流体力学试题及答案1

1、总分二三四五六七八九十考 试 试 卷 （堂 B 卷学年第二学期课程名称：流体力学、判断题（20分）1. 流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。（T）2. 液体的粘性随温度的升高而增大。（F）3. 气体的粘性随温度的升高而减小。（F）4. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T）5. 静止的流体只能承受压应力。（T）6. 在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。（T）7. 定常流动，流线与迹线重合。（T）8. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才 成立。（F）9. 由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，就是 层流和

2、紊流。（T）10. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F）11. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T）12. 静止液体的等压面一定是一个水平面。（T）13. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。（T）14. 压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T）15. 理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。（T）16. 不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为 位势流动。（T）17. 如果流场中若干流体微团无绕白身轴线旋转运动，刚称为无旋 流动。（F）18. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动 必

3、为无旋流动。（T）19. 不可压缩流体中的，速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函 数是调和函数。（T）20. 在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度 势函数值之差，而与曲线形状无关。（T）二、填空题（20分）1. 液体的动力粘性系数随温度的升高而减小,牛顿流体是指切应力与速度梯度成正比的流体。2. 欧拉法中，流体的加速度包括时变加速度 和 位变加速度两种，如果流场中时变加速度为零，则称流动为定常流动，否则，流动称为非定常流动。3. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和紊流两种流态,并可用雷诺数来判别流态解：弋=卜/5 （ 1）解得：k =0.78Ns/m2(3)4. 般管路中的损失

4、，是由沿程损失和局部损失两部分构成，在定常紊流中，沿程水头损失与流速的平方成正，所谓的长管是指局部损失比沿程损失小得多,可以忽略不计。5. 已知三维流场的速度分布为：u =2y +t,v=4x,w = 0，试求t=0 时刻，经过点（1,1 ）的流线方程2x2 y2 =1 ；点（1,1 ）处 的加速为9+8i 。6. 平面流动速度分布为 :u = ax 2 _ y 2 , v = xy 一 by , 如果流体不可压缩，试求a= 0.5 ; b= 0 。7. 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为 45度，已 知音波 速度为340m/s子弹 的飞 行速 度为 480.8m/s。三、简

5、答题（20分，每小题5分）:1. 试说明伯努利方程成立的条件。理想流体（1）;流动定常（1）;重力场（1）;不可压缩（1）;方程仅 沿流线成立（1）。2. 研究流体受力和运动过程中，在哪些情况下要考虑流体压缩性？液体的密度变化较大如研究水击现象（2）,气体的速度较大，如超过 音速的三分之一，其密度变化是明显的，这时就必须考虑压缩性的影 响（3）。3. 试解释理想流体，牛顿流体和非牛顿流体.4. 试说明斯托克斯定理的含义和意义。斯托克斯定理反映了速度环量和旋涡强度的关系，经过某封闭曲线的曲面上的旋涡通量与该封闭曲上的速度环量相等（3）。意义:将计算旋涡通量的面积分简化为计算速度环量的线积分（2）

6、。三、计算题（40分，每小题10分）:1.粘度仪是测量液体粘性系数的仪器，它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成，外筒半径为 R= 100mm内筒半径为r = 99mm筒高1m两 筒之间的间隙为& = 1mm外筒转速为由=20rad/s,当间隙内充满某种润 滑油时，内筒所受扭矩 燮100Nm假定润滑油为牛顿流体，试求润滑 油的动力粘性系数k。M 1 = . 2二 R2 (2)M 2 =. 2二 r2 dr =】二一 R 4 (4)02 C.M = M 1 M 2忽略了粘性的流体为称为理想流体（2）;切应力与流速梯度成正比的 流体称为牛顿流体，反之为非牛顿流体（3）。2.水泵装置如图。水

7、泵安装高度 h = 2.5m,高低水池液面（面积足够大） 高差Z = 20m吸水管管径Di = 0.2m,长度l 1 = 5m沿程阻力系数为 0.02 ,总局部水头损失系数为5;压水管的直径D2 = 0.15m, l 2= 50m 沿程阻力系数为0.03，压管总的局部水头损失系数为 6,测得水泵出 口处的表压P Pa= 2X 105Pa.试求：水泵输水量 Q和水泵的功率（水泵的功率系数为0.85 ）。（第一问6分，第二问4分）解:对2-2 , 3-3断面应用伯努利方程求解流虽_2P- PaV 22.5 的2 g=20, 、，21 2 V 2d2 2g2V22g(3)解得 V2 =1.95m/s

8、(2)q =V2 * d：/4 =0.034m3/s(1)P=gQ(H hw)/0.85(3)解得：P=9.5kW(1)4.试分析复位势W （Z） = z+ （2 + i） 1n（ Z2 + 4）由哪些基本势流叠加而成？ 命军：W（z） = z + （2 + i）（1n（ z+ 2i） + 1n（ z - 2i） （2）平行流：V=1，沿x轴正方向；（2）在点（0, 2）的点源（强度Q=4n ）和点涡（强度=2兀，顺时针）（3）3.若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度 V、球的直径D及 流体的密度P和动力粘度卜有关，试利用布金汉定理求无量纲数。解：本问题的物理量共有 5个，n=5,基本量