第一章 流体的主要物理性质

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

2、在图所示的虹吸管中，已知H1=2m，H2=6m，管径D=15mm，如果不计损失，问S处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q各为若干?(注意：管B端并未接触水面或探入水中)

解：选取过水断面1-1、2-2及水准基准面O-O，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程

再选取水准基准面O’-O’，

列过水断面2-2及3-3的贝努利方程

图 虹吸管

(B) 因V2=V3 由式(B)得

5、有一文特利管(如下图)，已知d1 ?15cm，d2=10cm，水银差压计液面高差?h??20cm。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。

解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p1和p2，则由式

v2??const可建立有关此截面的伯努利方程： ?2p2v12p1v2p???2 2?2? 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A1和A2与流体流速v1和v2的关系

式为

A1v1?A2v2

所以 v2?2(p1?p2)2(p1?p2) 通过管子的流体流量为 Q?A2 A22A22?[1?()]?[1?()]A1A1(p1?p2)用U形管中液柱表示，所以

Q?A22g?h(?'??)?2?9.81?0.2?(13.55?103?1?103)32(m/?(0.1)?0.0742A2240.12?[1?()]103?(1?())A10.152s)

如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm，弯管与水准的夹角45°，水流流过弯管时有一水准推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。

[解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前後断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。

设管壁对流体的作用力R，动量方程在x轴的投影为：

式中 ?、?'——被测流体和U形管中流体的密度。

则

动量方程在x轴的投影为：

镇墩对流体作用力的合力R的大小及方向为：

流体对镇墩的作用力P与R的大小相等方向相反。

3

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m，试求教重度y和品质体积v。 解：由液体密度、重度和品质体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V1∴品质体积为????0.001(m3/kg)

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某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m时体积为995cm，当压强为1MN／m时

3

体积为1000 cm，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??-63

1??V? ??V??P?TΔV=995-1000=-5*10m

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注意：ΔP=2-1=1MN/m=1*10Pa

3-9-1

将V=1000cm代入即可得到KT=5*10Pa。 注意：式中V是指液体变化前的体积

如图所示，在相距h＝的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄

板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝s被拖动时，每平方米受合力F=29N，求两种油的粘度各是多少? 解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为

?yx?F???0 AY平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即

F??合??1?0h/2??2?0h/2?6??0h