流体力学复习题解
流体力学复习题解
流体力学复习题解
1.<题目>( )如果流体是均质的，则其密度为
。
A．G╱V B．M╱V C．V╱M D．V╱G <参考答案> B
2.<题目>( )下列单位中是重度的单位。
A．kg╱m3 B．N╱m3 C．m3╱kg D．无量纲系数
<参考答案> B
3.<题目>( )体积膨胀系数的物理意义是当
不变时，每增加单位所产生流体的相对变化率，正确的填空顺序是。
A、A．温度体积压强 B．压强
温度体积
B、C．压强体积温度 D．温度
压强体积
<参考答案> B
4.<题目>( )气体当满足下列
的条件时，其粘度增加。
A.A．压强增大，温度降低 B．压强减小，
温度降低
C．压强增大，温度升高 D．压强减小，温度升高
<参考答案> D
2
5.<题目>( )如不特殊指出，流量的单位通常
不是指下列中的。
A．m3╱s B．l╱min C．l╱s D．k g╱s
<参考答案> D
6.<题目>( )管中流量一定时，流体的流动状
态（雷诺数）与直径成。
A．正比 B．反比 C．不一定 D．无关
<参考答案> B
7.<题目>( )对于Z1+ P1╱γ1+U12╱2g= Z2+
P2╱γ2+U22╱2g+h f下列说法哪个是正确的?
A.A．方程是帕斯卡定率的表达式 B．方程
既适用于层流的流动也适用于湍流的流动
B.C．方程是理想流体的伯努利方程 D．方程
式适用于各种汇合及分支流动
<参考答案> B
8.<题目>( )两不同形状的容器底面积A1=A2，
盛满高度为h的两种质量均为1千克液体，则液体作用在内底部的作用力P1、P2应是。
A.A．相同 B．不同 C．P1>P2 D．P1
<参考答案> B 3 9.<题目>( )流体与固体的主要别在于流体的 。 A．粘性 B．易流性 C．粘度 D．流动阻力 <参考答案>B 10.<题目>( )管中层流时，中心处的流速是 平均流速的倍。 A．1.2倍 B．2.0倍 C．2.5倍 D．1.5倍 <参考答案> B 11.<题目>( )管中层流时过流断面上的流速 分布。 A．趋于平面 B．呈抛物面 C．趋于圆锥面 D．呈半圆面 <参考答案>B 12.<题目>( )管中层流时，水头损失正比于 流速的次方。 A．1 B．2 C．1．25 D．1．75 <参考答案> A 13.<题目>( )两根管子的综合阻力参数分别 为K1=90000，K2=40000。串联连接的总的综合阻力参数是并联的倍。 A．7 B．8 C．9 D．10 <参考答案> C 4 14.<题目>( )计算突然扩大管的水头损失不 能用下列公式。 A．(V1-V2)2╱2g B．（V12-V22）╱2g C．ζ1V12╱2g D．ζ2V22╱2g <参考答案> B 15.<题目>( )达西公式用于计算水头损 失。 A．局部 B．沿程 C．压强 D．功率<参考答案> B 16.<题目>（）如果流体是均质的，则其重度 为。 A．G╱V B．M╱V C．V╱M D．V╱G <参考答案> A 17.<题目>（）下列单位中那一个是比体积的 单位？ A．kg╱m3 B．N╱m3 C．m3╱kg D．无量纲系数 <参考答案> C 18.<题目>（）体积压缩系数的物理意义是当 不变时，每增加单位所产生流体的相对变化率，正确的填空顺序是。 A、A．温度体积压强 B．压强 温度体积 B、C．体积温度压强 D．温度 5 压强体积 <参考答案> D 19.<题目>（）液体当满足下列条件 时其粘度增大。 A.A．压强增大，温度降低 B．压强减小， 温度降低 B.C．压强增大，温度升高 D．压强减小， 温度升高 <参考答案> A 20.<题目>（）如不特殊指出，在常用的国际 单位制中，流量的单位通常是指下列中的。 A．m3╱s B．l╱min C．l╱s D．kg ╱s <参考答案> A 21.<题目>（）判定流体的流动状态（层流和 紊流）的依据是。 A．流速 B．粘度 C．佛氏数 D．雷诺数 <参考答案> D 22.<题目>（）对于Z1+ P1╱γ1+U12╱2g= Z2+ P2╱γ2+U22╱2g+h f中的h f，下列正确的说法是。 A．h f是流体流动中的位能损失 B．h f 6 是流体流动中的压能损失 C．h f是流体流动中的动能损失 D．h f 是流体流动中的位能、压能和动能损失之和<参考答案> D 23.<题目>（）两个不同形状的容器底面积A 1=A2，盛满高度为h的同种液体，质量分别为1千克和1.2千克，则液体作用在内底部的作用力P1、P2应是。 A．P1=P2 B．不同 C．P1>P2 D．P1 <参考答案> A 24.<题目>（）流体在运动时内部产生切应力 的性质叫做流体的。 A．粘性 B．易流性 C．粘度 D．流动阻力 <参考答案> A 25.<题目>（）管中层流时，平均流速是中心 处流速的倍。 A．1.2倍 B．0.5倍 C．2.5倍 D．1. 5倍 <参考答案> B 26.<题目>（）管中紊流时动能、动量的修正 系数接近于1，是因为管中断面上的流速分布的原因。 7 A．较均匀 B．呈抛物面形 C．呈线形 D．呈圆面状 <参考答案> A 27.<题目>（）粗糙管紊流时，水头损失正比 于流速的次方。 A．1 B．2 C．1.25 D．1.75 <参考答案> B 28.<题目>（）计算沿程阻力时，其沿程阻力 系数λ与有关。 A．管壁粗糙度B．流动状态 C．Ａ＋Ｂ D．管子尺寸 <参考答案> C 29.<题目>（）两管子的综合阻力参数同为K 1=K2=10000。串联连接的总的综合阻力参数是并联的倍。 A．4 B．6 C．8 D．10 <参考答案> C 30.<题目>（）包达定理是计算水头损失 一般公式。 A．沿程 B．局部 C．压强 D．功率 <参考答案> B 31.<题目>解释概念：迹线，流管。 <参考答案>流体质点的运动轧迹即为迹线。在流 8 场中任取一封闭曲线，在曲线上引无数条流线，则流线构成的空间曲面即为流管。 32.<题目>压力棱柱与压力体的区别。 <参考答案>压力棱柱具有力的量纲，而压力体是一个纯几何体的体积。 33.管中流动怎样减少沿程阻力？ <参考答案> 减少管路长度、增大管路直径、减小管壁粗糙度、降低流速。 34.<题目>层流和紊流的主要区别是什么？ <参考答案> 层流流动流体的质点的物理量只有一个主流方向，而湍流流动流体的质点不但有主流方向的物理量，还有"脉动"方向的物理量。35.<题目>解释概念：流线，总流； <参考答案> 流场中瞬间的光顺曲线，曲线上每一点的流速方向与曲线相切。流管中流体的总和为总流。 36.<题目>什么是毛细管现象； <参考答案>内径较小的管子插入液体中时，由于表面张力的作用会使管内的液体自动上升或下降一定的高度的现象。 37.<题目>流动着的流体都受到哪些作用力； <参考答案>质量力；表面力；粘性力。 38.<题目>什么是理想流体、实际流体，其主要 区别是什么。 9 <参考答案>粘度为0的流体为理想流体，其在流动过程中无能量损失，实际上是不存在的；而实际流体的粘度不为0，流动中存在由于粘性引起的能量损失。 39.<题目>在如图所示的密闭容器上装有U形水 银测压计,其中1,2,3点位于同一水平面上，其压强关系为： A.p1=p2=p3； B.p1>p2>p 3； C.p1 3。 <参考答案>C 40.<题目>如图所示; A.p0=p a； B.p0>p a； C.p0 ； D.无法判断。 <参考答案>B 41.<题目> 如图所示的密封容器，当已知测压管高出液面h=1.5m，求液面相对压强p0，用水柱高表 10 11 示。容器盛的液体是汽油。（γ=7.35KN/m 3） A.1.5m ； B.1.125m ； C.2m ； D.11.5m 。 <参考答案>B 42. <题目>图示水深相差h 的A 、B 两点均位于箱内 静水中，连接两点的U 形汞压差计的液面高差h m ，试问下述三个值h m 哪一个正确？ γ 0 )3()2()1(γγγ---m B A m B A p p p p <参考答案>（3）。因为压差计所测的压差为两测点的测压管水头。在平衡流体任意两点的测压管水头都是相等的。 43. <题目>任意形状平面壁上静水压力的大小等 于____处静水压强乘以受压面的面积。 A ．受压面的中心； B. 受压面的重 心； C. 受压面的形心； D.受压面的垂心。 <参考答案>C 44. <题目>浮体的稳定性条件是： A、浮体的定倾半径必须小于浮心与形心 的偏心距； B、浮体的定倾半径必须大于浮心与形心 的偏心距； C、浮体的定倾半径必须小于浮心与重心 的偏心距； D、浮体的定倾半径必须大于浮心与重心 的偏心距 <参考答案>D 45.<题目>下面关于流体粘性的说法中，不正确 的是： A、粘性是流体的固有属性； B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变 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 的双重性； D、流体的粘度随温度的升高而增大 <参考答案>D 46.<题目>金属压力表的读数值是： A.绝对压强； B.相对压强； C.绝对压强加当地大气压； D.相对压强加当地大气压。 <参考答案>B 12 47.<题目>一密闭容器内下部为水，上部为空气， 液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设当地大气压为1个工程大气压，则容器内绝对压强为几米水柱? A、2m； B. 1m； C. 8m； D、- 2m <参考答案>C 48.<题目>为什么水通常被视为不可压缩流体？<参考答案>因为水的E u =2×109 Pa ，在压强变化不大时，水的体积变化很小，可忽略不计，所以通常可把水视为不可压缩流体。 49.<题目>自来水水龙头突然开启或关闭时，水 是否为不可压缩流体？为什么？ <参考答案>为可压缩流体。因为此时引起水龙头附近处的压强变化，且变幅较大。 50.<题目>理想流体有无能量损失？为什么？ <参考答案>无。因为理想流体m=0 ，没有切应力。 51.<题目>流体的切应力与 有关，而固体的切应力与有关。 <参考答案>剪切变形速率；剪切变形大小 52.<题目>流体的粘度与哪些因素有关？它们随 温度如何变化？ <参考答案>流体的种类、温度、压强。液体粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。 13 53.<题目>牛顿流体的t与du/dy成正比，那么t 与du/dy成正比的流体一定是牛顿流体吗？ <参考答案>不一定，因为宾汉塑性流体的t与du/ dy成正比，但曲线不通过原点。 54.<题目>为什么荷叶上的露珠总是呈球形？ <参考答案>表面张力的作用。 55.<题目>一块毛巾，一头搭在脸盆内的水中， 一头在脸盆外，过了一段时间后，脸盆外的台子上湿了一大块，为什么？ <参考答案>毛细现象。 56.<题目>为什么测压管的管径通常不能小于1 厘米？ <参考答案>如管的内经过小，就会引起毛细现象，毛细管内液面上升或下降的高度较大，从而引起过大的误差。 57.<题目>若测压管的读数为h1，毛细高度为h2， 则该点的测压管实际高度为多少？（测压管的工作流体分别为水和水银） <参考答案>h1-h2 --水，h1+h2 --水银 58.<题目>在高原上煮鸡蛋为什么须给锅加盖？<参考答案>高原上，压强低，水不到100℃就会沸腾，鸡蛋煮不熟，所以须加盖。 59.<题目>试简述水轮机叶片空蚀的原因？ <参考答案>低压处产生气泡，气泡随水流到高压 14 处破灭，产生冲击力，剥蚀叶片，形成空蚀。60.<题目>流体能否达到完全真空状态？若不 能，则最大真空度为多少？ <参考答案>不能，最大真空度等于大气压强与汽化压强的差值。 61.<题目>静止的流体受到哪几种力的作用？ <参考答案>重力与压应力，无法承受剪切力。62.<题目>运动中的流体受到哪几种力的作用？<参考答案>重力、惯性力、压应力、剪切力。63.<题目>运动中的理想流体受到哪几种力的作 用？ <参考答案>重力、惯性力、压应力，因为无粘性，故无剪切力。 64.<题目>仅有重力作用的静止流体的单位质量 力为多少？（坐标轴z与铅垂方向一致，并竖直向上）。 <参考答案>X=Y=0，Z=-g 65.<题目>什么是等压面？等压面的条件是什 么？ <参考答案>等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。只有重力作用下的等压面应满足的条件是：静止、连通、连续均质流体、同一水平面。 66.<题目>相对平衡的流体的等压面是否为水平 面？为什么？什么条件下的等压面是水平面？ 15 16 <参考答案>不一定，因为相对平衡的流体存在惯性力，质量力只有重力作用下平衡流体的等压面是水平面。 67. <题目>压力表和测压计上测得的压强是绝对 压强还是相对压强？ <参考答案>相对压强 68. <题目>盛有液体的敞口容器作自由落体时， 容器壁面上的压强分布如何？ <参考答案>答：∴ p =const 自由液面上p = 0。 ∴ p = 0 )()(=-=++=dz g g Zdz Ydy Xdx dp ρρ 69. <题目>若人所能承受的最大压力为 1 . 274 MPa （相对压强），则潜水员的极限潜水深度为多少？ <参考答案>潜水员的极限潜水深度为： m p h 130980010274.16=?==γ 70. <题目>若测压管水头为1m ，压强水头为 1.5 m ，则测压管最小长度应该为多少？ <参考答案>测压管最小长度为1.5m。 71.<题目>为什么虹吸管能将水输送到一定的高 度？ <参考答案>因为虹吸管内出现了真空。 72.<题目> <题目>在传统实验中，为什么常用水银作U型测压管的工作流体？ <参考答案>1、压缩性小；2、汽化压强低；3、密度大。 73.<题目>图示两种液体盛在同一容器中，且g 1 <参考答案>对。 74.<题目>浸没在水中的三种形状的平面物体， 面积相同，形心处的水深相等。问：哪个受到的静水总压力最大？压心的水深位置是否相 17 同？ <参考答案>相同；不相同 75.挡水面积为A的平面闸门，一侧挡水，若绕通 过其形心C的水平轴任转a角，其静水总压力的大小、方向和作用点是否变化？ <参考答案>大小不变；方向变，但始终与闸门垂直；作用点不变 76.<题目>使用图解法和解析法求静水总压力 时，对受压面的形状各有无限制？为什么？ <参考答案>图解法有，规则形状，为了便于作压强分布图；解析法无。 77.<题目> 垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P 的作用点到水面的距离y D为： <参考答案>2/3h=2m。 78.<题目>浮体的平衡稳定条件是什么？当r 18 和r=e时，浮体各处于什么状态？ <参考答案>重心在定倾中心之下；不稳定平衡、随遇平衡。 79.<题目>什么是流线、迹线、色线？它们有何 区别？ <参考答案>流线（Stream Line）是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。 迹线（Path Line）是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。 色线又称脉线，是源于一点的很多流体质点在同一瞬时的连线。 80.<题目>流线、迹线各有何性质？流线、迹线 各有何性质？ <参考答案>流线的性质： a、同一时刻的不同流线，不能相交。 b、流线不能是折线，而是一条光滑的曲 线。 c、流线簇的疏密反映了速度的大小（流 线密集的地方流速大，稀疏的地方流速 小）。 81.<题目>实际水流中存在流线吗？引入流线概 念的意义何在？ <参考答案>不存在。引入流线概念是为了便于分 19 析流体的流动，确定流体流动趋势。 82.<题目>“只有当过水断面上各点的实际流速 均相等时，水流才是均匀流”，该说法是否正确？为什么？ <参考答案>不对。均匀流是指流速的大小与方向沿程不发生改变，并非对同一过水断面上的各点流速而言。 83.<题目>恒定流、均匀流等各有什么特点？ <参考答案>恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，恒定流时流线迹线重合，且时变加速度等于0。均匀流是指流速不随空间变化而变化，，均匀流时位变加速度等于0。 84.<题目>欧拉法、拉格朗日方法各以什么作为 其研究对象？对于工程来说，哪种方法是可行的？ <参考答案>欧拉法以流场为研究对象，拉格朗日方法以流体质点为研究对象；在工程中，欧拉法是可行的。 85.<题目>实际流体区别于理想流体有何特点？ 理想流体的运动微分方程与实际流体的运动微分方程有何联系？ <参考答案>实际流体具有粘性，存在切应力；实际流体的运动微分方程中等式的左边比理想流体运动微分方程增加了由于粘性而产生的切应力这 20 《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*L2*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/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 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/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/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。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。 流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其 《流体力学》习题三 一选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分） 1．温度升高，空气的黏度系数：( B ) A．减小 B．变大 C．不变 2．流体黏度系数的国际单位：( D ) A．m2/s B．N/m2 C．kg/m D．N?s/m2 3．通过一个曲面上的体积流量与( B )有关。 A．切向速度 B．法向速度 C．密度分布 D．压强 4．恒定流是：( B ) A．流动随时间按一定规律变化 B．各空间点上的要素不随时间变化C．各过流断面的速度分布相同 D．迁移加速度为零 5．一维流动限于：( C ) A．运动参数不随时间变化的流动 B．速度分布按直线分布C．运动参数可视为一维空间坐标和时间坐标的函数 D．流线是直线6．一维流动的连续性方程VA=C成立的必要条件：( D ) A．理想流体 B．黏性流体 C．可压缩流体 D．不可压缩流体 7．均匀流是：( B ) 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．合加速度为零 8．平面流动具有流函数的条件是：( D ) A．理想流体 B．无旋流动 C．具有速度势 D．满足连续性方程 9．在( C )流动中，流线和迹线是重合的。 A．无旋流动 B．有旋流动 C．恒定流动 D．非恒定流动 10．流体微团的运动和刚体运动相比，多了一项( C )运动。 A．平移 B．旋转 C．变形 D．加速 11．变直径管，直径d1=320mm，d2=160mm，流速V1=s。则V2为：( C ) A．3m/s B．4m/s C．6m/s D．9m/s 12．流线与流线在通常情况下：( C ) A．能相交，也能相切 B．仅能相交，但不能相切 C．仅能相切，但不能相交 D．既不能相交也不能相切 13．欧拉法( B )描述流体质点的运动。 A．直接 B．间接 C．不能 D．只在恒定时能 14．非恒定流动中，流线与迹线：( C ) A．一定重合 B．一定不重合 C．特殊情况下可能重合 D．一定正交 15．一维流动中“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件：( D ) A．理想流体 B．黏性流体 C．可压缩流体 D．不可压缩流体 16．速度势函数存在于( B )流动中。 A．不可压缩流动 B．处处无旋 C．任意平面 D．平面连续 17．速度势函数和流函数同时存在的条件：( C ) A．二维不可压缩连续流动 B．二维可压缩连续流动 C．二维不可压缩连续且无旋流动 D．三维不可压缩连续流动 18．如果忽略流体黏性效应，不需要考虑哪一个相似准则( D ) A．弗劳德数 B．斯特劳哈尔数 C．马赫数 D．雷诺数 19．圆管湍流过渡区的沿程摩阻因数：( C ) A．与雷诺数有关 B．与管壁相对粗糙度有关 C．与雷诺数和管壁粗糙度均有关 D．与雷诺数和管长有关 20．两根直径相同的圆管，以同样的速度输送水和空气，不会出现( A )情况。 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：（ ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（ ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿摩擦定律直接有关的因素是：（ ） （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：（ ） （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 ）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：（ ） （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 ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 2.1 静止流体中存在：（ ） （a ）压应力；（b ）压应力和拉应力；（c ）压应力和剪应力；（d ）压应力、拉应力和剪应力。 2.2 相对压强的起算基准是：（ ） （a ）绝对真空；（b ）1个标准大气压；（c ）当地大气压；（d ）液面压强。 2.3 金属压力表的读值是：（ ） （a ）绝对压强（b ）相对压强（c ）绝对压强加当地大气压（d ）相对压强加当地大气压 2.4 某点的真空度为65000Pa ，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ ） （a ）65000Pa ；（b ）55000Pa ；（c ）35000Pa ；（d ）165000Pa 。 2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是：（ ） （a ）abs p =p +V p ；（b ）p =abs p +a p ；（c ）V p =a p -abs p ；（d ）p =V p +V p 。 2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系 为：（ ） （a ）1p >2p >3p ；（b ）1p =2p =3p ； （b ）（c ）1p <2p <3p ；（d ）2p <1p <3p 。 流体力学标准化作业（三） ——流体动力学 本次作业知识点总结 1.描述流体运动的两种方法 （1）拉格朗日法；（2）欧拉法。 2.流体流动的加速度、质点导数 流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即 (,,,)u u x y z t = 流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即 Du u u dx u dy u dz a Dt t x dt y dt z dt ????= =+++ ???? 投影式为 x x x x x x y z y y y y y x y z z z z z z x y z u u u u a u u u t x y z u u u u a u u u t x y z u u u u a u u u t x y z ?????=+++?????? ????? =+++???????????=+++?????? 或 ()du u a u u dt t ?==+??? 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t ??为固定空间点，由时间变化 引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。()u u ??为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。 欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。例如不可压缩流体，密度的随体导数 D D u t t ρρ ρ?=+???（） 3.流体流动的分类 （1）恒定流和非恒定流 （2）一维、二维和三维流动 （3）均匀流和非均匀流 4.流体流动的基本概念 （1）流线和迹线 流线微分方程 x y z dx dy dz u u u == 迹线微分方程 x y z dx dy dz dt u u u === （2）流管、流束与总流 （3）过流断面、流量及断面平均流速 体积流量 3(/)A Q udA m s =? 质量流量 (/)m A Q udA kg s ρ=? 断面平均流速 A udA Q v A A == ? （4）渐变流与急变流 5. 连续性方程 （1）不可压缩流体连续性微分方程 0y x z u u u x y z ???++=??? （2）元流的连续性方程 12 1122 dQ dQ u dA u dA =?? =? （3）总流的连续性方程 1122u dA u dA = 6. 运动微分方程 （1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程） 第三章 流体动力学 3-1.重度γoil =8.82kN/m 3的重油，沿直径d =150mm 的输油管路流动，其重量流量G=490kN/h ,求体积流量Q 及平均流速v ？ 解： 3-2.图示一渐扩形的供水管段，已知：d=15cm ，D=30cm ，p A =6.86N/cm 2，p B =5.88N/cm 2，h=1m ；v B =1.5m/s 。问v A =? 水流的方向如何?水头损失为若干? 设α =1。 解： 设流向为由A 到B ，则有： 即： 则流向的确为由A 到B 。 3-3 水平管路中装一只汾丘里水表。已知D=5cm ，d=2.5cm ，p’1=0.784N/cm 2，水的流量Q=2.7升/秒。问h v 为若干毫米水银柱?(不计损失) 解： ， 解出：p’2=-0.634N/cm 2，为相对压强，即负的真空度h v ，即h v =0.634N/cm 2， s m h m m kN h kN G Q /0154321.0/556.55/82.8/4903 33 === = γ s m m s m A Q v /873278.04 /)15.0(/0154321.02 3 =?= = πB B A A A v A v =s m d D A A v v A B B A /65.12 2 =?== l h s m m N m N +?+ ?+=?+ ?+ 8 .925 .19800 1088.50.18 .92)/6(/9800/1086.602 4 2 3 2 4 O H 72194.1 2＞解出m h l =g v p g v 202784 .002 2 22 1 ++=++γγs cm s cm D Q v /51.1374 /5/27004 /2 3 2 1 =?= = ππs cm s cm d Q v /0395.5504 /5.2/27004 /2 3 2 2=?= = ππ·1 2· x 1 x 2 流体力学网上作业题参考答案 第一章：绪论（56） 一、名词解释 1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。 2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均 后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。 4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。 5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。 6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。 7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。 8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。 9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。 10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。 11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。 12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。 13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。 14．牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 二、选择题 1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 2. 不可压缩流体是指忽略（B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 3. 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 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低 4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（A ） A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气 5. 单位质量力的量纲与（B ）的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力 6、在水力学中，单位质量力是指（ C ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 7、运动粘度与动力粘度的关系是（A ） A μ υ ρ =B g μ υ=C υ μ ρ = D g υ μ= 流体力学题解 2－1 两高度差z ＝20cm 的水管，与一倒U 形管压差计相连，压差计内的水面高 差h ＝10cm ，试求下列两种情况A 、B 两点的压力差：(1)γ1为空气；(2)γ1为重度9kN/m 3的油。 已已知知：：z=20cm ，h=10cm 。 解析：设倒U 型管上部两流体分界点D 处所在的水平面上的压力为p '，BC 间的垂直距离为l ，则有 )(A z l h p p +++'=水γ；l h p p 水γγ++'=1B 以上两式相减，得 h z h p p 1B A )(γγ-+=-水 (1) 当γ1为空气时，气柱的重量可以忽略不计，则A 、B 两点的压力差为 Pa 2943)2.01.0(9810)(B A =+?=+=-z h p p 水γ (2) 当γ1为重度9kN/m 3的油时，A 、B 两点的压力差为 Pa 20431.09000)2.01.0(9810)(1B A =?-+?=-+=-h z h p p γγ水 2－2 U 形水银压差计中，已知h 1＝0.3m ，h 2＝0.2m ，h 3＝0.25m 。A 点的相对 压力为p A ＝24.5kPa ，酒精的比重为0.8，试求B 点空气的相对压力。 已已知知：：h 1=0.3m ，h 2=0.2m ，h 3=0.25m 。p A =24.5kPa ，S=0.8。 解解析析：：因为左右两侧的U 型管，以及中部的倒U 型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面，依据题意列静力学方程，得 3B 3h p p 汞γ+=， 232h p p 酒精γ-=， 221h p p 汞γ+=， 121A )(p h h p =++水γ 将以上各式整理后，可得到B 点空气的相对压力为 习 题 三 1． 平面流动的速度为u=x 2 y ，v=xy 2 ，求证任一点的速度和加速度方向相同。 2． 试证明，变截面管道中的连续性方程为： t ??ρ+x A uA ??)(ρ=0 3． 流进入一段管道，入口处速度均匀分布，V 0=0.5m/s ，出口处速度分布为 u(r)=u m [1-(R r )2 ], R 为管半径，r 是点到管轴线的距离，u m 为轴线（r=0）处的流速度，求u m 的值。 4． 如图，用水银压差计测量油管中的点速度，油的密度ρ=800kg/m 3 ，当读数h ?=60mm 时，油的速度u 为多少？ 10题图 5． 文丘里管测流量。已知D=25mm ，d=14mm ，喉部与其上游的压差为883Pa ，流量系数μ=0.96，求管中水的流量Q 。 6． 为了测量矿山排风管道的气体流量Q ，在其出口处装有一个收缩，扩张的管嘴，在喉部处安装一个 细管，下端插如水中，如图。已知ρ =1.25kg/m 3 ， ρ ˊ=1000 kg/m 3 ,h=45mm ，d 1=400mm ， d 2=600mm ，求Q 。 7．池的水位高h=4m ，池壁有一小孔，孔口到水面高差为y ，如图。如果从孔口射出的水流到达地面的水平距离x=2m ，求y 的值。16题图 8．旋转洒水器两臂长度不等，,5.1,2.121m l m l ==若喷口直径d=25mm ，每个喷口的水流量为 Q s m /1033 3 -?=，不计摩擦力矩，求转速。 3-18 管流的速度分布为：u=u n m R r )1(- 式中，R 为管道半径，r 是点到轴线距离，u m 是轴线上的速度，n 为常数。试计算动能修正系数和动量修正系数α和β。如果n=1/6和1/7，α和β的值为多少？ 10．在开口水箱液面下h=2m 处的壁面开孔并接一条长l=0.5m 的水平水管，当管出口阀门打开时，小管的出流速度随时间变化，求出流速从零到0.95gh 2所经历的时间是多少？ 11．水流从水库的一条长l=1000m ，管径d=1.2m 的水平管道引至水轮发电机，水位h=50m 。为减弱管流的压力波动，管尾处设有一个直径D=3.6m 的调压井。当管道阀门关闭时，如果管内的水发生振荡，求调压井水面的振荡周期。21题图 12．单位宽度的平板闸门开启时，上游水位h m 21=，下游水位h m 8.02=，试求水流作用在闸门上的力R 。 23题图 13．水平面的管路在某处分叉，主干管和分叉管的直径，水流量分别为 d ,/15.0,/2.0,/35.0,300,400,5003 33231321s m Q s m Q s m Q m d m d m ======夹角45=α°， β=30°，主干管在分叉处的表压强为8000N/m 2，试求水流对于此分叉段的作用力。25题图 2－1 两高度差z ＝20cm 的水管，与一倒U 形管压差计相连，压差计内的1 水面高差h ＝10cm ，试求下列两种情况A 、B 两点的压力差：(1)γ1为空气；2 (2)γ1为重度9kN/m 3的油。 3 已已知知：：z=20cm ，h=10cm 。 4 解析：设倒U 型管上部两流体分界点D 处所在的水平面上的5 压力为p '，BC 间的垂直距离为l ，则有 6 )(A z l h p p +++'=水γ；l h p p 水γγ++'=1B 7 以上两式相减，得 h z h p p 1B A )(γγ-+=-水 8 (1) 当γ1为空气时，气柱的重量可以忽略不计，则A 、B 两点的压力差为 9 Pa 2943)2.01.0(9810)(B A =+?=+=-z h p p 水γ 10 (2) 当γ1为重度9kN/m 3的油时，A 、B 两点的压力差为 11 Pa 20431.09000)2.01.0(9810)(1B A =?-+?=-+=-h z h p p γγ水 12 2－2 U 形水银压差计中，已知h 1＝0.3m ，h 2＝13 0.2m ，h 3＝0.25m 。A 点的相对压力为p A ＝24.5kPa ，14 酒精的比重为0.8，试求B 点空气的相对压力。 15 已已知知：：h 1=0.3m ，h 2=0.2m ，h 3=0.25m 。p A =24.5kPa ，S=0.8。 16 解析：因为左右两侧的U 型管，以及中部的倒U 型管 17 中1、2、3点所在的水平面均为等压面，依据题意列静力学方程，得 18 3B 3h p p 汞γ+=， 232h p p 酒精γ-=， 19 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。 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。 速？ 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 4.91 s l /103 -? (2) 断面平均流速 s m v /0 625.01= , 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。 作业3 答案 (第5章、第6章) 第5章 一、选择题 1. 管道中液体的雷诺数与（ D ）无关。 A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长 2. 某圆管直径d=30mm ，其中液体平均流速为20cm/s 。液体粘滞系数为0.0114cm 3 /s ，则此管中液体流态为（ B ）。 A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流 3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ D ） A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布 4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ C ） A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍 5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ B ）成正比. A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 6.圆管的水力半径是 ( A ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 7、 谢才公式中谢才系数的单位是（ C ） A. 无量纲 B.s m 21 C. s m 23 D. m 2 8. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 （ C ） A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数 C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均 二、判断题 1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( 正确 ) 2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( 错误 ) 3. 在过流断面突变处一般发生局部水头损失。 ( 正确 ) 4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍 （ 正确 ） 5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。 （ 错误 ） 6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。 （ 正确 ） 流体力学作业3答案 作业3 答案 (第5章、第6章) 第5章 一、选择题 1. 管道中液体的雷诺数与（ D ）无关。 A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长 2. 某圆管直径d=30mm ，其中液体平均流速为20cm/s 。液体粘滞系数为 0.0114cm 3/s ，则此管中液体流态为（ B ）。 A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流 3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ D ） A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布 4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ C ） A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍 5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ B ）成正比. A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 6.圆管的水力半径是 ( A ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 7、谢才公式中谢才系数的单位是（ C ） A. 无量纲 B.s m 21 C. s m 23 D. s m 2 8. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 （ C ） A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数 C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均 二、判断题 1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( 正确 ) 2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( 错误 ) 3. 在过流断面突变处一般发生局部水头损失。 ( 正确 ) 4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍 （ 正确 ） 5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。 （ 错误 ） 6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。 （ 正确 ） 三、简答题 1. 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？ 答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图) 2. 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。 答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字表述或数学公式表述. 层流:(Re)f =λ;水力光滑区: (Re)f =λ;过渡粗糙区: )(Re, d K f =λ 粗糙区(阻力平方区) : )(d K f =λ . 3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？ 答: 管流:νvd =Re 2000Re <(层流) 2000Re > (紊流) 明渠水流: νvR =Re 500Re <(层流) 500Re > (紊流) 4.雷诺数Re 的物理意义？它为什么能用来判别流态？ 答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘性力占主导,受粘性力的约束，流体质点做规则运动。紊流时惯性力占主导，受到干扰形 第一章 流体及其主要物理性质 1-1. 轻柴油在温度15oC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。 解：4oC 时 所以，3 3/8134980083.083.0/830100083.083.0m N m kg =?===?==水水γγρρ 1-2. 甘油在温度0oC 时密度为1.26g/cm 3，求以国际单位表示的密度和重度。 333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =?==?==ργρ 1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？ MPa Pa E E V V V V p p 6.191096.101.07=?==?= ?=?β 1-4. 容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。 解：1956 105.210 4101000---?=?--=??-=Pa p V V p β Pa E p 89 10410 5.21 1 ?=?= = -β 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/cm 2。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 ＝14000×9.8×104 Pa Δp ＝0.18at dp p V dT T V dV ??+??= 00V T V T V V T T ββ=?????= 00V p V p V V p p ββ-=?????-= 所以，dp V dT V dp p V dT T V dV p T 00ββ-=??+??= 《流体力学》习题（七） 7－1 20℃的空气在直径为600mm的光滑风管中以8m/s的速度运动，现用直径为60mm的光滑水管进行模拟试验，为了保证动力相似，水管中的流速应为多大？若在水管中测得压力降为450mmH2O，那么在原型风管中将产生多大的压力降？ 7－2 用20℃的空气进行烟气余热回收装置的冷态模型试验，几何相似倍数为1/5，已知实际装置中烟气的运动粘度为248×10－6m2/s，流速为2.5m/s，问模型中空气流速为多大时，才能保证流动相似？ 7－3 用直径为25mm的水管模拟输油管道，已知输油管直径500mm，管长100m，输油量为0.1m3/s，油的运动粘度为150×10－6m2/s，水的运动粘度为1.0×10－6m2/s，试求： (1) 模型管道的长度和模型的流量； (2) 若在模型上测得压差为2.5cm水柱，输油管上的压差是多少？ 7－4 用同一管路通过空气进行水管阀门的局部阻力系数测定，水和空气的温度均为20℃，管路直径为50mm，水速为2.5m/s时，风速应为多大？通过空气时测得的压差应扩大多少倍方可与通过水时的压差相同？ 7－5 为研究输水管道上直径600mm阀门的阻力特性，采用直径300mm，几何相似的阀门用气流做模型实验，已知输水管道的流量为0.283m3/s，水的运动粘度为1.0×10－6m2/s，空气的运动粘度为15×10－6m2/s，试求模型中空气的流量。 7－6 为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为8m/s时，测得迎风面压力为40N/m2，背风面压力为－24N/m2。若温度不变，风速增至10m/s时，迎风面和背风面的压力将为多少？ 7－7 已知汽车高为1.5m，行车速度为108km/h，拟在风洞中进行动力特性实验，风洞风速为45m/s，测得模型车的阻力为1.50kN，试求模型车的高度以及原型车受到的阻力。 7－8 直径为0.3m的管道中水的流速为1.0m/s，某段压降为70kN/m2，现用几何相似倍数为1/3的小型风管作模型试验，空气和水的温度均为20℃，两管流动均在水力光滑区。求：(1)模型中的风速；(2)模型相应管段的压力降。 7－9 模型水管的出口喷嘴直径为50mm，喷射流量为15L/s，模型喷嘴的受力为100N，对于直径扩大10倍的原型风管喷嘴，在流量10000m3/h时，其受力值为多少？设水和空气的温度均为20℃。 7－10 防浪堤模型实验，几何相似倍数为1/40，测得浪压力为130N，试求作用在原型防浪堤上的浪压力。 7－11 贮水池放水模型实验，已知模型几何相似倍数为1/225，开闸后10min水全部放空，试求放空贮水池所需时间。 7－12 溢水堰模型的几何相似倍数为1/20，模型中流量为300L/s，堰所受推力为300N，试求原型堰的流量和所受的推力。 7－13 油池通过直径d＝250mm的管路输送Q＝140L/s的石油，油的粘度为75×10－6m2/s，现在几何相似倍数为1/5的模型中研究避免油面发生游涡而卷入空气的最小油深h min，试验应保证Re数和Fr数都相等。问：(1)模型中液体的流量和粘度应为多少？(2)模型中观察到最小液深h min为60mm时，原型中的最小油深h min应为多少? 7－14 用水试验如图所示的管嘴，模型管嘴直径d m＝30mm，当H m＝50m时，得流量Q m＝18×10－3m3/s，出口射流的平均流速u cm＝30m/s，为保证管嘴流量Q＝0.1m3/s及出口射流的平均流速u c＝60m/s，问原型管嘴直径d及水头H应为多少？已知试验在自动模化区(阻力平方区)。 考试试卷（A B卷）学年第二学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1.物理方程等式两边的量纲或因次一定相等。（T） 2.为了减小压差阻力，就应该设法推迟边界层分离现象的发生。（T） 3.压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T） 4.流体静止时，切应力为零。（T） 5.温度升高液体的表面张力系数增大。（F） 6.液滴内的压强比大气压小。（F） 7.声音传播过程是一个等熵过程。（T） 8.气体的粘性随温度的升高而增大。（T） 9.应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。 （F） 10.雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F） 11.不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（T） 12.对流程是指海拔11km以上的高空。（F） 13.静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。（T） 14.在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。（T） 15.对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。（T） 16.紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。（T） 17.在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。（T） 18.雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。（F） 19.线当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。（T） 20.对于冷却流动dq小于0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。 （T） 二、填空题（10分） 1.流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等，具体 地说，就是要满足，几何相似、运动相似和动力相似。 2.自由面上的压强的任何变化，都会等值地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。 3.流动相似的主导因素是动力相似，只有满足了这一点才能保证运动相似。 4.从海平面到11km处是对流层，该层内温度随高度线性地降低。 5.马赫准则要求两种流动的惯性力与由于压缩性引起的弹性力成比例。 6.水头损失可分为两种类型：沿层损失和局部损失。 7.在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过 2320 ，流态属于紊流。 8.在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水 力学中称为长管。 9.紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速 度使流体质点之间发生强烈的动量交换，使速度分布趋于均匀。 10.流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变 形，并出现许多大小小的旋涡，耗散一部分机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。 三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨”） 1.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 2.表面张力系数的量纲是____ 。 (A) ∨ (B) (C) (D) 3.下列四种液体中，接触角的液体不润湿固体。 (A) ∨120o (B) 20o (C) 10o (D) 0o 4.毛细液柱高度h与____成反比。 (A) 表面张力系数 (B) 接触角 (C) ∨管径 (D) 粘性系数 5. 用一块平板挡水，平板形心的淹深为 ，压力中心的淹深为 ，当 增大时，。 (A)增大 (B)不变 (C) ∨减小 6.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_ __ _ 。 (A) ∨正交 (B) 斜交 (C) 相切 7.在____流动中，流线和迹线重合。 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。 dv dv 解：牛顿内摩擦定律是 dy ，而且速度梯度 dy 是流体微团的剪切变形速度 dd dt ，故 dt 。 a ）m 2/s ；（ b ） N/m 2；（ c ）kg/m ；（ d ） N ·s/m 2。 2 解：流体的运动黏度 υ 的国际单位是 m /s 。 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。 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 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 b ）第 2 章 流体静力学 选择题： 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 d kdp 0.5 10 9 1 105 1 20 000 。 。 （a ） 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 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 b ） a ） 1.4 】 理想流体的特征是： p a ）黏度是常数；（ b ）不可压缩；（ c ）无黏性；（ d ）符合 RT 。 1.3 】 流体运动黏度 υ 的国际单位是： c ） 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 a ） 1.8 】 15o C 时空气和水的运动黏度 空气 15.2 10 6m 2/s 水 1.146 10 6m 2 /s ，这流体力学习题解答
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