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1、Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 1-3-2，1-3-4，1-3-7 ， 1-4-2第一章：1Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械u流体的粘滞性是流体在运动状态下抵抗剪切变形的能力；u牛顿流体服从牛顿内摩擦定律，即 ；u流体的速度梯度即角变形速度（剪切变形速度）；u液体的粘滞系数随温度升高而减小，气体的粘滞系数随温度升高而增大；u理想流体是不考虑粘滞性作用的流体。流体的粘性总结2Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械 1. 什么是连续介质假说？为什么流体质点要宏
2、观上充分小，微观上充分大？连续介质假说在什么条件下是合理的？ 2. 什么是体积弹性模量？怎样求气 体和液体的体积弹性模量？ 3. 牛顿内摩擦定律中 的物理意义是什么？ 和 的单位各是什么？ 4. 试叙述温度和压力对 和 的影响。练习3Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械1-1. 力学意义上流体和固体有何不同习题答 静止时流体只承受压力不承受拉力，不具备抵抗剪 切变形的能力；固体可以承受压力和拉力，具备抵抗剪 切变形的能力。本构关系不同，流体的应力与应变率成比例关系固体的应力与应变成比例关系。1-2 量纲与单位是同一概念吗？ 答：不是同一概念。量纲是单位
3、的类别。单位是量纲的 基础，单位分国际单位制、工程单位制和英制等。4Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械1-3-2. 200的水在两固定的平行板间做定常层流运动。取原点 在下板，y轴垂直于平板，速度分布为u,试求两平板所受切应 力习题Q=0.33m3/s.m 5Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械6Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械1-3-4 平板重mg=9.81N,面积A=2m2 ,板下涂满油，油膜厚度 h=0.5mm。以速度U=1m/s沿=450度的斜平壁下滑。试
4、求油的 粘度习题mgF7Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械力矩M 剪应力速度u习题1-3-7已知：d=30cm,L=30cm,=0.2cm,=15rad/s,M=8.5Nm求： 润滑油的动力粘滞系数。8Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械习题1-4-2已知水的体积弹性模量K=2*109Pa,若温度保持不变，应加多大压强，才能使其体积压缩5%体积弹性模量9Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-2-2， 2-3-2，2-4-2 ，2-5-3 2-5-510Flu
5、id Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械1 拉格朗日法质点系法以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运 动规律的研究来获得整个液体运 动的规律性。2 欧拉法流场法 考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流 动空间的流动情况，即着眼于研 究各种运动要素的分布场。 任一物理量B：流体质点坐标： 11Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械两种方法的比较两种方法的比较 拉格朗日法欧拉法分别描述有限质点的轨迹同时描述所有质点的瞬时参数表达式复杂表达式简单不能直接反映参数的空间分布直接反映参数的空间分布不适合
6、描述流体微元 的运动变形特性适合描述流体微元 的运动变形特性拉格朗日观点是重要的流体力学最常用的解析方法当地法随体法拉格朗日法欧拉法质点轨迹：参数分布：B = B（x, y, z, t） 描述方法描述流体运动的两种方法12Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械um管轴处最大流速,求流量Q,平均流速和最大流速之间的关系圆管过流断面上的流速分布公式 平均流速作业： 2-2-213Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-3-2 已知：直角坐标系中的速度场 ux=x+t； uy= -y+t；uz=0, 求： t
7、= 0 时过 M(-1,-1) 点的流线与迹线。1 流线 ( t 为参量 )解：M(x=1,y=1,t=0)双曲线族14Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械2. 迹线 ( t 是变量 )齐次方程齐次方程通解试探特解非齐次方程通解特解15Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械齐次方程齐次方程通解非齐次方程通解试探特解特解16Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械2. 迹线 ( t 是变量 )M(x=1,y=1,t=0) A=2,B=217Fluid Mechanics and
8、 Machinery 流体力学与流体机械=时变加速度+位变加速度当地加速度（时变加速度）迁移加速度（对流加速度）质点加速度18Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械体积流量 Q=vAr1r2l收缩管的迁移加速度?19Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-4-2已知直角坐标系中的速度场试问1该流场是几维流动，2求点（2，2，3）处的加速度点（2，2，3）处， x=2，y=2，z=320Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-5-3,已知速度场，进行运动分析
9、旋转角速度线变形率流线角变形速率21Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-5已知速度场u=2y+3z,v=2z+3x,w=2x+3y.试分析点（1，1，1） 的运动状态：1-线变形率，2-体积膨胀率，3-角变形速率，4- 旋转角速度。旋转角速度角变形速率线变形速率 体积膨胀率22Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-5流线求： 过 M(a,b) 点的流线已知：直角坐标系中的速度场23Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 2-7角变形速率旋转角速
10、度求：角变形速度，线变形速度和涡量已知：直角坐标系中的速度场线变形速度涡量24Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 3-1-1-2，3-1-2-2，3-1-4， 3-2-2, 3-6-6，3-6-10第三章25Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业： 图示容器内有重度=9114Pa的液体；宽b=1.2m,长l=1.5m。液体深度h=0.9m。 求：当容器以g分别向上和向下 加速运动时容器底部受的水压力 1. 体积力分量边界条件：z = 0，p = p0向上26Fluid Mechanics and Ma
11、chinery 流体力学与流体机械作业：求使下面不可压流体的速度场存在的条件12答1答227Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业：3-1-1-2 3-1-2-2判断下面不可压流体的速度场是否满足连续性条件1答1答2228Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业：3-1-4例已知x方向的速度分布，试求y方向的速度分布。设y=0,v=0不可压二维连续性方程y=0,v=0;f(x)=029Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业：3-2-1 3-2-2如下不可压流体的速度
12、场，粘性系数 分析应力状态答3-2-13-2-2答30Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械作业：应力分析如下不可压流体的速度场，粘性系数；求应力答31Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第三章作业：3-6-1盛水容器的固壁如图所示，自由液面上为大气压强。试定性画出斜壁或曲壁上的压强分布。32Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械绘制下图所示容器AB侧壁的压强分布图。并注明个关键点的压强值 和相对压强为零的等压面位置。已知油的容重=5000N/m3， 容器上部表压读数为-1
13、N/cm2。重力加速度g取值10m/s2。空气油水2m2m2m真空表AB33Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第三章作业：3-6-4水银气压器的读数在海平面上为h=760mmHg,在山顶上的读数为h0=730mmHg。空气的密度为=1.3kg/m3。试求山顶的高度H简单地采用如下关系，即不考虑温度随高度的变化34Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第三章作业：3-6-6如图所示对称贮液罐连通器，已知A,B,C,和h1,h2,h3,h4及p0 ，试求A罐底压强pb和灌顶压强pt的表达式，并讨论它们与h1的关系A
14、BCA Bptpbp0h1h4h3h2pcpc35Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械如图所示，设A,B杯直径为d1=4cm,U形管直径d2=4mm；杯中液体密度1=880kg/m3,U形管液体密度2=2950kg/m3；原先A和B杯中的液面处于同一高度， U形管液位差 h=0.04m。当在A杯上增加压力p时，A杯液面下降y，B杯液面上升 y，U形管液位差H=0.06m 。求此时的p=p1-p2。作业：3-6-10U形管液面左端下降zp2xHp1h2ypcpczz36Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械试述伯努
15、利方程成立的条件1.定常流动3.质量力只有重力2.无粘流动4.不可压流动大前提小前提+结论a沿流线成立b沿涡线成立c无旋流处处成立37Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第4章作业： 4-2-6某系统中不可压缩非牛顿流体以速度分布 流入二维平行平板槽内，式中u0为x轴上最大速度，b为槽高。 在图示坐标系中设下游截面的速度分布变为 试求u0与um的关系。xybu0um38Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第4章作业： 4-3-3 在管壁和轴线上安装U形管测压计如图所示。水管直径d=50cm, U形管内的密度h=
16、800kg/m3 ，液位差h=30cm。求轴线上的速度vdhvp0p1 ppcx39Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第4章作业： 4-3-3 集流器通过离心式风机从大气中吸取空气。在直径d=20cm的流通 管壁上接单管测压计到一水槽内,如图所示。若水面上升h=25cm， 空气密度=1.29kg/m3 。求集流器中的空气流量。hdp0p0pv伯努利方程静力平衡方程40Fluid Mechanics and Machinery 流体力学与流体机械第4章作业： 4-4-3 图示一900转角收缩弯管，水从直径d1=15cm的大管流入弯管，流速 v1=2.5m/s,压强p1=68.6kPa,流入直径d2=7.5cm的水管。求保持弯管 静止的力
