工程流体力学习题库1
一、选择题
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）流体分子间有间隙；（D）流体不可压缩
2、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）具有粘性是可承受
3、温度升高时，空气的粘度。
（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kg/m3。
（A）1 ；（B）10 ；（C）100；（D）1000
6、水的体积弹性模量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、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、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
（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
（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）增大；（B）减小；（C）不变；（D）不确定。
12、理想流体的特征是
（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
（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
（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）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（）
（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（）。
（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（）。
（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（）。
（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 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kPa。
（A）0.8 ；（B）0.5；（C）0.4；（D）3.9
23、压力体内。
（A）必定充满液体；（B）肯定不会有液体；
（C）至少部分有液体；（D）可能有液体，也可能无液体
24、已知大气压p a=105Pa，如果某点的真空度为0.49×105Pa，则该点的绝对压强为Pa。
（A）51×103；（B）149×103；（C）1.5×105；（D）1.05×105
25、静止液体中存在
（A）压应力；（B）压应力和拉应力；
（C）压应力和切应力；（D）压应力、切应力和拉应力；
26、相对压强的起量点是
（A）绝对真空；（B）1个标准大气压；（C）当地大气压；（D）液面压强。
27、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的关系是（A）p abs=p+p v ；（B）p=p abs+p a ；
（C）p v=p a－p abs ；（D）p=p v
28、垂直放置的矩形挡水平板，深为3m，静水总压力P的作用点到水面的距离y D为
（A）1.25m ；（B）1.5m ；（C）2.0m （D）2.5m 。
29、液体在相对平衡时，等压面也可能是水平面，例如，装载液体的敞口容器作（）。
（A）等加速水平运动；（B）匀速直线水平运动
（C）等减速水平运动；（D）等角速旋转运动
30、相对静止（平衡）流体中的等压面（）。
（A）既可是平面，也可是曲面；（B）一定是平面
（C）一定是水平面；（D）一定是曲面
31、流体静力学的基本方程p=p0+gh
（）。
（A）只适用于液体；（B）只适用于理想流体
（C）只适用于粘性流体；（D）对理想流体和粘性流体均适用
32、静止液体中同一点各方向的压强（）
（A）数值相等；（B）数值不等；
（C）仅水平方向数值相等；（D）铅直方向数值最大
33、图示容器内有一放水孔，孔口设有面积为A的阀门ab，容器内水深为h，
阀门所受静水总压力为（）
（A）0.5γhA；（B）γhA；（C）0.5γh2A；（D）γhA2
34、图示为两种液体盛于容器中、且密度ρ2＞ρ1，则A、B两测压管中的液面必为（）
（A）B管高于A管；（B）A管高于B管；（C）AB两管同高；（D）不确定
35、欧拉法研究的变化情况。
（A）每个质点的速度；（B）每个质点的轨迹；
（C）每个空间点的流速；（D）每个空间点的质点轨迹
36、应用总流的伯努利方程时，两截面之间。
（A）必须都是急变流；（B）必须都是缓变流；
（C）不能出现急变流；（D）可以出现急变流
37、水从一个水池经一条管道流出大气，应对这两个截面应用伯努利方程较好。
（A）管道的入口和出口；（B）水池面和管道入口；
（C）水池面和管道出口；（D）管道内任意两截面
38、在定常管流中，如果两个截面的直径比为d1/d2 = 2，则这两个截面上的雷诺数之比Re1/Re2 = 。
（A）2 ；（B）4 ；（C）1/2；（D）1/4
39、定常流动中，。
（A）加速度为零；（B）流动参数不随时间而变；
（C）流动参数随时间而变；（D）速度为常数
40、在流动中，流线和迹线重合。
（A）定常；（B）非定常；（C）不可压缩；（D）无粘
41、控制体是。
（A）包含一定质量的系统；（B）位置和形状都变化的空间体；
（C）固定的空间体；（D）形状不变、位置移动的空间体
42、在定常管流中，如果两个截面的直径比为d1/d2 = 3，则这两个截面上的速度之比V1/ V2 = 。
（A）3 ；（B）1/3 ；（C）9；（D）1/9
43、文丘里管用于测量。
（A）点速度；（B）压强；（C）密度；（D）流量
44、应用动量方程求流体对固体壁面的作用力时，进、出口截面上的压强应使用。
（A）绝对压强；（B）相对压强；（C）大气压；（D）真空度
45、流量为Q，速度为V的射流冲击一块与流向垂直的平板，则平板受到的冲击力为。
（A）QV；（B）QV2；（C）ρQV；（D）ρQV2
46、沿程损失系数λ的量纲（单位）为。
（A）m ；（B）m/s ；（C）m2/s ；（D）无量纲
47、圆管流动中，层流的临界雷诺数等于。
（A）2320 ；（B）400；（C）1200 ；（D）50000
48、层流中，沿程损失与速度的次方成正比。
（A）1 ；（B）1.5 ；（C）1.75 ；（D）2
49、管道面积突然扩大的局部损失h j = 。
（A）（V12 –V22）/ 2g；（B）（V12 + V22）/ 2g；
（C）（V1+ V2）2 / 2g ；（D）（V1–V2）2 / 2g
50、虹吸管最高处的压强大气压。
（A ）> （B ）= （C ）< （D ）≥
51、恒定流是
（A ）流动随时间按一定规律变化；
（B ）流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；
（C ）各过流断面的速度分布相同；
（D ）各过流断面的压力分布相同；
51、一元流动是
（A ） 均匀流；（B ）速度分布按直线变化；（C ）压力分布按直线变化；
（D ）运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。
52、均匀流是
（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 ）合加速度为零。
53、定常流变直径管，直径d 1=320mm ，d 2=160mm ，流速V 1＝1.5m/s ，V 2为：
（A ）3m/s ；（B ）4m/s ；（C ）6m/s ；（D ）9m/s 。
54、伯诺里方程中g v p
Z 22
++γ表示 （A ）单位重量液体具有的机械能； （B ）单位质量液体具有的机械能；
（C ）体积液体具有的机械能； （D ）通过过流断面液体所具有的总机械能。
55、水平放置的渐扩管，如果忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系
（A ）p 1>p 2 ；（B ）p 1=p 2 ；（C ）p 1
56、粘性流体总水头线的变化规律是
（A ）沿程下降；（B ）沿程上升；（C ）保持水平；（D ）前三种情况都有可能。
57、粘性液体测压管水头线的沿程变化是
（A ）沿程下降；（B ）沿程上升；（C ）保持水平；（D ）前三种情况都有可能。
58、以下哪种概念不属于欧拉法
（A ）流线；（B ）迹线；（C ）固定空间点；（D ）控制体
59、当流场中的流线与迹线重合时，此流动是
（A ）恒定均匀流；（B ）恒定的非均匀流；（C ）均匀流；（D ）恒定流
60、雷诺数的物理意义表示
（A）粘滞力与重力之比；（B）重力与惯性力之比；
（C）惯性力与粘滞力之比；（D）压力与粘滞力之比。
61、圆管流动过流断面上的切应力分布为：
（A）在过流断面上是常数；（B）管轴处是零，且与半径成正比；
（C）管壁处为零，向管轴线性增大；（D）抛物线分布。
62、在圆管紊流中，过水断面流速分布符合
（A）均匀规律；（B）直线变化规律；（C）抛物线规律；（D）对数曲线规律63、在圆管层流中，过水断面流速分布符合
（A）均匀规律；（B）直线变化规律；（C）抛物线规律；（D）对数曲线规律。
64、半圆形明渠，半径r=4m，水力半径为
（A）4m；（B）3m；（C）2m ；（D）1m 。
65、变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径为d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是
（A）Ｒe1=0.5R e2；（B）Ｒe1=R e2；（C）Ｒe1==1.5R e2；（D）R e1=2R e2。
66、圆管层流，实测管轴线上的流速为４m/s。则断面平均流速为
（A）4m/s ；（B）３.２m/s；（C）2m/s；（D）2.5m/s。
67、圆管紊流过渡区的沿程摩阻系λ
（A）雷诺数Ｒe有关；（B）与管壁相对粗糙度有关Δ／d有关；
（C）与Re和Δ／d有关；（D）与Re和管长L有关。
68、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系λ
（A）雷诺数Ｒe有关；（B）与管壁相对粗糙度有关Δ／d有关；
（C）与Re和Δ／d有关；（D）与Re和管长L有关。
69、理想液体在流动过程中，流层之间的切应力为
（A）零；（B）粘性切应力τ1；（C）惯性切应力τ2；（D）τ1＋τ2。
70、实际液体在紊流状态，其流层间的切应力为
（A）零；（B）粘性切应力τ1；（C）惯性切应力τ2；（D）τ1＋τ2。
71、在紊流状态下，流场固定空间点的瞬时流速为
（A）时间平均流速u；（B）脉动流速u'；（C）断面平均流速v；（D）u+u'。
72、在正常的工作条件下，作用水头Ｈ、直径d相等时小孔出流的流量Ｑ与圆柱形外管
嘴的流量Q n之间关系为：
（A）Ｑ>Q n；（B）Ｑ 73、圆柱形外管嘴的正常出流条件是 （A）L=（3-4）d，H0>9m （B）L=（3-4）d，H0<9m （C）L>（3-4）d，H0>9m（D）L<（3-4）d，H0<9m 74、并联长管１、２两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度L2=3L1，通过的流量为 （A）Ｑ1＝Ｑ2；（B）Ｑ1＝1.5Q2；（C）Ｑ1＝1.73Ｑ2；（D）Ｑ1=3Ｑ２ 75、Ａ、Ｂ两节点连接并联管段1、２、３、则Ａ、Ｂ两节点的水头损失为（A）h fab=h f1+h f2+ h f 3；（B）h fab= h f 1+ h f 2； （C）hfab=h f2+ h f 3；（D）h fab= h f 1= h f 2= h f 3。 76、长管并联管道各并联管段的 （A）水头损失相等；（B）水力坡度相等； （C）总能量损失相等；（D）.通过水量相等。 77、长管的水力计算场采用比阻S公式Ｈ=SLQ2比阻S有关的参数包括 （A）管径d、管长Ｌ，管道的摩阻系数λ；（B）管径、管道的摩阻系数λ；（C）管长Ｌ和管道的摩阻系数λ；（D）管径d、管长Ｌ和管道流量。 79、对于实际流体，总水头线是（）的线。 （A）沿程下降；（B）沿程升高；（C）沿程可升可降；（D）沿程不升不降。 80、流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（） （A）流体能穿过管侧壁由管内向管外流动； （B）不能穿过侧壁流动； （C）流体能穿过管侧壁由管外向管内流动； （D）不确定。 81、在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，与此流线（） （A）相切；（B）重合；（C）平行；（D）相交 82、动量方程是个矢量方程，要考虑力和速度的方向，与所选坐标方向一致为正，反之为负。如果力的计算结果为负值时（） （A ）说明方程列错了； （B ）说明力的实际方向与假设方向相反； （C ）说明力的实际方向与假设方向相同； （D ）说明计算结果一定是错误的； 83、动量方程（ ） （A ）仅适用于理想流体的流动；（B ）仅适用于粘性流体的流动 （C ）理想流体与粘性流体的流动均适用；（D ）仅适用于紊流 84、如图所示，有一沿垂直设置的等截面弯管，截面积为A ，弯头转角为90?，进口截面1－1与出口截面在2－2之间的轴线长度为L ，两截面之间的高度差为△Z ，水的密度为ρ，则作用在弯管中水流的合外力分别为（ ） （A ）∑∑--=-=ρgAL R A p F ,R A p F y y x x 21 （B ）∑∑==A p F A p F y x 21, （C ）∑∑+=-=y y x x R A p F R A p F 21, （D ）∑∑+=+=y y x x R A p F R A p F 21, 85、用皮托静压管测量得出的物理量是（ ） （A ）总压；（B ）静压；（C ）总压与静压的差值 ；（D ）流量 86、如图所示，管段1与管段2直径相同，长度相同且对称布置。若在管段2上装一调节阀，则管段1与管段2的下列流动参数关系为（ ） （A ）2121v q ,q h h v w w == ；（B ）2121v v w w q ,q h h >= （C ）2121v v w w q ,q h h =<；（D ）2121v v w w q ,q h h >< 87、在粘性流体总流的伯努利方程的计算中，若取动能修正系数等于1，则管内流体按截面平均流速计算的动能要比实际动能在数值上（ ） （A ）大一些；（B ）小一些；（C ）相等；（D ）不确定 88、动量方程中，∑F 表示作用在控制体内流体上的力是（ ） （A ）总质量力；（B ）总表面力；（C ）合外力；（D ）总压力 89、当某管路流动在紊流水力光滑管区范围内时，随着雷诺数Re 的增大，其沿程损失系数λ将（ ） （A ）增大；（B ）减小；（C ）不变；（D ）增大或减小 90、在拦水坝上有三条高低不同泄水道 ①、②、③，各水道的长度、直径、壁面 粗糙度均相等，则此三条泄水道所输送的 流量关系为（ ） （A ）321v v v q q q == ； （B ）3221v v v v q ,q q q =<； （C ）3221v v v v q ,q q q <=； （D ）321v v v q q q << 91、管内流动时，为克服阻力产生的管路能量损失，若用压强损失△p 表示时，其物理意义是（ ） （A ）单位重量流体的能量损失 ；（B ）单位质量流体的能量损失； （C ）单位体积流体的能量损失；（D ）单位时间经管路流体的能量损失 92、在紊流水力粗糙管过渡区范围内的管路流动，当雷诺数不变时，则其沿程损失系数λ将随管壁相对粗糙度△／d 的增大而（ ） （A ）增大；（B ）减小；（C ）不变；（D ）增大或减小 93、某水箱内水由一管路流出，水位差H 、管长l 、 管径d 。管路损失为h w ，水的密度为ρ，现若密度 改变为ρ′>ρ，则相应的管路损失w h '将（ ） （A ）w h '>w h （B ）w h '=w h （C ）w h ' h '可能大于或小于w h 94、如果在同一时刻，流场内各点的物理量与空间坐标无关，则称此流场为（ ）。 （A ）定常场；（B ）不定常场；（C ）均匀场；（D ）不均匀场 95、管壁的粗糙度对流动的能量损失起主要作用的管道称为（ ）。 （A ）粗糙管；（B ）光滑管；（C ）水力粗糙管；（D ）水力光滑管 96、在圆管中，粘性流体的流动是层流还是紊流状态，主要依据于（ ）。 （A ）流体粘性大小 ；（B ）流速大小 （C ）流量大小；（D ）流动雷诺数的大小 97、粘性流体总流的伯努利方程中，单位重量流体从1截面到2截面的能量损失公式是（ ） （A ）∑=-j w h h 21 ；（B ） ∑∑+=-j f w h h h 21 （C ） ∑=-f w h h 21 ；（D ） )()(212121g p g p Z Z h w ρρ-+-=- 98、管路截面突然扩大的局部损失公式为（ ） （A ）g v v h j 22221-=；（B ）g v v h j 2)(221-=；（C ） g v v h j 2221-=；（D ） g v v h j 2 21)(-= 99、图示两管道的管长L 、管径d 、流量q 及水温均相同，但测压管水面h 1>h 2， 则两管糙率n l 与n 2的关系为（ ） （A ）n 1 > n 2；（B ）n l < n 2；（C ）n l = n 2 ；（D ）无法确定 100、长度L =1000m 的有压管道。发生水击时的水击波速a =1000m ／s ，则水击相长为（ ） （A ）1.0s ；（B ）2.0s ；（C ）3.0s ；（D ）4.0s 二、简答题 1、 等压面是水平面的条件有那些？ 2、流体静压强的有哪两个特性？ 3、研究流体运动的方法有哪两种？它们的着眼点各是什么？ 4、何谓不可压缩流体？ 5、何谓绝对压强？何谓计示压强？ 6、试述理想流体和粘性流体的概念。 7、试述流线和迹线的概念。 8、试解释水击现象. 9、试述层流和紊流的概念。 10、（a ）请写出以下两个方程的名称 方程一：Const =+Z g p ρ；方程二：Const 22 =++g v Z g p ρ （b ）从单位重量流体能量观点简要说明两方程中各项的物理意义，以及两方 程的物理意义； （c ）这两个方程在应用条件上有何相同和差异之处。 三、计算题 1、如图，在两块相距20mm 的平板间充满动力粘度为0.065（N·s ）/m 2的油，如果以1m/s 速度拉动距上平板5mm ，面积为0.5m 2的薄板（不计厚度），求需要的拉力。 2、如图所示，有一直径=d 12cm 的圆柱体，其质量=m 5kg ，在力=F 100N 的作用下，当淹深=h 0.5m 时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度H 。 3、如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚h 1=40 cm ，油的密度ρo =850 kg/m 3，盛有水银的U 形测压管的液面距水面的深度h 2=60 cm ，水银柱的高度低于油面h =50 cm ，水银的密度ρhg = 13600 kg/m 3，试求油面上的表压。 4、如图所示测量装置，装满油的容器上方活塞的底面积A=12cm2，底部的位高 ρ=900kg/m3，U形测压计h=0.7m，活塞与容器壁间无泄漏和摩擦。油的密度 1 ρ=13600kg/m3，U形管右边上方通大气。若U形管的读数 中水银的密度 2 △h=0.1m，试求活塞的重量W。 5、为测定90o弯头的局部阻力系数，在A、B两断面接测压管，流体由A流至B。已知管径d=50 mm，AB段长度L AB = 0.8 m，流量q= 15 m3/h，沿程阻力系数λ=0.0285，两测压管中的水柱高度差Δh= 20 mm，已知水银的密度为13600kg/m3，求弯头的局部阻力系数ξ。 时，流速为多少？（已知：水的密度ρ=1000kg/m3，汞密度ρ′=13600kg/m3） 失。（已知：水的密度ρ=1000kg/m3） 8、一突然扩大管路，其管内径由d1=50mm突然扩大到d2=100mm，如图所示，在截面变化附近前和后截面处安装之U形管差压计，上部为水，ρ=1000kg/m3，下部为密度ρ′=1600kg/m3的四氯化碳。当管中通过流量q=16m3/h的常温水时，差压计液高度差h=173mm。试求管路突然扩大的局部损失系数，并把求得结果与按理论计算的结果相比较。 9、一变直径管段AB，内径d A=0.2m，d B=0.4m，高度差Δh=1m，压强表指示 p A=40kPa，p B=70kPa，已知管中通过的流量q v=0.2m3/s，水的密度 =1000kg/m3，试判断管中水流的方向。 10、水流过一段转弯变径管，如图所示，已知小管径=1d 200mm ，截面压力701=p kPa ，大管径=2d 400mm ，压力402=p kPa ，流速2v =1m/s 。两截面中心高度差=z 1m ，求管中流量及水流方向。 11、图示为一测试阀门局部阻力系数的管路装置。测得当流量q =12m 3/h 时，水银差压计的读数为150mmHg 。已知：ρ水银=13600kg/m 3，ρ水=1000kg/m 3，管路内 径均为50mm ，管路全长14.5m ，管路沿程损失系数λ=0.037，管路上共有90°圆弯头4个，ζ弯=0.５，h =0.2m 。 （1）求通过阀门的压力降； （2）计算阀门的局部损失系数； （3）不计水泵损失，求通过该管路系数的总损失，并计算水泵供给水的功率。 12、图示为水从压力容器定常出流，压力表读数为10atm，H=3.5m，管嘴直径D1=0.06m，D2=0.12m，试求管嘴上螺钉群共受多少拉力？计算时管嘴内液体本身重量不计，忽略一切损失。 13、如图示，水流经平面放置的弯管流入大气，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，不计水头损失，求弯管上所受的力。 14、有一变直径弯管，轴线位于同一水平面，转角α=60°，直径d A=200mm， d B=150mm，当流量q=0.１m3/s时，表压强p A=28kPa，若弯管AB段的水头损失h w=1m，水的密度ρ=1000kg/m3，求水流对弯管的作用力。 15、有一水平喷嘴，如图所示，1D =200mm 和2D =100mm ，喷嘴进口水的绝对压 强为345kPa ，出口为大气，a p =103.4kPa ，出口水速为22m/s 。求固定喷嘴法兰 螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。（12分） 16、流体通过孔板流量计的流量q v 与孔板前后的压差ΔP 、管道的内径d 1、管内流速v 、孔板的孔径d 、流体密度ρ和动力粘度μ有关。试用π定理导出流量q v 的表达式。（ΔP 量纲为ML -1T -2，μ量纲为ML -1T -1）。 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） 工程流体力学简答 1.流体的粘性 ①什么是粘性？ 当流体在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻碍流体层相对运动的内摩擦力，流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。 ②粘性力（粘性内摩擦力）产生的原因？ 这种阻力是由分子间的相互吸引力和分子不规则运动的动量交换产生的阻力组合而成。 （a）分子间吸引力产生的阻力：当相邻两液体层有相对运动时，会引起相邻分子间距的加大。这种间距的加大会使分子间吸引力明显表现出来，即快速运动的分子层拖动慢速的分子层使其加快运动，而慢速运动的分子层反过来阻滞快速层的运动，这种相互作用的宏观表现为粘性力。 （b）分子不规则运动的动量交换产生的阻力：当流体定向或不定向流动时，由于分子的不规则运动，分子在层与层间有跳跃迁移，这种跳跃迁移将导致动量交换。快速层与慢速层的分子相互跃迁进行动量交换，而动量交换的结果将使彼此相互牵制，宏观表现就是粘性力。 ③液体与气体粘性力产生的主要因素？ 液体：低速流动时，不规则运动弱，主要取决于分子间的吸引力; 高速流动时，不规则运动增强，变为不规则运动的动量交换引起。 气体：主要取决于分子不规则运动的动量交换。 ④压强和温度对流体粘性的影响？ 压强：由于压强变化对分子动量交换影响小，所以气体的粘度随压强变化很小。而压强加大 使分子间距减小，故压强对液体粘性的影响较大。但低压下压强对液体粘度影响很小。 温度：对于液体，温度升高，分子间距增大，粘度将显著减小； 对于气体，温度升高，分子不规则运动加剧，粘度增大。 2.流体静压强的两个重要特征？ （1）流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。 （2）流体静压强的数值与作用面在空间的方位无关，即在任一点的压强不论来自何方均相等。 3.等压面的三个特性 一．等压面就是等势面。 水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们 的正常水深不等。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×) 工程流体力学练习题及答案 流体力学练习题 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 。 16P 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。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直 线。 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．流体力学是研究 流体平衡 和 运动规律 的一门科学。 22．根据在理想流体运动中微团有没有旋转角速度，可以把运动划分为有旋运动和无旋运动。 23．在湍流理论中，通常采用下面三种平均方法时间平均、空间平均、统计平均。 24．早在19世纪，斯托克斯对粘性流体和亥姆霍兹对理想流体都指出，对于像流体这样可以变形的物质的运动可以分解成平移、旋转、变形三 种运动。 25．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=其压力体内的水重。 26．管路系统分类按能量损失的类型分为长管、短管。 27．现象相似的充要条件是，边界条件 和初始 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 2009 年 秋季学期 工 程 流 体 力 学 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 班号 学号 姓名 一、解释下列概念：（20分） 1. 连续性介质模型、粘性、表面力、质量力 2. 等压面、压力体、流线、迹线 简述“流体”的定义及特点。 3. 恒定流动、非恒定流动、牛顿流体、正压流体 简述 Euler “连续介质模型”的内容及引入的意义。 4.动能修正因数、动量修正因数、水力半径、当量直径 简述“压力体”的概念及应用意义。 5. 有旋运动、无旋运动、缓变流动、急变流动 .简述研究“理想流体动力学”的意义。 二.简答题（10分） 1.流体粘性产生的原因是什么？影响流体粘性的因素有哪些？ 2.粘性的表示方法有几种？影响流体粘性的因素有哪些？ 3.举例说明等压面在静力学计算中的应用 4. 举例说明压力体在静力学计算中的应用 说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法 三．推导题（30分） 1试推导:流体在直角坐标系中非恒定可压缩流体连续性微分方程式为： 2．试推导粘性流体应力形式的运动微分方程 2．试从粘性流体应力形式出发推导粘性流体的运动微分方程（N-S 方程） 4. 由恒定流动、不可压缩流体流体微小流束的伯努利方程出发，推求粘性流体总流的伯努利方程，并指出其使用条件。 5.推求粘性不可压缩流体作恒定流动时的动量方程式 试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上有: z+p/ρg=c 1.试证明：粘性流体的动压强为 四、已知某流速场速度分布为 ,,x y z v yz t v xz t v xy =+=+= 10 d V dt ρ ρ+?=u v g ()1 3 xx yy zz p σσσ=- ++ 工程流体力学试题库 工程流体力学试题一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字 母填在题后的括号内。 1.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 2.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是:从B管进高压油，A管排油时平台上升(图 一的左图);从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原 设计意图，将A、B两管联在一起成为 C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机 升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 3.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p=1个大气压时，两测压计水银柱高0之差?h=h-h=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p=2个大气压时。则?h应为( ) 120 A.?h=-760mm(Hg) B.?h=0mm(Hg) C.?h=760mm(Hg) D.?h=1520mm(Hg) .流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) 4 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 6.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( ) 1、什么就是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？ 当流体内部存在相对运动时,流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。 气体的粘性随温度的升高而升高;液体的粘性随温度的升高而降低。 分子间的引力就是形成液体粘性的主要原因。温度的升高,分子间距离增大,引力减小。 分子作混乱运动时不同流层间动量交换就是形成气体粘性的主要原因。温度的升高,混乱运动强烈,动量交换频繁,气体粘度越大 2、解释:牛顿流体、理想流体 牛顿流体:切应力与速度梯度成正比的流体 理想流体:没有粘性的流体 3、流体静压强的两的特性就是什么？ 流体静压强的方向就是作用面内法线方向,即垂直指向作用面。 流体静压强的大小与作用面方位无关,就是点坐标的函数 4、画出下列曲面对应的压力体。(4分)★ 5、 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体(6分) 6、写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式,并说明各项的物理意义与应用条件。 w h z g p a z g p a +++=++22222112112g v 2g v ρρ 2g v 2 a 单位重量流体的动能 g p ρ单位重量流体的压 能 z 单位重量流体的位能 w h 单位重量流体的两 断面间流动损失 不可压缩粘性流体在重力场中定常流动,沿流向任两缓变流过流断面 7、什么就是流线？它有那些基本特性？ 流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。一般流线就是一条光滑曲线、不能相交与转折 定常流动中,流线与迹线重合。 8、解释:定常流动、层流流动、二元流动。 定常流动:运动要素不随时间改变 层流流动:流体分层流动,层与层之间互不混合。 二元流动:运动要素就是两个坐标的函数。 9、解释:流线、迹线 流线:流场中某一瞬时,一系列流体质点的平均流动方向线。曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。 迹线:流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。10、描述流动运动有哪两种方法,它们的区别就是什 么？ 欧拉法,以流体空间点为研究对象 拉格朗日法:以流体质点为研究对象 11、什么就是量纲？流体力学中的基本量纲有哪些？写出压强、加速度的量纲。 物理量单位的种类, 《工程流体力学》复习题及参考答案 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点 22、自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞 性增大。（） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 一、 是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。 （ ） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 （ ） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 （ ） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。 （ ） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 （ ） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 （ ） 7. 流体的静压是指流体的点静压。 （ ） 8. 流线和等势线一定正交。 （ ） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 （ ） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（ ） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 （ ） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（ ） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。 （ ） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。 （ ） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。 （ ） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。 （ ） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （ ） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （ ） 二、 填空题。 1、1mmH 2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 粘性力 与 惯性力 的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为 ， 总阻抗S 为 。串联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。 6、流体紊流运动的特征是 脉动现行 ，处理方法是 时均法 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形 运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 流线 ，因而 一切平面流动都存在 流函数 ，但是，只有无旋流动才存在 势函数 。 《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： 《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业：热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与的对比关系。 (完整版)工程流体力 学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 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 1d 0.51011020 000k p ρρ-==???=。 （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。 1.简述水力光滑与水力粗糙管 流体在管作紊流流动时，用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当δ0＞△时，叫此时的管路为水力光滑管；当δ0＜△时，叫此时的管为水力粗糙管。 2.简述边界层厚度 物体壁面附近存在大的速度梯度的薄层称为边界层；通常，取壁面到沿壁面外法线上速度达到势流区速度的99％处的距离作为边界层的厚度，以δ表示。 3.简述量纲和谐原理 量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的 4.简述续介质假说 连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。 5.简述何为水力当量直径 水力当量直径——非圆截面的流道计算阻力损失时以水力当量直径代替圆管直径，其值为4倍的流道截面积与湿周之比。 6.简述稳定流动与不稳定流动 在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。 7.简述串联管路的水力特性 串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。 8.简述静压强的两个特性。 （1）静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。（2）任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。 9.简述什么是黏性?当温度变化时，气体和液体黏性如何变化? 为什么？ 当流体部存在相对运动时，流体产生摩擦力阻碍相对运动的属性称为粘性；气体的粘性随温度的升高而升高；液体的粘性随温度的升高而降低；分子间的引力是形成液体粘性的主要原因。温度的升高，分子间距离增大，引力减小。分子作混乱运动时不同流层间动量交换是形成气体粘性的主要原因。温度的升高，混乱运动强烈，动量交换频繁，气体粘度越大 10. 画出下列曲面对应的压力体。 11. 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体。 12. 写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式（无泵功和输出功），并说明各项 的物理意义。 2211221222w v p v p z z h g g g g ρρ++=+++ 2 v 2g ——单位重量流体的动能 g p ρ——单位重量流体的压能 （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。 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剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律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、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____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_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2 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？ 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 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？ 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征？ 特征一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。 特征二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 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？ 容器底部的总压力=液体压强x面积，而压强由液深决定（同种液体），所以作用于容器底部的总压力相同； 桌面上所受力是整个储有液体容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器总重量不同而不同。 本题目也有漏洞：不同形状的敞开的贮液容器，体积关系不能确定，其总重量不一定相同或也不一定不同。 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？ 质量力（在平衡点流体中，通过任意一点的等压面必须与该店所受的质量力互相垂直） 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？ 流体处于静止或相对静止状态时，各流体质点间没有相对运动，速度梯度等于零，切向应力也等于 1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？ 当流体内部存在相对运动时，流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。 气体的粘性随温度的升高而升高；液体的粘性随温度的升高而降低。 分子间的引力是形成液体粘性的主要原因。温度的升高，分子间距离增大，引力减小。 分子作混乱运动时不同流层间动量交换是形成气体粘性的主要原因。温度的升高，混乱运动强烈，动量交换频繁，气体粘度越大 2. 解释：牛顿流体、理想流体 牛顿流体：切应力与速度梯度成正比的流体 理想流体：没有粘性的流体 3.流体静压强的两的特性是什么？ 流体静压强的方向是作用面内法线方向，即垂直指向作用面。 流体静压强的大小与作用面方位无关，是点坐标的函数 4、画出下列曲面对应的压力体。（4分） ★ 5. 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体（6分） 6.写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。 w h z g p a z g p a +++=++22222112112g v 2g v ρρ 2g v 2 a 单位重量流体的动能 g p ρ单位重量流体的压 能 z单位重量流体的位能w h单位重量流体的两断面间流动损失 不可压缩粘性流体在重力场中定常流动，沿流向任两缓变流过流断面 7. 什么是流线？它有那些基本特性？ 流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。一般流线是一条光滑曲线、不能相交和转折 定常流动中，流线与迹线重合。 8.解释：定常流动、层流流动、二元流动。 定常流动：运动要素不随时间改变 层流流动：流体分层流动，层与层之间互不混合。二元流动：运动要素是两个坐标的函数。 9.解释：流线、迹线 流线：流场中某一瞬时，一系列流体质点的平均流动方向线。曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。 迹线：流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。 10. 描述流动运动有哪两种方法，它们的区别是什 六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN, tan = P y /P x =1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30 。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系 数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。 解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2)4(2 ∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?==== ∑ξχ d A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3 ===∴ vA Q v 即倒虹吸管通过的流量为2.091m 3/s 。 3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程： 工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ， 闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（流动），这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下，固体则产生有限的变形。 因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生连续不断的变形。与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解：1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型，即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下，连续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm ）内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层 厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时，移动平板 所需的力各为多大？ 题1-3图 解：20℃ 水：s Pa ??=-3 10 1μ 20℃，3 /856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3 102.7μ 水： 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ工程流体力学练习题计算题答案
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