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传输原理课后习题答案
流体静力学（吉泽升版）
2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?
解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?
解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。
解:流体静力学基本方程为：Z1?P1?Z2?P2或P?P0??gh?P0??h ??
同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。
2-4如图2-22所示，一圆柱体d＝0.1m，质量M＝50kg．在外力
F＝520N的作用下压进容器中，当h=0.5m时达到平衡状态。求
测压管中水柱高度H＝?
（F?mg)解：由平衡状态可知：??g(H?h) 2?(d/2)
代入数据得H=12.62m
2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl＝0.9m，h2＝0.4m，h3＝1.1m，h4＝0.75m，h5＝
1.33m。求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。
P2?P1??g(h1?h2)?4900(Pa)
P3?P1??g(h3?h1)??1960(Pa)
P4?P3??1960(Pa)
P5?P4??g(h5?h4)?7644(Pa)
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流体力学问答题
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第一章 流体力学基础
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（59学时＋5学时习题）
第一章 流体的属性 （4学时）
第一节流体力学研究对象及发展史
计划课时1学时
介绍流体力学的研究对象、我们身边发生的流体力学问题，主要内容：
1 什么是流体力学?工程流体力学的任务？
2 我们身边发生的流体力学问题
3 流体力学的发展史及其分类
4 流体力学在人类进步中的作用
第二节流体的定义和连续介质假设
计划课时1学时
介绍流体的定义及其基本特点，以及连续介质假设，主要内容有：
1 什么是流体？流体的特点
2 作用在流体上的力
3 连续介质假设
1 流体具有哪些基本特点
2 作用在流体上的力有哪几种？
3 欧拉为什么要引入连续介质假设？连续介质假设在哪些情况下失效？
第三节 流体的基本属性
计划课时3学时
本节重点介绍流体的密度、粘性、可压缩性，主要内容有：
1 流体密度的定义
2 粘性的定义和粘性切应力
3 牛顿内摩擦定理
4 流体的压缩性和膨胀性
5 液体的表面张力
1 什么是流体的动力粘度和运动粘度？动力粘度随温度的变化规律？
2 什么是粘性流体（真实流体）和理想流体？
3 什么是牛顿流体和非牛顿流体？
4 流体的可压缩性与哪些因素有关？
5 可压缩流体和不可压缩流体的定义是什么？
第二章 流体静力学（7学时）
第一节 流体静压强及其特性
计划课时1学时
讲清楚流体静压强的特点，引入微元体分析法：
1 流体静压强的定义
2 流体静压强的两个基本特征
第二节 流体静力学基本方程
计划课时2学时
本节重点介绍静止流体内压强分布规律，主要包括以下内容：
1 流体微分平衡方程
2 静止流体内压强差公式
3 重力场下静止流体的压强分布
4 液柱式测压计的基本原理
1 什么是正压流体？
2 什么是等压面？
3 流体静力学基本方程的意义？
4 什么是Pascal原理？列出所知的利用Pascal原理进行传动、传力的设备。
5 绝对压强与表压强的关系？什么是真空度？
第三节 液体的相对平衡
计划课时2学时
本节介绍处于相对平衡状态的液体内的压强分布及其应用：
1 等加速直线运动容器中液体的压强分布和等压面方程
2 等角速度旋转容器中液体的压强分布与等压面方程
1如何利用U型管测量等加速度运动物体的加速度?
2 离心泵和风机的真空度是如何形成的？
3 液体转速计的工作原理？
第四节 液体作用在壁面上的力
计划课时2学时
本节重点介绍静止流体作用在物体上的力的工程算法，内容有：
1 静止流体作用在平板上的力
2 静止流体作用在二维曲面上的力
3 作用在浸没物体上的总合力
第三章 流体运动学(3学时)
第一节 流场及其描述方法
计划课时1学时
本节强调下面三组概念：
1 拉格朗日法和欧拉法
2 系统和控制体
3 随流导数、局部导数和迁移导数
1 拉格拉日方法和欧拉法描述流场各自的特点？
2 写出流体运动的加速度，说明各项的意义
3 什么是定常流场？
4 什么是均匀流场?
第二节 流线和迹线
计划课时2学时
本节重点介绍流线的概念与特征，主要围绕以下方面展开：
1 迹线的定义和迹线方程
2 流线的定义与流线方程
3 流线的基本特征
4 流管、微元流管和流量的计算
1 什么条件下流线与迹线重合？
2 在流动发生的空间内，流线是否可以相交？为什么？哪些情况下流线相交？
3 什么是体积流量？什么是质量流量？如何计算流量？
第四章 流体动力学分析与应用 （10学时）
第一节 雷诺输运理论与积分形式的连续性分成
计划课时2学时
本节重点介绍如何利用雷诺输运理论推导积分形式的流动控制方程，主要内容有：
1 雷诺输运公式
2 积分形式的连续性方程
3 一元定常管流的连续性方程
第二节 能量方程和伯努利方程
计划课时3学时
本节的重点是沿流线成立的伯努利方程与应用，内容有：
1 重力场下一元绝热定常流动的能量方程
2 不可压理想流体定常流动的伯努利方程
3 一元定常管流的伯努利方程
4 伯努利方程的应用（皮托管测流速、文丘里管测流量）
1 沿流线成立的伯努利方程与一元管流的伯努利方程应用条件有何异同？
2 伯努利方程的物理意义是什么？
3 粘性流动的伯努利方程？
第三节 动量方程及其应用
计划课时2学时
本节重点是如何利用动量方程计算流体与固体之间的作用力,内容有：
1 定常流动的动量方程
2 旋转坐标下的动量方程
3 动量方程的应用
1 如何选择适当的控制体？
2 作用在控制体上的外力和方向？
3 动量方程中的速度分量的方向如何确定？
第四节 动量矩方程及其应用
计划课时3学时
本节重点是应用动量矩方程确定叶轮机械的理论功，内容包括：
1 定常流动的动量矩方程
2 叶轮机械基本公式－欧拉公式
第五章 管内损失计算 （12学时）
第一节 流体运动的流态
计划课时1学时
本节重点介绍层流和紊流两个概念，主要内容有：
1 雷诺实验和雷诺数
2 层流和紊流的主要特征
第二节 管内流动的能量损失
计划课时1学时
本节重点是几个基本概念：
1 沿程能量损失和沿程阻力系数
2 局部能量损失和局部阻力系数
3 粘性流动的总流伯努利方程
4 充分发展的流动
1 管内流动沿程损失和局部损失的形成原因？
2 影响沿程损失的因素有哪些？
3 充分发掌管流具有哪些特征？
第三节 圆管内不可压层流
计划课时2学时
本节以圆管内层流为例介绍定常的充分发展的层流分析方法，主要内容有：
1 圆管内层流的应力分布规律
2 圆管内层流的速度分布特点
3 圆管内层流的沿程阻力公式
1 圆管内层流的切应力沿半径呈什么分布？
2 层流的速度分布剖面是什么？
3 层流的沿程损失系数？
第四节 圆管内不可压湍流
计划课时3学时
本节的重点是掌握圆管内沿程损失的计算，内容包括：
1 湍流瞬时量、脉动量就和时均量
2 管内湍流的粘性底层、湍流核心层及两者间的过渡层
3 水力光滑和水力粗糙
4 湍流切应力的概念
5 Prandtl混合长度模式
6 圆管内湍流速度分布
7 沿程损失系数和Moody图
第五节 管路损失计算
计划课时5学时
本节重点是三类管路计算问题以及串联、并联管路的计算，内容有：
1 单一圆管内流动损失计算的三种问题
2 非圆截面管的损失计算
3 串联管路
4 并联管路
5 分支管路和管网概念
6 孔口出流
第六章 外部绕流阻力 （5学时）
第一节 边界层基本概念
计划课时1.5学时
本节的重点是边界层的概念与其特点，内容包括：
1 边界层的提出
2 层流边界层、湍流边界层和混合边界层
3 边界层的特点
4 边界层厚度、位移厚度、动量损失厚度和能量损失厚度的定义
1 边界层具有哪些特点?
2 边界层动量损失厚度代表了什么？
第二节 二维平板边界层
计划课时2学时
本节的重点是掌握二维平板层流和湍流边界层的特点，内容包括：
1 Von-Karman边界层动量积分关系式
2 平板层流边界层的近似计算
3平板湍流边界层的近似计算
第三节 边界层分离和绕流阻力
计划课时1.5学时
本节的重点是边界层分离的概念，内容有：
1 什么是边界层分离
2 边界层分离的条件
3 粘性流体绕流物体的阻力
1 发生分离的必要条件有哪些？
2 分离发生后Prandtl的边界层理论还实用吗？
3 静止空气中水平飞行的物体受到哪些阻力作用？采用哪些措施可以减小阻力？
第七章 可压缩流体动力学 （6学时）
第一节 音速和马赫数
计划课时1学时
本节的重点是掌握马赫数的定义，了解小扰动在运动气流中的传播特点：
3弱扰动在运动气流中的传播
第二节 一元等熵管流的基本方程
计划课时2学时
本节的重点是等熵流的概念和一元等熵管流的基本方程，内容有：
1 等熵流动
2 一元等熵流动的能量方程
3 滞止参数与静参数的关系
4 连续性方程
第三节 喷管中的等熵流动
计划课时3学时
1 气流参数与通道截面变化规律的关系
2 收缩喷嘴的可压缩等熵流动计算
1 如何判被收缩喷嘴的工作状态？
第八章 相似原理 （5学时）
第一节 流动相似的条件
计划课时1学时
本节了解流动相似的基本条件以及相关相似比例常数：
1 几何相似和长度比例常数
2 时间相似和时间比例常数
3 运动相似和速度比例常数
4 动力相似和力比例常数
第二节 相似原理和相似准则
计划课时1学时
本节的重点是掌握流体力学中的相似准则数，内容有：
1 相似原理
2 工程流体力学中常见的相似准则数
第三节量刚分析
计划课时1学时
本节的重点利用量纲分析法得到相似准则数
第四节模型计算
计划课时2学时
本节通过实例介绍近似模化计算的方法,内容有：
1 全面力学模型实验
2 近似模型试验 （包括Fr,Re,Ma,Eu）
第九章 CFD数值模拟简介 （7学时）
第一节 微分形式的流体力学基本方程
计划课时1学时
本节利用微元分析法导出微分形式的流体力学基本方方程，包括连续性方程、N-S/Euler方程和能量方程，内容有：
1 微分形式的连续性方程
2作用在粘性流体上的压强和切应力张量
4 粘性流体的微分形式的动量方程
5 Euler方程，势流流动
6 能量方程
1 写出微分形式的不可压流动的连续性方程。
2 简述N-S方程各项的物理意义？什么是Euler方程？
3 什么是势流流动？
4 什么是流函数和势函数？流函数和势函数成立的条件？
第二节 CFD数值模拟的作用与基本解法
计划课时2学时
本节从实例出发介绍利用CFD技术进行流动模拟的基本解法：
1 什么是CFD？CFD技术在科学研究与产品研发中的地位
2 CFD数值模拟中的几个关键步骤
3 常见的CFD数值模拟软件
第三节 Phoenix的上机操作
计划课时4学时
本章要求：
1 会利用Phoenix软件完成简单流动问题的数值模拟，包括网格生成、流场计算与后处理。
2 了解CFD技术的应用范围与基本思路
3 本章内容根据机房上机时间安排讲课计划