工程流体力学水力学（通用8篇）
一、心得体会 通过这五天的实习，让我学到了很多课堂上根本学不到得东西，仿佛自己 工程力学认识实习报告 3工程力学结业报告工程力学工程力学专业介绍工程力学试题及答案工程力学试题
一、心得体会
通过这五天的实习，让我学到了很多课堂上根本学不到得东西，仿佛自己一下子成熟了，不仅懂得了怎样做事而且懂得了很多做人得道理。我也明白了肩上得重任，看清了人生和今后努力的方向，不管遇到什么事情都要认真得思考，不能太过急躁，要对自己所做的事情负责，同时也理解了很多事情，为以后工作积累了一些经验。
我知道工作是一项热情得事业，并且要有持之以恒的品质精神和吃苦耐劳的品质。这次难得的认识实习经历，是我打开了视野，增长了见识，为我们今后进一步走向社会打下了基础。
二、成果总结
力学在机械工程中的应用
在视频力学在机械工程中的应用中，我们明白了一些力学研究中的问题，如：结构部件为什么在某种条件下失效？如何定量精确预报事故发生？等。机械是机构与机器的合成，我们重点了解构件承载能力的分析，机械振动的计算，机构运动的设计。承载力学是力学应用的重要方面，在对强度的计算中会运用到计算力学，机构的承载能力与刚度，稳定性，强度。在对机械振动的计算中我们还运用了机震力，在对机构运动设计中应用了理论力学与机械原理。
化学工业中的流体力学
在视频化学工业中的流体力学中，我们知道了板式塔中塔板的种类，有无溢流塔板，泡罩塔板，F型塔板，T型塔板等。填料塔中填料的种类，还有萃取塔，流化床与气液两相流等概念。
力学在土木工程中得应用
在观看力学在土木工程中的应用中我们知道了在土木建筑中会运用到结构力学、弹性力学、材料力学等力学知识。
力学与现代生活
在视频中我们了解到一些力学问题造成的重大影响，如86年挑战者号的爆炸知识因为没有考虑到温度对一个小小橡皮圈的影响，还有塔库马悬桥的倒塌，只是因为流动的空气形成了卡门涡街。我们运用伯努里定律设计飞机的机翼，再根据机翼上下面风速差产生压力使飞机飞起来。航天工程，生命领域，能源领域均是以力学为基础的，我们可以运用流体力学原理解决股市问题，连亚洲金融风暴也可以用连通器原理解释。
钻井设备与工艺，采油设备，压裂酸化，修井作业与设备，井下工具
在视频中我们了解到钻机的组成是由起升系统，旋转系统，循环系统，动力设备，传动系统，控制系统，井架和底座，辅助设备组成。钻机的工作过程是由正常钻进，接单根，下钻，起钻组成。采油的设备有抽油机抽油与电泵采油，井下工具有封隔器，喷砂器，配水器。
工程力学认识实习“工程力学实习报告”(2): 力学在水利工程中的应用 在视频力学在水利工程中的应用中我们了解到灌溉中的渡槽是由槽深和下部支撑构成的，它会承受水载荷，风载荷，自重的影响。解决这些问题会运用到理论力学，材 力学在水利工程中的应用
在视频力学在水利工程中的应用中我们了解到灌溉中的渡槽是由槽深和下部支撑构成的，它会承受水载荷，风载荷，自重的影响。解决这些问题会运用到理论力学，材料力学，结构力学进行受力分析。大坝分为重力坝和拱坝，重力坝的特点是体积大，在分析其受力时我们会运用到材料力学，弹性力学，塑性力学，有限单元法。而拱坝则是由梁和拱共同作用。在计算地震对坝体影响时会用到振动理论，在研究放水时对坝体影响时会运用到固体力学，流体力学，交叉学科。
力学在船舶及海洋工程中的应用
在视频力学在船舶及海洋工程中的应用中我们了解到在轮船的行驶中，轮船的平稳行驶是水轮机与船闸作用的结果，船闸的主题是闸手。浮力是指被物体排开水的重量，船舶的前进是靠反作用力做推力而推进的，轮船行驶中受到的阻力又与器速度有关。船梁是一种超静定的构件。
对于工程力学的认识
工程力学专业的特色和优势就是与任何学科都又联系，分类广泛。专业的培养目标是掌握理论分析能力，能将复杂的问题简单化处理然后再复杂的分析。要掌握计算工具，如Ansys，Fluent等。掌握实践能力，力学是与实践能力相挂钩的学科。
三、认识收获
1 广教学媒体
教学大纲，课程说明、课程实施方案和多媒体课件是教师授课和学生学习的载体。工程流体力学课程除了完善上述刚性载体，还特别重视印刷媒体、网络媒体、音像媒体，新闻媒体、实物媒体的教学辅导作用，多渠道获取教学资源和教学信息。寓枯燥抽象的流体力学公式概念于形象直观的理解和掌握。
1.1 印刷媒体
工程流体力学参考书，过控专业的《工程流体力学》是过程装备与控制专业核心课程统编教材，由于难度大，很多高校已经放弃使用。我校一直坚持使用，但指定学生同时使用难度较低的工程流体力学参考书，教师掌控知识高点但简化应用背景，与低难度教材在静力学基本方程、动量定理、伯努力方程、N-S方程等重要的知识点做好教材与参考书的对接。
1.2 网络媒体
国家精品课程建设已经为工程流体力学的教学创造了非常繁荣的精品网络课件群；相比教材，课件的解析性、沟通性、纠偏性和练习性强，优秀的网络课件是工程流体力学课程的宝贵教学资源。
1.3 音像媒体
都江堰、灵渠、三峡等水利工程都已逐渐成为重要的旅游景点，利用这些景点的专题片了解水利工程的流体力学知识：都江堰的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶引水口；灵渠的铧嘴与三七分流；三峡蓄水与沿江生态；引导学生们从流体力学的视角去感受人类水利史上充满智慧光彩的宏大工程。旅游景点的音像宣传片也是学生课后学习的有益素材。
1.4 新闻媒体
与流体力学相关的大事件新闻报道是流体力学教学内容的重要点缀。灵芝机场建在雅鲁藏布江的峡谷里，周围都是海拔4600米以上的山，2006年9月1日灵芝机场首航是对27m/s风流和切变的成功挑战；2007年2月顶风行车的新疆列车倾覆，龙卷风新闻报道、因起飞跑道错误而导致的坠机事件、南水北调、西气东输的工程进展等都是流体力学知识相关度极高的新闻素材，启发学生们关注身边的流体力学。
1.5 实物媒体
实物及模型直观、可触，是最好的多媒体。例如对于测压部分，将压力表、皮托管等小体积实物带进课堂，让学生课后动手解剖；组织学生观察手动压水井，并利用所学知识分析其原理、了解其结构；组织学生利用课余时间观察实验室的部分流机实物及模型，加深对流机的原理、结构的认识。
2 重教学互动
课堂是教师授课的舞台，但是全程讲解缺少互动，教学效果不好。教师的精讲和梳理应当辅以学生的互动训练。因此，设计了2～3次教学互动主题活动。一是在课程进行到中期，学生们已经具备流体力学基础知识时，让学生们用“流力眼”过滤身边的流体力学现象，特别是以流程性材料的加工与制造为工业背景的流体力学现象。学生们会惊奇地发现生活中、工程上流体力学现象一直伴随我们左右。因为密切，因为有用，学生自主学习的主体地位得以确立，独立思考，主动求知，使学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者，从“要我学”转化为“我想学”“我要学”。二是选择章节转承有难度的新内容开始，以“为新章节写导语”为互动主题，启发学生挖掘知识结构的联接与发展。灵活学习，动态学习。
尝试设计部分题目，让学生课后以3～4人成组查资料、交流、探讨，并形成文本或P P T；鼓励电脑好的同学以组为单位，设计动画，对部分流体力学的原理以及实物、模型的原理、结构、运转进行模拟、演示。择机当众宣讲和展示，既调动学生课后学习的主动性，又培养观察、思考的好习惯，同时对学生的交流、协作能力的培养很有意义。
3 走近科学家的科学实践
绕流与输运是本科流体动力学的两大部分。流体输运是过控专业学生非常愿意了解和掌握的，因为专业相关度高。过控专业的成套过程装置是组成过程工业的工作母机群，通常是由一系列的过程机械和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的独立的密闭连续系统，流程性材料在其中经历的流动和输运，学生们有自主学习的需求和动力。绕流(包括势流与边界层)内容在矿物加工的很多问题中都是基础，具有重要影响，在本科流体力学中内容篇幅较少，很多规律都是半经验公式，相比流体输运的连续性方程、动量定理和伯努力方程，讲起来枯燥，学生们困惑。为了调动学生学习热情，在绕流与边界层等难度较大的章节，以“普朗特、冯-卡门和钱学森三代师徒与现代航天科技”为题，引导同学们走近科学家的科学实践。当讲到壁面摩擦阻力系数、斯托克斯阻力系数等经验公式时，我们介绍了卡门-钱阻力系数公式，首先建立学生们对经验公式的崇敬，经验不是“大概”更不是“随便”，每一个经验公式都是科学大师心血和智慧的结晶。然后引导学生们理解流体是通过边界层对被绕流物体施力，边界层的形态决定被绕流物体受力的大小和方向，因此也决定了绕流物体的轨迹。
4 教学效果
工程流体力学历来被认为是很难讲授的课程，概念抽象、公式多、枯燥无味是大部分学生对这门课程的反映，我校化工学院矿物加工和过控两个专业在工程流体力学的教学中，改变传统的灌输式教学，充分利用现有的各类教学媒体和手段，以学生为教学主体，采用新颖的教学互动方式，提高了学生对工程流体力学的兴趣，变被动接受为主动吸收，课程结束后学生的反映不再是枯燥无味，而是有趣、有用，取得了良好的教学效果。
摘要：针对中国矿业大学矿物加工和过程控制的专业特点,结合工程流体力学的知识体系,运用多种教学媒体和新颖的教学互动方式,激发学生的学习主动性,取得良好的教学效果。
关键词：流体力学,教学媒体,教学改革
参考文献
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[摘 要]“工程流体力学”在热能工程专业教学中占据着举足轻重的地位，但在教学过程中存在“老师难教，学生难学”的问题。解决问题的方法在于提高学生的学习兴趣，教学内容分块，CFD在工程流体力学上进行应用，多媒体和板书结合，改革考试方式，采取科学的教学方式和多元合理的考核方法，提高“工程流体力学”课程的教学质量，培养学生的专业能力，提升学生的综合素质。
[关键词]工程流体力学 热能工程 教学探讨
[中图分类号] G642.3[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）06-0125-02
一、引言
“工程流体力学”是研究工程中流体（液体和气体）的力学运动规律及其应用的学科，它主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用和流动的规律。它不追求数学上的严密性，而是趋向于解决工程中出现的实际问题。由于热能工程中所研究的传热介质通常都是固体小颗粒，液体（水、汽、油），空气等，因而只有熟练地掌握工程中流体的力学运动规律才能了解热能工程工业过程中的流动、传热和传质过程，建立热过程数学模型，为改进工艺、优化工艺参数和开发、研制新型高效节能的工业热设备提供必要的理论基础。
然而，要想学好这门课程却不容易。一方面是这门课程所涉及的面广，需要非常熟练地运用高等数学、材料力学、大学物理这些课程的公式，另一方面流体本身就比较抽象，相比其他学科这门课程非常枯燥，学生如果不在课下多下工夫很难跟上老师课上的节奏。因而总有老师反映该课程难教，学生诉苦课程难学。由于“工程流体力学”在热能工程专业中占据着举足轻重的地位，因而这门课程的教学改革显得尤为重要。
二、工程流体力学和热能专业学科的联系
（一）“工程流体力学”和“传热学”的联系
传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。就教学内容来说，“传热学”与“工程流体力学”课程有紧密的关联性和延续性。传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。工程上广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，是流体边界层热传导和流体运动热对流综合作用的结果。因此，“工程热力学”和“传热学”这两门专业基础课程紧密相连，有些学校直接将“流体力学与传热学基础”作为一门课程进行教授。
（二）“工程流体力学”与“工程热力学”的联系
“工程热力学”也是热能工程专业的专业基础课。“工程热力学”和“工程流体力学”这两门课程的内容既有区别，又有联系，通过对比教学可以加深学生对概念的理解。比如对于“理想气体”与“理想流体”的概念，工程热力学中的“理想气体”指分子是弹性的、不占体积的质点，且分子间没有相互作用力;而流体力学课程中的“理想流体”是假想的、无黏性的流体。这两种流体虽然都是假想流体，但概念完全不同。通过对比分析，使学生更容易理解概念间的差别，利于专业素质的培养。
三、教学方法的探讨
（一）提高学生的学习兴趣
由于“工程流体力学”这门课程比较抽象和枯燥，因而学生在学习过程中效率很低。兴趣是成功之父。如果能够抓住学生的学习兴趣，那么就相当于完成了该课程一半的教学任务，学生在接下来的学习就会变被动为主动。比如男生喜欢汽车，可以在教学过程中找一些流体力学成功运用在汽车行业的例子，这样就能激发学生对感兴趣领域的探索，主动学习这门课程。如果能够引导学生解决学习上遇到的难题也将会收到很好的效果。学生在学习过程中遇到难题时，老师不应直接把答案告诉学生，而是通过循循善诱的方式引导，让学生自己征服一个又一个困难，获得心灵上的满足和智力上的发展。
（二）教学内容分块
流体力学的教学内容可以分为偏理论和偏工程实际两大块，不同的学生对流体力学知识需求不同，因而在教学过程中老师可以将流体力学分为学术类和工程技术类。许多同学在大三就确定接下来继续深造还是找工作。所以，在开始教学的时候让决定继续深造的学生接受偏理论的学习，使他们集中精力考研;让毕业要找工作的学生学习技术类的内容，为他们接下来找工提供一份有分量的筹码。
（三）CFD在“工程流体力学”上的应用
CFD是近代流体力学与数值计算方法和计算机科学结合的产物。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，用以模拟仿真实际的流体流动情况，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究。CFD软件一般都能推出多种优化的物理模型，如定常和非定常流动、层流、紊流、不可压缩和可压缩流动等等。CFD引入教学可以将抽象概念变成形象的画面，提高学生的学习兴趣和积极性，有利于加深学生对概念和相应知识的理解与运用。
（四）多媒体和板书的结合
正确处理多媒体和板书的关系，既要将多媒体这种现代化的教学方式充分利用起来，开阔同学们的视野，还要加强传统的板书教学，加深学生对关键公式的理解记忆。多媒体教学能够将很抽象的流体流动形象的展现出来，能够激发学生的联想能力，使学生对流体力学模型有一定的感性认识。如讲到卡门涡街，有风吹过电线发出嗡呜声的动态画面;在讲到机翼升力原理，有飞机在起飞和降落时机翼的画面;在讲到伯努利方程，有水库储水和放水的画面。流体在流动过程中的动态过程如果不是亲眼所见，很难建立起清晰的数学物理模型。但是光有对现象表面的认识是不够的，要想透过表面的现象认清本质还应该建立起数学物理模型，要通过大量的公式推导求证得出，这样就需要老师通过对重点知识的反复书写讲解，加深学生对公式的理解和记忆。这两种教学方法相辅相成，既避免了学生的长时间精力高度集中产生疲劳，又加深了他们对这门课程的理解。
（五）考试的改革
考试成绩能够反映出学生对课程的掌握程度，但这并不是绝对的，因而要减少期末成绩在该课程评定上所占的权重。以往考试内容客观题占大多数，包括概念、原理、理论计算题，而运用流体力学知识来解决工程实际问题和培养创新性思维的主观题非常少。考试形式几乎都是闭卷，因而在课程期末考试普遍存在死记硬背的突击现象，这对学科知识的理解和运用是非常不利的，不仅降低了学生学习的主动性，更限制了大学生创造力的培养。但是以考试督促学生对课程的学习还是非常必要的，使考试试题规范、科学、新颖，才能既考查了基本知识，又提高了学生解决实际问题的能力。同时，老师应该多增加课堂和学生的互动，并且增加这一方面的考核。改革后的考试方法避免了学生只注重记忆，是对学生知识、能力和素养的全面考核，提高学生的不同能力，提升综合素质。
四、结束语
为使学生更好地学习和掌握“工程流体力学”课程的内容，教学改革是必要的和紧迫的。以上教学方法的改革与实践可以开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣，培养学生创新能力，提高教学质量。
[ 参 考 文 献 ]
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[责任编辑：钟 岚]
[收稿时间]2014-12-28
[基金项目]本文系“江苏大学高级专业人才科研启动基金”（No.11JDG152）和“江苏大学大学生实践创新训练项目”（No.201310299007W）的研究成果。
解：4ºC时 相对密度：
所以，1-2.甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。
解：
1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？ 解：
1-4.容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。
解：
1-5.用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？ 解：E＝E’·g＝14000×9.8×104Pa Δp＝0.18at 所以，从初始状态积分到最终状态得：
另解：设灌桶时每桶最多不超过V升，则（1大气压＝1Kg/cm2）V＝197.6升 dVt＝2.41升 dVp＝2.52×10-3升 G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N 1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s? 解：
1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？ 解：
ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？ 解：
1-9.如图所示活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？ 解：A＝πdL , μ＝0.65P＝0.065 Pa·s , Δu＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2 第二章 流体静力学 2-1.如图所示的U形管中装有水银与水，试求：
（1）A、C两点的绝对压力及表压各为多少？（2）A、B两点的高度差为多少？ 解：① pA表＝γh水＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940Pa pA绝＝pa+ pA表＝（10+0.3）mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa ＝100940Pa pC表＝γhghhg+ pA表＝0.1×13.6mH2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at ＝1.66×9800Pa＝16268Pa pC绝＝pa+ pC表＝（10+1.66）mH2O＝11.66 mH2O ＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa ② 30cmH2O＝13.6h cmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm 题2-2 题2-3 2-2.水银压力计装置如图。求管中心A处绝对压力及表压力？（设油品相对密度为0.9）解：pA表＝15×13.6－10+35×0.9cmH2O＝225.5cmH2O＝0.2255at＝2.2099×104Pa pA绝＝pa+ pA表＝（10+2.255）mH2O＝1.2255at＝120099Pa 2-3.今有U形管，内装水和四氯化碳（CCl4），如图所示。试求四氯化碳的相对密度。
解：列等压面方程：
30.6cmH2O＝17.8cmH2O+8.0× 2-4.图示水罐中气体绝对压强p1＝1.5×104Pa，高度 H＝1m。当时的大气压强相当于745mm水银柱高。试求玻璃管中水银的上升高度h为多少？ 解：绝对压强p1＝1.5×104Pa 题2-4 p1+γH＝pa－γhgh γhgh＝745×10-3×13.6×9800-1.5× 104-9800×1 ＝9.929×104-1.5×104-0.98×104＝7.449×104Pa h＝7.449×104/(13.6×9800)=0.56m 2-5.油罐内装相对密度0.8的油品，下有底水，为测定油深及油面上的压力，装置如图所示的U形管水银压力计，测得各液面位置如图。试确定油面高度H及液面压力p0。
解：13.6×0.5-0.8＝6mH2O 6-1.6＝6-0.4－d油H H＝（1.6-0.4）/d油＝1.5m P0＝6-1.6mH2O＝4.4mH2O＝0.44at＝4.312×104Pa（表压）题2-5图 2-6.油罐内装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支引入油罐底以上0.40m处，压气后，当液面有气逸出时，根据U形管内油面高差h＝0.70m来推算油罐内的油深H为多少？ 解：p－γ甘油Δh＝p－γ汽油（H-0.4）H＝γ甘油Δh/γ汽油+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m 2-7.为测定油品重度，用如下装置，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止。用U形管水银压力计分别量出1管通气时的Δh1，及2管通气时的Δh2。试根据1、2两管的沉没深度H1和H2以及Δh1和Δh2，推求油品重度的表达式。
解：
2-8.如图所示热水锅炉，h2＝50mm，问锅炉内液面在何处？（要求作图表示不必计算）液面上蒸汽压力为多少？右侧两管的液面差h1应为多少？ 解：① C—D ② p0＝γhgh2 ＝13.6×9800×50×10-3pa＝6664Pa ③ p0＝γhgh2＝γ水h1 题2－8图 题2－9图 题2－10图 2-9.图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差1m，U形管内装水银，若读数h＝0.50m，求A、B两点的压差为多少？ 解：HA－HB＝1－h＝1-0.50＝0.50m 2-10.欲测输油管上A、B两点的压差，使用U形管压差计，内装水银，若读数h＝360mm，油的相对密度0.78，则pA－pB＝？ 解：
2-11.为测水管上微小压差，使用倒U形管，上部充以相对密度0.92的油，若h＝125mm，求pA－pB＝？ 解：
2-12.图示为校正压力表的压挤机，密闭室内油的容积V＝300cm3，圆柱塞直径d＝10mm，柱的螺距t＝2mm，摇柄半径r＝150mm，求获得250大气压时所需的手摇轮的转数？（根据油的压缩性找出体积平衡关系，p＝4.75×10-10Pa-1）解：
2-13.用水银测压计测量容器中的压力，测得水银柱高差为h，如图所示。若将测压管下移到虚线位置，左侧水银面下降z，如果容器内压力不变，问水银柱高差h是否改变？改变多少？若容器内是空气，重度γa＝11.82N/m3，结果又如何？ 解：p+γ水z＝γHgh h`=[p+γ水(z+Δz)]/γHg Δh= h`-h=[p+γ水(z+Δz)-p-γ水z]/γHg=(γ水/γHg)Δz =Δz/13.6≈0.07353Δz 所以，水银柱高度差h变大。
若容器中是空气γa＝11.82N/m3 p=γHghh=p/γHg 与z无关，h不变 2-14.利用装有液体并与物体一起运动的U形管量测物体的加速度，如图所示。U形管直径很小，L＝30cm，h＝5cm。求物体加速度a为多少？ 解：自由液面方程：
其中，x1＝－15cm，x2＝－15cm，zs1－zs2＝h＝5cm zs1－zs2＝－a（x2－x1）/ga＝gh/L=9.8×0.05/0.3=1.63m/s2 2-15.盛水容器，试求其中深度H＝1m处的液体压力。
（1）容器以6m/s2的匀加速度垂直上升时；
（2）容器以6m/s2的匀加速度垂直下降时；
（3）自由下落时；
（4）容器以15m/s2的匀加速度下降时；
解：如图建立直角坐标系，则在dp＝ρ(Xdx+Ydy+Zdz)中有：
X＝0，Y＝0，Z＝－g－a 所以，dp＝-(g+a)ρdz 积分上式：p＝-(g+a)ρz+C 代入边界条件：z＝0时，p＝0（表压）得C＝0 所以：p＝-(g+a)ρz，令－z＝H 得：p＝(g+a)ρH（1）容器以6m/s2的匀加速度垂直上升时：a＝6m/s2 p＝(g+a)ρH＝（9.8+6）×1000×1＝15800Pa＝0.16at（2）容器以6m/s2的匀加速度垂直下降时：a＝－6m/s2 p＝(g+a)ρH＝（9.8－6）×1000×1＝3800Pa＝0.039at（3）自由下落时：a＝－9.8 m/s2 p＝(g+a)ρH＝（9.8-9.8）×1000×1＝0（4）容器以15m/s2的匀加速度下降时：a＝－15 m/s2 p＝(g+a)ρH＝（9.8－15）×1000×1＝-5200Pa＝0.053at 2-16.在一直径D＝300mm、高H＝500mm的圆柱形容器中注入水至高度h1＝300mm，然后使容器绕其垂直轴旋转。试决定能使水的自由液面到达容器上部边缘时的转数n1。
当转数超过n1时，水开始溢出容器边缘，而抛物面的顶端将向底部接近。试求能使抛物面顶端碰到容器底时的转数n2，在容器静止后水面高度h2将为多少？ 解：自由液面方程：
注：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半 ① ② ③ 附证明：抛物体的体积是同底同高圆柱体体积的一半 2-17.木制提升式闸板，宽度B＝1.5m，水深H＝1.5m，闸板与导槽间的摩擦系数为0.7，求提升闸板需力多少？ 解：
2-18.图示油罐发油装置，将直径d的圆管伸进罐内，端部切成45º角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上提来开启。若油深H＝5m，圆管直径d＝600mm，油品相对密度0.85，不计盖板重及铰链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小。（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b和短轴2a，就可算出盖板面积A＝πab）解：由题意 对轴求矩：
2-19.25m3卧式圆筒形油罐，长4.15m，内径2.54m，油品相对密度0.70，油面高度在顶部以上0.20m，求端部圆面积上所受的液体总压力的大小和压力中心位置？ 解：
2-20.1000m3半地下罐，所装油品相对密度为0.8，油面上压力0.08大气压。钢板的容许应力为σ＝1.176108Pa，求最下圈钢板所需厚度？（提示：参考工程力学薄壁筒计算原理）解：
2-21.某处装置一安全闸门，门宽B为0.6米，门高H为1.0米。距底0.4米处装有闸门横轴，闸门可绕轴旋转。问门前水深h为若干时，闸门即可自行开放？（不计各处的摩擦力）解：法一：h－hD > 0.4 m h > 1.33 m 法二：
由题意：P1·（0.3－e1）≥ P2·（0.2 + e2）解得：h ≥ 1.33m 2-22.图示两个半圆球形壳，以螺钉相连接。下半球固定于地面，其底部接以测压管，球内装满水，测压管内水面高出球顶1m，球直径2m，试求螺钉所受的总张力。
解：螺钉所受的总张力等于上半球所受到的静水压力F 2-23.卧式油罐直径2.2m，长9.6m，油面高出顶部0.2m。密闭时，油面蒸汽压力为368mm水银柱，油品相对密度0.72，求AA及BB断面处的拉力？ 解：368mmHg→5004.8mmH2O→6951.1mmOil→6.95mOil A－A断面：
B－B断面：
2-24.在盛有汽油的容器的底上有一直径d2＝20mm的圆阀，该阀用绳系于直径d1＝100mm的圆柱形浮子上。设浮子及圆阀的总质量m＝100g，汽油相对密度0.75，绳长Z＝150mm，问圆阀将在油面高度H为多少时开启？ 解：由题：
临界状态 即 H≥0.174m 2-25.图示水泵吸水管内的圆球形吸入阀，管内液面高H1＝5m，管外液面高H2=2m。实心钢球直径D=150毫米，材料相对密度8.5，安装在一个直径d=100mm的阀座上。问吸水管内AB液面上需有多大的真空度时，才能将球阀升起？（提示：先分清球阀在垂直方向上受哪些力的作用，再根据压力体去解）解：由题意：P>G，设真空度为h 压力体叠加后只剩V柱(↓)和 V球(↑),产生的向上压力P上 向下的力为球阀自重G P上≥G时，阀门可启动，相等为临界状态（p0＝－γh＝－4.59×104Pa）2-26.玻璃制比重计，管下端小球中装有弹丸，管外径2.0cm，小球体积V0＝10cm3；
比重计的重量m＝25g，汽油相对密度为0.70。求比重计淹没在汽油中的深度h？ 解：
2.5×9.8＝0.7×9.8×（10+3.14×22×h/4）h＝8.2cm 2-27.一木排由直径250毫米，长10米的圆木结成。用以输送1000牛顿的重物通过河道。设木头的相对密度为0.8，过河时圆木顶面与水面平齐。问至少需要圆木多少根？ 解：至少需要圆木x根 所以，至少11根。
第三章 流体运动学与动力学基础 3-1 已知流场的速度分布为(1)属几元流动？(2)求（x，y，z）＝（1，2，3）点的加速度。
解：（1）属二元流动。
（2）3-2 已知平面流动的速度分布规律为 解：
流线微分方程：
代入得：
3-3 用直径200mm的管子输送相对密度0.7的汽油，使流速不超过1.2m/s，问每小时最多输送多少吨？ 解：
3-4 油管输送相对密度0.8的煤油，设计输送量为50t/h，限制流速不超过0.8m/s，需多大管径？ 解：
3-5 一离心泵吸入管直径150mm，排出管直径100mm，若限制吸入管流速不超过0.7m/s，求流量及排出管流速各为多少？ 解：
1 3-6 自水箱接出一个水龙头，龙头前有压力表。当龙头关闭时，压力表读数为0.8大气压；
当龙头开启时，压力表读数降为0.6大气压。如果管子直径为12毫米，问此时的流量为多少? 8mH2O 解：
p0＝0.8at＝8mH2O 2 对1－1、2－2列伯努利方程: 2 3-7 水从井A利用虹吸管引到井B中，设已知体积流量Q=100米/时，H1=3米，Z=6米，不计虹吸管中的水头损失，试求虹吸管的管径d及上端管中的负压值p。解：① 列1、2的伯努利方程： 1 ② 列1、3的伯努利方程：
另解：列2、3的伯努利方程：
3-8 为测管路轴线处的流速，装置如图所示的测速管。左管接于水管壁，量出不受流速影响的动压强；
右管为90°弯管，量出受流速影响的总压强。把两管连于U形管水银压差计上。若⊿h=200毫米，求管轴处的流速? Z2 解：
Z1 注：
3-9 相对密度为0.85的柴油，由容器A经管路压送到容器B。容器A中液面的表压力为3.6大气压，容器B中液面的表压力为0.3大气压。两容器液面差为20米。试求从容器A输送到容器B的水头损失? 解：列A、B两液面的伯努利方程：
1 3-10 为测量输油管内流量，安装了圆锥式流量计。若油的相对密度为0.8，管线直径D=100毫米，喉道直径d=50毫米，水银压差计读数 2 1 ⊿h=40厘米。流量系数0.9，问每小时流量为若干吨? 解：
3-11 为了在直径D＝160mm的管线上自动掺入另一种油品，安装了如下装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内。若压力表读数2.4at，喉道直径d＝40mm，T管流量Q＝30L/s，油品相对密度0.9，欲掺入的油品相对密度为0.8，油池油面距喉道高度H＝1.5m，如果掺入油量为原输送量的10%，B管水头损失设为0.5m油柱，试决定B管直径以多大为宜？ 解：
列1－1、2－2的伯努利方程：
代入伯努利方程：
列3－3、4－4的伯努利方程：
3-12 图示水箱在水深H＝3m处接一水平管线。管线由两种直径串联 已知：H＝3m，d1＝20mm，d2＝10mm，L1＝L2＝10m，hw1＝0.6mH2O，hw2＝1mH2O 求：① Q；
② i1，i2；
③ 绘制水头线 解：① 对0－0、2－2两液面列伯努利方程：
② 粗管段：
细管段：
③ 3-13 图示输水管路d1 3-14 用80KW的水泵抽水，泵的效率为90%，管径为30cm，全管路的水头损失为1m，吸水管水头损失为0.2m，试求抽水量、管内流速及泵前真空表的读数。 解： 泵的扬程：H=z2-z1+h1-2=29+hw=30mH2O 对1－1、2－2两液面列伯努利方程： 3-15 图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问需多少功率的水泵？设全管路的水头损失为2m，泵的效率为80%，若压水管路的水头损失为1.7m，则压力表上的读数为多少？ 解： 泵的扬程：H=z2-z1+hw+=20+2+=42.41m 对1－1、3－3两液面列伯努利方程： 另：对3－3、2－2两液面列伯努利方程： 3-16 图示离心泵以20m3/h的流量将相对密度0.8的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下罐油面压力0.2大气压，洞库油罐油面压力0.3大气压。设泵的效率0.8，电动机的效率0.9，两罐液面差H＝40m，全管路水头损失设为5m，求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为多少？ 解： 对1－1、2－2两液面列伯努利方程： 3-17 用8kW的水泵抽水，泵的效率为90%，管径300mm，全管路水头损失设为3m水柱，吸入管线的水头损失设为0.8m水柱。求抽水量、管内流速及泵前真空度？（提示：因流量是未知数，能量方程将为一元三次方程，可用试算法求解）2 3 解： 由1－1、2－2两液面列伯努利方程得： 1 对1－1、3两液面列伯努利方程： 3-18 输油管上水平90º转弯处，设固定支座。所输油品相对密度为0.8，管径300mm，通过流量100L/s，断面1处压力2.23大气压，断面2处压力2.11大气压。求支座受压力大小和方向？ 解：Q＝100L/s＝0.1m3/s＝AV1＝AV2 x方向动量方程： y方向动量方程： 3-19 水流经过60º渐细弯头AB，已知A处管径DA＝0.5m，B处管径DB＝0.25m，通过的流量为0.1m3/s，B处压力pB＝1.8大气压。设弯头在同一水平面上，摩擦力不计，求弯头所受推力为多少牛顿？ 解： 对A、B列伯努利方程： 由动量方程： x： y： 3-20 消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒口径d＝1cm，水龙带端部口径D＝5cm，从消火唧筒射出的流速V＝20m/s，求消防队员用手握住消火唧筒所需的力R（设唧筒水头损失为1m水柱）？ 解： 对1－1、2－2列伯努利方程： 动量方程： 消防队员所需力为381N，方向向左。 3-21 嵌入支座的一段输水管，如图所示，其直径由D＝1.5m变化为D2＝1m，当支座前压力p＝4大气压，流量Q＝1.8 m3/s，试确定渐缩段中支座所承受的轴向力？ 解： 对1－1、2－2列伯努利方程： 由动量方程： 支座所承受的轴向力为384KN，方向向右。 3-23 水射流以19.8m/s的速度从直径d＝100mm的喷口射出，冲击一固定的对称叶片，叶片的转角α＝135º，求射流对叶片的冲击力。 解： 第四章 流体阻力和水头损失 4-1 用直径100mm的管路输送相对密度0.85的柴油，在温度20C时，其运动粘度为6.7cSt，欲保持层流，问平均流速不能超过多少？最大输送量为多少t/h？ 解： 层流：Rec＝2000 4-3 用管路输送相对密度0.9，粘度45cP的原油，维持平均流速不超过1m/s，若保持在层流状态下输送，则管径最大不应超过多少？ 解： 4-4 相对密度0.88的柴油，沿内径100mm的管路输送，流量1.66L/s。求临界状态时柴油应有的粘度为多少？ 解： 4-5 研究轴承润滑的问题中，有关的物理参数为：轴的正应力p，摩擦力R，轴径D，轴承长l，轴与轴承间的间隙Δ，润滑剂粘度μ，转数n。试用因次分析方法确定它们之间的无因次关系式。 解：（1）（2）取 p，D，n 作为基本物理量 [p]=[ML-1T-2]，[R]=[MLT-2]，[D]=[L]，[l]=[L]，[Δ]=[ L]，[μ]=[ ML-1T-1]，[n]=[ T-1]，，（3）即 4-6 研究流体绕流与流向垂直放置的横卧圆柱体所受的阻力T时，涉及的物理参数为：流体的流速U、流体的粘度μ、密度ρ、圆柱直径D、圆柱长度及圆柱表面粗糙度Δ。试用因次分析方法中的π定理确定各物理量间的无因次关系式。并证明T=CDAρU2(其中：A=D，称迎流面积)，写出阻力系数CD的函数表达式。 解：（1）（2）选基本物理量ρ，V，D [U]=[ LT-1]，[μ]=[ ML-1T-1]，[ρ]=[ ML-3]，[D]=[L]，[l]=[L]，[Δ]=[ L]，[T]=[MLT-2] M：1＝x1 x1＝1 L：-1＝-3x1 + y1 + z1 ð y1 ＝1 ð T：-1＝-y1 z1＝1 同理得：，所以，令 则 4-7 假定气体中的声速C依赖于密度ρ、压强p和粘度μ。试用雷利量纲分析方法求声速C的表达式。 (C=)解：C＝kρxpyμz [C]=[ LT-1]，[ρ]=[ ML-3]，[p]=[MLT-2]，[μ]=[ ML-1T-1]，[LT-1]=k[ ML-3]x[MLT-2]y[ ML-1T-1]z ∴ 4-8 蓖麻油相对密度为0.969，动力粘度为484mPas，流经直径为75mm的管道时，平均流速为5m/s。今用空气进行模拟试验，气体管道直径为50mm，空气的运动粘度为0.15cm2/s，气流速度为多少，才能保持动力相似？(0.225m/s)解：由题意，欲保持动力相似，应维持雷诺数相等 Vm＝0.225m/s 4-9 油船吃水面积为400m2，航速5m/s，船长50m。在水中进行模型实验时，模型吃水面积为1m2。忽略表面张力及粘性力的影响，只考虑重力的影响，与保持原型及模型中的弗汝德数相等，试求模型长度及模型航速大小。 (长度：2.5m，航速：1.12m/s)解： 几何相似： Frn=Frm , ∴ 4-10 充分发展了的粘性流体层流，沿平板下流时，厚度δ为常数，且，重力加速度g。求证其流速分布关系式为： 证：Navier—Stokes方程： 由题意：X＝g，Y＝0，Z＝0； uy＝uz＝0，ux＝u； 不可压稳定流： 则N－S方程简化为： 由连续性方程：得 则N－S方程进一步简化为： 积分： 再积分： 边界条件：y＝0时，u＝0 ð C2＝0 y＝δ时，ð C1＝－gδ 即 所以 4-11 管径400mm，测得层流状态下管轴心处最大流速为4m/s，求断面平均流速。此平均流速相当于半径为多少处的实际流速？ 解：； 4-12 求证半径为a的圆管中粘性液体层流状态时，管中摩阻应力极大值为。（μ为液体粘度，V为平均流速）证： 圆管层流 4-13 用长度5km，直径300mm的钢管，输送相对密度0.9的重油，重量流量200t/h。求油温从t1＝10°C（ν1＝25St）变到t2＝40°C（ν2＝1.5St）时，水头损失降低的百分数。 解： t1＝10°C时： t2＝40°C时： 4-15 管内紊流时的流速分布规律可写为指数形式 其中um为最大流速，R为管道半径，u和r为任一点所对应的流速和半径。求平均流速与最大流速之比。 解： 设，则 所以，4-17 相对密度0.8的石油以流量50L/s沿直径为150mm的管线流动，石油的运动粘度为10cSt，试求每公里管线上的压降（设地形平坦，不计高程差）。 若管线全程长10km，终点比起点高20m，终点压强为1大气压，则起点应具备的压头为多少? 解：（1）（2）所以，每公里压降：4.7×105Pa，起点压头：4.86×106Pa 4-18 相对密度0.86的柴油，运动粘度0.3St，沿直径250mm的管路输送，全长20km，起点压强17.6大气压，终点压强1大气压，不计高差，求流量。[提示：因流量未知，需采用试算法。可先假定水力摩阻系数λ＝0.03，求出流速后，再验算流态。] 解：试算法Q＝0.06m3/s 长管： 假设 λ＝0.03 则，水力光滑区 即 4-19 为测量水力摩阻系数λ，在直径305mm，长50km的输油管线上进行现场试验。输送的油品为相对密度0.82的煤油，每昼夜输送量5500t，管线终点标高为27m，起点标高为52m，油泵保持在15大气压，终点压强为2大气压。油的运动粘度为2.5cSt。试根据实验结果计算水力摩阻系数λ值。并与按经验公式计算的结果进行对比。（设管子绝对粗糙度Δ＝0.15mm）解： 经验公式： 实验结果： 4-23 自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，地下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。 （1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）（2）泵前真空表读数应为多少？（3）如果泵出口压强为7.25大气压（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？ 1-带保险活门出口； 2－弯头（R＝3d）； 3－闸阀； 4－透明油品过滤器； 5－真空表； 6－压力表 解：（1）（2）对0－0、5－5列伯努利方程： （3）对6－6、5－5列伯努利方程： 第五章 压力管路的水力计算 5-1 直径257mm的长管线，总长50km，起点高程45m，终点高程84m，输送相对密度0.88的原油，运动粘度0.276St，设计输量为200t/h，求水力坡降和总压降。 解： 由伯努利方程： 5-2 沿直径200mm，长3km的无缝钢管（Δ＝0.2mm）输送相对密度0.9的原油。若输量为90t/h，其平均运动粘度在冬季为1.09St，夏季为0.42St。试求沿程损失各为多少米油柱？ 解： 冬季：层流23.62m 夏季：紊流水力光滑区23.536m 5-3 在直径257mm管线中输送相对密度0.8的煤油，其运动粘度为1.2cSt。管长50km，地形平缓，不计高差，设计水力坡降为5‰，终点压强1.5at，管线绝对粗糙度Δ＝0.15mm。试求应用多大管径？ 解：第二类问题：混合摩擦区 泵压：p1＝2.1×106Pa 排量：Q＝0.05565m3/s 5-4 长输管线，设计水力坡降9.5‰，输送相对密度0.9、运动粘度1.125St的油品，设计输送量为40t/h。试求应用多大管径？ 解：第三类问题：层流 D＝0.157m 5-5 原油沿直径305mm，长89km的管线输送，由于一年内温度的升降，油的粘度由0.2P变为0.4P，而相对密度由0.893变为0.900。 设不计高差，沿输油管内压降保持50at，输送过程全部在水力光滑区内。试计算流量增减的百分数。 解：Q1＝1.1Q2 流量减少数为10% 5-6 图示一串联管路，管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中，试按长管计算所需的水头H为多少？ 解： 5-7 图示一输水管路，总流量Q＝100L/s，各段管径、长度及程水力摩阻系数分别标于图中，试确定流量Q1、Q2及AB间的水头损失为多少？ 解： 又（2）由（1）、（2）得 Q1＝0.0446m3/s＝44.6L/s Q2＝0.0554 m3/s＝55.4L/s 5-8 图示一管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1＝500m，L0＝500m，L2＝300m，d1＝0.2m，d0＝0.25m，λ1＝0.029，λ2＝0.026，λ0＝0.025，Q0＝100L/s。求Q1、Q2及d2 解：按长管计算 A～D伯努利方程： B～D伯努利方程： d2=0.242m 5-16 用实验方法测得从直径d＝10mm的圆孔出流时，流出容积的水所需时间为32.8s，作用水头为2m，收缩断面直径dc＝8mm。试确定收缩系数、流速系数、流量系数和局部阻力系数的大小。 解：收缩系数 又 5-17 在d1＝20mm的圆孔形外管嘴上，加接一个直径d2＝30mm、长80mm的管嘴，使液体充满管口泄出。试比较加接第二管嘴前后流量的变化。 解： 5-18 水从固定液面的水箱，通过直径d＝0.03m的圆柱形外管嘴流出。已知管嘴内的真空度为1.5m水柱，求管嘴出流的流量。 解： 5-19 储水槽顶部通大气，如图所示。在水槽的铅直侧壁上有面积相同的两个圆形小孔口A及B，位于距底部不同高度上。孔口A为薄壁孔口，孔口B为圆边孔口，其水面高H0＝10m。 问：1）通过A、B两孔口流量相同时，H1与H2应成何种关系？ 2）如果由于锈蚀，使槽壁形成一个直径d＝0.0015m的小孔C，C距槽底H3＝5m。求一昼夜内通过C的漏水量。 解：(1)当QA＝QB时(2)5-20 水沿T管流入容器A，流经线型管嘴流入容器B，再经圆柱形管嘴流入容器C，最后经底部圆柱形管嘴流到大气中。已知d1＝0.008m，d2＝0.010m，d3＝0.006m。当H＝1.2m，h＝0.025m时，求经过此系统的流量和水位差h1与h2。 解：查表得 由题：Q＝Q1＝Q2＝Q3 所以，经过此系统的流量：Q= Q3＝1.135×10-4 m3/s 由（1）式： 对于标准拉伸试件为测量标距Lo的长度，可选用游标卡尺；为测量标距Lo的总变形在弹性范围内的？长，可选用引伸计；对其加载并测量荷载值，可选用万能试验机。我们接触过的动态试验机有冲击试验机和疲劳试验机，而后者又分为两种，一种是旋转弯曲疲劳试验机，另一种是高频拉压疲劳试验机。 如果测点处是二向应力状态，则当主应力方向已知时，应选择直角应变花，使丝韧沿主应力方向粘贴，当主应力方向根本无法估计时，应选用等角应变花。 对粘贴后的应变片进行质量检查，要求为：a粘贴位置，方向准确b粘贴缝内无气泡，孔隙c应变计阻值无明显变化d一般测量引出线与构件间的绝缘电阻大于100M欧姆 在对断后的低碳钢进行拉伸试件测定长度时，若断面距最近标距点的距离大于Lo/3，可采用直接测量法；若该距离等于或者小于Lo/3，采用移位法测量。（工程力学实验课本P160）;若断口在两段与头部距离小于或者等于2d时，试验无效。 为减小应变片机械滞后效应，可采取的措施有：采用高质量的应变计；固化完全；在正式测量前，预先加，卸载3-5次。 对于液压式试验机，测力的方式有压力表测试，摆锤测试，弹簧测试，电子测试。 如果进行高温下的应变测量，多选电阻应变计的基底为金属基，敏感栅的材料为铂钨合金，敏感栅最好为丝绕式。 使用液压摆锤式万能试验机时，确认摆杆是否铅垂有三种方法：a看摆杆标示牌上的刻线与缓冲挡座的指示刻线是否对齐b看水准仪的气泡是否居中c增减摆锤，看力度盘上的指针位置是否变化。 为了减少电磁干扰对对电阻应变测量的影响可采取的措施有：a将测量导线捆绑成束b改变应变仪的方向c使用屏蔽电缆线。 金属材料的圆截面拉伸试样分为比例试样和非比例试样。比例试样关系式：Lo=Kd，其中K=5为短比例试样，K=10为长比例试样。Lo为原始标距，d为原始直径。 引伸计是一种测量变形的器具，按其结构原理引伸计可分为机械引伸计，光学引伸计，电学引伸计三大类。 以敏感栅的工艺上考虑，横向效应最大的是丝绕式应变计，疲劳寿命最短的是短接式应变计，横向效应最小的是箔式应变计。 使用液压万能试验机时为减少读数误差，常要求所测荷载在满量程的20%-80%之间。应变片粘贴方向不准造成的误差，不仅与角偏差有关，还和预定粘贴方位与该点主应变的夹角有关。 对发动机活塞连杆机构中的连杆，若要测量其材料的持久极限，需选择拉压疲劳试验机。在铸铁的拉伸，压缩，扭转实验中，试样破坏后的形式分别为横截面，45°斜截面，45°螺旋断面。 电测法测量应变时，为尽量显示测点的真实应变，在应力集中点应选用小应变计，在测非均质材料的应用大应变计，并且应变计的标距长度至少是直径的4倍。 为减少应变片粘贴不准确带来大测量误差，在测点的主应力方向已知时，选择直角应变花，并沿主应力方向粘贴；在主应力方向未知时，选择等角应变花。 由于应变计敏感栅的横栅部分感受横向应变而对轴向测量值产生的影响称为横向效应，其大小用H表示。 在一钢结构表面某点站贴一枚应变计（另有一枚补偿计）应变计与应变仪间用80米的长导线连接，连接方式为半桥三线接法，若已知应变计与应变仪的灵敏系数均为2.0，导线电阻为0.175Ω/m，应变计电阻为120Ω，测得应变仪读数为。。。 一构件处于平面应力状态，若要测定构件上的某点的主应力，在该点至少站贴2枚应变计。应变片横向效应带来的应变测量误差不仅与应变片横向效应系数H有关，还与测点的应变状态及应变计的安装方位以及结构材料有关。火车车轴受交变应力的作用，为测定车轴在这种交变应力作用下的疲劳极限，应选择高频拉压疲劳试验机。 在动态测量中，常采用磁带记录仪作为记录仪器，其最大特点是工作频带宽，信息可以长期保存，便于和纤毫处理器或计算机连接。简答： 简述从读书应变中消除应变仪零点漂移的方法：取两个标准精密电阻（120Ω）作为应变计，接在应变仪的一个通道上，调平；在记录各工作通道读数时，同时记录下这一通道的读数，该读数即应变仪的零点漂移，将各通道读数减去零点漂移，即为修正后的各通道的读数应变。一般的塑性材料在压缩时屈服曲线几种可能形式：屈服阶段是水平状；屈服阶段是下降状；屈服阶段是波动状。 应变测量的方法：电测法，光测法，脆性涂层法。工程力学实验基本任务包括：测定材料力学性能，孕育理论和验证理论，实测构件力学行为。我国的标准分：行业和国家标准；国际上分：国家标准和国际标准。 力学量及其测量设备：载荷（测力计，材料试验机）尺寸（量具，光学显微镜）变形（引伸计）应变（电测应变仪与应变计，光测）应力（光测法）位移（引伸计）冲击韧性（疲劳试验机） 力学实验测量对象：实物和试样，试样有：仿实物模型和材料试样。数值修约：P12，P13，P14 利用应变计和引伸计测量线应变时，任何非线性的应变分布均会引入误差，在一定的允许误差下，应力梯度越大，标距需越小，反之可大。 变形计四个基本特征：标距，灵敏度，量程，精确度。 引伸计类型：机械引伸计（杠杆式，表式）光学引伸计（马丁仪）电学引伸计（电容式，电感式，电阻式） 应变计的构造：敏感栅，基底，覆盖层，粘结剂，引出线。（各部分的作用P28） 敏感栅材料的物理特性：灵敏度K越大，电阻率p越大，电阻温度系数小，比例极限高，加工性能好。 按敏感栅材料分：康铜应变计（用于常中温静载及大应变量的测量）镍铬合金应变计（适用于制作测动态应变的和小栅长的应变计）卡玛合金应变计（用于中高温应变测量和传感器的制作）铂钨合金应变计（用于高温应变测量，工作温度可达800-1000度）恒弹合金应变计（用于动态应变测量） 按基底材料分：纸基（用于常温应变测量）胶基（适用的温度范围广）玻璃纤维基（用于中高温度应变测量）金属基（特别适用于较高温度的测量场合） 按敏感栅的长度分：小应变计（L小于2mm，用于应力梯度变化较剧烈的区域）大应变计（L大于30mm，用于非均匀介质标距是直径的4倍）普通应变计（L介于2至30mm之间，用于均匀材料中均匀或变化不剧烈的应变场） 机械滞后：在恒定温度下，对粘贴有应变计的构件进行加载和卸载，应变计在相应的两过程中的指示应变关系曲线不重合的现象。减小机械滞后的措施：采用高质量的应变计，固化完全，正式测量前预先加载，卸载3-5次。零点漂移产生的原因：应变计在受潮时使绝缘电阻逐渐降低产生漏电，应变计通过电流使自身温度逐渐升高以及热电势等。疲劳寿命：粘贴在构件上的应变计在恒定幅度的交变应力作用下，连续工作直至疲劳损坏的循环次数。 对粘贴后的应变片的质量检查要求：粘贴方位正确；粘贴面内无气泡；应变计电阻值前后无明显变化；一般测量应变计引出线与构件之间的电阻应在100MΩ以上。电阻应变仪的种类：静态电阻应变仪，静动态电阻应变仪，（以测量静态应变为主，能兼做频率在200hz以下的单点动态应变测量）动态电阻应变仪（用于频率在10khz以下的动态应变）超动态电阻应变仪（主要用于爆炸，高速冲击等的瞬态应变测量）。简述低碳钢拉伸试样断面收缩率的测定方法：断面收缩率在标距段的两端及中间截面处沿两相互垂直方向测量直径各一次，并对每个截面求直径的算术平均值，取三个截面中平均直径的最小值，计算横截面面积..A1为横截面积，断后面积应取试样颈缩截面计算，测量时，将断后的面对接在一起，在颈缩最小处沿两互相垂直的方向测量直径各一次，取其平均值计算断后面积A1.简述使用液压式材料万能试验机时消除平台自重的方法：开启油泵电机，打开送油阀，使活塞上升一段距离（10-20mm）；调整平衡铊使摆杆处于铅垂；调整示力度盘指针对零。简述测定金属材料断后伸长率的方法：断后伸长率 Lo为试样的原始标距，取试样的中部作为原始标距段，量出试样原始标距的长度Lo，L1为断后标距，测量方法，将断后的两段紧密的对接在一起，尽量保证两段轴线位于同一直线内，若断面形成缝隙，则此缝隙也应计入断后标距，测量时，若断面距最近的标距端点的距离大于Lo/3，则直接测量两标距端点间的距离作为断后标距L1，若断面距最近标距端点的距离小于或等于Lo/3，则采用移位法测量断后标距。（移位法P160） 简述静态电阻应变仪的使用方法：接通电源，预热15-30分钟；连接传感器及测量桥路；选择测力单位，调整测力仪初读数为零；调整应变仪的灵敏系数；调整应变仪各通道读数为零；加载测量各通道的应变；实验结束后，卸载，关闭电源，拆除各连接导线，将各仪器恢复原来状态。 简述应变测量中由环境变化引起的零点漂移的综合修正方法：在构件的测点附近，放置一个与构件材料相同但不承受力的物块，按照对测点同样的要求，在该物块上粘贴一枚应变计作为工作片，与该工作片对应的补偿片应和其他测点的补偿片完全相同，把上述应变片接在应变仪的一个通道上，调平；在记录各工作通道读数时，同时记录下这一通道的读数，该读数即由外界环境变化和应变计不稳定引起的零点漂移，将各通道读数减去零点漂移，即为修正后的各通道的读数应变。 常用应变计相关特点：铂钨合金：耐高温，Ks较高，与温度线性关系好，稳定，多用于高温测量。丝绕式：工艺简单，造价低廉，但横向效应大，可用于高温。短接式：横向效应较小，但疲劳寿命短，适用中温。箔式应变计：易于加工，横向效应小，附着性，散热性好，蠕变，机械滞后小，疲劳寿命长，可随意造型，用途广，但不耐高温。广泛应用于中温测量。应变计布置：a单向应力状态点：沿力方向粘贴一枚应变计b二向应力状态点：主应力方向已知时沿主应力方向站贴直角应变花。主应力方向大略知道时粘贴45°应变花，主应力方向完全不知道时粘贴等角应变花。 减小湿度影响的措施：a选用胶基应变计b应变计粘贴后应充分干燥完全固化c采取有效的防潮措施。 减小温度影响的措施：a采用桥路补偿法b避免环境温度的剧烈变化特别是不均匀的变化c考虑测量导线的温度补偿d测点转换后应待工作片与补偿片温度一致是再测取读数。 液压摆锤式万能材料试验机操作规程;a测量试件直径，估计荷载，选度盘挂摆锤，置缓冲阀于相应位置b试样夹上夹头，启油泵，开送油阀，使活塞上升一段距离，调整平衡铊使摆杆处于铅垂，调整示力度盘指针对零，从动针和主动针重合c用工作台的升降电机调整实验空间，装夹试件d将从动针拨回靠拢主动针，若要绘图装上图纸和记录笔e缓慢打开送油阀给试样平稳加载，注意读数取有用的力值。f实验完毕，关送油阀，停油泵，破坏性实验，先取下试样，再开回油阀回油。非破坏性实验，先开回油阀卸载再取下试样，最后使试验机复原。 测量精度要求：消除摆锤以外其他构件重量；使摆锤处于铅垂位置；消除各零件间的摩擦。万能材料试验机力值精度鉴定用具：允许误差为+-0.1%的专用重力砝码，允许误差为+-0.1%的测力杠杆，用相应精度的标准测力计。力值的精确度检验步骤：将测力仪放在万能机上下压头之间并对中做几次预加载；对试验机和测力仪调零，平缓加载；校验示值相对误差和示值相对变动；校验示值进回程差。 扭转试验机操作步骤：估计实验所需的最大扭矩，转动量程选择手轮，选择合适的度盘；根据试样的头部尺寸选择夹头和衬套的大小；选择相应速度档将调速电位器对零；放好记录笔和记录纸，选择速度，打开记录器开关；按需要按下加载方向按钮；实验结束，立即按下停止开关。 冲击试验机类型：冲击方式（落锤式，摆锤式，回转圆盘式）按试样变形形式分弯曲冲击试验机，拉力冲击试验机，扭转冲击试验机） 一、专业特色 本专业面向工程，包括机械、土木、航空航天、化工、车辆、船舶、交通、武器、材料电子通讯设备、智能机械等，适应面宽。本专业的特色是，具有扎实的力学理论和力学应用知识，以及使用现代计算技术和实验技术的能力，并比较熟悉其它主要工程专业的核心技术，因而能够具备综合知识应用的能力，且具备在工程设计中的初步创新能力。 二、培养目标 本专业培养具备力学基础理论知识、计算和试验能力及计算机应用和应用软件开发能力，能在各种工程（如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等）中从事与力学和计算机应用有关的科研、技术开发、工程设计和力学教学工作的高素质研究应用型专门人才。 三、培养要求 本专业主要学习力学、计算机技术、计算机软件设计与仿真、机械结构、土木工程结构方面的基本理论和知识，受到必要的工程技能训练，使学生既具有扎实的力学和数理知识、较强的计算机应用和工程软件设计、开发能力，又具备工程结构基础设计和分析能力。 毕业生应获得以下几方面的知识与能力： 1．具有较扎实的相关自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括固体力学、动力学、流体力学、电工与电子技术、市场经济及企业管理等基础知识； 3．具有较强的解决与力学有关的工程技术问题的理论分析能力与实验技能； 4．具有较强的计算机应用、应用软件开发和外语应用能力； 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 四、学制与学位 标准学制：四年 修业年限：三到六年 授予学位：工学学士 五、主干学科、交叉学科 主干学科：力学 交叉学科：机械工程、土木工程、航空航天工程、交通工程、船舶工程、计算机应用等 六、主要课程 理论力学、材料力学、弹性力学、工程流体力学、振动理论、计算力学、实验力学、结构力学、空气动力学、电工与电子技术、计算机基础知识及程序设计、计算机组成原理、数据结构、计算方法、计算机辅助工程、工程建模与软件设计等。 七、集中实践教学环节 1.1 施工中的重力荷载变化 土木工程施工建设是一项动态化的过程,在整个施工周期内,建筑的重力荷载也会发生较大的变化,主要表现在两方面:一方面是由于施工材料的不断增加,例如混凝土、钢筋结构等,使得建筑自身呈现出逐渐上升趋势。另一方面是由于施工过程中内部结构形状发生改变,原来建筑结构所受重力荷载被重新分配,导致各个建筑结构所受重力不均匀。施工力学就是通过分析各个工程构件承受重力荷载的变化情况,做到有针对的结构调整,防治因荷载过大导致建筑主体出现裂缝等质量问题。完善的设计计算,应同时考虑常规竣工结构在使用载荷下分析,以及结构施工过程中内力时空变化影响 1.2 工程安全度分析 土木工程的建设周期较长,在整个施工过程中,很可能遇到各种意外情况,例如地震灾害、地基沉降等,因此在进行前期工程建设规划时,要充分结合当地的具体情况,对潜在的安全隐患进行系统、全面的分析。例如在东北地区,要充分考虑到地基施工中冻土层的影响,并在施工中有针对性的采取地基加固措施,防止后期冻土层周期性冻融给土木工程的整体安全造成影响;而在西南软土质地区,则要充分考虑地下水给地基造成的侵蚀影响,做好土木工程的防水、排水工作。考虑到影响工程安全因素具有多样性和随机性的特点,必须在工程施工之前做好防范措施,防患于未然。 1.3 材料特性的变化分析 土木工程中所使用的大量材料(混凝土、钢筋框架等),其物理强度、刚度以及其它属性,会随着建筑使用年限的增加而发生变化。除此之外,土木工程本身还会受到其他外在因素的影响,也会在一定程度上加剧建筑材料的特性变化。例如,某一建筑内部钢筋主体框架的使用寿命约为50年,但是由于受到地震灾害的影响,建筑墙体出现许多微小裂缝。在降雨天气条件下,雨水会沿着这些裂缝渗入到建筑内部的钢筋框架上,导致钢筋出现锈蚀,不仅钢筋的抗剪切力和物力强度降低,而且严重缩短了钢筋框架的使用寿命,给建筑后期使用安全造成严重影响。 1.4 对其他建筑物的影响分析 无论是何种类型的建筑施工,都需要进行地基开挖、打孔灌注桩等一系列操作。在开展此类施工活动时,会对施工区域的周边建筑产生影响,具体可分为以下几类:第一类是对地基结构产生破坏影响。土木工程周边的其他建筑物、道路桥梁工程,在受到施工震动影响时,地基会出现不同程度的破坏影响,例如地基防水层震裂、地基加固带裂缝等。由于地基工程相对隐蔽,并且危害影响反应较慢,因此在施工初期往往不会明显的表示出来,如果不能及时修复,后期建筑就会出现倾斜、裂缝问题。第二类是对地下管道产生影响。土木工程往往占地面积较大,在打桩、开挖施工时,不可避免的会遇到地下管线。如果没有采取事前预防措施,或是由于工作人员的误操作,导致地下管线破裂或受损。通常情况下,地下管线布局较为杂乱,如果施工导致地下水管破裂,可能只会导致工期延误;但是如果煤气管道、石油管道破裂,不仅会造成严重的资源浪费和经济损失,还会给土木工程施工人员的身体健康带来威胁。 2 土木工程施工分析的力学、数学基础与方法 2.1 土木工程施工分析的力学基础 传统的工程设计分析对象为恒定结构物,与经典力学(材料力学、结构力学、弹塑性力学、岩土力学等)相对应。而施工力学的主要特征,在于研究对象随时间发生变化,其力学基础为时变力学。几百年力学发展历史中所研究的众多对象,都具有一个共同特征是其外部条件(如施加载荷场、温度场、电磁场等)可以随时间发生变化,但内部参数(包括几何形状、物理特性、边界状态等)在研究时段内,总是认为恒定、保持不变的,众多力学学科分支的基本理论与控制方程都是建立在这个前提下。近代科学技术的迅速发展,要求研究内部参数随时间变异的物体的力学现象与规律,形成一门新的时变力学学科分支。时变力学是重大工程施工分析、高新技术器件工艺分析、时变机械动力分析的共同力学基础。土木工程施工分析将涉及线弹性时变力学、粘弹性时变力学、非线性时变力学、热弹性时变力学、物性时变力学等学科分支。 2.2 土木工程施工分析的数学基础 施工过程分析研究对象(如结构物、地基、围岩等)的几何参数(形状)、物理参数(材料性能)、边界参数(边界坐标)是时间函数,因此其控制方程为变系数(常、偏)微分方程(组)或时变边值条件,属时变数学范畴。时变数学是研究时变体物理现象的数学理论,同时含有物体空间变量及参数时变的时间变量,故将主要探讨变系数偏微分方程或通过数值化后形成的变系数常微分方程组。一般“数理方程”是研究描述物理现象的(常系数)偏微分方程,得到解析解也十分有限;而“时变数学”研究的变系数偏微分方程在数学上求解变得十分困难通过综合对比上述集中数学计算方法,对比其实用性和计算简单性,最终采用数值方法。 2.3 土木工程施工力学分析的数值方法 土木工程施工力学及相应时变力学、时变数学的数值化求解是一个重要手段。施工力学问题通过数值方法建立的离散化方程组中刚度阵、质量阵、阻尼阵以及热刚阵等运算矩阵中,元素不再为常系数而是时间变量函数,存在时域数值积分的稳定性与收敛性等一系列新问题,是一般计算力学所未遇见的,因此形成“计算时变力学”新分支。施工力学数值方法主要包括一般有限元法、时变单元法及拓扑变化法。施工力学采用一般数值方法分析主要是有限单元法,这基于有限元法具有域内全离散特点,便于单元集合时采取增减单元办法来实现解域的时变,但这类方法可能存在运算矩阵奇异问题。 时变单元法特点在于解域时变时,其离散网格格式不变,而是通过单元大小随时间变异来实现解域时变,因此可克服方程奇异问题但也存在数值积分的稳定性问题,这可通过采用辛算法等加以解决。拓扑变化法则应用拓扑学原理,用数值手段实现解域随时间变化,可以不重复求解数值方程得到解域变化的结果。 参考文献 [1]张志新,胡振东.考虑弹丸与身管轴向运动耦合的火炮系统时变动力学分析[J].振动与冲击,2013(20):131-133. [2]郭彦林,田广宇,周绪红,陈国栋.大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用[J].施工技术,2011(1):164-165. 但一般说来，技校招收的学生，大都学习素质和心理素质较差。虽然他们的观察力强，记忆力好，想象丰富，思维活跃，接受新知识快，但学习目的往往不够明确，理想层次低，就业目标模糊，对技术工人在经济建设中的地位认识不足，往往认为学习成绩再好也是打工，学习缺乏动力。因此，笔者针对中职学生如何学好工程力学，进行了一些探讨和研究。 一、学好物理学课程，为学习工程力学打下坚实的基础 物理学是工科学生的一门基础课(一般在入学的第一学期开设)，其中的力学部分与后续课程工程力学有着密切的联系。所以，教师在讲授物理课时，应该让学生认识到物理学与工程力学的前后关系，使学生了解到工程力学在工科专业的重要性，使学生从一开始就有所准备，重视物理课学习，为学好工程力学打下坚实的基础。 二、注重理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能力 工程力学是人类认识自然和改造自然的结晶，力学的基本规律是人们通过长期生产实践和大量科学实验、分析、归纳并总结出来的。力学问题与生活常识、生产实践密切相联。所以，学习工程力学，必须理论联系实际，将感性认识上升为理性认识。在教学中，可以利用挂图、模具，加强学生的感性认识：也可以利用身边的实物帮助学生理解相关概念。例如，讲力矩时可以教室的门作为实例，讲力偶时可以让学生体会钥匙开锁的感受。这样，抽象的理论就容易解释了。另外，教师可带领学生到实训基地或专业车间去认识一些构件及其制造工艺，向学生简略介绍力学知识在其中的应用。这样，既调动了学生学习的积极性，又达到了相应的教学目的。 三、注意比较学习，强化记忆，提高综合能力 工程力学的概念、公理、基本规律很多，在学习过程中要注意它们之间的联系，比较它们的含义、表达形式等，找到它们的异同点，有利于真正理解和掌握。例如，讲解“二力平衡公理和作用力与反作用力公理”时，主要内容看起来都是两个力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。此时，分清这两个公理的关键是它们的不同点：一个是两力作用在一个物体上，一个是两力作用在不同的物体上。又如，材料力学上几种变形(拉伸、压缩、剪切和挤压、扭转及弯曲变形)的相同点都是用截面法求内力，且强度条件的表达形式也很相近，即d=F／A≤[σ]。表达拉压时，是σA≤[J]i表达剪切与挤压时，是T=0／A≤[T]和lv=／A y≤[y]；表达扭转时，是T…=Mn…／Wn[T]；表达弯曲时，是σ=M／W：≤[σ]。不同点是研究对象的变形形式不同。通过比较，可以从本质上理解和掌握概念、公理、规律等，提高认知能力，强化记忆，提高综合思维能力。 四、采用多媒体技术辅助教学 工程力学课程有很强的工程背景，教师可以在教学过程中利用多媒体技术，将一些工程实例通过屏幕生动地展现在学生面前，帮助学生解决工程力学模型建立的问题。同时，可以利用可交互式的CAI多媒体教学软件及自作课件进行课堂教学，用动画将抽象难懂的内容形象地表达出来，达到化解教学难点、缩短学生认知过程的目的。而且，利用多媒体教学，可极大减少繁琐计算的时间，使学生将主要精力用于概念和原理的理解和应用上，教师也有更多的时间实施启发、诱导。总之，直观教学能使许多工程力学疑难问题迎刃而解，既可培养学生兴趣，又可增强学生学习的自信心。以“约束与约束反力”“刚体的平面运动”等知识点为例。这些知识点的抽象概念较多，学生很难理解，需要的图形和图片数量较多。如果用传统的“粉笔+黑板”的模式进行教学，学生的学习效果很差，但利用多媒体课件辅助教学，通过实体模型的真实性、形象性和生动性，学生接受起来就很容易，这就大大地提高了这些知识点的课堂教学效率和效果。 虽然工程力学对于中职学生来说有一定难度，但笔者认为，只要有信心，能够针对学生基础较差的现实问题，在教学中安排好教学程序，利用合理的、有效的教学方法和教学手段，就可以使枯燥的理论变得妙趣横生，使学生易于接受。工程力学实验总结 篇5
工程力学专业 篇6
工程流体力学水力学 篇7
浅谈工程力学的教学 篇8
