流体力学期末考试复习题

倏翁孩大争

oSHAANXI4UNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY

陕西科技大学期末考试复习题

——第三期

陕西科技大学编

机电过控系审

第一篇流体力学

I

名词解释（共10小题，每题2分，共20分）

粘滞性；迹线与流线；层流；质量力；偶极流；排挤厚度；顺压力梯度；时均速

度；输运公式；连续介质假说

二.选择题（共10小题，每题3分，共30分）

1.绝对压强Pabs与相对压强P、真空度Pv、当地大气压Pa之

间的关系是：

A.Pabs=p+pv；B.p=Pabs-PaC.pv=pa—PabsD.p=pabs+pa

2.如图所示

A.p（）=pa；B.p（）＞pa；C.p（）＜pa；D.无法判断。

3.在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为（

A.牛顿流体及非牛顿流体；B.可压缩流体与不可压缩流体；

C.均质流体与非均质流体；D.理想流体与实际流体。

4.比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和f稠的

大小？

A.f水＜f水锹；B.f,k=f水银；C.f水〉f水银；D、不一定。

5.流动有势的充分必要条件是（）o

A.流动是无旋的；B.必须是平面流动；

C.必须是无旋的平面流动；D.流线是直线的流动。

6.雷诺数Re反映了（）的对比关系

A.粘滞力与重力B.重力与惯性力C.惯性力与粘滞力D.粘滞力与动水

压力

7.一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m,

设当地大气压为1个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为—水柱

（）。

A.2mB.ImC.8mD.-2m

8.如图所示，仍g0仍g,下述静力学方程哪个正确？

z=z

A*i+P旦j-a+7旦rgB.＜泰=飞+/

c,,A-P3

C-iPj=+啰D.z仔"

9.下列压强分布图中哪个是错误的？

10.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。

三.计算题（共3小题，共50分）

1.如图所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿

与水平成30°夹角的倾斜平面向上运动，

试求容器中水面的倾角，并分析p与水深的关系。（15分）

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，

油的流动方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为30cm,

图中U形管读数为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部

两截面之间的压力差。（Pg=8825N/»?）（20分）

3.不可压缩平面流动的流函数为孙+2x-3y+10,试判断是否存

在势函数，如果存在，求其势函数。（15分）

工程流体力学试题答案及评分标准

一.名词解释（共10小题，每题2分，共20分）

1.粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其内部相应要产

生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为

流体的粘滞性或粘性

2.迹线——流体质点的运动轨迹曲线

流线——同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线方向与流体在该点的

速度矢量方向一致

3.层流——流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混

4.量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中

各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的

5.偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动

6.排挤厚度——粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量损失，相

当于中心区理想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排

挤厚度

7.顺压力梯度——沿流动方向压力逐渐降低，边界层的流动受压力推动不会产

生分离8.时均速度——湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称

为时均速度

9.输运公式——将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式

10.连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质

及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。

二.选择题（共10小题，每题3分，共30分）

IBC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A

三.计算题（共3小题，共50分）

1.如图所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿

与水平成30°夹角的倾斜平面向上运动，

试求容器中水面的倾角，并分析p与水深的关系。

解：根据压强平衡微分方程式：

dp=+Xdy+Zdz）（］分）

题二-1图

单位质量力：

X=-acos30°

7=0

Z=-(g+asin300)(2分)

在液面上为大气压强，叨=°代入（1分）

由压强平衡微分方程式，得：

-acos30°dx-(g+asin30°)dz=0

-acos30°x-(g+asin30°)z=c

代入：x=0,z=0,得：C=0

自由面Z=Zs

自由面方程：

-acos30°x=(g+asin30°)Zg

（2分）

dz-々COS30°八cue

—=tanQ=----------=0.269;8=15。

dxg+dfsin30°（2分）

任意点:

dp=p{-acos300dx-gdz-asin30°dz)

..p--pacos300-pgz-p2zsin300+C

x=0;z=0;p=0

：.c=o

..p=一geos30。五一pgz-pazsin30°(4分)

代入自由面方程得：

p

—•=-(2cos30°dx-(g+asin30°)dz+C

P

代入x=0,z=0;时p=0得C=0

p

-=-acos30°x-(g4-asin300)z

P=p(g4-asin300)h

题三-2图

p与淹深成正比。（3分）

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。

已知喉部与进口截面间的高度差为30cm,图中U形管读书为25cm水银柱，试

求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。（夕g=8825N//）

解：4=30c、m

a.=—x3O2=706.86cm2

故4(1分)

d2=15cm

a,=—xl52=176.7W

故’4(i分)

pg=8825N/，〃2

Az=30cm(2分)

h=25c能水银柱=25义"歪3?8c瑞版主

(1)8825(2分)

706-86X1763

Q=-J2^h=2L=72x981x352.8=151832C/M/

a：V706.862-176.712

收-（5分）

Q151832

V.214.8cm/5

(2)a,706.86(1分)

Q151832。…,

V1Z===859.2cm/5

2176.71

a2（1分）

由伯努力方程，知

7+^+A_7+匕\。2

Zi+丁+——马+丁+—

2gpg2gpg(4分)

214.82P|_859.22p,

------+-^-=30+-------+

2x9.81pg2x9.81pg(i分)

=406.3-23.5=382.8cm=3.828加油柱

所以Og（2分）

3.不可压缩平面流动的流函数为町+2%-3>+10,试判断是否存在势函数，如

果存在，求其势函数。

解：

（1）

°=孙+2%-3））+10

与+答答）=《咨+答）=-%。-。）=。5分

此流动无旋，存在势函数0。2分

Vr=^=X-32分

V>=-等->-22分

=vxdx+vydy

d®=(x-3)dx+(-y-2)dy3分

^=y-y-3x-2,y1分

II

一、判断题（对的打“Y”，错的打“x”,每题2分，共20分）

1.液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。

2.平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的

作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。

3.若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为1=5、？=4、7=3,则等压面方

程为5x+4y+3z=0。

4,流线和迹线实质是一回事。

5.理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数（卬_巴_《）的值在任一点上保持

P2

不变。

6,同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口流量。

7,实际流体流经水力半径小的过水断血时，流动阻力小。

8,实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。

9.尼古拉茨实验的水力粗糙管区阻力系数2与雷诺数Re有关。

10.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。

二、选择题（10分）

2

1.伯努利方程中Z+2+M-表示A

/2g

A.单位重量流体具有的机械能；B.单位质量流体具有的机械能；

C.单位体积流体具有的机械能；D.通过过流断面的流体所具有的总机械能。

2.动量方程C

A.仅适用于理想流体的流动B.仅适用于粘性流体的流动

C.理想流体与粘性流体的流动均适用D.仅适用于紊流

3.流体在管内作层流流动时，其沿程损失加值与断面平均流速v的^_A次方成

B.1.75C.1.75-2

4.相对压；强的起量点是D

A.绝对真空；B.1个标准大C.液面压强。D.当地大气气压压强；

5.工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为C

A.13800B.2320

C.2000D.1000

三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）

四、计算题（12分）

如右图，直径为d=150mm的圆柱，固定不动。内径为

小=151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为

/=250mm。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒\转速为

n=100r/min,测得转矩为T=9.091N-m。求甘油的动力粘性系数4。

duv

Fr=uAA—=uA—（7分）

dyh

A=7tdl；v=----；h=-------=0.62mm（3分）

…0.15

〃x100x-----

T=Fr=F—9.091=〃万x0.15x0.25x--------------J

260x0.62x1O-3

〃=0.792Pa・s（12分）

五、计算题（20分）

如右图所示，已知4.=150mm,dB=75mm,a=2.4m,水的流量。=0.02m3/s,

p.-PB=1172N/m2。

2

（1）如果A、B之间的水头损失表示为，匕L，试求，值。

2g

（2）求出水银差压计中的读数〃。

（1）以B为基准，取A、B断面列伯努利方程

27

Z.+以+—=z“+或+3+4

y2gY2g

2

z,=a；Zp=0；%=%=1;%=jg-

2g

(8分)

又“善，”华

（12分）

**

代入数值，4=3.4（14分）

（2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b,氏PB开始，用逐段

加减的方法推演到"八，RTWpB+yb+y'h-y(h+b+a')=pA(18分)

由PA_"B=泮-/h,得h=----(PA-pB+/«)=9.5mm

Y-Y

六、计算题（20分）

如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。

解：取水平基准面0-0,过水断面的压强、速度及位置高度如

图

由于I、II两过水断面上流线已接近平行,即属于缓变流,

因此可写出两断面的伯努利方程（设%=[2=1）

29

V

%+P"i+六I=马+Pi"+六+,%(1)（7分）

y2gy2g

由于在dt时间内从断面1到II的流速由匕变为匕，根据动量定理得

PiA-p2A2+P1（42-4）+淤2（Z1-Z2）=>o42v2（v2-V.）

整理得立一匕）=（A+Z。—（立+Z,）（2）（14分）

gYY

由（1）和（2）得么=（%―乙）

,2g

A

由连续性方程匕=」匕代入上式得（18分）

4

其中$（20分）

七、计算题（10分）

如图有一并联管路，已知4=100mm,l]=80m,=0.021；d2=75mm,Z9=50m,A2=0.025；

Q=301/s,求。i、。2。

解：由力/]=/l/2；（3分）

/八.u；/（2g）=司2，d2•u；/Qg）

几,/?

—=—=-d--i----

z?2d22,/1

则，代入数值得巳=2（7分）

0/&=16/9

则

Q[+。2=Q

2,=16/252=19.21(Vs)

所以解出（10分）

Q2=9/252=10.80(1/S)

tx&a

答案

一、判断题（每题2分，共20分）

1.液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。V

2.平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的

作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。，

3.若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为x=5、F=4、Z=3,则等压面方

程为5x+4y+3z=0。x

4.流线和迹线实质是一回事。x

5.理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数（卬_£_《）的值在任一点上保持

P2

不变。x

6.同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流J

7.实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。x

8.实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。x

9.尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数人与雷诺数Re有关。x

10.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。V

二、选择题（每题3分，共15分）

1.A2.C3.A4.D5.C

三、画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）

BBB

实压力体EEN虚压力体EE7TD实压力体。7）8"

四、计算题（12分）

解：F=/AA—=/.lA—（7分）

dyh

A-ndl；v=.h-d,=0.62mm（3分）

602

…015

,乃x100x----

T=Fr=F-9.091=〃万x0.15x0.25义-----------2―

260x0.62xl0-3

H-0.792Pa-s（12分）

五、计算题（20分）

解：（1）以B为基准，取A、B断面列伯努利方程

22

2A十y十C2gJ十y十C2g十"/

2（8分）

z.=a；Zp=0；&A=1;%=J?

2g

4。4。

又“VB（12分）

代入数值，€=3.4（14分）

（2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b,从PB开始，用逐段

加减的方法推演到pA,可得PB+yb+y'h-y（h+b+a）=pA（18分）

h（20分）

由PA-PB=Y'-泮，得h=-r-kpA-PB+ya）=9.5mm

六、计算题（20分）

解：取水平基准面0-0,过水断面的压强、速度及位置高度如

图

由于I、II两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流,

因此可写出两断面的伯努利方程（设%=。2=1）

22

（1）（7分）

由于在dt时间内从断面I到II的流速由匕变为v2，根据动量定理得

P]A|-p2A2+PI（4-A）+92（Z|—Z2）=p42V2“2-匕）

整理得电■（%—%）=（"+Z］）—（上■+Z,）（2）（14分）

gYY

由（1）和（2）得儿=（V|-1，2）

'2g

A

由连续性方程七=」匕代入上式得（18分）

A2

其中“（20分）

1=（1一?）2

A2

七、计算题（10分）

解：由//”=；（3分）

4/"4M：/（2g）=4/2/d2.抬/（2g）

0；4/24

t72d24L

则，代入数值得（7分）

则

。|+。2=。

2=16/25Q=19.21（l/s）

所以解出（10分）

Q2=9/25Q=10.80（1/S）

一.名词解释（共10小题，每题3分，共30分）

粘性；边界层厚度；逆压力梯度；输运公式、沿程阻力损失、剪切流、水力光滑

管、偶极流、速度梯度、连续介质假说

二、填空题（本大题共7小题，每小题2分，共14分）错填或未填均无分。

1.仅在自由表面存在，液体内部并不存在，所以说它是一种局部受力现

象。

2.在同一种静止液体中（液面与大气接触），任意一点的静水压强由两部分组成;

一部分由液面传来的大气压pa,另一部分是与液体容重了的乘积。

3.任何曲面壁上的静水总压力的水平分力及竖向分力都可合并成一个合力和一

个。

4.测压管可以用来测量静压可以用来测量动压、静压或全压。

5.应用恒定流的伯努力方程时，两个计算断面应选择在断面上。

6.两液流力学相似必须满足儿何相似，运动相似，动力相似和边界条件相似；

非恒定流还需要满足相似。

7.量纲分析方法要求所选择的基本物理量参数至少应包含一个几何特征参数，

一个流体性质参数和一个参数。

三.选择题（共8小题，每题2分，共16分）

1.粘性流体测压管水头线沿流程的变化的规律：

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。

2.圆管层流流动中，过流断面上切应力分布为（）o

（a）（b）（c）④

3.流动有势的充分必要条件是（）；A

A、流动是无旋的；B、必须是平面流动；

C、必须是无旋的平面流动；D、流线是直线的流动。

4.流函数（又称拉格朗日流函数）存在的充分必要条件是（）；

A、有势流动；B、不可压缩流体的流动；

C、平面流动；D、不可压缩流体的平面流动。

5.比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和的

大小？

A、f，k<f水银；B、fC、f水=£水银；D、不一定。

6.绝对压强pabs与相对压强P、真空度Pv、当地大气压Pa之间的关系是：

A、Pabs=P+Pv；B、p=pabs-PaC、Pv=Pa+PabsD、p=Pabs+pa

7.在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是

A、同一种液体B、相互连通

C、不连通D、同一种液体，相互连通

8.如图所示，P'g*Pag,下述静力学方程哪个正确？

题2-8图

Az+=Zz+RZz+a-Z+R3

A%十名g2+唠口2p2g-3pj

C•…趋=?3+趋D.z「命—+格

四.计算题（共3小题，共40分）

1、利用毛细管测定油液粘度，已知毛细管

直径d—4mm,长度/=O.5m；

流量Q=1E?/S时，测压管的落差无=15cm

求油液的运动粘度（10分）

2.如图所示，水从3m宽的矩形水渠经闸门流下，流量

为13m3/s,闸门前后的水位分别为2m和1m。

试求作用在闸门上的力。（20分）

3.流函数W=x+x2-y2,判断流动是否有势，若有势,

试求速度势小。（10分）

工程流体力学试题答案及评分标准

一.名词解释（共10小题，每题2分，共20分）

1.粘性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其内部相应要产生对变形的

抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或粘

性

2.边界层厚度——流体绕流物体，在物面流速从0逐渐增加到势流区的uo,人为约定

u=0.99uo处为边界层的外边界，u=0到u=0.99u0之间为边界层厚度6。

3.逆压力梯度——沿流动方向压力逐渐增加，边界层的流动受压力抑制容易产生分离

4.输运公式——将基于“系统”的质量、动量和能量守恒原理转换成与控制体相关的

表达式。

5、沿程阻力损失——粘性流体存在阻碍流体运动的剪切力，表现为伯努力能量守恒方

程中的正比于流程，与雷诺数相关的能量损失项。

6、剪切流——两平行平板之间的流体，因其中•块板的拖动而形成的流动方向上无压

差的流动。

7.水力光滑管——边界层厚度大于管壁粗糙度，流动不受管壁粗糙度影响。

8.偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动

9.速度梯度——速度在垂直与速度方向上的变化率。

10.连续介质假说—将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运

动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。

二.填空题（共7小题，每题2分，共14分）

1.表面张力、2.淹深h、3.合力矩、4.皮托管、5.均匀流、6.初始条件、7.流动

特征

三.选择题（共8小题，每题2分，共16分）

ID；2D；3A；4D；5C；6B；7D；8B；

三.计算题（共3小题，共40分）

1、利用毛细管测定油液粘度，已抑毛细管直径4mm，长度/=O.5m；

流量Q=lcm，/s时,测压管的落差/,=15cm

求油液的运动粘度

n上

L解］/方管中是显英（1分）-

Q='（2分）

=必"_寅Pghd'

可解出户=128ZQ=12&Q（2分）2

于是流体的运动粘度为

¥Kghd*>rX9.81X0.15X0.0044,

p128ZQ128X0.5XIX10-,

=0.185X10-,m7s=0.185cm2/s

（2分）

4X1*10一

~KX0.0004X0.185X10-4

=17.2<2320

假定层流是正确的.（1分）

2、解：设闸门受力为F；（2分）

Q=13m3/s

V,=13/（3X2）=2.17m/s（l分）

V2=13/（3X1）=4.33m/s（l分）

22

由动量定理：PlA-P2AP（KA2-V,A）（5分）

（3分）

=58860N（1分）

p2A2=（y2Pgy28（3分）

=14715N（1分）

F=58860-14715-1000（4.332xlx3-2.172x2x3）

=16151N（3分）

27

3.解i//=x+x-y

:"=-2）’（1分分；匕,=一："=一（1+2x）（1）

dyox

0=产'-°匕）=0流动有势停）

xdxdy

?=匕=-2y（l分）

dx

。=-2盯+/（丁）（1分）

vv=的=-2x=-（1+2元）（1分）

dydy

2=T（1分）

/=-y+c（l分分；（p=-2xy-y+c（1）

一.名词解释（共10小题，每题3分，共30分）

粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水

力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深

二.选择题（共10小题，每题2分，共20分）

1.液体粘度随温度的升高而—，气体粘度随温度的升高而一（）。

A.减小，增大；B.增大，减小；C.减小，不变；D.减小，减小

2.等角速度①旋转容器，半径为R,内盛有密度为p的液体，则旋转前后容器

底压强分布（）；

A.相同；B.不相同；

底部所受总压力（）。

A.相等；B.不相等。

3.某点的真空度为65000Pa,当地大气压为O.IMPa,该点的绝对压强为：

A.65000Pa；B.55000Pa；C.35000Pa；D.165000Pao

4.静止流体中任意形状平面壁上压力值等于一处静水压强与受压面积的乘积

（）o

A.受压面的中心；B.受压面的重心；C.受压面的形心；D.受压面的垂心；

5.粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是（）0

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。

6.流动有势的充分必要条件是（）o

A.流动是无旋的；B.必须是平面流动；

C.必须是无旋的平面流动；D.流线是直线的流动。

7.动力粘滞系数的单位是（）o

AN,s/mB.N,s/m2C.m2/sD.m/s

8.雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速％和由紊流向层流过渡的临界流

速飞之间的关系是（）。

A.B.C.%=%；D.不确定

9.在如图所示的密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、

3点位于同一水平面上，其压强关系为：

A.Pl=p2=p3；B.Pl>p2>P3；

C.pi<p2Vp3；D.p2<pi<p3o

10.流函数（又称拉格朗日流函数）存在的充分必要条件是（）

A.有势流动；B.不可压缩流体的流动；

C.平面流动；D.不可压缩流体的平面流动。

三.计算题（共3小题，共50分）

1.如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向右行驶，求水车内自由表面与水

平面间的夹角若B点在运动前位于水面下深为h=L0m,距z轴为XB=-1.5m,

求洒水车加速运动后该点的静水压强。（15分）

题三-1图题三-2图

2.水自压力容器稳定地流出。表压PM=1°13X1（）5N/〃？，h=3m。喷嘴直径

4=50〃""，4=100卯〃。若不记管嘴内的液

体和管嘴本身的重力，试求管嘴上螺栓群共

受多大的拉力？（20分）

3.如图所示为一文丘里流量计，起作用的是

渐缩管段，气体流动方向如图，已知气体密

度p=1.25奴/加;「I和2—2截面直径分

别为600mm和400mm,U型管内水柱高度为题三-3图

h=45mm,试计算体积流量（忽略损失）。（15分）

试卷标准答案

名词解释（共10小题，每题3分，共30分）

粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；当

量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深

粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其内部相应要产

生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为

流体的粘滞性或粘性。

量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中

各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的（3分）

质量力——作用于流场中每一流体质点上的力，属于非接触力，其大小与质

量成正比。单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。（3分）

微元控制体——根据需要选取的具有确定位置和形状的微元流体。控制体的

表面称为控制面

稳态流动——流场中各点的运动参数不随时间变化

动量损失厚度——与理想流体流动相比，粘性流体在边界层内减速造成动量

损失，如果按理想流体流动计算动量（放大速度），必须考虑壁面上移个距离

（减小流道），这个距离称为动量损失厚度。

水力当量直径——非圆截面的流道计算阻力损失时以水力当量直径代替圆

管直径，其值为4倍的流道截面积与湿周之比。

逆压力梯度——沿流动方向上压力逐渐升高，边界层的流动受抑制容易产生

分离。

连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质

及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。

淹深——流体中某点在自由面下的垂直深度。

二.选择题（共10小题，每题2分，共20分）

1A；2B,A;3C；4C；5D；6A；7B；8B；9C；10D

三.计算题（共3小题，共50分）

1.如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向

右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角叫

若B点在运动前位于水面下深为h=l.Om,距z

轴为xB=-1.5m,求洒水车加速运动后该点的静

水压强。（15分）

题三T图

解：考虑惯性力与重力在内的单位质量力为（取原液面中点为坐标原点）

X=-a；Y=0；Z=-g（2分）

代入式欧拉平衡微分方程：布=。（去改+物+2也）（2分）

得：dp=p(-«dx-gd?)

积分得：P=-p(aX+gz')+C(3分)

在自由液面上，有：x=z=O；p=po(1分)

得：C=p()=0(1分)

代入上式得：

P=一?娉x+z)

o

B点的压强为：

，0=-0g(~+z)=-98OO(¥?x(_1.5)+(-l.O))=1127ON/m2=11.27%

BS98(2

分）

自由液面方程为（•.•液面上po=O）

ax+gz=0（2分）

即:

a=5045'（2分）

2.水自压力容器稳定地流出。表压

p,M=1o.13X1（）5N/〃厂，h=3m。喷嘴直径心=50加，

4=100卯"。若不记管嘴内的液体和管嘴本身的重力,

试求管嘴上螺栓群共受多大的拉力？（20分）

解：。-2断面的伯努力方程为

包•+0+力=0+匕-

Pg2g(3分)

匕=2gg~+h)=J2x9.81(10.33xl0+3)=45.66mIs

VPg'（1分）

dVV

V.=22=—=11.42m/s

尔4（1分）

1-2断面的伯努力方程为

p/一时

-----1----------

Pg2g2g（3分）

p=2（匕2_v2）=1222（1954.4）=977.2幻V/m2

2'2-2、（2分）

Q=V.-di=V-dl=0.09m3/s

42-（1分）

设喷嘴作用在控制体上的力为巴，利用动量定理，有

24=。。（匕—匕）（3分）

71、

p7;—。（匕-匕）（3分）

232

px=p,J,+pQCV,-V,）=977.2x10xx0.1+1000x0.09（-34.24）=4.6kN

分）

即管嘴上螺栓群所受的拉力为4.6AN（1分）

3.如图所示为一文丘里流量计，起作用

的是渐缩管段，气体流动方向如图，已

知气体密度P=L25kg/"/，-I和2一

2截面直径分别为600mm和400mm,U

型管内水柱高度为h=45mm,试计算体

积流量（忽略损失）。（15分）

解：1-1和2—2截面处于缓变流中（2题三-3图

分），列总流的伯努力方程有：

22

+—+-^―=Z+—+（3分），其中Z1=Z,（1分）⑴

Pg2g2pg2g

根据连续性方程有：

%A|=v2A2（2分）⑵

设U型管左侧水面到底部（Z=0）的距离为L,有：

Pi+森仁-L）=P2+pg®-L-h）+p水gh（3分）（3）

根据上述三式带入已知条件，求得：

i

v2=29.67m/s,（2分）Q=v2A2=3.73m/s（2分）

一.名词解释（共10小题，每题2分，共20分）

粘滞性；迹线与流线；层流；质量力；偶极流；排挤厚度；顺压力梯度；时均速

度；输运公式；连续介质假说

二.选择题（共10小题，每题3分，共30分）

1.绝对压强Pabs与相对压强P、真空度Pv、当地大气压Pa之

间的关系是：

A.Pabs=p+pv；B.p=Pabs-PaC.pv=pa—PabsD.p=pabs+Pa

2.如图所示

A.po=pa；B.po>pa；C.p（）<Pa；D.无法判断。

3.在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为（

A.牛顿流体及非牛顿流体；B.可压缩流体与不可压缩流体；

C.均质流体与非均质流体；D.理想流体与实际流体。

4.比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和f水锹的

大小？

A.f水vf水银；B.3〈二f水银；C.fQf水银；D、不一定。

5.流动有势的充分必要条件是（）o

A.流动是无旋的；B.必须是平面流动；

C.必须是无旋的平面流动；D.流线是直线的流动。

6.雷诺数Re反映了（）的对比关系

A.粘滞力与重力B.重力与惯性力C.惯性力与粘滞力D.粘滞力与动水

压力

7.一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m,

设当地大气压为1个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为—水柱

（）。

A.2mB.ImC.8mD.-2m

8.如图所示，P'g'Pag,下述静力学方程哪个正确？

K…命』+卷B.电+君力+即

Uz「晶/+君D.…卷f+卷

9.下列压强分布图中哪个是错误的？

题二-9图

10.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。

三.计算题（共3小题，共50分）

1.如图所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿

与水平成30°夹角的倾斜平面向上运动，

试求容器中水面的倾角，并分析p与水深的关系。（15分）

题三-1图

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，

油的流动方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为30cm,

图中U形管读数为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部

两截面之间的压力差。（Pg=8825N/加）（2。分）

3.不可压缩平面流动的流函数为孙+2x-3y+10,试判断是否存

在势函数，如果存在，求其势函数。（15分）

工程流体力学试题答案及评分标准

一.名词解释（共10小题，每题2分，共20分）

1.粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其内部相应要产

生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为

流体的粘滞性或粘性

2.迹线——流体质点的运动轨迹曲线

流线——同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线方向与流体在该点的

速度矢量方向一致

3.层流——流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混

4.量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中

各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的

5.偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动

6.排挤厚度——粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量损失，相

当于中心区理想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排

挤厚度

7.顺压力梯度——沿流动方向压力逐渐降低，边界层的流动受压力推动不会产

生分离8.时均速度——湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称

为时均速度

9.输运公式——将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式

10.连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质

及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函