《流体力学》复习参考答案(2015年整理)

1、.流体力学习题解答.选择题：、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。 （b）2、粘性流体总水头线沿程的变化是：(a)沿程下降(a) 沿程下降；（ b) 沿程上升； (c)保持水平； (d) 前三种情况都可能；3、均匀流是： （b) 迁移加速度（位变）为零；(a) 当地加速度（时变）为零； （ b) 迁移加速度（位变）为零；（ c） 向心加速度为零； (d) 合速度为零处；4、一元流动是：(c)运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；(a)均匀流；（ b)速度分布按直线变化；(c)运动参数是一个空

2、间坐标和时间变量的函数；5、伯努利方程中各项水头表示：(a)单位重量液体具有的机械能；(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) 单位体积液体具有的机械； (d) 通过过流断面流体的总机械能。6、圆管层流，实测管轴线上流速为 m/s ，则断面平均流速为： ：(c)2m ；(a) 4m；（ b）3.2m； (c)2m；7、半圆形明渠，半径r=4m，其水力半径为：(a)m；（ b） 3m；(c)2m； (d) 1m 。8、静止液体中存在：(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。（1）在水力学中，单位质量力是指（

3、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。答案： c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（）a、重合；b 、平行 c 、斜交；d、正交。.答案： d（3）水力学中的一维流动是指（）a、恒定流动；b 、均匀流动；c、层流运动；d 、运动要素只与一个坐标有关的流动。答案： d（4）有压管道的管径d 与管流水力半径的比值d /R= （ ）a、 8； b 、4； c 、 2； d 、 1。答案： b（ 5）同种液体通过两根相同长度， 但粗糙高度不同的等直径长直管道， 当雷诺数 Re 相同时，它们的水头损失在（ ）内是

4、相同的。a、层流；b 、层流至紊流过渡区；c 、紊流光滑区；d、紊流过渡区；e 、紊流粗糙区答案： a、 b、 c（6）在 缓坡明渠 中不可能发生的流动是（）a、均匀缓流；b 、均匀急流；c 、非均匀缓流；d 、非均匀急流。答案： a、 c、 d（8）渗流研究的对象是（）的运动规律a、重力水；b 、毛细水；c 、气态水；d 、薄膜水。答案： a9、 圆柱形外管嘴的正常工作条件是：a、 l( 3 4)d ,;H 0 9m b 、c、d、9长管是指B 的管道。A管长大于100mB沿程损失远大于局部损失C沿程损失系数 较大D沿程水头损失大于5m6判断层流或湍流的依据是_ B _ 。A.佛汝德数FrB

5、.雷诺数 ReC.欧拉数 EuD.斯特罗哈数St7圆管内的流动状态为层流时，其断面的平均速度等于最大速度的_ A _ 倍。.A 0.5B 1.0C1.5D 2.01静止流体内任意点的压强值与B. 方向无关。A.位置B.方向C.流体种类D.重力加速度2温度升高时，空气的粘度系数B. 变大。A. 变小B.变大C.不变D.无规律3在压强的单位中，1 标准大气压 atm 近似于 _。A.1 kPaB.0.1 MPaC.1 MPaD. 10 MPa4用于测量流速的毕托管的工作原理是C伯努利方程。A连续性方程B运动方程C伯努利方程D动量方程5串联管路的性质是_b_。AQ=Q1+Q2 B h f = h f

6、 1 + h f 2C h f 1= h f 2 D V= V1+V22两根直径不等的管道，一根输水，一根输油，两根管中的流速也不同，由和水的下临界雷诺数分别为 Re c1 和， Rec2则它们的关系是（ c）A Rec1 Rec2 ；B Rec1 Rec2 ；CRec1= Rec2 ； D 无法确定。1、流体的动力粘度与（ D）有关。A流体的种类、温度、体积B流体的种类、压力、体积C流体的压力、温度、体积D流体的种类、温度、压力2、理想流体指的是（ C ）。A膨胀性为零的流体B压缩性为零的流体C粘度为零的流体D体积弹性模量为零的流体3、表面力是指作用在（B）的力。A流体内部每一个质点上B流体

7、体积表面上C理想流体液面上D粘性流体体积上4、重力作用下流体静压强微分方程为dp （A ）。AgdzB gdzCdzD gdz5、当液体为恒定流时，必有（A）等于零。A当地加速度B迁移加速度C合加速度D矢量加速度.6、若含有个变量的函数关系式中基本物理量为个。根据定理。可将该函数关系式组合成（B ）个无量纲的函数式。A. B. C.D. 7、皮托（ Pitot ）管用于测量（C）的仪器。A压强B流量C点速度D平均流速8、对流动流体应用质量守恒定律可导出（D ）。A伯努利方程B动量方程C能量方程D连续性方程9、已知某流体在圆管内流动的雷诺数Re2000，则该管的沿程阻力系数（A ）。A 0.03

8、2B0.064C 0.128D0.25610、层流的沿程水头损失与管截面上的平均流速的（D）成正比。A二分之一次方B1.75次方C二次方D一次方11、边界层的基本特征之一是（B）。A边界层内流体的流动为层流B边界层内粘性力与惯性力为同一数量级C边界层厚度沿流动方向逐渐减薄D 边界层内流体的流动为湍流12、指出下列论点中的错误论点：（ C）A点源的圆周速度为零B 涡流的径向速度为零C有旋流动也称为有势流动D平行流的等势线与流线相互垂直三、判断题1相对压强的计算起点是标准大气压。（ F）2恒定流一定是均匀流。 （F）3总水头线沿程可升、可降。 （ F）5. 静水压强的方向是垂直指向作用面。（ T）

9、6、有压管路中管径d 与水力半径 R 的比值 d / R= 4。 ( T)7 、平底坡可能产生均匀流。 （ F）9 、恒定流中流线与迹线重合。（T）10、任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（ ）答案：错11、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（ ）答案：错误12、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（ ）答案：正确13 、在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（）答案：错误14、在并联管道中， 若按长管考虑， 则支管长的沿程水头损失较大，支管短的沿程水头损失较小。（ F ）15、在恒定均匀流中，沿程水头损失与速度的平方成正比。（ F）16、液体的粘滞性只在流动时才表现出来。

10、（ T）17、对于液体而言，质量力与液体体积成正比，故质量力又称为体积力。（ T）在相对静止的同种、连通、均质液体中，等压面就是水平面。（ F）水力坡度是指单位长度流程的水头损失。（ T）急变流不可能是均匀流。（ T）.恒定流是指流场内任意两点间的流速矢量相等。（ F）对于已经建成的渠道，无论其过流量是多少，底坡的性质（缓坡、陡坡、或临界坡）均已确定。（F ）尺寸相同的收缩管中，总流的方向改变后，水头损失的大小并不改变。（ F）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。（ ）2、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（ ）3、当管流过水断面流速

11、按抛物线（对数） 规律分布时，管中水流为紊流。（ ）4、紊流实质上是非恒定流。（ ）5、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。（ ）6、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。（ ）7、水跃只能发生于平底明渠中。（ ）8、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。（ ）9、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰，只取决于堰壁厚度。（ ）10、在渗流模型中， 任意一微小过水断面的平均渗流流速u 应比该断面实际渗流的真实断面平均流速 u 小。（ ）11、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。（ ）12、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。（ ）13、有压长管道是认为水头全

12、部消耗在沿程水头损失上。（ ）14、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。（ ）15、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。（ ）16、当下游水位高于薄壁堰顶时，一定是淹没出流。（ ）17、不可压缩液体连续性微分方程只适用于恒定流。（ ）1. 一切流体都是牛顿流体。（油漆）2流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。3平衡流体等压面微分方程为XdxYdyZdz0 4过水断面都是平面。5实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。6在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。7尼古拉茨试验的水力光滑管区阻力系数

13、与雷诺数Re无关。hjv28局部损失通用计算公式为2g9只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。10在质量力只有重力的作用下，实际流体微小流束的伯努力方程为p1 v12p2 v22z1z22g2g1、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。（ ）.2 、管道突然扩大的局部水头损失系数的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（ ）3、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。（ ）4、紊流实质上是非恒定流。（ ）5、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。（ ）6、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。（ ）7 、

14、水跃只能发生于平底明渠中。（ ）8、其它条件相同时， 实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。（ ） 9 、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰，只取决于堰壁厚度。（ ）10 、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u 应比该断面实际渗流的真实断面平均流速 u 小。（ ）11、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。（ ）12、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。（ ） 13 、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。（ ）14、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。（ ）15、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。（ ）16、当下游水位高于薄壁堰顶时，一定是淹没出流。（

15、 ）17、不可压缩液uxuyuz0体连续性微分方程xyz只适用于恒定流。（ ）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9恒定流时，流线随的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。错10渐变流过水断面上动水压强的

16、分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。对11流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错12一变直径管段， A 断面直径是B 断面直径的2 倍，则 B 断面的流速是A 断面流速的4 倍。对13弯管曲率半径Rc 与管径 d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错14随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错15水泵的扬程就是指它的提水高度。错16管嘴出流的局部水头损失可有两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面出突然缩小产生的局部水头损失。错17当流速分布比较均匀时，则动能修正系数的值接近于零。错18流速分布越不均匀，动能修正系数的值越小。错19在水流过水断面面积相等的前提

17、下，湿周愈大，水力半径愈小。对20圆形管的直径就是其水力半径。错.21为了减少摩擦阻力，必须把物体做成流线型。错22在研究紊流边界层的阻力特征时，所谓粗糙区是指粘性底层的实际厚度小于粗糙高度。对23水泵的安装高度取决于水泵的允许真空值、供水流量和水头损失。对24大孔口与小孔口都可认为其断面上压强、流速分布均匀， 各点作用水头可以认为是一常数。错18、下列压强分布图中哪个是错误的？18B；19、如图所示，下述静力学方程哪个正确？19B；第 1 章绪论1.1 若某种牌号的汽油的重度为 7000N/m3，求它的密度。解：由g 得，7000N/m 3714.29kg/m 3g9.8m / m 21.2

18、 已知水的密度=997.0kg/m3-62，运动黏度=0.893 10m/s ，求它的动力黏度。解： v得，997.0kg/m 30.893 10 6 m 2 /s8.9 10 4 Pa s1.3 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中，它们之间的距离为0.5mm，可动板若以 0.25m/s 的速度移动，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m2，求这两块平板间流体的动力黏度。解：假设板间流体中的速度分布是线性的，则板间流体的速度梯度可计算为.duu0.25 3500s 1dyy0.5 10du由牛顿切应力定律，可得两块平板间流体的动力黏度为dydy4 10 3 Pa sdu第

19、 2 章流体静力学。题 2.10 图2.10 如图示为一侧有水的倾斜安装的均质矩形闸门，其宽度b=2m，倾斜角060 ，铰链中心 O 位于水面以上 C=1m，水深 h=3m，求闸门开启时所需铅直向上的提升力T，设闸门重力 G=0.196 105N。解：建立坐标系 O-xy，原点在 O点， Ox垂直于闸门斜向下，Oy沿闸门斜向下，浸在水中的闸门上的作用力（不计大气压力）为FhCAhbh2sin 60o设压力中心为D到 ox 轴的距离为 zD ，则有bh3zDh0zCJCCh12( sin 60o )C2hsinzC Asin 60o2sin 60oh(bho )sin60o3sin 60oo2s

20、in 60sin60当闸门转动时，F 与 G产生的合力矩与提升力T 产生的力矩相等，则有T (Ch)bh 2C2hhCtan 60o2sin 60o ( sin 60o3sin 60o )G2 tan 60o则 T大小为Tbh2C2h / 3G9810 2 321 23/ 30.196 1051.63 105 Nsin 2Ch2sin120 o132.2.14 如图示，为一储水设备，在 C点测得绝对压强为 p=19600N/m2，h=2m， R=1m，求半球曲面 AB的垂直分力。题 2.14 图h解：由题意得pABp2 ，解得pABSFGFpAB SG( ph )S2R210257.33N23

21、1、 矩形平板闸门AB，一侧挡水，已知长 L=2m， 宽 b=1m， 形心点水深 hc=2m，倾角 =45，闸门上缘 A 处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，求开启闸门所需拉力T。对举行荷载： F1 (hcl cos45 ) lb25.34kN(1)2对三角形荷载：F 2( l cos 45 )lb13 .86 KN( 2)T2对 A 点取力矩得：hcAl2 lorpgh c lb30 . 2 knbF 1 2F 23Tlcos45( 3 )y dI c2 . 946 mBT4) / 2 cos4530. 98 kNy c( 3y c AL3T 为 30.98kN答：开启闸门所需拉力2. 如

22、图所示一球形封闭容器由两个半球面铆接而成，内盛密度为的液体，试求 H 为多少时，上、下半球面所受静止液体总压力的铅垂分力之比Fz上 / Fz下1/ 2？解：F z 上R 2 HR2R 33F z下R 2HR2R 33根据题意 F/ F下1解得HRz 上Z2.第 3 章流体运动学123Q0Cabcd123ABDQQQQ题 3.13图题 3.14图3.13 管路AB在B点分为两支，已知dA =45cm， B =30cm， C =20cm， D =15cm， A =2m/s ，dddvvC =4m/s，试求 vB ， vD 。解：由公式 QAuconst 得A vd 2 vAAvAA AAA4.5m

23、/sAB vB ，得 vBdB2ABA vAA vd2 vAd2vCAAvAAC vC AD vD ，得 vDAC CAC10.9m/sAd2DD3.14送风管的断面面积为50cm50cm，求通过a,b,c,d四个送风口向室内输送空气。已知送风口断面面积为40cm40cm，气体平均速度为5m/s，试求通过送风管过流断面1-1 、2-2 、 3-3的流速和流量。解：由于 a,b,c,d四个送风口完全相同，则1QaQb Qc Qd4 Q0流断面 1-1 、 2-2 、 3-3 的流量分别为：Q1 1QbQcQd3Q0， Q2 2Qc Qd1Q0，Q3 3Qd1 Q0424Av4A v，得四个送风口

24、的流速为v12.8m/s由 12由 Av1A2 vAv11 1得，断面 1-1 流速 v1 1Av1A2 vA19.6m/sAv2 A v由 Av12A2 vAv122 得，断面 2-2 流速 v22126.4m/sA1断面 3-3流速 v3 3A2 v3.2m/sA1.第 4 章流体动力学基础4.3 水银压差计连接在水平放置的汾丘里流量计上， 如图。今测得其中水银高差 h=80mm, 已知 D=10 厘米， d=5 厘米，汾丘里流量计的流量系数 =0.98 。问水通过流量计的实际流量为若干？题4.2图题4.3 图2gh21) 得解：由文丘流量计流量公式QAu11 A1 2(d112gh(QA

25、121d21)D 22gh(21)34210.0201m /s1d1其中2A1D24，22 g2d( )1 gA2d1113.6113.6实际流量为 Q Q 0.06370.0205m 3 /s0.984.8 流体从长的狭缝流出， 冲击一斜放的光滑平板，如图所示， 试求流量分配及作用在平板上的力。（按理想流体计） ，不计水流重力，已知v ， A ， 。00题 4.7图题 4.8图解：建立直角坐标系O-xy， Ox轴沿光滑平板斜向上，Oy轴垂直于平板斜向左上列质量守恒方程：v0 A0v0 A1v0 A2 ，即 A0A1A2同时，取 0-0 ，1-1和 2-2 截面间的控制体，列x 方向的动量守恒

26、方程（因忽略摩擦力，所以 Fx 0 ）： Fxqm1vqv2qvcos1m2m00即v12 A1v22 A2v02 A0 cos0通过式和可得到A1A0 (1cos ) ， A2A0(1 cos)22.对控制体，列 y 方向的动量守恒方程：Fy0qm0v0 sin即作用在平板上的力为：Fyv02 A0 sin4.9 如图所示 , 虹吸管将A池中的水输入B池 , 已知管长 l13m,l 25m , 直径d 75mm,两池的水面高差H2m ,最大超高h1.8m ,进口阻力系数=1.0 en，出口阻力系数 ex=1.0 ，转弯的阻力系数 b=0.2 ，沿程阻力系数=0.025 ，求流量 Q及管道 C

27、点的真空度。题 4.9图解：取 A 池液面为位置水头零位，对面1 1、 22列 Bernoulli方程p0 u12u2enhp2u2l1 u 2（ u10 ）2g2g2 gd 2g取 B 端为位置水头零位，对面2 2、 33 列 Bernoulli方程(h H )p2u2p0u2l 2 u2u2u22g2 gd 2gb 2gex 2g联立解得： p273560Pa ， u2.58m/s流量 QAud 2u0.0114m 3/s4C点的真空度为73560Pa4.10 水流通过水平变截面直角弯管，已知进口 dA=25cm，pA=180KPa，QA=0.12m3 s，出口 dB=20cm，求水流对弯

28、管壁的作用力。不计水头损失。解：进口端流速为 uAQAQ A2.45m/s ，Ad A24进口端流速为QAQA3.82m/suBdB24B列 Bernoulli方程 p1uA2p2uB2，得 p2175.7kPag2 gg2g水流对弯管壁的作用力的分力F1pA A(0QA vA )9125.25NF2pBB( QA vB 0)5975.38N.所以水流对弯管壁的作用力为FF12F2210907.58N题 4.11 图2有一水平喷嘴， 如图所示， D 1 =200mm和 D 2 =100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345kPa，出口为大气，pa =103.4kPa ，出口水速为 22m/s。求固

29、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。 解 螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力, 与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反.设喷嘴对水的作用力为R取喷嘴入口、出口和喷嘴壁面为控制面，列控制体内水的动量方程：qV (v2v1 ) p1 A1 p2 A2R（a）又由连续性方程：qV v1A1 v2 A2（ b）解（ a）、（ b）可得： R-7171.76 （ N）则，螺栓上所受得力为7171.76 N3 如 图 ，水 以 V=10m/s 的速 度 从 内 径 为 50mm的 喷 管 中 喷 出 ，喷 管 的一 端 则 用 螺 栓固 定 在 内径 为 100mm 水 管

30、的 法 兰 上 ， 如不 计 损 失 ， 试 求作 用 在 连 接 螺栓 上 的 拉 力 。V1d12Vd22解：由连续方程44d22502V1102.5m/sV100V故d1水d1p1 F1对喷管的入口及出口列总流伯努利方程V1d2p1V12pV 22g2g其中p0习题4. 15图p1V 2V120.51 000 1022.5246 875N/m 2得2.取控制面 , 并建立坐标如图, 设喷管对流体的作用力为F 。 动量定理为FxVnVx dAA即F p1d121 000( V1 )V1d121 000VVd22444F46 87540.121 0002.5240.1210001020.05

31、2故4220.8N则作用在连接螺栓上的拉力大小为220.8 N 方向同 F 方向相反 .4、矩形断面的平底渠道，其宽度B 为 2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m ，抬高前的水深为2 m ，抬高后的水面降低0.15m，如忽略边壁和底部阻力。试求（ 1）渠道的流量。（ 2）水对抬高断面的作用力。0.15 m解： A12.725.4m2A22.7( 20.65)3.645m2v1v2A22 mA1列 1-1 和 2-2断面能量方程：220. 5 m20v11.85 0v2v22.32m / s2g2gQv2 A28.47m3 / sv12.323.6451.566m / sFp1Fp2F Q (v

32、2 v1 )5.4F F p1F p 2Q (v2v1 )gbh12 / 2gbh22 / 2Q(v2v1 )22.46KN6.6如图所示从一平水箱中引出一条长50m，直径为 100mm的管道，在管中间安装一个闸阀 ( 处于半开 ) ，局部阻力系数为2.5 。当水头 H=4.0m 时，已知其沿程阻力系数为0.025 ，试求此时的流量，井绘出水管的总水头线和测压管水头线。解：进口损失系数为0.5，所以由H 0.5 u22.5 u20.025 l u2得，2g2 gd 2g流速 u2.25m/s流量为 QuA0.0177m 3/s.水管的总水头线和测压管水头线为：6.7 有一如图所示的水平突然扩大

33、管路，已知直径 d1=5cm，直径 d2=10cm，管中水流量Q=0.02m3 s。试求 U 形水银压差计中的压差读数 h。题6.6图题 6.7图解： U形水银压差计两口之间伯努利方程为：p1 u12u22p2 u222g2g2g局部阻力系数( A21)29，流速 u1Q10.19m/s ， u2Q2.55m/sA1A1A2p1 p2 10u22u12( 12 )g h10u22u12由得2 g，2g2g2g所以h2 (10u22u12 ) 157mm2g( 12 )6.10为测定 90 弯管的局部水头损失系数 值，可采用如图所示的装置。巳知AB 段管长为 10m，管径为50mm，在阻力平方区情况下，沿程阻力系数 为 0.03 。今通过流量为2.74L s，管中水流处于