流体力学习题集
第1章 绪 论
习 题
1-1 从力学分析意义上说流体和固体有何不同？ 1-2 量纲与单位是同一概念吗？ 1-3 流体的容重和密度有何区别与联系？
1-4水的密度为1000 kg/m 3，2升的水的质量和重量是多少？ 1-5 体积为0.5m 3的油料，重量为4410N ，该油料的密度是多少？
1-6 水的容重γ = 9.71 kN/m 3，μ = 0.599 ? 10-3 Pa ?s ，求它的运动粘滞系数。
1-7 如图所示为一0.8 ? 0.2m 的平板，在油面上作水平运动，已知运动速度u = 1m/s ，平
板与固定边界的距离δ = 1mm ，油的动力粘滞系数为μ = 1.15 Pa ?s ，由平板所带动的油的速度
成直线分布，求平板所受的阻力。
1-8 旋转圆筒粘度计，悬挂着的内圆筒半径r = 20cm ，高度h = 40cm ，内筒不动，外圆
筒以角速度ω = 10 rad/s 旋转，两筒间距δ = 0.3cm ，内盛待测液体。此时测得内筒所受力矩M = 4.905 N ?m 。求油的动力粘滞系数。（内筒底部与油的相互作用不计）
1-9 一圆锥体绕其中心轴作等角速度ω = 16 rad/s 旋转，锥体与固定壁面的间隙δ = 1mm ，其间充满μ = 0.1 Pa ?s 的润滑油，锥体半径R = 0.3m ，高R = 0.5m ，求作用于圆锥体的阻力矩。
1-10 如图所示为一水暖系统，为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统内水的总体积为8m 3，加温前后温差为50?C ，在其温度范围内水的膨胀系数为，求膨胀水箱的最小容积。（水的膨胀系数为0.0005 /?C ）
1-11 水在常温下，由5at 压强增加到10at 压强时，密度改变多少？
1-12 容积为4的水，当压强增加了5at 时容积减少1升，该水的体积弹性系数为多少？为了使水的体积相对压缩1/1000，需要增大多少压强？
第2章 流体运动学基础
习 题
2-1 给定速度场u x = x + y ，u y = x - y ，u z = 0，且令t = 0时x = a ，y = b ，z = c ，求质点空间分布。
2-2 已知拉格朗日速度分布u x = -β (a sin β t + b cos β t ) ，u y =β (a cos β t - b sin β t ) ，u z
=α 。如t = 0时x = a ，y = b ，z = c ，试用欧拉变量表示上述流场速度分布，并求流场加速度分布，式中α，β，a ，b ，c 为常数。
2-3 已知平面速度场u x = x + t ，u y = - y + t ，并令t = 0时x = a ，y = b ，求（1）流线方程及t = 0时过（-1，-1）点的流线；（2）迹线方程及t = 0时过（-1，-1）点的迹线。
2-4设0≠u
，说明以下三种导数
)(,0,0=??=??=u u t
u dt
u d
的物理意义。
2-5 给定速度场u x = -k y ，u y = k x ，u z = 0，求通过x = a ，y = b ，z = c 点的流线，式中k 为常数。
2-6已知有旋流动的速度场为u x = 2y +3z ，u y = 2 z +3x ，u z = 2x +3y 。试求旋转角速度，角变形速度和涡线方程。
2-7 求出下述流场的角变形速度，涡量和线变形速度。并说明运动是否有旋？
u x =U （h 2 - y 2），u y = u z = 0 。
第3章 流体静力学
习 题
3-1 某水塔，若z = 3m ，h = 2m ，p 0 = 2at
，以地面为基准面，求水塔底部的绝对压强、相对压强和测压管水头。
3-2 图示复式水银测压计，液面高程如图中所示，单位为m 。试计算水箱表面的绝对压强值p 0。
3-3 密封容器内注有三种互不相混的液体，求压力表读数为多少时，测压管中液面可上升到容器顶部。
3-4 图示贮液容器左侧是比重为0.8的油，其上真空计读数为p v =3.0N/cm 2；右侧为水，其上压力表读数p =2N/cm 2。压差计中工作液体的比重为1.6，
求A 点的高程。图中高程以m
计。
3-5 盛同种液体的两容器，用两根U 形管连接。上部压差计A 内盛重度为A γ
的液体，读数为h A ；下部压差计B 内盛重度为B γ的液体，读数为h B 。求容器内液体的重度γ。
3-6 一容器内盛有重度3
N/m 9114=γ的液
体，该容器长度
L 为1.5m ，宽为1.2m ，液体深度h 为0.9m 。试计算下述情况下液体作用于容器底部
的总压力：（1）容器以等加速度9.8m/s 2垂直向上运动；（2）容器以9.8m/s 2的等加速度垂直向下运动。
3-7 一圆柱形容器静止时盛水深度H =0.225m ，筒深度为0.3m ，内径D =0.1m ，若把圆
题3-1图
h 4
γ1
题3-2图
题3-3 图
题3-4 图
题3-5 图
筒绕中心轴作等角速度旋转。求：（1）不使水溢出容器的最大角速度；（2）不使器底中心露出的最大角速度。
3-8 圆柱筒盛有重度γ = 11.7 KN/m 3的液体，今绕铅垂中心轴作等角速度旋转，转速n =200 rpm 。已知液体内A 点压强p A = 19.61 KN/cm 2，至旋转轴的水平距离γA = 20cm ；B 点至旋转轴的水平距离为γB =30cm ，B 点高出A 点的铅垂距离为40cm 。求B 点的压强。
3-9 直径D =2m 的圆柱筒容器内盛有不相混的两种液体：重度γ 1 = 8 KN/m 3，γ 2 = 9
KN/m 3，h 1=20cm ，h 2=30cm 。容器运动时液体不溢出。求：
（1）容器以等加速度a = 0.1g 沿水平方向直线运动，容器壁单宽所受的最大静水压力；
（2）容器以转速n = 30 rpm 绕铅直中心轴旋转运动，容器底的压强分布规律，并求出其最大和最小压强值。
3-10 某物体在空气中重G = 400N ，而在水中重
250='G N 。求该物体的体积和它的比重。
3-11 图示平板闸门，已知水深H = 2m ，门宽b = 1.5m ，门重G = 2000 N 。门与门槽的摩擦系数为f = 0.25，求启门力F 。
3-12 图示矩形闸门，高a = 3m ，宽b = 2m ，其上端在水下的深度h = 1m ，求作用在闸门上的静水总压力及其作用点的位置。
3-13 某倾斜装置的矩形闸门，宽b = 2m ，倾角α= 60°，铰链o 点位于水面以上a = 1m 处，水深h = 3m 。求开启闸门所需之拉力T （闸门自重为G = 19.61 kN ，摩擦阻力不计）。
3-14 容器内注有互不相混的两种液体：h 1= 2m ，γ 2 = 8 KN/m 3，；h 2 = 3m ，γ 2 = 9 KN/m 3。求作用在宽度b = 1.5m ，倾角α = 60°的斜平面壁ABC 上的静水总压力P 及其作用点。
题3-9题
γ
2
γ
1
题3-16
图
题3-15 图
h h
题3-14 图
题3-11 图
题3-12 图
3-15 已知弧形闸门上游水深H1 = 4m，下游水深H2 = 2m，闸门轴心O距地面H1/2，求单位宽度闸门上所受静水总压力的大小、方向及作用点。
3-16 由两个空心半球组成的密封水箱，球直径d = 2.0m，用螺栓固接。在水箱进口的下方a = 20cm处，压力表读数为5.1N/cm2。求螺栓所受总拉力T。
3-17 容器内有一隔板，隔板下部为宽b =1.2m的正方形孔，恰好被直径D = 1.2m的圆
柱体堵塞。隔板两侧注有两种液体：
3
1
KN/m
9
=
γ，h
1
=1.8m；3
2
KN/m
8
=
γ，h
2
=1.5m。求
圆柱体所受静水总压力。
第4章流体动力学基本方程习题
4-1 试证下述不可压流体的运动是可能存在的：
（1）u x = 2x2 + y，u y = 2y2 + z，u z = -4 (x + y) z + xy；
（2）
;
,
)
(
)
(
,
)
(
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2y
x
y
u
y
x
z
y
x
u
y
x
xyz
u
z
y
x+
-
=
+
-
-
=
+
-
=
（3）u x = yzt，u y = xzt，u z = xyt。
4-2 试证不可压流体的运动u x = x，u y = y，u z = z不可能存在。
4-3 求使下列速度场成为不可压缩流体流动的条件：
（1）u x = a1x + b1y + c1z，u y = a2x + b2y + c2z ，u z = a3x + b3y + c3z；
（2）u x = a xy，u y = b yz，u z = c yz + dz2。
4-4 设某一流体流场：u x = 2y + 3z，u y = 3z + x ，u z = 2x + 4y ，该流场的粘性系数μ = 0.008 Pa?s，求其切应力。
4-5 设两无限大平板之间的距离为2h，其间充满不可压缩流体，如图所示，试给出其运动所满足的微分方程。
4-6 试述满足伯努利方程
C
g
u
p
z=
+
+
2
2
γ的条件。
题3-17 图
第5章 相似原理与量纲分析
习 题
5-1 试将下列各组物理量组合成无量纲量：
（1）τ0 、υ 、ρ ； （2）?p 、υ 、γ 、 g ； （3）F 、ρ 、l 、υ ； （4）υ 、l 、ρ 、σ ； （5）υ 、l 、t ； （6）ρ 、υ 、μ 、l ； （7）γ 、υ 、ρ 、l 。
5-2 如果一个球通过流体时的运动阻力是流体的密度ρ 、粘度μ 、球的半径r 及速度
υ的函数，试用量纲分析法证明阻力R 可由下式给出：
)
(2μρυρμr F R =
5-3 假设流量Q 与管径D 、喉道直径d 、流体密度ρ、压强差?p 及流体的动力粘滞系数μ有关，试用π 定理分析文丘里管的流量表达式。
5-4 若模型流动与原型流动同时满足Re 相似律和Fr 相似律，试确定两种流动介质运动粘性系数的关系。
5-5 一个圆球放在流速为1.6 m/s 的水中，受到的阻力为4.4N 。另一个直径为其两倍的圆球置于一风洞中。在动力相似条件下风速的大小及圆球所受到的阻力。（v 空气/v 水 = 13，ρ = 1.28 kg/m 3）
5-6 当水温为20?C ，平均速度为4.5 m/s 时，直径为0.3m 水平管线某段的压强降68.95 kN/m 2为。如果用比例为6的模型管线，以空气为工作流体，当平均流速为30 m/s 时，要求在相应段产生55.2 kN/m 2的压强降。计算力学相似所要求的空气压强，设空气温度为20?C 。
5-7 用水校验测量空气流量的孔板，孔板直径d = 100mm ，管道
直径D = 100mm ，由试验得到孔板流量系数固定不变时的最小流量为Q = 1.6 l /s ，水银压差计读数为h = 45mm 。试确定：
（1） 当孔板用来测定空气流量时，最小流量是多少？
（2） 相应该流量下的水银压差计的读数是多少？设水与空气的温度都是20?C 。 5-8 为了决定吸风口附近的流速分布，取比例为10作模型设计。模型吸风口的流速为13 m/s ，距风口轴线0.2m 处测得流速为0.5 m/s 。若实际风口速度为18 m/s ，怎样换算为原型流动的流速？
5-9 溢水堰模型设计比例为20
。当在模型上测得模型流量为
m l /s 时，水流推力
为P m = 300 N ，求实际流量Q n 和推力P n 。
5-10 采用长度比尺为1：25的模型来研究弧形闸下出流，重力为主要作用力。如在模型上量得出口流速为υm = 2.3 m/s ，流量为Q m = 45 l /s ，作用力为P m ，求原型相应的流速υn 、流量Q n 和作用力P n 。
5-11 一建筑物模型在风速为10 m/s 时，迎风面压强为50 N/m 2，背风面压强为-30 N/m 2。若气温不变，风速增至15 m/s 时，试求建筑物迎风面和背风面的压强。
第6章 理想流体的平面无旋运动
习 题
6-1 给定平面流速度场u x = x 2y + y 2，u y = x 2 - y 2x ，问： （1） 是否存在不可压缩流函数和速度势函数； （2） 如存在，给出它们的具体形式；
（3） 写出微团变形速率各分量和旋转角速度各分量。
6-2 已知不可压缩流体平面流在y 方向的速度分量为u y = y 2 -2x + 2y ，求速度在x 方向的分量。
6-3 对平面不可压缩流体的运动，试证明：
（1） 如运动为无旋运动，则必满足?2u x = 0，?2u y = 0； （2） 满足?2u x = 0，?2u y = 0的流动不一定是无旋流。
6-4 已知平面流动的速度分布为2222,y x cx u y x cy u y
x +=+=
其中c 为常数。求流函数并
画出若干条的流线。
6-5 已知平面流动流函数
)(283
)22arctan 22(arctan 222y x x y x y Q ++-+++-=
πψ
判断是否是无旋流动。
6-6 已知速度势? ，求相应的流函数ψ ：
题5-9图
（1） ? = xy ； （2） ? = x 3 - 3xy 2 ；
（3）
22y x x
+=
?。
6-7 证明? = 1/2(x 2 - y 2) + 2x - 3y 所表示的流场和ψ = xy + 3x + 2y 所表示的流场完全相同。
6-8 强度为60 m 2/s 的源流和汇流位于x 轴，各距原点为
a=3m 。计算坐标原点的流速，计算通过（0，4）点的流线的流函数值，并求该点流速。
6-9 在速度为υ = 0.5 m/s 的水平直线流中，在x 轴上方2单位处放一强度为Q = 5m 2/s 的源流。求此流动的流函数，并绘
出此半物体的形状。
6-10 如图所示，等强度两源流位于x 轴，距原点为a 。求流函数，并确定滞止点位置。
第7章 粘性管流
第8章 边界层与绕流阻力
习题
8-1 设平板层流边界层中流速分布为线性关系，即δy
U u x =
，用动量方程求边界层特性δ /δ 1，δ 1/δ 2 。
8-2 空气以30 m/s 的速度平行流过平板，温度为25?C ，求离平板前缘200mm 处边界层的厚度δ。
8-3 光滑平板宽1.2m ，长3m ，潜没在静水中以速度u = 1.2m/s 沿水平方向拖曳，水温10?C ，求：（1）层流边界层的长度；（2）平板末端的边界层的厚度；（3）所需水平拖曳力。
8-4 求平板绕流层流边界层的总阻力系数C D ，及δ，δ 1，δ 2
。设边界层中的速度分布
为 3
)()(δβδαy y U
u x += 。[提示：先根据速度分布边界条件决定α、β值] 8-5 一平行放置于流速为60m/s 的空气流中的薄平板，长1.5m ，宽3m ，空气绝对压强为105 N/m 2，温度为25?C ，求平板末端的边界层厚度及平板两侧的总阻力：
（1） 设为层流边界层； （2） 设为紊流边界层。
8-6 在Re 数相等的条件下，20?C 的水和30?C 的空气流过同一绕流体时，其绕流阻力之比为多少？
8-7 汽车以60 km/hr 的速度行驶，在运动方向的投影面积为2m 2，绕流阻力系数为C D = 0.3，空气温度为0?C ，求汽车克服空气阻力所消耗的功率。
8-8 球形尘粒的密度为2500 kg/m 3，在温度为20?C 大气中等速沉降，可使用斯托克斯公式计算沉降速度的最大粒径为多少？
8-9 已知煤粉炉炉膛中上升烟气流的最小速度为0.5 m/s ，烟气密度为0.2 kg/m 3，运动粘滞系数为230?10-6m 2/s ，煤粉密度为1300 kg/m 3，问直径为0.1mm 的煤粉将沉降还是被上升气流带走？
8-10 在气力输送管道中，为了输送一定量的悬浮砂粒，要求风速u 0为悬浮速度的5倍，已知砂粒粒径d = 0.3mm ，密度ρm = 2650 kg/m 3，空气温度为20?C ，求风速u 0值。
9 明渠流动
习 题
9-1 梯形断面渠道，已知b=7m ，边坡系数m=1.5。当测得流量Q=9.45m 3/s ，水深h 0=1.2m 。又知在200m 渠段内渠底落差0.16m 。求粗糙系数n 。
9-2 有一浆砌块石的矩形断面长渠道，已知底宽b=3.2m ，渠中水深h 0=1.6m ，粗糙系数n=0.025，通过流量6m 3/s 。求渠道底坡i 。
9-3 坚实粘土的梯形断面渠道，b=8m ，h 0=2m ，n=0.0225，m=1.5，i=0.0002。求流量Q 和断面平均流速v 。
9-4 混凝土排水管，直径d=1m ，糙率n =0.014，底坡i =0.004，试求 ①管道满流时的流速和流量； ②充满度7.0=α时的流速和流量。
9-5 梯形断面长渠道，流量Q=10m 3/s ，底宽b=5m ，边坡系数m=1，糙率n=0.02，底坡i=0.0004。分别用试算法和图算法求正常水深h 0。
9-6 今欲开挖一梯形断面土渠，已知流量Q=10m 3/s ，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.02，为防止冲刷取最大允许流速为1m/s ，求水力最优断面尺寸和底坡i 。
9-7 梯形断面渠道，Q=12m 3/s ，m=1.5，n=0.0225，i=0.0004。按宽深比5=β设计渠道断面尺寸。
9-8 情况良好的梯形断面土渠，流量Q=35m 3/s ，边坡m=1.5，糙率n=0.02，i =0.0001。已知土壤的不冲允许流速[v ]max =0.80m/s ，设计断面尺寸。
9-9 一小河的断面形状及
尺寸如图示。流动近似为均匀流，底坡i =0.0004，边滩糙率n 1=0.04，主槽糙率n 2=0.03，
求通过流量（边滩与主槽分别看成矩形断面）。
题
9-9 图
9-10 渠道某断面的过水面积2
m 84.35=A ，最大水深h =2.76m ，断面平均水深h m =1.56m ，通过流量Q =50m 3/s ，求断面比能e 并判别流态。
9-11 等腰三角形断面的灌溉渠道，水深为H 时，流速gH v 2283.0=。求临界水深和临界流速。
9-12 梯形断面长渠道，已知流量Q=20m 3/s ，底宽b=10m ，边坡系数m=1.5，底坡i =0.0004，粗糙系数n =0.0225，动能修正系数1.1=α。用几种方法判别流态。
9-13 矩形断面棱柱形渠道，底宽b=8m ，底坡0≈i ，当流量Q=15m 3/s 时，测得跃后水深50.1=''h m 。试计算跃前水深h '和水跃能量损失。 9-14 定性分析棱柱形长渠道中可能产生的水面曲线。
9-15 有一梯形断面渠道，长度s=500m ，底宽b=6m ，边坡系数m=2，底坡i =0.0016，
粗糙系数n =0.025。当通过流量Q=10m 3/s 时，闸前水深H=1.5m 。用分段求和法计算
并绘制水面曲线。
第10章孔口管嘴、堰流与闸孔出流
习题
10-1 两水箱用一直径d1＝40mm的薄壁孔口连通，下水箱底部又接一直径d2＝30mm 的圆柱形管嘴，长l＝100mm，若上游水深H1＝3m保持恒定，求流动恒定后的流量Q和下游水深H2。
10-2 管道直径D＝200mm，末端装一直径d＝120mm薄壁孔板，用以测定管道中的流量。已知压力计中心比管轴线高h＝1.5m，读数p M＝98 KN/m2，求流量Q。
10-3 应用描述气体的能量方程，求解厂房自然通风换气质量流量。已知室内空气温度为30?C，室外空气温度为20?C，厂房上下部各开有8m2的窗口，量得窗口中心高程差为7m，窗口流量系数μ为0.64，气流在必然压头作用下流动。
10-4 矩形断面水槽宽B =2m ，末端设矩形薄壁堰，堰宽b =1.2m ，堰高m 5.0='=p p ，
求水头H =0.25m 时自由式堰的流量。
10-5 已知完全堰的堰宽b =1.5m ，堰高p =0.7m ，流量
Q =0.5m 3/s ，求水头H 。
10-6 直角三角堰自由出流，若堰顶水头增加一倍，流量如何变化？
10-7 直角进口无侧收缩宽顶堰，堰宽b =4m ，堰高
m 6.0='=p p ，水头H =1.2m ，堰下游水深h =0.8m ，求过
堰流量Q 。当下游水深增大到h =1.7m 时，流量Q 是多少？
10-8 圆角进口无侧收缩宽顶堰，堰高m 4.3='=p p ，堰顶水头H =0.86m ，通过流量Q =22m 3/s ，求堰宽b 及不使堰流淹没的下游最大水深。
10-9 圆角进口无侧收缩宽顶堰，流量Q =12m 3/s ，堰宽b =1.8m ，堰高m 8.0='=p p ，下游水深h =1.73m ，求堰前水头H 。
10-10 平底平板闸门。已知水头H =4m ，闸孔宽b =5m ，闸门开启高度e =1m ，行近流速υ0=1.2m/s 。求自由出流时的流量。
10-11 某水利枢纽设平底冲沙闸，用弧形闸门控制流量，如图10-17。闸孔宽b =10m ，弧门半径R =15m ，门轴高E =10m ，上游水深H =12m ，闸门开启度e =2m ，上游渠宽B =11m 。试计算下游水深分别为2.5m 和8m 时，通过闸孔的流量。
10-12 实用堰顶部设平板闸门以调节上游水位。闸门底缘的斜面朝向上游倾斜角为 60°，如图10-16。试求所需的闸孔开度。已知流量Q =30m 3/s ，堰顶水头H =3.6m ，闸孔净宽b =5m （下游水位低于堰顶，不计行近流速）。
10-13 一溢流坝为曲线型实用堰，今在坝顶设弧形闸门。已知闸前水头H =3m ，闸孔净宽b =5m ，下游为自由出流，不计行近流速。试求闸孔开度e =0.9m 时的流量。
第12章 紊流射流
习 题
12-1 一直径D = 0.4m 圆孔射流沿水平方向射入密度相同的静止水体中，出口流量Q 0
=
0.35m3/s，试求射流中心流速达到的距离。
12-2 某体育馆圆柱形送风口，d0 = 0.6m，风口至比赛区为60m。要求比赛区风速（质量平均风速）不得超过0.3m/s。求送风口的送风量应不超过多少m3/s
12-3 有一个两面收缩均匀的矩形孔口，截面面积0.05?2m2，出口速度υ0= 10m/s。求距孔口2.0m处射流轴心速度υm，质量平均流速υ2及流量Q。
12-4 已知空气淋浴喷口直径D = 0.3m，要求工作区的射流半径为1.2，质量平均流速为3m/s，设紊流系数a为0.08，求喷口和工作区的距离S，以及喷口流量Q。
12-5 车间高11.5m，宽30m，长70m，在端部布置圆形送风口，风口高为6m，直径为1m，紊流系数为0.08，若要求工作区最大回流速度为0.6m/s，求射流流量，并计算质量平均流速为0.2m/s的射流长度。
12-6 某锅炉喷燃气的圆形喷嘴，直径为500mm，喷嘴风速为30m/s，求离喷嘴2m，2.5m，和5m处的轴线流速。若喷嘴为高500mm的平面射流，上述各点的轴线流速又为多大？设圆喷嘴的a为0.08，平面喷嘴的a为0.11。
12-7 温度为40?C的空气，以速度υ0 = 3m/s从直径d0 = 100mm的圆喷口沿水平射出，周围空气的温度为18?C，求射流轴线的轨迹方程。
12-8 高出地面5m处设一孔口d0为0.1m，以速度2m/s向房间水平送风。送风温度-10?C，室内温度27?C，求距出口3m处的质量平均流速υ2、温度t2及弯曲轴心坐标。
12-9 喷出清洁空气的平面射流，射入含尘浓度为0.12 mg/l的静止空气中。要求距喷口2m处造成宽度为2b= 1.2m的射流区。试设计喷口尺寸b0，并求工作区轴心处灰尘浓度。
12-10 试求距R0 = 0.5m的圆断面射流出口断面为20m，距轴心距离为y =1m处射流速度与出口速度之比。
第13章一元气体动力学基础
习题
13-1 空气的压强为101.3kPa，温度为15?C，若通过某装置将其等熵地加速至M =1时，气流的速度和密度为多少？理论上所能达到的最大速度为多少？
13-2 空气从储气罐出流，气罐内压力1.5?105Pa，温度为15?C，已知出口为亚音速流动，大气压力为1?105，求气流出口速度及温度。
13-3 某一绝热气流的马赫数M = 0.8，并已知其滞止压力p0= 5?98100Pa，温度t0= 20?C，试求滞止音速a0，当地音速a，气流速度υ，和气体绝对压强p。
13-4喷管中空气流的速度为500m/s，温度为300?K，密度为2 kg/m3，若要进一步加速气流，喷管面积应如何变化？
13-5设某储气箱在抽风机作用下保持箱内压强p ＝99 kPa ，外部大气（p 0＝101.3 kPa ，T 0＝300 K ，R ＝287.06 J/kg ? K ）通过d ＝13cm 的圆断面喷嘴进入气箱，流量系数μ＝0.82，求喷嘴进气质量流量。
13-6空气通过等截面短管被吸入容器内，流动条件如图所示，求短管与容器的交接面
13-7 压缩空气从气罐进入管道，已知气罐中的绝对压强p 0＝7个大气压，t 0＝70?C ，气罐出口处M ＝0.6，试求气罐出口处的速度、温度、压强和密度。
13-8一收缩形喷管用来使容器内空气等熵地膨胀到大气压。容器内的压强和温度分别为147 kPa 和5?C ，且保持为定值。若要求得到质量流量为0.5kg/s ，求喷管出口面积为多大？(设大气压为101 kPa)
13-9 16?C 的空气在D = 20cm 的钢管中作等温流动，沿管长3600m 压降为1at ，假如初始绝对压强为5at ，设λ＝0.032，求质量流量。
13-10 空气温度为16?C ，在1at 压力下，从内径为D = 10cm 的保温绝热管道中流出。上游马赫数为M = 1，压强比p 1/ p 2 = 3.0，求管长，并判断是否可能的最大管长。
13-11 空气在水平管中流动，管长200m ，管径5cm ，阻力系数λ = 0.016，进口处绝对压强106N/m 2，温度20?C ，流速30m/s ，试分别用气体作为不可压缩流、可压缩等温流、可压缩绝热流，求沿此管压降为多少？
流体力学练习题
一、选择题 1、连续介质假设意味着 B 。 （A）流体分子互相紧连；（B）流体的物理量是连续函数； （C）流体分子间有间隙；（D）流体不可压缩 2、静止流体A 剪切应力。 （A）不能承受；（B）可以承受； （C）能承受很小的；（D）具有粘性是可承受 3、温度升高时，空气的粘度 B 。 （A）变小；（B）变大；（C）不变；（D）可能变大也可能变小 4、流体的粘性与流体的 D 无关。 （A）分子的内聚力；（B）分子的动量交换；（C）温度；（D）速度梯度5、在常温下，水的密度为 D kg/m3。 （A）1 ；（B）10 ；（C）100；（D）1000 6、水的体积弹性模量 A 空气的体积弹性模量。 （A）大于；（B）近似等于；（C）小于；（D）可能大于也可能小于 7、 C 的流体称为理想流体。 （A）速度很小；（B）速度很大；（C）忽略粘性力；（D）密度不变 8、 D 的流体称为不可压缩流体。 （A）速度很小；（B）速度很大；（C）忽略粘性力；（D）密度不变 9、与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是 B （A）切应力和压强；（B）切应力和剪切变形速率； （C）切应力和剪切变形；（D）切应力和速度。 10、水的粘性随温度升高而 B （A）增大；（B）减小；（C）不变；（D）不确定 11、气体的粘性随温度的升高而A （A）增大；（B）减小；（C）不变；（D）不确定。 12、理想流体的特征是C （A）粘度是常数；（B）不可压缩；（C）无粘性；（D）符合pV=RT。 13、以下关于流体粘性的说法中不正确的是 D
（A）粘性是流体的固有属性； （B）粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度； （C）流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用； （D）流体的粘性随温度的升高而增大。 14、按连续介质的概念，流体质点是指 D （A）流体的分子；（B）流体内的固体颗粒；（C）无大小的几何点； （D）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 15、理想流体与实际流体的主要区别在于（ A ）。 （A）是否考虑粘滞性；（B）是否考虑易流动性； （C）是否考虑重力特性；（D）是否考虑惯性 16、对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（D） （A）随压强增加而增加；（B）随压强减小而增加 （C）随体积增加而减小；（D）与压强变化无关 17、液体与气体都是流体，它们在静止时不能承受（C ）。 （A）重力；（B）压力；（C）剪切力；（D）表面张力 18、下列流体的作用力中，不属于质量力的是（ B ）。 （A）电磁力；（B）粘性内摩擦力；（C）重力；（D）惯性力 19、在连续介质假设下，流体的物理量（ D ）。 （A）只是时间的连续函数；（B）只是空间坐标的连续函数； （C）与时间无关；（D）是空间坐标及时间的连续函数 20、用一块平板挡水，平板形心的淹深为h c，压力中心的淹深为h D，则h c A h D。（A）大于；（B）小于；（C）等于；（D）可能大于也可能小于 21、静止流体的点压强值与 B 无关。 （A）位置；（B）方向；（C）流体种类；（D）重力加速度 22、油的密度为800kg/m3，油处于静止状态，油面与大气接触，则油面下0.5m 处的表压强为 D kPa。 （A）0.8 ；（B）0.5；（C）0.4；（D）3.9
工程流体力学第一章习题
第一章小结 1、流体的特征 与固体的区别：静止状态下，只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。 在任意剪切力作用下，流体将发生连续的剪切变形（流动），剪切力大小正比于剪切变形速率。固体所受剪切力大小则正比于剪切变形量。 液体与气体的区别：难于压缩；有一定的体积，存在一个自由液面； 2、连续介质 连续介质模型：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型。 流体质点：几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 3、粘性 流体在运动（流动）的状态下，产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。粘性是流体的固有属性。 牛顿内摩擦定律（粘性定律）：液体运动时，相邻液层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。 动力粘性系数μ：反映流体粘滞性大小的系数。 国际单位：牛·秒/米2， N.s/m2 或：帕·秒 运动粘性系数ν：ν=μ/ρ国际单位：米2/秒， m2/s 粘度的影响因素：温度是影响粘度的主要因素。当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。 粘滞性是流体的主要物理性质，它是流动流体抵抗剪切变形的一种性质，不同的流体粘滞性大小用动力粘度μ或运动粘度v来反映。其中温度是粘度的影响因素：随温度升高，气体粘度上升、液体粘度下降。 复习题 1.连续介质假设意味着。 (A)流体分子互相紧连 (B) 流体的物理量是连续函数 (C) 流体分子间有空隙 (D) 流体不可压缩 2.流体的体积压缩系数k 是在条件下单位压强变化引起的体积变化率。 (A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度 3.水的体积弹性模数空气的弹性模数。
工程流体力学练习题计算题答案
四、计算题： 1、【解】 s m V D D V s m A Q V A V A V Q /02.13.25.11/3.2114.38.142 22 212 222211=???? ??=??? ? ??==??== ==（3分） 对1－1、2－2列伯努利方程： Pa g V V p p g V p g V p 3898558.923.219800108.9422222422 2 1 122 22211 =??? ? ???-?+??=-+=+=+γγγ（3分） 由动量方程： ()122211V V Q R A p A p -=--ρ () ()() ←=-??-??-???=---=N V V Q A p A p R 825.38399313.28.110004 114.338985545.114.39800042 2122211ρ（4分） 支座所承受的轴向力为384KN ，方向向右。 （2分） 2、【解】（0－0为水池液面；1－1为泵前；2－2为泵后） （2分） （2分） （1） （2分） （2）吸入段沿程水头损失： （2分） （1分） 局部水头损失：
（1分） （2分） （3）列0－0、1－1两断面伯努利方程： 即泵前真空表读数为 （2分） （4）列1－1、2－2两断面伯努利方程： （2分） 3、【解】由已知条件，s m A Q v /66.515 .01 .0*4/2 =?==π（1分） 雷诺数：5 6 105.810 115.066.5Re ?=??= = -υ vd （1分） 相对粗糙度001.015.0/1015.0/3 =?=?-d （1分） 从莫迪图上可查出，沿程损失系数023.0=λ （2分） 1）在1km 管道中的沿程阻力损失为：m g v d L h f 6.2508.9266.515.01000023.022 2=?? ?=??=λ 压降损失Mpa gh p f 456.26.2508.91000=??==?ρ （3分） 2）10km 管道上的损失为：m g v d L h f 25068.9266.515.010000023.022 2=?? ?=??=λ （1分） 进出口两截面建立伯努利方程： m h g p Z g p f 253625068.9100098000 2021=+?+=++?=ρρ （1分）
流体力学-课后习题答案
第一章习题答案 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807 899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3 。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。
流体力学复习题
32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的都会产生连续的物质。 2、牛顿内摩擦定律：，其中的比例系数称为。 3、作用在流体上的力可分为和两类。 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_____ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的减去该处的。 8、某点处的真空等于该处的减去该处的。 9、某点处的相对压强等于该处的减去该处的。 10、根据的大小，粘性流体的流动状态可分为和。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为和。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为流动和流动。 13、连续性方程是定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括、和。 17、沿程阻力主要是由于引起的，而局部阻力则主要是由于引起的。 18、连续性方程表示控制体的________守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面___ _ 。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的。 二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 2、请详细说明作用在流体上的力。 3、简述连续介质假说。 4、何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？ 5、流体静压力有哪两个重要特征？ 6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作 用于容器底部的总压力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？为什么？ 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？ 8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体？或者两者都可？为什么？ 9、叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。 10、何谓压力体？压力体由哪些面围成的？ 11、试述文丘里管测量流量的原理，如果通过文丘里管的流量保持不变，试问管道倾斜放置 与水平放置的两种情况，测得差压计的液面高差是否会改变？为什么？ 12、简述沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，并画出其趋势图。 13、流体在渐扩管道中，从截面1流向截面2，若已知在截面1处流体作层流流动。试问， 流体在截面2处是否仍保持层流流动？为什么？ 14、在串联管道、并联管道中，各管段的流量和能量损失分别满足什么关系？ 15、简述水力光滑管和水力粗糙管的定义。一根确定的管子是否永远保持为水力光滑管或水
工程流体力学习题全解
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有 诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】 当水的压强增加一个 大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】 下列流体哪个属牛顿 流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，62 1.14610m /s υ-=?水 ，这 说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形
流体力学题及答案
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
(完整版)流体力学练习题及答案
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
流体力学第一章答案
第一章习题简答 1-3 为防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱，若系统内水的总体积为10m 3，加温前后温差为50°С，在其温度范围内水的体积膨胀系数αv ＝0.0005/℃。求膨胀水箱的最小容积V min 。 据题意， 1-4 ，温度从20解：故 () % 80841 .5166 .1841.5/841.578273287108840.52121 211213 5 222=-=-=-=-= ?=+??==ρρρρρρρm m m V V V V m kg RT P 1-5 如图，在相距δ＝40mm 的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s 的液体，液体中 有一长为a ＝60mm 的薄平板以u ＝15m/s 的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h ＝10mm 时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。
解：平板受到上下两侧黏滞切力T 1和T 2作用，由dy du A T μ=可得 1 T T =u 相 反） 1-6 0.25m/s 解：1-7 3cm/s 解：温度为20°С的空气的黏度为18.3×10-6 Pa·s 如图建立坐标系，且设u=ay 2+c 由题意可得方程组 ?????+-=+=c a c a 2 2)001.00125.0(03.00125.00 解得a = -1250，c =0.195 则 u=-1250y 2+0.195 则y dy y d dy du 2500)195.01250(2-=+-=
Pa dy du A T 561048.4)0125.02500(1025.0103.18--?-=?-?????==∴πμ （与课本后的答案不一样。） 1-8 如图，有一底面积为0.8m×0.2m 的平板在油面上作水平运动，已知运动速度为1m/s ，平板与固定边界的距离δ＝10mm ，油的动力粘度μ＝1.15Pa ·s ，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。 题1-8图 解： 1-9 间的间隙d ＝0.6m ， 题1-9图 解：切应力： θ πσωμμ τcos 2rdh r dA dy du dA dT ?=?=?= 微元阻力矩： dM=dT·r 阻力矩：
流体力学复习题
工程流体力学复习题 一、选择题 1、在常温下水的密度为（）kg/m3。 A 1 B 10 C 100 D 1000 2、连续介质假设意味着（）。 A 流体分子互相紧连 B 流体的物理量是连续函数 C 流体分子间有间隙 D 流体不可压缩 3、流体的体积压缩系数K p是在（）条件下单位压强变化引起的体积变化率。 A 等压 B 等温 C 等密度 4、温度为200C，压强为105P a的空气的密度为（）kg/m3。 A 341 B 17.42 C 1.19 D 0.041 5、空气的体积弹性模数E=（）。 A P B T C ρ D RT 6、水的体积弹性模数（）空气的弹性模数。 A 大于 B 近似等于 C 等于 7、（）是非牛顿流体。 A 水 B 空气 C 血液 D 沥青 8、静止流体（）剪切应力。 A 不能承受 B 可以承受
C 能承受很小的 D 具有粘性时可承受 9、温度升高时，空气的粘性系数（）。 A 变小 B 变大 C 不变 10、温度升高时，液体的粘性系数（）。 A 变小 B 变大 C 不变 11、运动粘性系数的单位是（）。 A s/m2 B m2/s C N·s/m2 D N·m/s 12、流体的粘性与流体的（）无关。 A 分子内聚力 B 分子动量交换 C 温度 D 速度梯度 13、润滑油的动力粘性系数μ=4*10-3N·s/m2，已测得剪切应力为0.1N/m2，流体微团的角变形速率则为（）。 A 4 B 1/4 C 25 D 0.04 14、动力粘性系数μ=1.5*10-3N·s/m2的流体沿平板壁面流动，测得离壁面y（m）处的速度分布为u=1-200（0.05-y）2,在y=5mm处的粘性切应力为（）N/m2。 A -2.97 B 0 C 8.9*10-4 D 0.027 15、（）的流体为理想流体。 A 速度很小 B 速度很大 C 忽略粘性切力 D 密度不变 16、表面张力系数σ的量纲是（）。 A N/m B Ns C N-1m D Nm-1
流体力学习题及标准答案
第一章 绪论 １－1 连续介质假设的条件是什么? 答：所研究问题中物体的特征尺度Ｌ,远远大于流体分子的平均自由行程l ，即l/L<<1。 1-2 设稀薄气体的分子自由行程是几米的数量级,问下列二种情况连续介质假设是否成立? （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时; (2)假象地球在这样的稀薄气体中运动时。 答：（1）不成立。 (2）成立。 1-3 粘性流体在静止时有没有切应力?理想流体在运动时有没有切应力?静止流体没有粘性吗？ 答：（1）由于0=dy dv ,因此0==dy dv μτ,没有剪切应力。 （2)对于理想流体,由于粘性系数0=μ,因此0==dy dv μ τ，没有剪切应力。 （3）粘性是流体的根本属性。只是在静止流体中，由于流场的速度为0,流体的粘性没有表现出来。 1－4 在水池和风洞中进行船模试验时,需要测定由下式定义的无因次数（雷诺数）ν UL =Re ,其中U 为试验速度,L 为船模长度，ν为流体的运动粘性系数。如果s m U /20=，m L 4=,温度由C ?10增到C ?40时，分别计算在水池和风洞中试验时的Re 数。(C ?10时 水和空气的运动粘性系数为410013.0-?和410014.0-?，C ?40时水和空气的运动粘性系 数为4100075.0-?和410179.0-?)。 答：C ?10时水的Re 为：()() 72410154.6/10013.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν。 C ?10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν 。 C ?40时水的Re 为：()() 82410067.1/100075.04)/(20Re ?=??== -s m m s m UL ν。
工程流体力学第二版习题答案
《工程流体力学》习题答案（杜广生主编） 第一章 习题 1. 解：依据相对密度的定义：13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：2 31.976/CO kg m ρ=，2 32.927/SO kg m ρ=，2 31.429/O kg m ρ=， 2 31.251/N kg m ρ=，2 30.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为： 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为 4atm 的空气的等温体积模量： 34101325405.310T K Pa =?=? ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量： 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解：根据运动粘度计算公式：
流体力学习题解答
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量 9．单位质量力的量纲是 A 、L*T -2 B 、M*L 2*T C 、M*L*T(-2) D 、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A 、容重N/m 2 B 、容重N/M 3 C 、密度kg/m 3 D 、密度N/m 3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A 、相同降低 B 、相同升高 C 、不同降低 D 、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A 、减小，升高； B 、增大，减小； C 、减小，不变； D 、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A 、L/T 2 B 、L/T 3 C 、L 2/T D 、L 3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A 、N*s/m B 、N*s/m 2 C 、m 2/s D 、m/s 15.下列说法正确的是： A 、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B 、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C 、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D 、液体能承受拉力，也能承受压力。
工程流体力学习题册
（仅供参考） 一、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 1 ?比体积：单位质量的物质所占有的体积称为比体积。 2?体膨胀系数：当压强保持不变时，单位温升所引起的体积变化率，就称为体积膨胀系数。 3?流线：某一瞬时的流线是这样的曲线，在改曲线上各点的速度矢量与该曲线相切，流线给出了同一时刻不同流体质点的运动方向。 4 ?粘性底层：由于靠近管壁湍流脉动受到限制，黏滞力的作用增强，在紧贴管壁很薄的流层中湍流脉动消失，黏滞力的阻滞作用使流速急剧下降，速度分布比较陡峭,速度梯度大?这一流体薄层称黏性底层。 5?过流断面：在流束或总流中与所有流线都想垂直的横断面称为过流断面或 有效断面。 1 ?单位质量力：单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。 2. 体积压缩率：在温度不变时，单位压升所引起的体积变化率。 3 ?迹线：流体质点的运动的轨迹，是某一流体质点在一段时间内经过的路径，是同一流体质点在不同时刻位置的连线。 4. 相对粗糙度：绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度。 （管壁粗糙凸起高度&与管子内径D的比值） 5. 湿周：在总流的截面上流体同固体边界接触部分的周长叫湿周。 二、是非题（每题1分，共5分。正确的打V,错误的打X。） 1. 在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。（V ） 2. 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。（V ） fUx 3?不可压缩液体连续性微分方程：x 門■-z只适用于定常流。（X ） 4 .尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的 试验。（X ）
5.当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊流。（X ）1. 牛顿内 摩擦定律只适用于管道中的层流。（X ）2. 温度升高时，空气的粘度减小。（X ） 3. 伯努力方程适用于可压缩流体。 4. 水力光滑管是指管道内壁光滑。 5. 雷诺实验的目的是验证流体粘性的存在。 三、填空题（本大题分6小题，1-5题每空1分，6题每空3分，共15分） 1. ______________________________ 描述流体运动的两种方法是_______ 拉格朗日法_____________________________ 和___________________ 欧拉 法________ 。 2. 只要比较总流中两个缓变流过流断面上单位重量流体的总水头大小，就能判断出流动方向。 3. 在相似理论中，要保证力学相似，应该满足几何相似, ____________ 运动___ 相似和动力相似。 4. 牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是粘度和—剪切变形速度（速度梯度）________ 。（角变形速度？） 5. 尼古拉兹曲线将管内流动分为五个区域，分别为：层流区，过度区，湍流光滑管区，湍流粗糙管过渡区和湍流粗糙管平方阻力区。 6. 在堰流的模型试验中模型水流应与原型水流相似，若模型与原型的长度比例 103m 3/h。为1: 100，贝U当原型流量为1000mVh时，模型流量为__ 1 （0.01 ?） 1. 作用于静止（绝对平衡）液体上的表面力有压力，质量力有重力。
流体力学复习题一及答案
流体力学复习题一 一、单项选择题(本大题共 10小题，每小题2分，共20分) 1．流体在静止时( )。 A ．既可以承受压力，也可以承受剪切力 B ．既不能承受压力，也不能承受剪切力 C ．不能承受压力，可以承受剪切力 D ．可以承受压力，不能承受剪切力 2．如图所示，密闭容器上装有U 型水银测压计。在同一水平面上1、2、3点上的压强关系为( )。 A ．p 1=p 2=p 3 B ．p 1＜p 2＜p 3 C ．p 1＞p 2＞p 3 D ．p 1＞p 2=p 3 3．恒定流一定是( )。 A ．当地加速度为零 B ．迁移加速度为零 C ．向心加速度为零 D ．质点加速度为零 4．在总流伯努利方程中，压强P 是渐变流过流断面上的( )。 A ．某点压强 B ．平均压强 C ．最大压强 D ．最小压强 5．圆管均匀流过流断面上切应力符合( )。 A ．均匀分布 B ．抛物线分布 C ．管轴处为零、管壁处最大的线性分布 D ．管壁处为零、管轴处最大的线性分布 6．如图所示，安装高度不同、其他条件完全相同的三根长管道的流量关系为( )。 A ．Q 1=Q 2=Q 3 B ．Q l ＜Q 2＜Q 3 C ．Q l ＞Q 2＞Q 3 D ．Q l ＜Q 2=Q 3 7．有压管流中，阀门瞬时完全关闭，最大水击压强?p 的计算公式为( )。 A ．g cv 0 B ．z gT l v 02 C ．z T T cv 0ρ D ．0cv ρ 8．只适用于明渠均匀流流动状态的判别标准是( )。 A ．微波波速 B ．临界底坡 C ．弗劳德数 D ．临界水深 9．矩形修圆进口宽顶堰在>H p 3.0的条件下，其流量系数( )。 A ．m ＜0.32 B ．m=0.32 C ．m=0.36 D ．m ＞0.36 10．用裘皮依公式分析普通完全井浸润线方程时的变量是( )。 A ．含水层厚度 B ．浸润面高度 C ．井的半径 D ．渗透系数
最新流体力学课后习题答案第一章资料
第一章 1—1 水的密度为1000kg/m 3,2L 水的质量和重量是多少？ 解：31000210229.819.6m v kg G mg N ρ-==??===?= 1—2 体积为0.5 m 3的油料，重量为4410N,试求该油料的密度是多少？ 解；34410900/9.80.5 m G kg m v gv ρ====? 1—3 当空气的温度从0℃增加到20℃时，运动黏滞系数υ值增加15%，密度减少10%，问此时动力黏滞系数μ值增加多少？ 解：000000010000(1.0351)0.035(115%)(110%) 1.035v v v v v μρρρμρρ=??-==+-= 因此增加了3.5% 1—4 为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为0.8mm,涂料的动力黏滞系数0.02Pa s μ=?，模具的直径为0.9mm ，长度为20mm ，导线的牵 拉速度为50m/s 。试求所需牵拉力？ 解：630.9500.02(2)210120.12 1.004810du T A dy N μπ--==??????=? 1—5 某底面积为6040cm cm ?的木块，质量5kg ，沿着一与水平面成20°的涂有润滑油的斜面下滑。油层厚度为0.6mm ，如以等速度U=0.84m/s 下滑时，求油的动力黏滞系数μ？ 解：3sin 20sin 20/() =59.8sin200.610/(0.840.60.4) =0.05Pa du U G A A A dy h mg h U A s τμ μμ-====?????? 1—6 温度为20℃的空气，在直径为2.5cm 的管中流动，距管壁上1mm 处的空气速度为3cm/s 。求作用于单位长度管壁上的黏滞切力为多少？ 解：因为T=200，故查表得51.8310Pa s μ -=? 2523633101.8310( 2.510)11043.10100.04310du T A dy T N μπ------?==??????=?=?
流体力学习题集及答案解析
流体力学与叶栅理论课程考试试题 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（）；重力（）； 离心力（）；浮力（）； 压力（）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程 阻力也将增大一倍。（） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相 等。（） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（） 二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4 Re ， 10
3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图
3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如 确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分） 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d =0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水2 流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分） 题4图 5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直 径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各 在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20 分）
流体力学复习题
流体力学复习题 绪论 2.流体的压缩性与热胀性用什么表示？他们对液体的密度和容重有何影响？ 答：流体的压缩性用压缩系数表示. 流体的热胀性用热胀系数表示 影响：①流体在压力作用下，体积减小，密度增大，容重增大，由于液体的压缩系数很小，故工程上一般液体视为不可压缩的，但是在瞬间压强变化很大的特殊场合，则必须考虑其压缩性②温度升高，流体体积增大，密度减小，容重减小，液体热胀性非常小，一般工程中也不考虑液体的热胀性。但是在热水采暖工程中或其他特殊情况下，需考虑热胀性。 3.当气体远离液相状态时，可以近似看成理想气体，写出理想气体状态方程。当压强与温度改变时，对气体的密度有何影响？ 答：（1）理想气体状态方程： （2）理想气体从一个状态到另一个状态下的压强，温度，密度间的关系为： ①压强不变时，即则。气体密度与温度成反比，温度升高密度减小；温度降低，密度增大；但温度降低到液化温度时不成立。②温度不变时,即则 气体密度与压强成正比关系，压强增加，密度增大。压强达到极限压强后不再适用。 4.什么是流体的粘滞性？它对流体的运动有何影响？动力粘滞系数与运动粘滞系数有何区别于联系？液体与其体的粘滞性随温度的变化相同吗？为什么？ 答：（1）在流体内部产生内摩擦力以阻抗流体运动的性质称为流体的粘滞性。（2）粘滞性阻碍了流体的相对运动。（3）①联系：都是反映流体粘滞性的参数，表明流体的粘滞性越强。②区别：工程中大多数流体的动力粘滞系数与压力变化无关。但是对气体而言，压力变化，密度变化，故运动粘度随压力变化。（4）①变化不相同。温度升高时，所有液体粘滞性是下降的。而所有其体的粘滞性是上升的。②粘性取决于分子间的引力和分子间的动量交换，液体的粘滞性主要取决于分子间的引力，其体的黏性取决于分子间的动量交换。温度升高，分子间的引力减小而动量交换加剧，故变化规律不相同。 5.液体气化压强的大小与液体的温度和外界压强有无关系？根据液体气化压强的特性，流体在什么情况下会产生不利因素/ 答：①分子的活动能力随温度升高而升高，随压力的升高而减小，气化压强也随温度的升高而增大，随外界的压强的增大而减小。②流体在流动过程中，液体与固体的接触面处于低压区，并低于气化压强时液体气化，在固体产生气泡；随液体流动进入高压区，气泡中的气体便液化，液化产生的液体将冲击固体表面。若运动为周期性的，将造成固体表面疲劳并使其剥落产生气蚀。
工程流体力学习题答案
第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计，内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3，测压计读数h 1=100mm ，h 2=115mm 。与水相比，U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计（图3-43）的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知：H =3m ， h 1=1.4m ，h 2=2.5m ，h 3=1.2m ，h 4=2.3m ，水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图
【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2。试确定：（1） 容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？ 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ，0=y f ，g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = （1） ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ