流体力学练习题框

1、第 1 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 一、填空题一、填空题 1、流体包括 和 。流体最基本的特性是 。 2、水的粘性随温度升高而_，空气的粘性随温度升高而 。 3、牛顿内摩擦定律适用于 流体。 4、作用于静止（绝对平衡）液体上的表面力有 ，质量力有 。 5、潜体所受浮力的大小与其所在液体的_成正比。 6、只受重力作用，静止液体中的等压面是。 7、流体静力学中，除平板水平放置外，压力中心 D 点的位置总是 形心 C。(低于、高 于) 8、恒定流是各空间点上的运动参数不随_ 变化的流动。 9、流体运动时，流体充满整个流动空间并在压力作用下的流动，称为 ；液体流动 时，具有与气体

2、相接触的自由表面，且只依靠自身重力作用下的流动，称为 流。 10、流体运动存在两种流态，分别是 和 。 11、圆管流的临界雷诺数 Rek为_ ；非圆管流的临界雷诺数 Rek为_ 。 12、有压圆管层流运动时， 。 13、根据流体接触的边壁沿程是否变化，把能量损失分为 和 。 14、由直径不同的几段简单管路顺次连接起来的管路称为 管路，为了提高供水的可靠 性，在两节点之间并设两条或两条以上的管路称为 管路。 15、对于水击现象，管路阀门关闭时间 Ts 与水击波在全管段长度上来回传递一次所需时间 对比，当 Ts的水击称为 c l t 2 c l t 2 c l t 2 水击， （选直接或间接） 。

3、 16、若 dH/10，这种孔口称为 ，这种情况可认为孔口断面上个点的水头都相等，各 点的流速相同。 17、水由孔口直接流入大气中的出流，称为 出流，水由孔口直接流入另一水体中的出流， 称为_ 出流。 18、管嘴正常工作的两个条件是 和 。 19、在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量_。 20、水泵叶轮按其盖板情况可分为 叶轮、 叶轮和 叶轮三种 形式。 第 2 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 21、离心式风机根据其增压量大小，可分为三类： 、 和 。 22、按照叶轮出口安装角 2的大小，叶轮可以分为三类： 、 和 。 23、泵与风机的有效功率与轴功率之

4、比为 。 24、泵与风机中的能量损失按其产生原因常分为三类 、 、 。 25、凡相似的流动，必定是 相似， 相似和 相似的流动。 26、泵与风机的联合运行分为 和 两种情况。 二、选择题二、选择题 1、某流体的运动粘度=310-6m2/s，密度 =800kg/m3,其动力粘度为( ) A、3.7510-9Pas B、2.410-3Pas C、2.4105Pas D、2.4109Pas 2、理想流体是一种( )的假想流体。 A、动力粘度 为 0 B、速度梯度为 0 dy du C、速度 u 为一常数 D、流体没有剪切变形 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

5、运动； D、运动要素只与一个坐标有关的流动。 4、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 5、在平衡液体中，质量力与等压面（ ） A、重合； B、平行 C、相交； D、正交。 6、液体中某点的绝对压强为 100kN/m2，则该点的相对压强为 A、1 kN/m2 B、2 kN/m2 C、5 kN/m2 D、10 kN/m2 7、有一直径 d=25mm 的水管，流速 v=1.0m/s，水温为 10时的运动粘度 =1.3110-6m2/s，则管 中流体的流态为（ ） A、层流 B、紊流 C、临界流 D、不确定 第 3 页 共 1

6、6 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 8、圆管层流运动时，下列哪个选项不成立（ ） A、 B、 C、 D、 max 2 1 uv 233 . 1 2 . 1 9、断面平均流速 与断面上每一点的实际流速的关系是( )。vu A、 B、 C、 D、 或 vuv uv uvuvu 10、图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是( ) A.1-1 断面和 2-2 断面 B.2-2 断面和 3-3 断面 C.1-1 断面和 3-3 断面 D.3-3 断面和 4-4 断面 11、测量水槽中某点水流流速的仪器有（ ） 。 A、文丘里计 B、毕托管 C、测压管 D、薄壁堰 12、相同条件()的孔口与管嘴出流

7、，孔口流速和管嘴流速的关系( ) 2121 ,hhdd 1 Q 2 Q A、 B、 C、= D、无法比较 1 Q 2 Q 1 Q 2 Q 1 Q 2 Q 13、直接水击和间接水击哪个危害大（ ） 。 A、直接水击 B、间接水击 C、 都一样 D、不确定 14、水流经过一个渐扩管，小断面的直径 d1，大断面的直径为 d2，若 d2/d1=2，则 Re1/Re2=( ) A、1 B、2 C、4 D、8 15、在并联管路问题中，有( )。 A、流经每一管路的水头损失相加得总水头损失 B、流经所有管路的流量相同 C、并联的任一管路的水头损失相同 D、当总流量已知时，可直接解得各管的流量 16、图示容器

8、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、0.5； B、hAhA C、0.5； D、 Ah2 2 hA 第 4 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 17、图示为两种液体盛于容器中、且密度，则 A、B 两测压管中的液面必为（） 12 A、B 管高于 A 管 B、A 管高于 B 管 C、A、B 两管同高 D、无法判断 18、如图所示，水泵的扬程是( ) A、 B、 C、 + D、+ + 19、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2 米处的测压管高度为 2.2m，则容器内液面 的相对压强 p 为( )水柱。 A、2m

9、B、1m C、8m D、-2m 20、在渐变流过流断面上，动水压强分布满足( )规律。 A、z+0 B、z+QB B.QA=QB C.QAQB D.不能确定 23、并联管道 A、B，两管材料、直径相同，长度 ，两管的水头损失关系为( ) AB 2 A、 wAwB hh B、 wAwB hh2 C、 wAwB hh41 . 1 D、 wAwB hh4 24、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。 25、对于后向叶型的叶轮，下式哪个成立（ ） 。 A、 B、 C、 D、以上都不是 g u HT 2 2 2 g u HT 2 2 2 g u

10、 HT 2 2 2 26、当泵输送的流体温度升高时，泵的安装高度应该（ ） 。 A、升高 B、降低 C、不变 D、不确定 三三、简答题简答题 1、流体静压强基本方程的两种形式是什么？他们分别表示了什么含义？ 答：P = P0 +h 它表示静止液体中，压强随深度的变化规律； Z + = C(常数) 它表示在同一种静止液体中，不论哪一点的（ Z + ）总是一个常数。 P P 2、试述液体静力学的基本方程及其各项的物理意义。C p z 答：Z 项是单位重量液体质点相对于基准面的位置势能， 项是单位重量液体质点的压力势能， P 第 6 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 Z + 项是单位

11、重量液体的总势能，Z + = C 表明在静止液体中，各液体质点单位重量的总势能均 P P 相等。 （物理学的角度）（物理学的角度） Z 为位置水头，是压强水头，Z + 称测压管水头，它表示测压管液面相对于基准面的高度， P P Z + = C 表示同一容器的静止液体中，所有各点的测压管液头均相等。 （水力学的角度）（水力学的角度） P 3、如图所示两种液体盛在同一容器中，其中 12。试分析下面两个水静力学方程式 (1) 2 2 2 1 1 1 p z p z (2) 2 3 3 2 2 2 p z p z 哪个对?哪个错?说明其原因。 （6 分） 答：第一个静力学方程式错误，第二个正确，因为液

12、体静力学方程式表示在同一种静止液体 中，不论哪一点的（ Z + ）总是一个常数，1 和 2 不是同一种液体，2 和 3 为同一种液体，所以 P 第一个方程错误。 4、 “均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 答：错误，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变， 而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 5、简述压力流与无压流的含义，并举例说明工程中哪些是压力流？哪些是无压流？ 答：压力流：压力流：流体运动时，流体充满整个流动空间并在压力作用下的流动。如：满管流 无压流：无压流：流体运动时，具有与气体相接触的自由表面，且只依靠液

13、体自身重力作用下的流动。常 见的无压流有排水管、明槽流、河流、未充满水的管流、水工建筑物中的坝面溢流等。 第 7 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 6、有压管路中直径一定时，随着流量增大雷诺数是增大还是减小？当流量一定时，随着管径增大， 雷诺数将如何变化？ 答：管径一定时，随着流量增大雷诺数增大；流量一定时，随着管径的增大，雷诺数减小。 7、如何用雷诺数对流体的流态进行判别？（请分别写出有压圆管和非圆管有压流、无压流的雷诺 数计算公式以及判别标准。） 答：有压圆管流：Re=，当 Re2000 时，水流为紊流运动状态，Re2000 时，水流为层 vd 流运动状态。非圆管：Re=,

14、Re500 为紊流，Re500 为层流。 vR 8、请说明什么是枝状管网和环状管网？这两种管网各有什么优缺点。 答：枝状管网：枝状管网：管线呈树枝一样。优点：管线总长度短，初期投资省。缺点：安全可靠性差， 当某一管线发生故障时，就会影响到其后的管线。 环状管网：环状管网：管道纵横相互接通，形成环状。优点：供水安全可靠。缺点：管线总长度较枝状 管网长，管径较大，管网中阀门配件也多，所以基建投资相应增加。 9、什么是长管和短管？在水力计算中计算内容和理论依据有没有实质性的差别？ 答：长管：长管：水头损失以沿程损失为主，局部损失和流速水头的总和同沿程损失相比很小，可 忽略不计。短管：短管： 水头损失

15、中沿程损失和局部损失都占相当的比重， 两者都不可忽略的管道。 两者在计算内容与理论依据上没有实质上的差别， 计算短管的公式与方法同样适用于长管计算， 长管与短管的差别主要体现在阻抗上。 10、何谓长管?何谓短管?虹吸管、室外给水管道分别可用哪一种管道(长管还是短管)计算? 答：长管：长管：水头损失以沿程损失为主，局部损失和流速水头的总和同沿程损失相比很小，可 忽略不计。 短管：短管：水头损失中沿程损失和局部损失都占相当的比重， 两者都不可忽略的管道。 虹吸管用短管计算，室外给水管道用长管计算。 11、什么叫管嘴出流？在孔口、管嘴断面面积和作用水头相等的条件下，为什么管嘴比孔口的过 水能力大？并

16、说明保证圆柱形管嘴正常出流的两个条件是什么？ 答： (1) 在孔口上对接一段长度为 L34 d 的圆形短管，即形成管嘴， 流体经过管嘴流出 的现象称为管嘴出流。 （2）孔口，管嘴的断面面积和作用水头相等的条件下，两者的流量比为 =1.32，即管嘴出流的流量比孔口出流的流量增大至少 32%， (3)要保证圆柱管嘴 孔 嘴 Q Q F(Q嘴，Q) 出流的条件是：收缩断面的真空值要控制在 7mHO 以下，所以圆柱形外嘴管的作用水头 H0 第 8 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 =9.3mHO 长度大阻力也相应增大，使出流量减少，一般取管嘴长度为 L=（34）d 75.0 7 12、

17、在孔口、管嘴断面面积相等的条件下，开孔位置的变化对孔口和管嘴的出流流量有无影响？ 为什么？ 答：无影响，因为 H0与孔口位置无关，孔口 =0.62，管嘴 =0.82 13、离心式泵与风机的基本性能参数有哪些？ 答：流量，泵的扬程或风机的全压，功率，效率，转速 14、离心泵的安装高度与哪些因素有关？为什么高海拔地区泵的安装高度要降低？ 答：因素：水泵的汽蚀余量，允许吸上真空高度，水温，压强。海拔越高，大气压力越低， 允许吸上真空高度就越低，泵的安装高度就要降低。 15、串联管路的水流特点是什么？并联管路的水流特点是什么？ 答：串联管路中，流入节点的流量等于流出节点的流量。并联管路中，并联节点上的

18、总流量 等于各分支路流量之和。 16、为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池面以下？ 答：避免产生气蚀现象。吸液面压强处于气化压力之下或者吸水高度大于 10 米时必须使泵装 设在吸水池水而以下。 17、流动相似的含义是什么？ 答：流动相似包括：几何相似、运动相似、动力相似。 几何相似：几何相似：模型和原型具有相同的形状但大小不同，相应部位的线性长度成比例。 运动相似运动相似: 模型与原型流动中对应点处的速度方向相同，大小成比例，并具有同一比率。 动力相似：动力相似：模型与原型受到相同性质力的作用，并且这些力大小成比例，且有同一比率。 流动相似的含义：流动相似的含义：几何相

19、似是力学相似的基础和前提，运动相似是力学相似的目的，动力相似是 力学相似的保证。 18、简述泵的气蚀现象，并说明气蚀的产生原因。 答：（气蚀是指浸蚀破坏材料之意，它是空气泡现象所产生的后果。 ）泵内的水在流动过程中， 某一局部地区的压力等于或低于水温所对应的汽化压力时，水就会在该处发生汽化，形成许多蒸 汽与气体混合的小汽泡，汽泡在高压区迅速凝结而破裂，产生局部空穴，高压水以极高的速度流 向空穴形成一个冲击力，打击叶轮表面。这种气泡的产生和破灭过程反复进行就对这一区域的叶 第 9 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 轮表面产生破坏作用，使泵流量减少，扬程上降，效率降低等，这种现象叫

20、气蚀现象气蚀现象。产生气蚀 的原因: 泵的安装位置高出吸液面高度太大，即泵的几何安装高度 H g 过大，泵安装地点的大 气压较低。 19、泵与风机运行时，工况点如何确定，工况调节的方法有哪些。 答：泵或风机的 Q-H 性能曲线大致可分为三种类型：平坦形，陡降形，驼峰形。前两 种类型的性能曲线与管路性能曲线一般只有一个交点 D。D 点表示泵或风机输出的流量恰好等于 管道系统所需要的流量。D 点为稳定的工作点。驼峰形有可能出现两个交点 D 和 K，只有 D 点是 稳定工作点。 工况调节的方法工况调节的方法：改变管路性能：压出管上阀门调节，吸入管上阀门调节；改变泵或风 机的性能：变速调节，进口导流器

21、调节，切削叶轮外径调节。 四、计算题四、计算题 1、某地大气压强为 98kPa，求（1）绝对压强为 117kPa 时的相对压强及其水柱高度；（2）绝对 压强为 78kPa 时的真空压强。 2、一铅直矩形闸门，如图所示，顶边水平，所在水深 h1=1m，闸门高 h=2m，宽 b=1.5m，试求解 水静压力 P 的大小和作用点。 第 10 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 3、渠道上有一平面闸门，宽,闸门在水深下工作，闸门斜放角度，mb0 . 4mH5 . 2 0 60 求闸门受到的静水总压力。 4、如图所示，一矩形平板闸门 AB，宽 b=2m，与水平面夹角 =30，其自重 G=19

22、.6kN，A 为阀 门的转轴。水面通过 A 点，水深 h=2m，试求打开闸门的最大铅直拉力 T。 5、设水流由水箱经水平串联管路流入大气，如图所示。H=3m，已知 AB 管段直径 d1=0.25m，沿 程损失 hfAB=0.4，BC 管段直径 d2=0.15m，已知损失 hfBC=0.5，进口局部损失 hm1=0.5， g2 V2 1 g2 V2 2 g2 V2 1 突然 收缩局部损失 hm2=0.32，试求管内流量 Q。 g2 V2 2 第 11 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 6、如图所示，烟囱直径 d=0.8m，通过的烟气流量 Q=16000m3/h，烟气密度 =0.6

23、kg/m3,外面大气 的密度 a=1.2kg/m3，烟囱压强损失 ，要保证烟囱底部（1 断面）负压不小于 2 035 . 0 2 v d h pw 10mmH2O，烟囱高度至少应为多少？计算时 1 断面流速很低，可忽略不计。 7、有一直径 d=20cm 的圆形锐圆孔口，其中心在水下的深度 H=3.0m，出流前的行进流速 v0=0.8m/s， 孔口出流为完全完善收缩的自由出流，求孔口出流量。 8、图示一跨河倒虹吸管，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 1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水力摩擦系数 =0.024，上下游水位差 H=

24、3m。求倒 虹吸管通过的流量 Q ? 第 12 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 9、有一水平放置的管道（如图） 。管径 d1=0.1m，d2=0.05m。管中流量 Q=0.01m3/s。d1断面处压强 。不计管道收缩段的水头损失。取动能校正系数均为 1。求水流作用于收缩段管壁Pap 4 1 102 上的力。 10、从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径 D=7.5cm，喷嘴出口直径 d=2.0cm，水头 H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失= 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强 p = l h 4.9Ncm2。如果要用手握住喷嘴，需要对喷嘴施加多大的水平

25、力 R，行近流速 v0=0，取动能校正 系数和动量校正系数均为 1。 11、一隔板将水箱分为 A、B 两格，隔板上有直径为的薄壁孔口，如图所示，B 箱底部mmd40 1 有一直径的圆柱形管嘴，管嘴长，A 箱水深 H1=3m 恒定不变。mmd30 2 ml1 . 0 第 13 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 （1） 分析出流恒定性条件（H2不变的条件） 。 （2） 在恒定出流时，B 箱中水深 H2等于多少 ? （3） 水箱流量 Q1为何值？ 12、一室外给水铸铁管道，管长 2500m，管径 400mm，=0.025，又已知水塔处的地形标高 Z1=62m,水塔内最低水位距离地面的高度 H1=18m，用水处地面标高 Z2=40m，管路末端出口处要求 的自由水头 H2=24m，若忽略管路末端流速水头，求管路的流量。 第 14 页 共 16 页 四川建筑职业技术学院教务处印制 13、有一水箱水面保持恒定（5m） ，箱壁上开一孔口，孔口直径 d=10mm。 （1）如果箱壁厚度=3mm，求通过