工程流体力学练习题及答案

1、 工程流体力学练习题及答案 流体力学练习题 题 空 一、填）连续介1流体力学中三个主要力学模型是（1）无粘性）不可压缩流体力学模型（32质模型（ 流体力学模型。 和空气在现实生活中可视为牛顿流体的有水 2 等。流体静压力和流体静压强都是压力的一种量3前者是作用在某一面积上它们的区别在于：度。而后者是作用在某一面积上的平均压的总压力； 强或某一点的压强。均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学4 规律。和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切5 三方面的能力。时的密mmHgK6空气在温度为，压强为76029033 度和容重分别为kg/m和。N/m?11.77?1.2?aa的性质，称 7流体受压，体积

2、缩小，密度增大；流体受热，体积膨胀，密度 为流体的压缩性 。 减少的性质，称为流体的热胀性 以 压缩系数的倒数称为流体的弹性模量，8?E 来表示水千帕，等于10m9工程大气压等于98.07 毫米汞柱高。735.6柱高，等于将等值地10静止流体任一边界上压强的变化，这就是水传到其他各点（只要静止不被破坏） 静压强等值传递的帕斯卡定律。流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法11 线方向。液体静压强分布规律只适用于静止、同种、12 连续液体。 2 等密面静止非均质流体的水平面是等压面，13 和等温面。形管，一端连接14测压管是一根玻璃直管或U直接和在需要测定的容器孔口上，另一端开口， 大气相通。 ，

3、在微压计测量气体压强时，其倾角为15?30? 。测得cm 则h=10cm20?l等作用于曲面上的水静压力16的铅直分力PPz 于其压力体内的水重。通过描述物理量在空间的分布来研究流体运17 动的方法称为欧拉法。，也不能是折流线不能相交（驻点处除外） 18因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一线，个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直 线。 表示，称为总压。19静压、动压和位压之和以pz各部分流体液体质点的运动是极不规则的，20 相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。的 21流体力学是研究 流体平衡和 运动规律 一门科学。根据在理想流体运动中微团有没有旋转角速22 度，可以把运动划分为有旋运动和

4、无旋运动。通常采用下面三种平均方法23在湍流理论中， 时间平均、空间平均、统计平均。世纪，斯托克斯对粘性流体和亥姆1924早在对于像流体这样可以变霍兹对理想流体都指出，变形三形的物质的运动可以分解成平移、旋转、 种运动。，25在微压计测量气体压强时，其倾角为?30 h=其压力体内的水重。测得则cm 20l?管路系统分类按能量损失的类型分为长管、26短管和初始2现象相似的充要条件是，边界条 3 条件相似，满足同一微分方程式。各部分流体液体质点的运动是极不规则的，28 相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。称为流体的 29. 表征 流体运动状态的物理量 运动要素。 局 30.粘性流体能量损失一般分

5、沿程损失和 。_部损失的物质就是剪切力_31.在静力平衡时不能承受 流体。 、容积泵32.按其工作原理泵可分为 _、 叶片泵_ _。其他类型的泵 多级。离心泵按叶轮数目可分为33._单级、温度对流体粘性的影响是，随温度的升高，34. 。增大液体的粘度 减小 ，气体的粘度 低压35. _风机根据风机产生的压力大小可分为 高压风机_。中压风机风机_、_、_ 二、判 断 题 1当平面水平放置时，压力中心与平面形心重合。 对 2一个工程大气压等于98kPa,相当于10m水柱的压强。对 3静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 5当静止液体受到表面压强

6、作用后，将毫不改变地传递到液体内部各点。对 6当相对压强为零时，称为绝对真空。错 7某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对 8流场中液体质点通过空间点时，所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。对 4 恒定流时，流线随的形状不随时间变化，流9 线不一定与迹线相重合。错渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近10 似地看作与静水压强分布规律相同。对 流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间11 可以相交。错断面直径的断面直径是B12一变直径管段，A 对 断面流速的4倍。2倍，则B断面的流速是A之比愈大，则弯d弯管曲率半径Rc与管径13 管的局部损失系数愈大。错 错14. 流线和迹线实

7、质上是一回事。 实际流体圆管层流的内摩擦力分布是中间15. 最大，管壁边缘为零的线性分布。错作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直16 于通过该点的等压面。对静止流体中任何一点上各个方向的静压力大17 小相等，与作用面方位无关。对 比。阻力成正半18. 水力径R与流动 错流体静压强的方向不一定重合于受力面的19. 内法线方向。错的条件H在相同的断面面积A与相同的水头20. 下，管嘴的出流量大于孔口。对液体上升高度与管子直径成毛细管现象中，21 反比，并与液体种类及管子材料有关。对 题三、简 答什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不1满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非 牛顿流体？粘滞性是当

8、流体流动时，在流体内部显示 答： 出的内摩擦力性质。 du 牛顿内摩擦定律是：；不满足牛顿内摩 ?AT?dy 5 擦定律的流体是非牛顿流体。 2在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？ 答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。 3什么是理想流体？ 答：理想流体即指无粘性流体，是不考虑流体的粘性的理想化的流体。 4什么是实际流体？ 答：考虑流体的粘性的流体。 5什么是不可压缩流体？ 答：不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。 6为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？ 答：由于流体在静止时，不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方

9、向。 7流体的密度：单位体积流体所包含的质量。 8等压面：在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。 9定常流动：流场中各空间点上所有流动参数均与时间变量t无关，称作定常流动。 10重度：单位体积流体所受的重力称为重度。 11膨胀系数：压力不变时，单位温度的变化所引起的体积的相对变化量称为膨胀系数。 13系统：众多流体质点的集合称为系统。 14过流断面：与总流或流束中的流线处处垂直的断面称为过流断面。 四、计 算 题 1 图示为一采暖系统图。由于水温升高引起水 6 特在的体积膨胀，为了防止管道及暖气片胀裂，使水的体积有自由膨系统顶部设置一膨胀水箱，3，加热前胀的余地。若系统内水的总体积m8V?

10、o，求膨胀水后温差，水的膨胀系数C?0005t?50?0. 箱的最小容积。 解 dVV得：由 ?dT ?50?8?dT?dV?0.0005?V 3 m0.2? 故3 m膨胀水箱的最小容积为0.2 2 有一矩形底孔闸门，高 m，宽 m，2h?3b?m 下游水深m 上游水深。试用图解法及6h?5?h12 解析法求作用于闸门上的水静压力及作用点？ 7 解 ?A?P?P?P?h?h?Acc下上 ).55?3(?9.807?64.作 kN 59? 用于闸门中心解图 ?h?b?(h?h)A?P?21 kN 599.807?6?，1m宽为，长为AB的矩形闸门，倾角为3 ?45。试用图解法，右侧水深 m 左侧

11、水深m3?h2?h12 求作用于闸门上的水静压力及其作用点？ 压强分 解 布图略，根据图计算如下： 1122?s?hsin45?hPP?P?112222 1111 222?9.80739.807?2222 k34.65?62.327.65 8 N yP?y?P?P?y21D12y?yPP? 2211?yDP hh22)?2?27.65?(62.3?21?452?45?332?34.65 72?27.6562.3?22 3?34.6591?176m 2.46?34.654m，闸门可绕C点转动。求闸门自动打0.4?h2开的水深为多少米。 h 解 故 12hb?m 1120.1A?yl?J?ch?)

12、?b(h?h11 C点是合力作用点的极限点，当其高于C点闸门自动打开。 h1 21)(h?.h?01?1212 h1010m 211.330.5?h?h?112122 即m时，闸门1.33?h便自动打开。 9 厘米，活塞12如下图，气缸内壁的直径D5厘米，=1411.96厘米，活塞的长度的直径dl1泊，活塞往复运动的速度为1润滑油液的? 秒，试问作用在活塞上的粘滞力为多少？米/ ?du100解： 3105?)96?11.1dyn/2?(12 将以上数值代入公式，du 223?mN5?0.1?5?10?10/dy 接触面积 2?m.05314?0?0?0.1196?.A?dl 所以 2?N5?1

13、026.?T?A?0.0535 试按复式水银测压计的读数算出水面上蒸汽6H=3m,h1=1.4m, 已。知：p压绝的对强度银h2=2.5m,h3=1.2m,h4=2.3m,水的密=13600kg/m3。 10 510p+13600(h-h)=1解：p?33=4a+汞9.8(2.3-1.2)=246608pa 246608-9800)= p-(h-h= P?3322水(2.5-1.2)=233868pa 9.8-h)= 233868+13600(h P= P?112+2汞(2.5-1.4)=380476pa 380476-9800)= (H-h P= P-?11水(3-1.4)=364796pa

14、 厘米，厘米 ,d2=52.5下图所示的管段，7d1= 厘米。d3=10 求各管段的平均流速。秒时，当流量为）4升/1（秒，或使流/82（）旋动阀门，使流量增加至升 11 /秒时，平均流速如何变化？量减少至2升 1）根据连续性方程解：（ , A=A=A Q?312321-3104?=8.16m/s =Q/A?11?22?10.5?2422?Ad52.=2.04 m/s =8.16=?1?1?121Ad5?2222?d52.= =0.51 m/s =8.16?1?31d10?3(2)各断面流速比例保持不变，流量增加至8升时，即流量增加为2倍，则各段流速亦增加至2倍，即 16.32 m/s ,=4.08 m/s, =1.02 m/s ?321流量减少至2升时，即流量减小至1/2,各流速亦为原值的1/2。即 4.08 m/s ,=1.02m/s, =0.255 m/s ?