒方程及其应用5.5 理想流体运动的动量矩定理及其应用第六章 不可压缩粘性流体动力学运动微分方程6.2 流动阻力及能量损失6.3 两种流动状态6.5 雷诺方程与雷诺应力6.6 普朗特混合长理论及无界固壁上的紊流运动6.7 园管内的紊流运动第七章 压力管路水力计算粘性流体的伯努里方程7.2 沿程阻力与局部阻力7.3 根本管路及其水力损失

3、计算7.4 孔口与管嘴出流第八章 量纲分析与相似原理8.1 量纲与谐原理8.2 量纲分析法8.3 相似原理第一章流体的主要物理性质1如图1所示，一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙=1mm，其间充满=0.1Pas的润滑油。锥体顶面半径R=,锥体高度H=,当锥体转速n=150r/min时，求所需旋转力矩。(38.83N.m)解：根据题意，由几何关系得：根据牛顿切应力公式，有；因此，由切应力产生的阻力矩有其中剪切微元面积为，故2设一平壁浸入体积很大的水中，由于存在外表张力，在靠近壁面的地方要形成一个曲面，如图8所示。假设曲面的曲率半径可以表示成，接触角与外表张力系数。试确定

4、平壁附近水面的形状与最大高度。解：对液面上任意一点A，设液面内侧压力为，外侧压力为，那么在重力场中绝对静止流体的绝对静压强为，所以设，那么有：当时，故；当时，故；当时，即第二章 流体静力学3如下图，一液体转速计由直径的中心圆筒与重为W的活塞、以及两直径为的有机玻璃管组成，玻璃管与转轴轴线的半径为R，系统中盛有水银。试求转动角速度与指针下降距离h的关系。解：在不转动时两液面高差为，根据等压面原理，有： 1在转动时两液面高差为，根据等压面原理，有： 2中心圆筒减少的液体体积应等于两玻璃管相对静止时增加的液体体积，即 3将式1与式2代入式3得：4矩形闸门AB宽为，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m

5、，油的比重为，闸门倾角=60，试求闸门上的液体总压力及作用点的位置。解：油水界面分界限将闸门AB分为两局部AE与EB两局部，见图示。1） 求闸门AE局部受到油压的总压力及其作用点 2求油压作用在闸门EB局部的总压力及其作用点3求水压作用闸门EB局部的总压力及其作用点4求闸门受到的总压力及其作用点对A点建立力矩平衡，那么总压力的作用点离A点的距离为5一直径D=的盛水容器悬于直径为D1= 的柱塞上。容器自重G=490N，=。如不计容器与柱塞间的摩擦，试求：1为保持容器不致下落，容器内真空压强应为多大。2柱塞浸没深度h对计算结果有无影响。(27.38kPa) 解：第三章 流体运动学6.一平面势流，其

6、势函数，判断该流动是否为不可压缩流，假设是求流函数及加速度表达式。解:1判断是否为不可压缩流体满足不可压缩流体的连续性方程，该流动是不可压缩流体流动。2求流函数2求加速度表达式7.一不可压缩流体的平面势流，其流函数，判断该流动是否无旋流，假设是无旋流那么确定相应的势函数及加速度表达式。解:1判断流动是否无旋流为无旋流。 2势函数3求加速度表达式第五第 理想流体动力学8.流体在水平面上作平面流动，流场的速度分布为：，。不考虑粘度影响，试求流场的压强分布表达式。解： 1流体可压缩性判断该运动流体为不可压缩流体。2是否稳为定流判断 ， ，该运动流体为稳定流。3是否稳为有势流判断，该运动流体为有势流动

7、无旋流动。4求流场的压强分布根据条件与上面判断，该流体为不可压缩理想流体、稳定流与无旋流动，那么有：流体在水平面上作平面流动，。流场的压强分布：9.下部水箱重224N，其中盛水重897N，如果此箱放在秤台上，受如下图的恒定流作用。问秤的读数是多少。2321N解：1求上水箱出口流速与流量根据题意，有，。那么2求下水箱出口流速与流量根据题意，有，。那么3求上水箱液体流入下水箱速液面时的速度4求秤的读数根据动量定理，液体受到的合外力为：下水箱受到液体的作用力。秤的读数为：第七第 压力管路水力计算10.如下图，水管直径，两断面相距，高差，通过流量，水银压差计读值，水银的密度。试求管道的沿程阻力系数。解： 1求管中流速2求管道的沿程阻力系数根据伯努里方程，建立1-1与2-2的能量平衡关系，即 1根据等压面原理，建立测压管压强平衡关系，即 2由式1与式2建立等式，即第 8 页