工程流体力学精选习题

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vy，而且速度梯度vy是流体微团的剪切变形速度dt，故dt。 （ b）【1.3】 流体运动黏度 的国际单位是：（ a）m 2/s；（ b）N/m 2；（ c）kg/m；（ d）Ns/m2。解：流体的运动黏度 的国际单位是 /s2。 （ 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RTp。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.52 kp。 （ 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时空气和水的运动黏度6215.0m/s气，621.40m/s气，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：【2.1】 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 。解：相对压强是绝对压强和当地大气压之差。 （ c）【2.2】 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 。 解：金属压力表的读数值是相对压强。 （ b）【2.3】 某 点 的 真 空 压 强 为 65 000Pa， 当 地 大 气 压 为 0.1MPa， 该 点 的 绝 对 压 强 为 ：（ a） 65 000 Pa； （ b） 55 000 Pa； （ c） 35 000 Pa； （ d） 165 000 Pa。解：真空压强是当相对压强为负值时它的绝对值。故该点的绝对压强 64ab.1.3 p。 （ c）【2.4】 绝 对 压 强 ab与 相 对 压 强 p、 真 空 压 强 vp、 当 地 大 气 压 ap之 间 的 关 系 是 ：（ ） v； （ b） ab； （ c） vb； （ d）vap。解：绝对压强当地大气压相对压强，当相对压强为负值时，其绝对值即为真空压强。即 abvp，故 abvp。 （ c）【2.5】 在 封 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 ： （ ） p1p p3； （ b） p1=p = p3； （ c） p1p p3； （ d） p2p1p3。解：设该封闭容器内气体压强为 0，则 20，显然 2，而21Hgh气 体，显然 1。 （ c）32 1水 汞习 题 .52图p0 h习 题 .62图A Bhph【2.6】 用 形 水 银 压 差 计 测 量 水 管 内 、 两 点 的 压 强 差 ， 水 银 面 高 度hp 10cm，pA-pB 为 ： （ a） 13.33kPa； （ b） 12.35kPa； （ c） 9.8kPa； （ d）6.4kPa。解：由于 222HOHOgApBphh故 2g() (.6) 807.1235aB。 （ b）【2.7】在 液 体 中 潜 体 所 受 浮 力 的 大 小 ： （ a） 与 潜 体 的 密 度 成 正 比 ； （ b） 与 液体 的 密 度 成 正 比 ； （ c） 与 潜 体 的 淹 没 深 度 成 正 比 ； （ d） 与 液 体 表 面 的 压强 成 反 比 。解：根据阿基米德原理，浮力的大小等于该物体所排开液体的重量，故浮力的大小与液体的密度成正比。 （ b）【2.8】 静 止 流 场 中 的 压 强 分 布 规 律 ： （ a） 仅 适 用 于 不 可 压 缩 流 体 ； （ b） 仅 适用 于 理 想 流 体 ； （ c） 仅 适 用 于 粘 性 流 体 ； （ d） 既 适 用 于 理 想 流 体 ， 也 适用 于 粘 性 流 体 。解：由于静止流场均可作为理想流体，因此其压强分布规律既适用于理想流体，也适用于粘性流体。 （ d）【2.9】 静 水 中 斜 置 平 面 壁 的 形 心 淹 深 Ch与 压 力 中 心 淹 深 Dh的 关 系 为 Ch Dh： （ a） 大 于 ； （ b） 等 于 ； （ c） 小 于 ； （ d） 无 规 律 。解：由于平壁上的压强随着水深的增加而增加，因此压力中心淹深 hD 要比平壁形心淹深 C大。 （ c）【2.10】流 体 处 于 平 衡 状 态 的 必 要 条 件 是 ： （ a） 流 体 无 粘 性 ； （ b） 流 体 粘 度 大 ；（ c） 质 量 力 有 势 ； （ d） 流 体 正 压 。解：流体处于平衡状态的必要条件是质量力有势 （ c）【2.11】液 体 在 重 力 场 中 作 加 速 直 线 运 动 时 ， 其 自 由 面 与 处 处 正 交 ： （ a）重 力 ； （ b） 惯 性 力 ； （ c） 重 力 和 惯 性 力 的 合 力 ； （ d） 压 力 。解：由于流体作加速直线运动时，质量力除了重力外还有惯性力，由于质量力与等压面是正交的，很显然答案是 （ c）计算题：【2.12】试 决 定 图 示 装 置 中 A、 B 两 点 间 的 压 强 差 。 已 知h1=500mm， h2=200mm， h3=150mm， h4=250mm ， h5=400mm， 酒 精 1=7 848N/m3， 水 银 2=133 400 N/m3， 水 3=9 810 N/m3。习 题 .122图BAh1 h2 h3 h41 1 3 34 h52水酒 精 水水 银解：由于 312Aph而 3254324()Bh因此 1即 2354231ABphh1()1 0.9 80(.5) 40.257845 .3Pa.1ka【2.13】试 对 下 列 两 种 情 况 求 A 液 体 中 M 点 处 的 压强 （ 见 图 ） ： （ 1） A 液 体 是 水 ， B 液 体 是 水 银 ，y=60cm， z=30cm； （ 2） A 液 体 是 比 重 为 0.8 的 油 ，B 液 体 是 比 重 为 1.25 的 氯 化 钙 溶 液 ，y=80cm， z=20cm。解（1）由于 Bpz3p而 3MABAyzy1340.9810.64.8kPa（2） MBApzy习 题 .132图液 体液 体zyABM2131.259 80.29 810.731kPa【2.14】在 斜 管 微 压 计 中 ， 加 压 后 无 水 酒 精 （ 比 重 为 0.793） 的 液 面 较 未 加 压 时 的液 面 变 化 为 y=12cm。 试 求 所 加 的 压 强 p 为 多 大 。 设 容 器 及 斜 管 的 断 面 分 别为 A 和 a， 0，sin8。习 题 .142图Ap ya p=0时 液 面h解：加压后容器的液面下降yhA则 (sin)(sin)apy0.12.0.793 86P【2.19】 矩 形 闸 门 AB 宽 为 1.0m， 左 侧 油 深 h1=1m ， 水 深 h2=2m， 油 的 比 重 为0.795， 闸 门 倾 角 =60， 试 求 闸 门 上 的 液 体 总 压 力 及 作 用 点 的 位 置 。解：设油，水在闸门 AB 上的分界点为 E，则油和水在闸门上静压力分布如图所示。现将压力图 F 分解成三部分 1， 2F， 3，而 123F，其中 1.5sini60hAE22.31miiBEp油 10.795 87 9PahB水 202 411I 1.5NFA2E7 9.38 6p3B()I(27 419 )2.31 6故总压力 123 508 6 45.8kNF设总压力 F作用在闸门 AB 上的作用点为 D，实质是求水压力图的形状中心离开 A 点的距离。由合力矩定理， 1232()()3AEFBAEFBAE故24 501.58 06(.5) 61(.15)34 80AD.m或者 sin2.35si62.35mDhAa 习 题 .192图油水 h1h2ABpEFpB EDF1F2F3习 题 .20图O aHhOApAF1F2pB ByF【2.24】如 图 所 示 一 储 水 容 器 ， 容 器 壁 上 装 有 3 个 直 径 为 d=0.5m 的 半 球 形 盖 ， 设h=2.0m， H=2.5m， 试 求 作 用 在 每 个 球 盖 上 的 静 水 压 力 。习 题 .24图c abh HFzbFzaFxcFzcVpaVpbVpc解 ： 对 于 a盖 ， 其 压 力 体 体 积 pa为23p1()46hVHd233.50.50.26mp9 817kNzaF（ 方 向 ）对 于 b 盖 ， 其 压 力 体 体 积 为 pbV23p()41hVHd2331(2.510).50.72m4p9 876kNzbFV（ 方 向 ）对 于 c盖 ， 静 水 压 力 可 分 解 成 水 平 及 铅 重 两 个 分 力 ， 其 中水 平 方 向 分 力22 10.5.4813k4xcHd（ 方 向 ）铅 重 方 向 分 力3p9 8.NzcFV（ 方 向 ）【2.30】 某 空 载 船 由 内 河 出 海 时 ， 吃 水 减 少 了 20cm， 接 着 在 港 口 装 了 一 些 货 物 ，吃 水 增 加 了 15cm。 设 最 初 船 的 空 载 排 水 量 为 1 000t， 问 该 船 在 港 口 装 了多 少 货 物 。 设 吃 水 线 附 近 船 的 侧 面 为 直 壁 ， 设 海 水 的 密 度 为 =1 026kg/m3。解 ： 由 于 船 的 最 初 排 水 量 为 1 t， 即 它 的 排 水 体 积 为 3 ，它 未 装 货 时 ， 在 海 水 中 的 排 水 体 积 为 30974.6.2V，按 题 意 ， 在 吃 水 线 附 近 穿 的 侧 壁 为 直 壁 ， 则 吃 水 线 附 近 的 水线 面 积 为 21 .1.mS因 此 载 货 量 6.705 6950t1.3WkN第 3 章流体运动学选择题：【 3.1】 用 欧 拉 法 表 示 流 体 质 点 的 加 速 度 a等 于 ： （ ）2dtr； （ b）vt；（ c） ()v； （ d）()tv。解 ： 用 欧 拉 法 表 示 的 流 体 质 点 的 加 速 度 为 dtvv（ d）【 3.2】 恒 定 流 是 ： （ a） 流 动 随 时 间 按 一 定 规 律 变 化 ； （ b） 各 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 ； （ ） 迁 移 加速 度 为 零 。解 ： 恒 定 流 是 指 用 欧 拉 法 来 观 察 流 体 的 运 动 ， 在 任 何 固 定 的 空 间 点 若 流体 质 点 的 所 有 物 理 量 皆 不 随 时 间 而 变 化 的 流 动 . （ b）【 3.3】 一 元 流 动 限 于 ： （ a） 流 线 是 直 线 ； （ b） 速 度 分 布 按 直 线 变 化 ； （ c）运 动 参 数 是 一 个 空 间 坐 标 和 时 间 变 量 的 函 数 ； （ d） 运 动 参 数 不 随 时 间 变化 的 流 动 。解 ： 一 维 流 动 指 流 动 参 数 可 简 化 成 一 个 空 间 坐 标 的 函 数 。 （ c）【 3.4】 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 。解 ： 按 欧 拉 法 流 体 质 点 的 加 速 度 由 当 地 加 速 度 和 变 位 加 速 度 （ 亦 称 迁 移 加 速度 ） 这 两 部 分 组 成 ， 若 变 位 加 速 度 等 于 零 ， 称 为 均 匀 流 动 （ b）【 3.5】 无 旋 运 动 限 于 ： （ a） 流 线 是 直 线 的 流 动 ； （ b） 迹 线 是 直 线 的 流 动 ； （c） 微 团 无 旋 转 的 流 动 ； （ d） 恒 定 流 动 。 解 ： 无 旋 运 动 也 称 势 流 ， 是 指流 体 微 团 作 无 旋 转 的 流 动 ， 或 旋 度 等 于 零 的 流 动 。 （ d）【 3.6】 变 直 径 管 ， 直 径 1320m， 2160， 流 速 1.5m/sV。 2为 ： （a） /s； （ b） 4/s； （ c） /s； （ d） 9/。解 ： 按 连 续 性 方 程 ，2214Vd， 故221230.56m/sdV（ c）【 3.7】 平 面 流 动 具 有 流 函 数 的 条 件 是 ： （ a） 理 想 流 体 ； （ b） 无 旋 流 动 ；（ ） 具 有 流 速 势 ； （ d） 满 足 连 续 性 。解 ： 平 面 流 动 只 要 满 足 连 续 方 程 ， 则 流 函 数 是 存 在 的 。 （ d）【 3.8】 恒 定 流 动 中 ， 流 体 质 点 的 加 速 度 ： （ ） 等 于 零 ； （ ） 等 于 常 数 ；（ c） 随 时 间 变 化 而 变 化 ； （ d） 与 时 间 无 关 。解 ： 所 谓 恒 定 流 动 （ 定 常 流 动 ） 是 用 欧 拉 法 来 描 述 的 ， 指 任 意 一 空 间 点 观 察流 体 质 点 的 物 理 量 均 不 随 时 间 而 变 化 ， 但 要 注 意 的 是 这 并 不 表 示 流 体 质 点 无加 速 度 。 （ d）【 3.9】 在 流 动 中 ， 流 线 和 迹 线 重 合 ： （ a） 无 旋 ； （ b） 有 旋 ； （ c） 恒定 ； （ d） 非 恒 定 。 解 ： 对 于 恒 定 流 动 ， 流 线 和 迹 线 在 形 式 上 是 重 合 的 。 （c）【 3.10】 流 体 微 团 的 运 动 与 刚 体 运 动 相 比 ， 多 了 一 项 运 动 ： （ a） 平 移 ； （b） 旋 转 ； （ c） 变 形 ； （ d） 加 速 。解 ： 流 体 微 团 的 运 动 由 以 下 三 种 运 动 ： 平 移 、 旋 转 、 变 形 迭 加 而 成 。 而 刚 体是 不 变 形 的 物 体 。 （ c）【 3.11】 一 维 流 动 的 连 续 性 方 程 VA=C 成 立 的 必 要 条 件 是 ： （ a） 理 想 流 体 ； （b） 粘 性 流 体 ； （ c） 可 压 缩 流 体 ； （ d） 不 可 压 缩 流 体 。解 ： 一 维 流 动 的 连 续 方 程 成 立 的 条 件 是 不 可 压 缩 流 体 ， 倘 若 是 可 压缩 流 体 ， 则 连 续 方 程 为 （ d）【 3.12】 流 线 与 流 线 ， 在 通 常 情 况 下 ： （ 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 。解 ： 流 线 和 流 线 在 通 常 情 况 下 是 不 能 相 交 的 ， 除 非 相 交 点 该 处 的 速 度 为 零（ 称 为 驻 点 ） ， 但 通 常 情 况 下 两 条 流 线 可 以 相 切 。 （ c）【 3.13】 欧 拉 法 描 述 流 体 质 点 的 运 动 ： （ a） 直 接 ； （ b） 间 接 ； （ ） 不能 ；（ d） 只 在 恒 定 时 能 。解 ： 欧 拉 法 也 称 空 间 点 法 ， 它 是 占 据 某 一 个 空 间 点 去 观 察 经 过 这 一 空 间 点 上的 流 体 质 点 的 物 理 量 ， 因 而 是 间 接 的 。 而 拉 格 朗 日 法 （ 质 点 法 ） 是 直 接 跟 随质 点 运 动 观 察 它 的 物 理 量 （ b）【 3.14】 非 恒 定 流 动 中 ， 流 线 与 迹 线 ： （ a） 一 定 重 合 ； （ ） 一 定 不 重 合 ； （c）特 殊 情 况 下 可 能 重 合 ； （ d） 一 定 正 交 。解 ： 对 于 恒 定 流 动 ， 流 线 和 迹 线 在 形 式 上 一 定 重 合 ， 但 对 于 非 恒 定 流 动 ， 在某 些 特 殊 情 况 下 也 可 能 重 合 ， 举 一 个 简 单 例 子 ， 如 果 流 体 质 点 作 直 线 运 动 ，尽 管 是 非 恒 定 的 ， 但 流 线 和 迹 线 可 能 是 重 合 。 （ c）【 3.15】 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 是 ： （ a） 理 想 流 体 ； （ b） 粘 性 流 体 ； （ c） 可 压 缩 流 体 ； （ d） 不可 压 缩 流 体 。解 ： 这 道 题 的 解 释 同 3.11 题 一 样 的 。 （ ）【 3.16】 速 度 势 函 数 存 在 于 流 动 中 ： （ a） 不 可 压 缩 流 体 ； （ b） 平 面 连 续 ；（ c） 所 有 无 旋 ； （ d） 任 意 平 面 。解 ： 速 度 势 函 数 （ 速 度 势 ） 存 在 的 条 件 是 势 流 （ 无 旋 流 动 ）