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1、 第一章一、问答题答案：1.什么是连续介质假定？答：质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间。在研究流体流动时，常摆脱复杂的分子运动和分子间相互作用，从宏观角度出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。2.压力与剪应力的方向及作用面的不同？答：压力垂直作用于流体表面的力，其方向指向流体的作用面。流体静压力的方向总是和所作用的面垂直，并指向所考虑的那部分流体的内部即沿着作用面的内法线方向。剪切力平行作用于流体表面的力。压力剪切力微元面上的表面力3.黏度的单位，物理意义及影响因素？ 答：单位：Ns/m2=Pas ； 1cP=10-3Pas。物理意义：流体的黏度为流体
2、流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。它反映流体粘性大小的物理量，黏度也是流体的物性之一，其值由实验测定。影响：液体的黏度，随温度的升高而降低，压强对其影响可忽略不计。气体的粘度，随温度的升高而增大，一般情况下也可忽略压强的影响，但在极高或极低的压强条件下需考虑其影响。4.体积流量与质量流量？答：1）体积流量单位时间内流经管道任意截面的流体体积，称为体积流量，以qv表示，单位为m3/s。2）质量流量单位时间内流经管道任意截面的流体质量，称为质量流量，以qm表示，单位为kg/s。 体积流量与质量流量的关系为: qm= qv 5.平均流速与质量流速？答：1）平均流速：单位时间
3、内流体质点在流动方向上所流经的距离，单位为m/s，简称为流速。 uqv/A 2）质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量， 以G表示，单位为kg/（m2s）。质量流速与流速的关系为G= qm /V= qv/V= u6.定态流动与非定态流动？定态流动:流体流动系统中，若各截面上的温度、压强、流速等参量仅随所在空间位置变化，而不随时间变化。非定态流动:若系统的参变量不但随所在空间位置而变化而且随时间变化，则称为非定态流动。7. 化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式？答：主要应用与以下三个方面：（1）压强差与压强的测量。 （2）测量容器内的液面位置（3）计算液封高度。8. 扼要说明柏努利
4、方程式和流体静力学基本方程式的关系?答：静止流体。此时柏努利方程式即可化简为静力学基本方程式。所以，静力学基本方程式是柏努利方程式的一个特例。9.流体流动的类型?判断依据？答：层流与湍流。流体的流动类型可用雷诺数Re判断。 Re=du/mRe准数是一个无因次的数群。流体在圆形直管内流动时：（1）当Re2000时，流动为层流，此区称为层流区；（2）当Re4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；（3）当2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，与外界干扰有关，该区称为不稳定的过渡区。10 .雷诺数的物理意义？答：Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志流体流动的湍动程
5、度。其值愈大，流体的湍动愈剧烈，内摩擦力也愈大。11. 湍流黏度与黏度的区别？答：e称为湍流粘度，单位与相同。但二者本质上不同：粘度是流体的物性，反映了分子运动造成的动量传递；而e不再是流体的物性，反映的是质点的脉动所造成的动量，传递是人为地仿照牛顿粘性定律类比出的虚拟物理量，是说明湍动程度的系数。12.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于?答：前者是恒截面，变压差；后者是恒压差，变截面。13. 什么是理想流体？引入理想流体的概念有什么意义？答：流动时没有阻力的流体，即总能量损失为零，称这种流体为理想流体。 自然界中不存在理想流体，但引入这个概念可使复杂的流体流动问题得以简化。二、填空题1.
6、流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈抛物线形曲线，中心最大速度为平均速度的 2倍。此时摩擦系数与/d无关，只随Re加大而减小。2. 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数与Re及/d有关。在完全湍流区则与雷诺系数的关系线趋近于水平线。3. 在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的 4 倍。 解析：据()2（）2(2)2=44. 流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为直管阻力和局部阻力两种。局部阻力的计算方法有阻力系数法和当量长度法。5. 在静止的同一种连续流体的内部，各截面上位能与静压能之和为常数。6.流体在管内作湍流流动
7、时，在管壁处速度为零,邻近管壁处存在滞流（或层流）内层，且Re值越大，则该层厚度越 薄（或小）。7. 定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上总机械能相等。它们是位能、动能和静压能之和，每一种能量不一定相等，但可以互相转换。三、选择题B 1. 判断流体流动类型的是（） （A）Eu准数 （B）Re准数 （C）/d （D）PfD 2. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（）（A）同一种流体内部 （B）连通着的两种流体（C）同一种连续流体 （D） 同一水平面上，同一种连续的流体C 3. 在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（
8、）（A）A、B两截面间的总能量损失 （B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差 （D）A、B两截面间的局部阻力D 4. 气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ ） （A） 速度相等 （B） 体积流量相等 （C） 速度逐渐减小 （D） 质量流速相等C 5. 湍流与滞流的本质区别是（ ） （A）湍流的流速大于滞流的 （B） 湍流的Re值大于滞流的 （C） 滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 （D） 湍流时边界层较薄四、计算题1）某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为？（Pa）真空度=大气压-绝压绝对压强=640-500=
9、140mmHg1401.013105/7601.866104Pa。2）空气中各组分的摩尔分数为：0.21O2、0.78N2、0.01Ar。（1）求标准状况下空气的平均密度0；（2）求绝对压强为3.8104Pa、温度为20时空气的平均密度；比较两者的结果。（1）求空气的0：已知MO2=32，MN2=28，MAr=40。单位均为g/mol。先求出标准状况下空气的平均密度Mm： Mm=MO2O2+MN2N2+MArAr=320.21+280.78+400.01 =28.96 g/molkg/m3（2分）（2）求3.8104Pa、20时空气的平均密度： kg/m3（2分）由计算结果可看出：空气在标准状
10、况下的密度与其在3.8104Pa、20状态下的密度相差很多，故气体的密度一定要标明状态。3）水在附图所示的水平管内流动，在管壁A处连接一U形管压差计，指示液为汞，密度为13600 kg/m3，U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为101.33kPa，水的密度取1000 kg/m3，其它数据见附图，求A处的绝对压强为多少Pa？解：（1）取U形管中处于同一水平面上的B、C、D三点，根据等压点的判定条件可得到PB=PC，PC=PD，于是可得PB=PC=PD （2）根据静力学基本方程式可得：PD=Pa+RHgg=Pa+0.25Hgg=PB PA=PB+hH2
11、Og=PD+hH2Og= Pa+0.25Hgg+0.20H2Og 于是A处的绝对压强：PA=101330+0.25136009.81+0.2010009.81=136646Pa=136.646kPa 4）温度为27的氮气流过内径为150mm的管道，入口处压强为150kPa；出口处压强为120kPa，其流速为20m/s。求质量流速G kg/(m2s)和入口处流速u入（氮气在管道内的流动可按等温流动处理）。解：由于气体的密度是温度和压强的函数，所以要分别求入口和出口的密度；求质量流速G。入口处N2：p入=150kPa, 出口处N2：p出=120kPa, 质量流速G。 （2）求u入5）当20的甘油(
12、=1261kg/m3, =1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m/s时,计算其雷诺准数Re?由雷诺准数定义式求解Re=168.25,层流6）已知一密闭管路，管的内径为d，管长为L，液体在管内作稳定连续层流流动，流量为V m3s -1,总的阻力损失为hf。现将管的内径换成d/2，其它均不改变，此时新管路内的流速为？（ms -1），流体流动的总阻力损失为？（m）。7）水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为200mm，试问测量段的阻力为多少？ 以水银计左侧水平面0-0为基准面,左侧测压孔1-1截面和右侧测压孔2-2截面与管道围成的区域为研究对象,在两测压孔之间列柏努
13、利方程式得： 由0-0为等压面，由流体静力学方程式可得由 d2=0.5 d1，得将（2）（3）等式带入（1）得9）质量流速为16200 kg/h的25%氯化钠（NaCl）水溶液在503mm的钢管中流过。已知水溶液的密度为1186kg/m3，粘度为2.310-3Pas。求（1）判断该水溶液的流动类型。解：（1）算出Re准数后即可判断流动类型m/s 流型为湍流 10) 实验室为了控制流动为定态流动，采用带溢流装置的高位槽。（如本题附图）槽内水经893.5mm的管子送至密闭设备内。在水平管路上装有压强表，读数为6104 Pa。已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失10 J/kg。每小时需要水2.
14、85104 kg。求高位槽液面至压强表安装处的垂直距离h。解：（1）取高位槽水液面为1-1截面，压强表安装位置为2-2截面，以水平管的中心线为基准水平面，如图中所示。（2）可列出柏努利方程： 各量确定如下：z1=h（待求值），p1=0（表压），u10，We0, z2=0，p26104Pa（表压），u2可求出, 10 J/kg （3）求u2： 取，而 （4）将以上各值代入上述伯努利利方程式，可求出z1：9.81 z1+0+0+0=0+1.51.5/2+6104/103+10可得z1=7.25 m12)用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管为763mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取1000kg/m3。求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kW）解：（1）求u： qv=uA （2）求Ne。取水池液面为1-1截面，且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为2-2截面，如图所示。在两截面间列出柏努利方程： 各量确定如下：z1=0，u10，P1表=0，z2=26m， u2=u=2.49m/s，P2表=6.15104Pa，Wf=160J/kg
