流体力学试题及答案

1、流体力学试题一、判断题（每题1分，共10分）1、 紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（）2、 均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。（）I23、 公式hf- v既适用于层流，也适用于紊流。（）d 2g4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。（）5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。（）6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。（）7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。（）&圆形管的直径就是其水力半径。（）9、 几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。（）10、 仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器

2、的形状无关。（）二、填空题（每空 2分，共20分）1、 流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。2、 当压力体与液体在时为实压力体，否则为虚压力体。3、 在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有 和。4、 简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。5、 局部阻力系数与 、有关。三、单项选择题（每题 2分，共30分）1、 不可压缩流体指忽略 的流体。A .密度B.密度变化C.粘度D .粘度变化2、 连续介质模型意味着。A 流体分子之间没有间隙B.流体中的物理参数是连续函数C.流体分子之间有间隙D .流体不可压缩3、 已知不可压缩流体的流速场为Ux=f （y, z）, uy=f （x）,

3、uz=0，则该流动为 。A 恒定一元流B.恒定二元流 C.恒定三元流D 非恒定均匀流C.静水压力的方向与受力面平行B.与受力面斜交与受力面外法线方向一致D .与受力面内法线方向均匀流过流断面上各点的等于常数。2ppup B . zC .gg 2gu22g已知突然扩大管道前后管段的管径之比d"d2=0.5，则突扩前后断面平均流速之比V”V2 为4 B. 2 C. 1 D. 0.5圆管湍流的断面流速分布为8、C.线形 B.抛物线局部水头损失产生的原因是C.正弦D .对数边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B.壁面存在粘性切应力局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D .局部流速分布很均匀1

4、5、关于水流流向的正确说法是O当虹吸管内流体流动时，虹吸管最高处压强大于大气压B.小于大气压C.等于大气压D .不确定10、如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失调节阀2 亠D.hw 1= hj 阀A. hw1> hw2 B . hw 1< hw 2 C . hw 1 =11、水力最优断面 是指的渠道断面。B.糙率最低A .造价最低C. qv、i、n定时，过流面积 A最大D. A、i、n 一定时，通过流量 qv最大12、相对压强是指该点的绝对气压与的差值。A .标准大气压B.当地大气压C.真空压强D .工程大气压13、静止流体中任意一点

5、的压强与无关。A .点的位置B.作用面的方向C.流体的种类D .重力加速度14、密度p、动力黏度卩、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为vddvdA .B .C .vA .水一定是从高出往低处流B. 水一定是从流速大处往流速小处流C. 水一定是从压强大处往压强小处流D. 水一定是从机械能大处往机械能小处流四、计算题（共40 分）.31、如图所示，闭容器内盛有油和水，油层厚hi=40cm，油的密度p o=85Okg/m ，盛有水银的U形测压管3的液面距水面的深度 h2=60cm，水银柱的高度低于油面h=50cm ,水银的密度p Hg=13600 kg/m ，试求油面上的计示压强（10分）。2、某

6、处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高hi=1m，铰接装置于距离底 h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深 h为多少米？（ 15分）3、有一水平喷嘴,如图所示，D1=200mm 和D2=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。（15分）答案一、判断题（每题1分，共10分）1. 一切流体都是牛顿流体。X2 流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。x3 .平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=O （ V ）4 .

7、过水断面都是平面。x5 .实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。（V ）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。（V ）7 .尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re和管长1有关。x&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。（V ）9 .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。x10 .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。（V ）二、选择题（每题2分，共30分）1.C 2. B 3. C 4. B5. B 6.C7.C

8、 8 .C 9. B 10. A 11. A 12. D 13.A14.B15.A三、填空题：（每小题 2分，共20分）1、 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为短管 和 长管 。2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入L=25，当模型中某点的流速为 v m= 0.8m/s，则原型中对应点的流速为 vp= 4 m/s 。3、 用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称为当地加速度，另一部分称为 迁移加速度 。4、 明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr V 1 （填写v或或=）。5、在非惯性坐标系中，质量力包括重力 和 惯性力 。6、描述流体的运动方法有拉

9、格朗日法和 欧拉法 。四、计算题（4题，共 40分）1、 （10分）一扇形闸门如图3所示，宽度b=1.0m，圆心角=45 °，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向解水平分力:F pxghcAx压力体体积:V g3 （3sin 451.1629m3铅垂分力:Fpz合力:Fp方向:g2 hb 1000 9813.0244.145kN（2分，列对公式给1分）h）3）gV 10002 2FpxFpzFpzarctanFpx!h2（212、 ）28 sin 4532（ 38 sin45）2（2分，列对公式给1分）9.811.162911.41kN（2分，列对公式1分）i22-44.1

10、4511.4145.595kN （2 分，列对公式给 1 分）arctan 11.4114.5 （2分，列对公式给1分）44.1452、（ 10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：Da 0.25m ,pA7.85 104 N m2 ； Db 0.50m, pB4.91 104 N m2，流速 Vb 1.2m/s ，h 1m。试判断流动方向，并计算 A、B两断面之间的水头损失。图4解：设液流由AtB,基准水平面为O O,A、B两断面，列总流的伯努利方程（2 分）21V12gZ22p22V2 ,hl2g（3 分）根据连续性方程vAAAvBAB得vA(3分)vb Ab

11、B B代入上式Aa代入数据得hl 3.1m水柱。因为hl0,所以所设方向正确。(2 分)450的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直30.425 m /s，压强P1 140kPa，求水流对这3、（12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角径d1600mm，下游管道直径d2300mm，流量qv段弯头的作用力，不计损失。解（1）用连续性方程计算Va4Q(2)P24qV4 0.425nd；n 0.62用能量方程式计算1.5 m/s ；P20.115 m;2g2V1P1g 2g 2gV24 0.425n 0.326.02 m/s （2分，列对公式给1分）2g1401.849 m9.81 (0.1151

12、.849)122.98 kN/m2 （2分，列对公式给1分）（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力R的分力为Rx和Ry ,列出x和y两个坐标方向的动量方程式，得 （2分）2p2 d2 cos45 FyQ(v2cos45 0)42 2p d1p2 d2 cos45 FxQ(v2 cos45vj (2 分)44将本题中的数据代入:2 2Fxpi diP2 d2 cos45qv(v2 cos45 w)=32.27kN (1 分)442Fyp2 d2 cos45qVv2cos45 =7.95 kN (1 分)4F 、Fx2 Fy233.23kN(1 分)tan1 空 13.83° (1 分)Fxj 34、( 8分)做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm，测量段长度l=4m ,100(kg m ,1.518 10 3 Ns., m 2。试求：(1)当流量Q=0.03L/s时，管中的流态？（2