流体力学综合试题库(全)

1、一、填空题1 .流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能（有一个速度向量），流线只能是一条光滑的（曲线或直线）。2 .由紊流转变为层流的临界流速Vk小于由层流转变为紊流的临界流速vk,其中vk称为（上临界）速度，Vk称为（下临界）速度。3 .圆管层流的沿程阻力系数仅与（雷诺数）有关，且成反比，而和（管壁粗糙）程度无关。4 .对圆管来说，临界雷诺数值Rek=（2000）。5 .根据K繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是（层流区）；（临界区）;（紊流光滑区）；（紊流过渡区）和（紊流粗糙区）。6 .速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失,

2、称为局部损失。7 .层流运动时，沿程阻力系数入与f（Re）有关，紊流运动沿程阻力系数入在光滑管区与f（Re）有关，在过渡区与f（Re,K）有关，在粗糙区与f（K）有关。dd8 .流体受压，体积缩小，密度（增大）的性质，称为流体的（压缩性）；流体受热，体积膨胀，密度（减少）的性质，称为流体的（热胀性）。9 .圆管层流中断面平均流速等于最大流速的（一半）。10 .1工程大气压等于（98.07）千帕，等于（10m）水柱高，等于（735.6）毫米汞柱高。11 .流体静压强的方向必然是沿着（作用面的内法线方向）。12 .液体静压强分布规律只适用于（静止）、（同种）、（连续）的液体。13 .测压管是一根玻

3、璃直管或U形管，一端（连接在需要测定的容器孔口上），另一端（开口）,（直接和大气相通）。14 .在现实生活中可视为牛顿流体的有（水）和（空气）等。15 .文丘里管用于管道中（流量）的测定。16 .在工程常用的温度和压强范围内，温度对流体粘度的影响很大，液体粘度随温度的升高而（减少），气体粘度随温度的升高而（增大）。17 .作用在流体上的力有（表面力）和（质量力）两种。18 .同流体有关的主要物理性质有流体的（惯性）、（压缩性）、（粘性）、（表面张力）等。19 .判断等压面的原则，在重力场中（静止）、（连续）、（同种）的等压面是水平面。20 .某种油的运动粘度是4.28X10-7m2/s,密度是

4、678kg/m3,则其动力粘度为（）PaS。21 .流体流动时，引起能量损失的重要原因是（流体的粘性）22 .流线与迹线一定重合的流动是（恒定流动）。23 .流体在圆管中满流是，最大摩擦切应力在（管壁处），最小摩擦切应力在（轴线上），最小流速在（管壁处），最大流速在（轴线上）。24 .任何实际流体的流动都存在（）和（）两种截然不同的状态，这两种流态是通过（雷诺数）来划分的。25 .描述流体运动的两种方法是（拉格朗日法）和（欧拉法）。26 .半径为r的圆形过流断面，其水力半径（r/2）。27 .矩形的断面300X400,风是为27000m3/h,则断面平均流速为（）m/s。28 .管道内水流速度

5、突然变化的因素（如阀门突然关闭）是引发水击的条件，水本身具有（惯性和压缩性）则是发生水击的内在原因。29 .善于发射的物体同时也善于（吸收）30 .灰体与其他物体辐射换热时，首先要克服（表面热阻）达到节点，而后再克服（空间热阻）进行辐射换热。31 .实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比，称为物体的（黑度）。32 .傅立叶导热基本定律的数学表达式（）33 .凡波长入=0.38400科m的电磁波，属于（热射线）。1一34 .在辐射换热系统中称为（表面热阻）。35 .由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为（管壳式换热器）。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

6、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

7、 .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 .粘滞力是物体固有的物理性质，它只有在液体静止状态下显示出来，并且是引起液体能量损失的根源。错16 .实际流体中总水头线总是沿程下降的，而测压管水头线在一定条件下会沿程上升。对17 .流体是一种承受任何微小的切应力都会发生连续变形的物质。对18 .在平衡液体中等压面就是等势面。对19 .毕托管是测定管道断面上点的流速的，其原理是基于能量守恒。对20 .静水压强相同的点所构成的平面

8、或曲面称为等压面。对21 .长为b,高为h的充满运动流体的矩形截面管道，其水力半径是ah/2（a+h）。对22 .圆形管的直径就是其水力半径。错23 .有压的粘性管流，对流动起主导作用的是粘滞力。错24 .在不可压缩流体中，流线族的疏密反映了该时刻流场中各点的速度大小。流线越密，流速越大，流线越疏，流速越小。25 .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动叫恒定流。对26 .水平放置的等直径圆管道，沿水流方向，前一断面的压强水头一定大于后一断面的压强水头。对27 .圆管层流时，任意截面的流速呈抛物面。对28 .流体流动的阻力损失一般指沿程损失和局部损失。对29 .流线是光滑

9、的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错30 .理想流体没有粘性。对31 .有水在同一水平管道中作稳定流动，管道横截面积越大，流速越小，压强就越小。错分析：水在同一水平管道作稳定流动，由连续性方程和伯努利方程，得SlVi=S2V2Pi112;P21J22若S1AS2,则V1Vv2,必有P1>P2,所以此说法不正确。32.由直径为15cm的水平光滑的管子，把20c的水抽运到空气中去。如果抽水保持水的流速为30cm/s,已知20c水的粘度1.005X10-3Pa/S,则水在管子中的流动形态属于湍流。（）分析：水在管子流动形态由雷诺数来确定。计算其雷诺数11030.30.151.00510=4

10、.481043000可见做紊流流动。、选择题1.下面关于流体粘性的说法中，不正确的是：（D）A.粘性是流体的固有属性；B.粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度；C.流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性；D.流体的粘度随温度的升高而增大。2.按连续介质的概念，流体质点是指：（D）A.流体的分子B.流体内的固体颗粒；C.几何的点；D.几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。3.应用粘性流体总伯努利方程时，两截面之间（D）A.必定都是急变流B.必定都是缓变流C.不能出现急变流D.可以出现急变流4.相对压强是指该点的绝对压强与（A）的差值。A.标准大气压B.当地大气压

11、C.真空压强D.工程大气压5.圆管层流中，沿程损失与流速的（D）A. 0.5次方成正比B. 1.5次方成正比C. 1.0次方成正比D.2次方成正比6.有水在同一水平管道中流动，已知A处的横截面积为SB=5cm2,A、B两点压强差为1500Pa,则A处的流速为（SA=10cm2,B处的横截面积为A）。分析：由连续性方程SaVa=SbVb得Vb=2va；又由伯努利方程即求出vA的值。D.4m/s12PA.二:A-PB27.有水在一水平管道中流动，已知A处的横截面积为SA=10cm2,B处的横截面积为SB=5cm2,A、B两点压强之差为1500Pa,则管道中的体积流量为（CA.1x10-3m3/sB

12、.2X10-3m3/s分析：按上题的步骤求出管中某处的流速，如C.1X10-4m3/sA处的流速)°_-4D.2X10m3/sVa,根据体积流量的定义Qv=Sava,即可求出结果。8.气体与液体的粘度随着温度的升高分别A.减小、减小B.增大、减小C.减小、增大D.增大、增大9.毕托管可以用作测量流体的（A.点流速B,断面平均流速C.压强D.流量10.在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为:A.传导和对流B.传导和辐射C.传导、对流和辐射D.对流和辐射11.流体静压强P的作用方向为（A）。A.指向受压面B.垂直指向受压面C.垂直受压面12.不可压缩理想流体在重力场中作稳定流动的系统中

13、，总能头线是总能头线是（A）。D.平行受压面（C）,而实际流体的A.下降B.上升13.温度升高时，液体的粘度A.升高B.降低C.水平B)C.D.可上可下,而气体的粘度（A14.在重力作用下的液体内部静压强随深度A.直线B.抛物线C.15.下列各力中，不属于表面力的是（A.惯性力B.粘滞力C.不变八按（对数曲线A）压力D.时升时降A）变化。D.D.双曲线16.下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（A.粘性是实际流体的物理性质之一B.构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力C.流体粘性具有阻碍流体流动的能力表面张力）D.流体运动粘度的国际单位是17.对流换热牛顿冷却定律式为m2/s。=ct（VM

14、指出其中的热阻表达式是（B）A.:FB.C.D.a18.一般而言，金属比非金属（介电体）的导热系数值是A.较高的B.较低的19.格拉晓夫准则Gr越大，则表征（C.相等的A）D.（A）接近的A.浮升力越大B.粘性力越大C.惯性力越大D.动量越大20.水平圆筒外的自然对流换热的定型尺寸应取（A.圆筒的长度B.圆筒外径C.圆筒内径)D.圆筒壁厚度21 .灰体的吸收率是（C）A.1B.大于1C.定值D.变量并小于122 .对于灰体，吸收率愈大，其反射率（A）A.愈小B.愈大C.适中D.不变23 .由辐射物体表面因素产生的热阻称为（C）A.导热热阻B.对流热阻C.表面热阻D.空间热阻24 .管壳式换热器

15、归类于（）A.间壁式B.回热式C.混合式D.再生式25 .已知输油管直径d=250mm长度l=8000m,油的密度=850kg/m3,运动粘度v=0.2cm2/s,若保持层流流态，此时过流断面上轴线处的流速为（）A.73.6cm/sB.36.8cm/sC.18.4cm/sD.9.2cm/s四、计算题例1-2:动力粘度0=0.172Pas的润滑油在两个同轴圆柱体的间隙中，如图1-6,外筒固定，内径D=120mm间隙=0.2m,试求：当内筒以速度u=1m/s沿轴线方向运动时图1-6a,内筒表面的切应力工；当内筒以转速n=180r/min旋转时图1-6b,内筒表面的切应力工。解内筒外径d=D-25=

16、120-20.2=119.6mm当内筒以速度u=1m/s沿轴线方向运动时,-1口曲dy0.17210.210，二860Pa当内筒以转速n=180r/min旋转时，内筒的旋转角速度00=21,内筒表面的切应力60内筒表面的切应力图i啕同轴物柱体的切应力2二180,0.172d60=60=1937.8Pa0.210补充例题3.如图，在两块相距20mm勺平板间充满动力粘度为0.065（Nl-s）/m2的油，如果以1m/s速度拉动距上平板5mm面积为0.5m2的薄板（不计厚度）。求（1）需要的拉力F;（2）当薄板距下平面多少时？F最小。5mm15mmif-1m/s0.5m2解（1）duT=k&

17、dy平板上侧摩擦切应力：平板下侧摩擦切应力:121=0.06513(N/m2)0.005122=0.0654.33(N/m2)0.015拉力：F=(i2)A=(134.33)0.5=8.665(N)11F=0.065()H20-H'对方程两边求导，当F=0时求得H=10mm此日F最小。作业1-3.图示为一采暖系统图。由于水温升高引起水的体积膨胀，为了防止管道及暖气片胀裂，特在系统顶部设置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地。若系统内水的总体积V=8m3,加热前后温差t=50oC,水的膨胀系数弱炉a=0.0005,求膨胀水箱的最小容积。.,dVV解由3=得：dTdV=VdT=0.000

18、5850=0.2m3故膨胀水箱的最小容积为0.2m3例2-1如图，敞开容器内注有三种互不相混的液体，P1=0.8P1P2=0.8P3,求侧壁处三图2日敞开容黯根测压管内液面至容器底部的高度hi，h2，h3解；由连通器原理，列等压面方程，可得(h3-2-2)P1g,从而得=6m/2-2)P1g+2P2g,从而得知h2=4+2P1/P2=5.6mh1P3g=2P1g+2P?g+2P3g，从而得知h1=2+(2Pi+2P2)/P3=4.88m例2-2立置在水池中得密封罩如图所示，试求罩内A',B,C三点的压强。图2-11密封罩解；开口一侧水面压强是大气压，因水平面是等压面,B点的压强Pb=0

19、，则A点的压强Pa=pB：ghAB=1009.81.5=14719PaPc7ghBC二Pbp=0-10009.8072.0"19614PaC点的真空压强p=19614Pa例2-3容器A被部分抽成真空，容器下端接一玻璃管与水槽相通，玻璃管中水上升h=2m,水的密度P=1000kg/m3,求容器中心处的绝对压强p；和真空度p”，当时当地大气压pa=98000PaPa图2-12水槽解；由水槽表面取等压面，有p；+Pgh=Pa，则p二pa-：gh=98000-10009.82=78400PapvA=pa-pA=98000-78400=19600Pa例题2-4如图为一复式水银测压计，用以测量水

20、箱中水的表面相对压强。根据图中读书（单位为m）计算水箱水面相对压强p0。水图217复式水银阅压计解；水箱水面相对压强为p0,由图2-17读书写得p0(3.0-1.4);g-(2.5-1.2尸Hgg(2.5-1.2)：g-(2.3-1.2)：Hgg=水面相对压强po=-(3.0-1.4)：g-(2.5-1.4)：Hgg一(2.5-1.2)；g(2.3-1.2)：Hgg=(2.5-1.4+2.3-1.2)PHgg-(3.0-1.4+2.5-1.2)Pg=2.2133280-2.99800=264769Pa例题2-5水车沿直线等加速行驶，水箱长，高，盛水深，如图。试求，确保水不溢出时加速度的允许值。

21、OC图2-20水平解：选坐标系(非惯性系)Oxyz,O点置于静止时液面的中心点，Oz轴向上，由式dp=P(XdxYdyZdz)质量力X=-a,Y=0,Z=-g代入上式积分，得p=P(-ax-gz)+C由边界条件，x=0,z=0,p=pa得C=pa贝up=pa：(-ax-gz)令p=paa得自由液面方程z=-xg图2-21有盖圆管使水不溢出，x=1.5m,z<H-h=0.6m,gz9.80.62代入上式，斛倚a_-=3.9m/sx-1.5例2-6一高为H,半径为R的又盖圆筒内盛满密度为P的水，上盖中心处有一小孔通大气。圆筒及水体绕容器铅垂轴心线以等角速度。旋转，如图，求圆筒下盖内表面的总压

22、力p。解；将直角坐标原点至于下盖板内表面与容器轴心线交点，轴与容器轴心线重合，正向向上。在r=0,z=H处水与大气接触，相对压强p=0,代入式（2-21）22p=穴一-gz）c则C=；gH容器内相对压强p分布为122一,p=-：rg（H-z）相对压强是不计大气压强，仅由水体自重和旋转引起压强。在下盖内表面上z=0,因而下盖内表面上相对压强只与半径有关122、p=-rgh下盖内表面上总压力p可由上式积分得到Rr1-2224_2p=°p2：rdr=°（万：r：gH）2：rdr-二；，R4gH二R可见，下盖内表面所承受压力由两部分构成：第一部分来源于水体的旋转角速度o,第二项正好

23、等于筒中水体重力。如果将直角坐标原点置于旋转轴与上盖内表面交点，这时式（2-21）中的积分常数C和相对压强p表达式都将发生变化，但不影响最终结果，读者可自行导出。解；圆板形心（圆心）在水面之下例2-8一直径为1.25m的圆板倾斜地置于水面之下（书P27图2-24）,其最高点A,最低点B到水面距离分别为0.6m和1.5m,求作用于圆板一侧水压力大小和压力中心位置。hc=(1.50.6),2=1.05myc=1.051.25(1.5-0.6)=1.458m圆板面积A=二d24=3.141.2524=1.227巾2形心压强pc=:gh=1.059807=10297Pa圆板一侧水压力大小为P=pcA=

24、102971.227-12634N对于圆板Ic=巾/64=3.14乂1254/64=0.12m4压力中心在形心之下，两点沿圆板距离为ye=IC(Ay)=0.12(1.2271.458)=0.067m由此可得压力中心距形心0.067m。例2-9铅直矩形闸门，如图（书P29图2-28）,顶边水平，所在水深h1=1m,闸门高h=2m宽b=1.5m,试用解析法和图解法求水静止压力ffi22B铅宜矩形闸U水岸压力解；（1）先用解析法求pP的大小，方向和作用点。设稀有液面处为大气压pa,相对压强为零。延长BA交自由液面于O点。OB方向即为y轴，Ox轴垂直纸面，如图（2-28a）所示。由式（2-13）,先求

25、矩形形状中心C处的压强pc=Pg"=Pgg+M=9807父（1+1）=19614Pa矩形闸门受到水静压力则为P=pA=1961421.5=58.8kN方向如图2-28a所示，垂直闸门。压力中心D的求法，按公式（2-26）11.523v=v=-L=212=2.17mYdYcYA21.52(2)应用图解法计算P2-28(b)先绘制矩形闸门的静水压强分布图，将压强分布图分解为矩形和三角形，如图pA=：ghA=98071=9807PapB=：ghB=98073=29421Pa则单位宽度闸门受到的水静压力11_p=Pp2=pAh1(pB-pA)h=980721(29421-9807)2=196

26、1419614=39.23kN宽度为b=1.5m的闸门受到的水静压力为P=1.5p=1.539.23=58.84kN再求压强中心D,以B为矩心应用合力矩定理Yc五一P12P23yD所以2Yd19614196143:0.83m39230或者压强中心D矩水面高度为3-0.83=2.17m.由此可见，两种方法所得的计算结果完全相同。2-1解：Pbhg=3.0m,hAB=3.5m,hB=：g=3.0mH2O,PB=ghg=9.81000>3.0=29400pa,PA=pb-'ghg=Pa2.94104-9.81000>3.5=-4900pa,h1=12g=-0.5mH2O2-3解：

27、H=1.5m,h2=0.2m,油=800kg/m，根据真空表读数，可知M点相对压强PM=-980pa,.P_P,P小1-2是等压面P1=PM+g(H+h1+h2)P2=油gh1+Hggh2p1=p2pppPM+g(H+h1+h2)=gh+gh2-980+9.8W00(1.5+h1+0.2)=9.880Oh1+136009.80.2h1=5.6m2-5斛：PM=4900pa,h1=0.4m,h2=1.5mPA=Po+gh2=PM+gh2pPo=PM+g(h1-h2)=4900-9.81000>(0.4-1.5)=-5800pa2-7解："=30°L=0.5m,h=0.1

28、mP+二gh=:glsin:有：P=Pg(lsin"-h)=9.81)000><0.5Sin30°-0.1)=1470pa2-17解：b=1m,0t=45°,h1=3m,h2=2m图解法1绘制压强分布图：1ph1-h2b9.8X1000m(3-2)2父1压力分为两部分：p1=S1.b=2g(h1-h2)sin45=2Msin45=6.93KN_2h1-h2V1一二作用方向垂直于闸门指向右.作用点：3sin45=0.94mh2.9.81000(3-2)21P2=S2b=：§(几f).b=sin45sin45=27.72KN作用方向垂直于闸门向右

29、。h11h2y2二一.作用点：sin452sin45=2.83m总压力大小：P=P1+P2=6.93+27.72=34.65KN总压力作用方向垂直于闸门指向右：根据合力矩定理：Py=P1y1+P2y2有作用点：RyP2y26.930.9427.722.83y=P34.65=2.45md=762mm一P=4kg.m17°.2mm的管子吸入密度1的氨气，经压缩后，由直径d2=38.1mm的管子以V2=10ms的速度流出，此时密度增至2=20kgm'。求：质量流量Qm；流入速度V1。解;可压缩流体的质量流量为QmJI2V2A2=2040.0381=0.228kg.s根据连续方程"V1A1=1v2A2=0.228kgs例3-30.228=9.83m.sn4-0.07624（图P493-8（b）所示，输水管道经三通管汇流,Q1=1.5m3s,Qr2.63ms2过流断面面积A=0.2m，试求断面平均流速V2。解；流入和流出三通管的流量相等，即Q1q2y3则可得断面平均流速Q2Q3Q12.6-1.5v"AA20.2=5.5m.su如图。测得A点的比压计读数例3-4.用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速h=60mm汞柱。（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度为0.8g/cm3的油，Ah仍不变，该点流速为若干，不计损失。2解uPa2g2