流体力学期末考试复习题及参考答案

复习题流体力学复习题（课程代码392348）一、名词解释1、雷诺数参考答案：用于评价层流和紊流流态的指标，与过流断面平均流速和直径成正比，与流体粘度成反比。2、层流参考答案：流体流动的流线相互平行的流动，其圆管流动的雷诺数小于2000。3、压差阻力参考答案：流体绕过物体流动的过程中，物体前后对称面上作用的压力差形成的阻力。4、压力体参考答案：流体作用在曲面上压力的铅直分量，是曲面边界，过曲面端点做自由水面的延长线或自由水面的垂线与自由水面或自由水面的延长线之间的围合的区域。5、局部水头损失参考答案：液体流经管道阀门，弯道，变径等处引起的流体能量的损失。6、短管参考答案：在计算流动损失的过程中，既要考虑沿程损失，也要考虑局部损失的管道系统计算。7、质点参考答案：假设流体为连续的有质量而大小可以忽略不计的点组成，但每一点又包含大量的水分子。8、均匀流参考答案：流道内流体的流线平行，过流断面相等，流速沿程不变的流动。9、水力半径参考答案：水力半径是过流断面积与湿周的比值。10、流线参考答案：流体在流场中，流体质点的速度方向始终相切的曲线11、沿程水头损失参考答案：流体在流动过程中沿管道长度方向的摩擦损失12、真空度参考答案：绝对压强低于大气压的压强13、紊流参考答案：流体流动的过程中，流速大于临界流速的流动14、实压力体参考答案：流体和压力体均处于二向曲面同侧15、毛细管现象参考答案：直径很小的两端开口的细管竖直插入液体中，由于表面张力的作用，管中的液面会发生上升或下降的现象流体力学复习题第1页（共10页）二、填空题1、流体的粘性是指。参考答案：流体运动时产生阻力的性质。2、体积流量是指。参考答案：单位时间内流过过流断面的流体质量3、流场中速度等物理量不随时间变化的流动称为。参考答案：恒定流或定常流动4、按作用方式，作用在流体上的力分为和。参考答案：质量力和表面力5、当流体绕过一个物体时，总阻力由两部分组成，一是，二是参考答案：绕流阻力、压差阻力、、6、尼古拉兹实验的五个阶段是指、。、、参考答案：层流、过渡区、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区7、按雷诺实验的结果来说，流体的流动可以分为、两种流态。参考答案：层流、紊流8、圆管均匀流中，当流体处于层流状态时，过流断面上的平均流速是该断面最大流速的。此时流体的沿程阻力系数为。参考答案：二分之一、64/Re9、绝对压强是指。参考答案：以真空压强为零点的压强10、在运动流体的能量分析中，伯努利方程中的总能量包括、、三部分。参考答案：位置势能，压强势能，动能11、从流体运动的连续性和能量损失分析的角度看，并联管道的特点是和。参考答案：进出节点流量相同，各管段两端流动损失相同12、从流体的静止和相对运动来说，流体的自由表面是。参考答案：等压面三、简述题1、流体静压强特性有哪些？参考答案：流体内压力具有各项同性、压强的方向具有各向等值性2、简述静止流体中，流体作用在二向曲面上总压力如何计算？参考答案:二向曲面上的总压力可以分解为竖直方向的压力体的重量和水平方向的压力的合成。合力的大小和方向按矢量合成的原理确定3、简述流体流动中层流和紊流的区别？参考答案:层流流体质点运动方向与流动方向平行，紊流流体质点运动运动杂乱，滚动流动，损失增加4、在作用水头相同的情况下，为什么管嘴出流比孔口出流的流量要大？参考答案：管嘴出流比起孔口出流在作用水头不变的情况下，管内产生一定的真空度，造成流量增大流体力学复习题第2页（共10页）5、沿程水头损失与局部水头损失发生条件和结果有什么异同？参考答案：沿程水头损失在管路的直线段产生，而局部损失在管道的阀门，弯头，接头等处产生。结果都要发生能量损失，不同条件时能量损失不相同6、牛顿流体与非牛顿流体的区别是什么？参考答案：牛顿流体符合流体内摩擦定律，流体内部的内摩擦力与接触面成正比，与速度梯度成正比。而非牛顿流体不符合。7、什么是流体的压缩性？液体和气体的压缩性有何异同？压缩性的大小用什么度量？参考答案:流体体积随着压力变化而变化的性质。液体和气体的压缩性与压力变化呈正相关。液体压缩性小，气体压缩性大。液体的压缩性用压缩系数或弹性模量表示8、圆管紊流时液流内部由哪几部分组成？与层流时相比，其沿程阻力系数变化有什么不同？参考答案：由粘性底层，过渡层和紊流流核区组成。层流时沿程阻力系数至于雷诺数有关，而紊流时还与管道的内壁粗糙度有关9、静压强的大小与液体的体积有无关系？如盛有相同液体的容器，如图所示，各容器的容积不同，液体的重量不同，但容器中液体的深度h相同，容器的底面积A相同。试问：容器底面上所受的液体总压力是否相同？为什么？底面上的静压强是否一样？放置容器的桌面上所受的压力是否相同？各为多少？为什么？参考答案：没有关系。由于液体密度不同，总压力不一样。底面上的静压强也不一样。桌子面上的压力也不相同。面积虽然相同，压强不同，压力当然也不一样10、总流连续性方程匕A=V2A2的物理意义是什么？参考答案：在管道系统中，在没有分叉和汇流的情况下，管道系统中流入和流出的流体体积流量相等。11、什么是总水头和测压管水头？什么是总水头线和测压管水头线？它们的沿程变化各自有何特点？为什么？什么是水力坡度和测压管坡度？二者在什么情况下相等？参考答案：运动流体的总水头由三部分组成，而静止流体的总水头由两部分组成。运动流体中总水头线总是下降的，而测压管水头线不一定，可以沿程增加或减少。因为总能量总是沿程减少的。单位长度上总水头的损失或测压管水头的损失分别称为水力坡度和测压管坡度。当流体处于静止状态的时候，二者相等12、局部水头损失产生的主要原因是什么？局部阻力系数乙与哪些因素有关？选用时应注意什么？参考答案：局部损失主要在管道的阀门和接头或者弯头处，流体流向发生变化，产生能量损失。局部阻力系数与管道的构造有关。选用时考虑减少能量损失为宜流体力学复习题第3页（共10页）

13、虹吸管出流的条件是什么？参考答案：堰顶高于上游水面的高差不能太大，而上下游水面的高差不需足够。14、伯努利方程的实质说明了什么？参考答案：在伯努利方程中，流体的流经管道的时候，会发生能量损失，下游位置断面上的总能量总是小于上有断面的总流量，而能量损失的发生是流体与边壁摩擦和阀门，弯头等处的紊流所引起的。15、已知某液体的运动粘度为4.5X10-6m2/s,比重为0.86,问其密度和动力粘度各为多少？参考答案：根据题意，可知：日=vp=4.5X10-6X0.86=3.87x10-6m2/s16、温度为0°C的空气，以5m/s的速度在直径为100mm的圆管中流动，试确定其流态？（空气的运动粘度为1.37X10-5m2/s）参考答案：按照雷诺数的定义，Re=Vd=1:"01=36496m/S>2000v 1.37x10-5属于紊流。四、计算题1、两平行平板的间距h=1机机，其中充满油，当两板间的相对运动速度u二L2m/s时，作用于板上的切应力为4000N/m2，试求油的粘性系数n。参考答案：解：按照牛顿内摩擦定律公式:duT二日-,dyTdy 4000x1x10duT二日-,dy|L1- - -3.33du1.22、如图所示虹吸管总长L=20m,坝顶中心前管长AL=10m,管内径d=0.30m,坝顶中心与上游水面高差1=4m二水面落差h2=4m,设沿程阻力系数人=0.03,虹吸管进口局部阻力系数"=0.8,出口局部阻力系数4=1.0,三个45。折管的局部阻力系数为0.3,试求虹吸管的吸水流量Q。 2参考答案：解：如图所示，取上游水面和下游渠道的水面的为控制断面，建立伯努利方程，流体力学复习题第4页（共10页）Iv2 /匕匕c匕xv20+0+h=0+0+0+Hw=九--+&+5+35)--TOC\o"1-5"\h\z2 d2gi2 32g20 v24=(0.03X +0.8+1.0+3X0.3)X—0.3 2gV=4.08m/s\o"CurrentDocument"冗x0.32 … ，虹吸管吸收流量为：Q=VA=4.08X——--=0.288iWs43、如图所示汇流叉管。已知流量Q1=1.5m3/s,Q2=3.0m3/s,过流断面3-3的面积为A3=0.3m2,求断面3-3的平均流速。参考答案：解：根据分叉管分流的原理，管道3的流量为Q3=Q2-Q1=3.0-1.5=1.5M3/s已知断面3的面积，故断面3-3的平均流速为：V3=q3/A3=1.5/0.3=5M/s4、引水管道从水塔中引水，如图所示。水塔的截面积很大，水位恒定。已知管道直径d=200mm,水头H=4.5m,引水流量Q=100L/S。求水流的总水头损失。参考答案：解：由伯努力方程可知：p=0,v=0,z—Hq—0,v2—3.18,z2—0z—v2/2g+hwhw―zi-v2/2g—4.5-3.182/2x9.8—4.5-0.52—3.98m流体力学复习题第5页（共10页）5、有一水平喷嘴，如图所示，D=200mm和D=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。参考答案: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：Pq（v-y）=pA-pA+R（a）又由连续性方程：q=vA=vA （b）解（a）、（b）可得：R=-7171.76（N）贝心螺栓上所受得力为7171.76N6、水的密度为1000kg/m3，2L水的质量和重量是多少？参考答案：解：2L水的体积为：2X10-3m3/s质量为：m=PXV=1000X2X10-3=2Kg重量为：Mg=2X9.8=19.6kgm2/s7、铅直放置的矩形平板闸门如图所示。已知h1=2m,H=3m,宽度B=1.2m,求总压ITBH3力及其作用点位置。（提示：y=y+ ；I=—）DCyAXC12C流体力学复习题第6页（共10页）

参考答案：解：根据闸门上的压强分布图，可知作用在闸门上的压强分布图的体积就是闸门上作用的流体总压力：.一一、一1,一P=-(pgh+pgh)H=—(1000x9.8x2+1000x9.8x5)x3=102900kNi2 2IrBH3根据总压力作用点的位置可分析得到，y=y+f；I=—kDCyAXC12

CTOC\o"1-5"\h\zb BH3 1.2x33 -I= = =2.7XC 12 123.5+2.73.5+2.73.5x1.2x3=3.71m所以总压力作用点的位置为(0,3.71)8、如图所示汇流叉管。已知流量Q1=1.5m3/s,Q2=3.0m3/s,过流断面3-3的面积为A3=0.3m2,求断面3-3的平均流速。流体力学复习题第7页(共10页)参考答案：解：根据分叉管分流的原理，管道3的流量为Q3=Q2-Q1=3.0-1.5=1.5M3/s已知断面3的面积，故断面3—3的平均流速为：¥3=q3/A3=1.5/0.3=5M/s9、水管直径d=10cm,管中流速v=1m/s,水温为10℃,查表得口=1.31*10-6成/$,试判别流态；又流速为多少时，流态将发生变化？参考答案：解：由雷诺数定义知：R=Vd1x0.1/1.31x10-6=76335eV因为Re>2000所以为紊流流态Vd若R=一=2000eV贝uV=2000Vd=2000x1.31x10-6/0.1=2.62x10-2m/s五、单项选择题1、静止流体中存在：（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和切应力；（d）压应TOC\o"1-5"\h\z力、拉应力和切应力。（ ）参考答案：a2、某点的真空度为65000MPa,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（a）65000Pa;（b）55000MPa；（c）35000MPa；（d）165000MPa。（ ）参考答案：c3、均匀流是：（a）当地加速度为零；（b）迁移加速度为零；（㈠向心加速度为零；（d）合加速度为零。（ ）参考答案：b4、粘性流体总水头线沿程的变化是：（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三种情况都有可能。（ ）参考答案：a5、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物流体力学复习题第8页（共10页）TOC\o"1-5"\h\z线规律；（d）对数曲线规律。（ ）参考答案：c6、比较在过流断面的面积相等的条件下方形管道的流量Q1和园管的流量Q2:（a）Q1>Q2;（b）Q1VQ2；（c）Q1=Q2；（d）不定.（ ）参考答案：b7、长管并联管道各并联管段的：（a）水头损失相等；（b）水力坡度相等；（c）总能量相等;（d）通过的流量相等.（ ）参考答案：a8、对于同样的压力增量，（ ），其体积变化率愈大，比较容易压缩。（a）体积弹性系数E值愈小的流体； （b）体积弹性系数E值愈大的流体； （c）体积弹性系数E值不变的流体；（d）与弹性模量无关参考答案：a9、凡是满足（ ）平衡微分方程的质量力必然是有势质量力。（a）不可压缩流体； （b）可压缩流体； （c）理想流体；（d）运动流体参考答案：c10、在平衡的流体中，作用于任意一点的质量力必定（ ）通过该点的等压面。（a）平行于； （b）垂直于；（c）以任意角度相交于；（d）45度相交参考答案：b11、所谓稳定流场，是指流场中流体质点的流动参量不随（）而变化。（a）时间和空间坐标；（b）空间坐标；（c）时间；（d）速度参考答案：c .lV2 . 一...一,一,.，、12、根据达希―威斯巴赫公式h=X-——可知，计算沿程阻力的主要任务是