流体力学习题解析

第七章 相似原理与因次分析

7－1 20℃的空气在直径为600 mm 的光滑风管中以8 m/s 的速度运动，现用直径为60 mm 的光滑水管进行模拟试验，为了保证动力相似，水管中的流速应为多大？若在水管中测得压力降为450 mmH 2O ，那么在原型风管中将产生多大的压力降？

已已知知：：d a ＝600mm ，u a ＝8m/s ，ρa ＝1.2kg/m 3，νa ＝15.0×10－6m 2/s ，d w ＝60mm ，ρw ＝998.2kg/m 3，

νw ＝1.0×10－

6m 2/s ；Δp w ＝450mmH 2O 。

解析：(1) 根据粘性力相似，有Re w ＝Re a ，即 w

w

w a

a

a ννd u d u =

则水管中的流速应为

m/s 33.5)10

0.15100.1)(60600(8))((6

6a w w a a w =???==--ννd d u u (2) 根据压力相似，有Eu a ＝Eu w ，即 2

w

w w

2a a a u p u p ρ?ρ?= 则在原型风管中将产生的压力降为 Pa 95.1181.9450)33

.58)(2.9982.1())((

2

w 2w a w a a =??=?=?p u u p ρρ 7－2 用20℃的空气进行烟气余热回收装置的冷态模型试验，几何相似倍数为1/5，已知实际装置中烟气的运动粘度为248×10－

6m 2/s ，流速为2.5m/s ，问模型中空气流速为多大时，才能保证流动相似？

已已知知：：l C ＝1/5，ν＝248×10－6m 2/s ，νm ＝15×10－

6m 2/s ，u ＝2.5m/s 。

解析：根据雷诺数相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，得

m/s 76.05.2)10

2481015(5))((6

6m m m =????==--u d d u νν 只有模型中空气的流速为0.76m/s 时，才能保证流动相似。

7－3 用直径为25mm 的水管模拟输油管道，已知输油管直径500mm ，管长100m ，输油量为0.1m 3/s ，油的运动粘度为150×10－

6m 2/s ，水的运动粘度为1.0×10－

6m 2/s ，试求：

(1) 模型管道的长度和模型的流量；

(2) 若在模型上测得压差为2.5cm 水柱，输油管上的压差是多少？

已已知知：：d ＝500mm ，d m ＝25mm ，l ＝100m ，Q ＝0.1m 3/s ，ν＝150×10－6m 2/s ，νm ＝1.0×10－

6m 2/s ；

(Δp/γ)m ＝2.5cmH 2O 。

解析：(1) 根据几何相似

m

m l l

d d =，得 m 0.5100500

25)(

m m =?==l d d l (2) 由雷诺数相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，或

m

m m d Q d Q

νν=，得 /s m 1033.31.010

150100.150025))((3

566m m m ---?=????==Q d d Q νν (3) 由欧拉数相等，即2m m m 2u p u p ρ?ρ?=，注意到24d Q u π=，可写成 2

m

m 4

m

m 24Q d p Q pd γ?γ?=，则

O mH 41.1025.0)50025()10

33.31.0()()(24

25m m 4m 2m =??==-γ?γ?p d d Q Q p 7－4 用同一管路通过空气进行水管阀门的局部阻力系数测定，水和空气的温度均为20℃，管路直径为50mm ，水速为2.5m/s 时，风速应为多大？通过空气时测得的压差应扩大多少倍方可与通过水时的压差相同？

已已知知：：d ＝d m ＝50mm ，u ＝2.5m/s ，ρ＝1000kg/m 3，ρm ＝1.2kg/m 3，ν＝1.0×10－

6m 2/s ，νm ＝νa ＝15×10－

6m 2/s 。

解析：(1) 为保证粘性力相似，雷诺数必定相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，得

m /s 5.375.2)10

0.11015(1))((6

6m m m =????==--u d d u νν (2) 根据欧拉数相等，即

2

m

m m 2u p u p

ρ?ρ?=，得

27.0)5

.25.37)(10002.1())((

2

2m m m

===u u p

Δp ρρ? 那么 7.327

.01

==

n 倍 即通过空气时测得的压差应扩大3.7倍，方可与通过水时的压差相同。

7－5 为研究输水管道上直径600mm 阀门的阻力特性，采用直径300mm ，几何相似的阀门用气流做模型实验，已知输水管道的流量为0.283m 3/s ，水的运动粘度为1.0×10－

6m 2/s ，空气的

运动粘度为15×10－

6m 2/s ，试求模型中空气的流量。

已已知知：：d ＝600mm ，d m ＝300mm ，Q ＝0.283m 3/s ，ν＝1.0×10－6m 2/s ，νm ＝νa ＝15×10－

6m 2/s 。

解析：为了保证动力相似，雷诺数必定相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，或写成

m

m m d Q d Q

νν=。 由此得到 /s m 12.2283.0)10

0.11015)(600300())((3

66m m m =???==--Q d d Q νν 7－6 为研究风对高层建筑物的影响，在风洞中进行模型实验，当风速为8m/s 时，测得迎风面压力为40N/m 2，背风面压力为－24N/m 2。若温度不变，风速增至10m/s 时，迎风面和背风面的压力将为多少？

已已知知：：u 1＝8m/s ，u 2＝10m/s ，ρ1＝ρ2，p 1，迎＝40N/m 2，p 1，背＝－24N/m 2。 解析：根据欧拉准数相等，即

2

2

22

2111u p u p ρρ=，得 2

21212122N /m

5.6240)810(1))((

=??==，迎，迎p u u p ρρ 2

21212122N /m

5.37)24()8

10(1))((

-=-??==，背，背p u u p ρρ 7－7 已知汽车高为1.5m ，行车速度为108km/h ，拟在风洞中进行动力特性实验，风洞风速为45m/s ，测得模型车的阻力为1.50kN ，试求模型车的高度以及原型车受到的阻力。

已已知知：：h ＝1.5m ，u ＝108km/h ＝30m/s ，u m ＝45m/s ，ρ＝ρm ，ν＝νm ，F m ＝1.50kN 。 解析：(1) 根据雷诺数相等，即

m

m

m νν

h u h

u =

，得

m 0.15.11)45

30

())((

m m m =??==h u u h νν (2) 根据牛顿准数相等，即

2

m

2m m m 22h u F h u F

ρρ=，得 kN 50.150.1)0

.15

.1()4530(1)())((

222m 2m m =???==F h h u u F ρρ 7－8 直径为0.3m 的管道中水的流速为1.0m/s ，某段压降为70kN/m 2，现用几何相似倍数为1/3的小型风管作模型试验，空气和水的温度均为20℃，两管流动均在水力光滑区。求：(1)模型中的风速；(2)模型相应管段的压力降。

已已知知：：l C ＝1/3，d ＝0.3m ，u ＝1.0m/s ，Δp ＝70kN/m 2，ρ＝1000kg/m 3，ρm ＝1.20kg/m 3，ν＝

1.0×10－6m 2/s ，νm ＝15×10－

6m 2/s 。

解析：(1) 根据雷诺数相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，得

m /s 450.1)10

0.11015(3))((6

6

m m m =????==--u d d u νν (2) 根据欧拉准数相等，即

2

m

m m 2u p u p

ρ?ρ?=，得

2

22m m m k N /m 1.17070)0

.145()10002.1())((

=??==p u u p ?ρρ? 7－9 模型水管的出口喷嘴直径为50mm ，喷射流量为15L/s ，模型喷嘴的受力为100N ，对于直径扩大10倍的原型风管喷嘴，在流量10000m 3/h 时，其受力值为多少？设水和空气的温度均为20℃。

已已知知：：l C ＝1/10，d m ＝50mm ，Q m ＝15L/s ，Q ＝10000m 3/h ，ρm ＝1000kg/m 3，ρ＝1.20kg/m 3，νm ＝1.0×10－

6m 2/s ，ν＝15×10－

6m 2/s ，F m ＝100N 。

解析：根据牛顿准数相等，即2m 2m m m 22d u F d u F ρρ=，注意到24d Q u π=，则有2m

m 2m

m 22

Q d F Q Fd ρρ=。 由此可得到 N 2.41100)50

1050()1015360010000)(10002.1()())((

22

3m 2m 2m m =?????==-F d d Q Q F ρρ 7－10 防浪堤模型实验，几何相似倍数为1/40，测得浪的压力为130N ，试求作用在原型防浪堤上浪的压力。

已已知知：：l C ＝1/40，F m ＝130N 。

解析：将牛顿准数Ne 与付鲁德准数Fr 进行组合，得 32

22Fr Ne l

g F l g u l u F ρρ== 由组合后的准数相等，即

3

m

m m 3l g F l g F

ρρ=，得 kN 8320130401))((

3m 3

m

m =??==F l l F ρρ 7－11 贮水池放水模型实验，已知模型几何相似倍数为1/225，开闸后10min 水全部放空，试求放空贮水池所需时间。

已已知知：：l C ＝1/225，τm ＝10min 。

解析：将斯特罗哈准数St 与付鲁德准数Fr 进行组合，得 l g gl

u l u 2

222/)/(Fr St ττ==

由组合后的准数相等，即 m

2

m

2l g l g ττ=

，得 m i n

15010225/m m =?==ττl l 7－12 溢水堰模型的几何相似倍数为1/20，模型中流量为300L/s ，堰所受推力为300N ，试求原型堰的流量和所受的推力。

已已知知：：l C ＝1/20，ρm ＝ρ，Q m ＝300L/s ，F m ＝300N 。

解析：(1) 根据付鲁德准数相等，即m 2m 2

l g u l g u =，注意到A Q u =，则有5

m

2m

52l g Q l g Q =。 由此可得 /s m 7.5363.020)(225

m 25m

=?==Q l l

Q

(2) 将牛顿准数Ne 与付鲁德准数Fr 进行组合，得 3

222Fr Ne l

g F

l g u l u F ρρ== 根据组合后的准数相等，即

3

m

m m 3l g F l g F

ρρ=，得 kN 2400N 104.2300201))((

63m 3

m

m =?=??==F l l F ρρ 7－13 油池通过直径d ＝250mm 的管路输送Q ＝140L/s 的石油，油的粘度为75×10－

6m 2/s ，现在几何相似倍数为1/5的模型中研究避免油面发生旋涡而卷入空气的最小油深h min ，试验应保证Re 数和Fr 数都相等。问：(1)模型中液体的流量和粘度应为多少？(2)模型中观察到最小液深h min 为60mm 时，原型中的最小油深h min 应为多少?

已已知知：：d ＝250mm ，Q ＝140L/s ，ν＝75×10－

6m 2/s ，l C ＝1/5，h min ，m ＝60mm 。

解析：(1) 试验应保证Re 数和Fr 数都相等，即

ννd

u d u =m

m

m ，d

g u d g u 2m 2

m =，并注意到2

4d Q

u π=

，得 ))((m m m d d Q Q νν=； 5m 2m )()(d d Q Q = 联立以上两式，解得

L/s 5.2140)5

1

()(25

25m m =?==Q d d Q

/s m 107.61075)5

1()(2

6623

23

m m --?=

??==ννd d

(2) 根据几何相似，可得

mm 300605)(

m min m

min =?==，h d d

h 7－14 用水试验如图所示的管嘴，模型管嘴直径d m ＝30mm ，当H m ＝50m 时，得流量Q m ＝18×10－

3m 3/s ，出口射流的平均流速u cm ＝30m/s ，为保证管嘴流量Q ＝0.1m 3/s 及出口射流的平均

流速u c ＝60m/s ，问原型管嘴直径d 及水头H 应为多少？已知试验在自动模化区(阻力平方区)。

已已知知：：d m ＝30mm ，H m ＝50m ，u cm ＝30m/s ，u c ＝60m/s ，Q m ＝18×10－

3m 3/s ，Q ＝0.1m 3/s 。

解析：已知试验在自动模化区(阻力平方区)，如果流体通过模型管嘴与通过原型管嘴的流动相似，那么，两者的速度系数和流量系数应分别相等，即??=m ，μμ=m 。则有

gH

u gH u 22c m

cm =

；

gH d Q gH d Q 24

124

12

m 2

m m

ππ=

所以 m 200)30

60

(50)(

22cm c m =?==u u H H mm 50m 05.0)20050()10181.0(03.0)()(4

1

21

3

41

m 21

m m ==??==-H H Q Q d d

7－15 溢流坝泄流模型实验，几何相似倍数为1/60，溢流坝的泄流量为500m 3/s ，试求：(1)模型的泄流量；(2)模型的堰上水头H m ＝6cm ，原型对应的堰上水头是多少？

已已知知：：l C ＝1/60，Q ＝500m 3/s ，H m ＝6cm ，

解析：(1) 由付鲁德准数相等，即m 2m 2

l g u l g u =，注意到24d Q u π=，可写成 5m

2m 52l g Q l g Q =。 由此得 /s m 0179.0500)60

1()(3

25

25m m =?==Q l l Q

(2) 根据几何相似，即

m

m l l

H H =，得 m 6.306.060m

=?==

H l l

H 7－16 用几何相似倍数为1/10的模型试验炮弹的空气动力特性，已知炮弹的飞行速度为1000m/s ，空气温度为40℃，空气的动力粘度为19.2×10－

6Pa ·s ；模型空气温度为10℃，空气的动力粘度为17.8×10－

6Pa ·s ，试求满足粘性力和弹性力相似，模型的风速和压力。

已已知知：：l C ＝1/10，u ＝1000m/s ，T ＝40℃＝313K ，T m ＝10℃＝283K ，μ

＝19.2×10－

6Pa·s ，μm

＝17.8×10－

6Pa·s ；设p ＝105 N/m 2。

解析：(1) 根据马赫数相等，即

m m a u a u =，注意到kRT a =，则有m

m T u T u

=。由此可得 m /s 87.9501000313

283

m m =?==

u T T u (2) 根据雷诺数相等，即

m m m m μρμρl u l u =，注意到RT p ρ=，则有m

m m

m m T l u p T l u p μμ=。由此得到 2

556

6m m m m m N/m 1082.81010)87.9501000)(313283)(10

2.19108.17())()()((?=????==--p l l u u T T p μμ 7－17 在风洞中进行超音速飞机的模型试验，模型的几何相似倍数为1/20，原型中大气温度为40℃，绝对压力为125kN/m 2，飞机航速为360m/s ，模型中空气温度为50℃，绝对压力为170kN/m 2，为保证动力相似，求模型风速。若模型中实测阻力为125N ，求原型飞机所受的阻力。

已已知知：：l C ＝1/20，T ＝t ＋273＝40＋273＝313K ，p ＝125kN/m 2，u ＝360m/s ，T m ＝t m ＋273＝50＋273＝323K ，p m ＝170kN/m 2，F Dm ＝125N 。

解析：(1) 根据弹性力相似，有

m

m KRT u KRT u

=

，则得到 m /s

7.365360313

323

m m =?=?=

u T T u (2) 根据阻力相似，并注意到气体状态方程，有

2m 2m m Dm 22D l u F l u F ρρ=， 或写成 2

m

2m m Dm

m 22D l u p F T l u p TF = 由此可得 N 36766125)20()7

.365360)(313323)(170125()())()((

22

Dm 2m 2m m m D =?==F l l u u T T p p F 7－18 车间长40m ，宽20m ，高8m ，由直径为0.6m 的风口送风，送风量为2.3m 3/s ，用几何相似倍数为1/5的模型实验，原型和模型的送风温度均为20℃，试求模型尺寸及送风量。(提示：模型用铸铁送风管，最低雷诺数60000时进入阻力平方区。)

已已知知：：l C ＝1/5，d 0＝0.6m ，Q 0＝2.3m 3/s ，ν＝νm ＝15×10－

6m 2/s ，Re b ＝60000。

解析：(1) 根据几何相似，即

m

m l l

d d =，得 车间模型的长为 m 8405

1

)(

m m =?==L d d L

车间模型的宽为 m 42051

)(

m m =?==B d d B 车间模型的高为 m 6.1851

)(

m m =?==H d d H 模型送风口的直径为m 12.06.05

1

)(

0m 0m =?==d d d d (2) 根据雷诺数相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，或写为

m

m m d Q d Q

νν=，由此得 /s m 46.03.215

1

))((

30m m 0m =??==Q d d Q νν 但是，在Re ＝60000时，进入阻力平方区(自动模化区)，所以不需要那么大的流量。 由60000Re m

m m

m ==

d Q ν，可得 /s m 108.012.0101560000360m =???=-Q 。

7－19 为研究温差射流运动的轨迹，用几何相似倍数为1/6的模型进行试验，已知原型风口的风速为22m/s ，温差为15℃，模型风口的风速为8m/s ，原型和模型周围空气的温度均为20℃，试求模型的温差应为多少？

已已知知：：l C ＝1/6，0u ＝22m/s ，ΔT 0＝15℃＝15K ，m ,0u ＝8m/s ，T a ＝T am ＝20℃＝293K 。 解析：根据阿基米德准数相等，即

am

m

02

m 0m 0a 02

00T T u gR T T u gR ??=，得模型风口的温差为

℃9.11K 9.11151)22

8

(6)())((

20a am 200m m 00m 0==???==T T T u u R R T ?? 7－20 为研究吸风口附近气流的运动，用几何相似倍数为1/10的模型实验，测得模型吸风口的流速为10m/s ，距风口0.2m 处轴线上流速为0.5m/s ，原型吸风口的流速为18m/s ，试求与模型相对应点的位置及该点的流速。

已已知知：：l C ＝1/10，m ,0u ＝10m/s ，m s ＝0.2m ，m max,u ＝0.5m/s ，0u ＝18m/s ，ρ＝C 。 解析：(1) 根据几何相似，即

m

m l l

s s =，得 m 0.22.010)(

m m

=?==s l l

s (2) 根据动量守衡关系，有 2

m

m 20m

0m 2200u u u u ρρρρ=，考虑不可压缩流体ρ＝C ，得

m /s 9.05.010

18

)(

m ，max m 00max =?==u u u u 7－21 气力输送管道中气流的速度为10m/s ，悬砂直径为0.03mm ，密度为2500kg/m 3，今在1：3的模型中进行空气动力性能试验，要求Re 数相等和悬浮状况相似，求模型气流的速度和模型砂的粒径。设空气温度为20℃。

已已知知：：l C ＝1/3，u ＝10m/s ，d s ＝0.03mm ，ρs ＝ρsm ＝2500kg/m 3，ρ＝ρm ＝1.20kg/m 3，ν＝νm ＝15×10－

6m 2/s 。

解析：(1) 根据雷诺准数相等，即

m

m

m νν

d u d

u =

，得模型气流的速度为

m /s

301031))((

m

m m =??==u d d

u νν (2) 将Re

24

D =

C 和1Re s f ≤=νd u ，代入自由沉降速度计算公式(6－66)，可得到斯托克斯自

由沉降速度公式(6－67)的使用条件为

μm 58.3m 1083.5])

2.12500(81.92.1)10152.1([62.2])([62.2531

263

1s 2s =?=-?????=-≤--ρρρμg d

即d s ＝0.03mm ＜58.3μm ，可以使用斯托克斯公式(6－67)计算砂粒的自由沉降速度。

为了保证悬浮状况相似，根据速度相似可知，砂粒的自由沉降速度与管道内的气流速度应相似，即

u

u u u m

f fm =

。将斯托克斯自由沉降速度公式(6－67)代入该式，得 u u d d m 2s

2

sm =

则悬浮状态下模型砂的粒径为

mm 052.010

30

03.0m s

sm =?==u u d d 7－22 已知文丘里流量计喉道流速u 与流量计压力差Δp ，主管直径d 1、喉道直径d 2，以及流体的密度ρ和运动粘度ν有关，试用瑞利法确定流速关系式。

已已知知：：),,,,(21νρ?d d p f u = 解析：)/,(Re 12d d p

u φρ

?=

7－23 假设自由落体的下落距离s 与落体的质量m ，重力加速度g 及下落时间τ有关，试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。

已已知知：：)(τ，，g m f s = 解析：2τg k s =

7－24 试用瑞利法推导不可压缩流体中流线型潜没物体所受到的阻力表示式，已知阻力F D

与物体的速度u 、尺寸l 、流体密度ρ和动力粘度μ有关。

已已知知：：),(D μρ，，l u f F = 解析：22a

D Re l u k F ρ=

7－25 水泵的轴功率N 与泵轴的转矩M 、角速度ω有关，试用瑞利法导出轴功率表达式。 已已知知：：),(ωM f N = 解析：ωM k N =

7－26 球形固体颗粒在流体中的自由沉降速度u f 与颗粒的直径d 、密度ρs 以及流体的密度ρ、动力粘度μ，重力加速度g 有关，试用π定理证明自由沉降速度关系式

d g d

u f u )(

f s f μ

ρρρ，= 已已知知：：),,,,(f d g f u s μρρ= 解析：d g d u f u )(

f s f μ

ρρρ，= 7－27 作用在高速飞行炮弹上的阻力F D 与弹体的飞行速度u 、直径d 、空气的密度ρ和动力粘度μ，以及音速a 有关，试用π定理确定阻力的关系式

22D )M (Re d u F ρφ，= 已已知知：：)(D a d u f F ，，，，μρ= 解析：22D )M (Re d u F ρφ，=

7－28 圆形孔口出流的流量Q 与作用水头H 、孔口直径d 、水的密度ρ和动力粘度μ以及重力加速度g 有关，试用瑞利法推导出孔口流量公式。

已已知知：：)(g d H f Q ，，，，μρ=

解析：2c

b a )(

Fr Re d d g d

H k Q =

题7－28图 题7－29图 7－29 已知矩形薄壁堰的溢流量Q 与堰上水头H 、堰宽b 、水的密度ρ和动力粘度μ以及重

力加速度g 有关，试用π定理推导流量公式。

已已知知：：)(g b H f Q ，，，，μρ=

解析：gH b H H

b H g H b g H Q 2)Fr (Re )(25

2

12

31，，，φμρφ== 7－30 在一定的速度范围内，流体绕过圆柱体，在圆柱体后部产生两侧交替释放的旋涡(卡门涡街)，已知旋涡释放频率n 与来流速度u ∞、流体的密度ρ和动力粘度μ，以及圆柱体的直径d 有关，试用π定理证明n 与其它量的关系为

(Re)f d

n u =∞

已已知知：：0)(=∞d u n f ，，，，μρ 解析：

(Re)f d

n u =∞

7－31 流体流动的压力损失Δp 取决于流体的速度u 、密度ρ、动力粘度μ、弹性模量E 、重力加速度g ，以及一些线尺寸s 、s 1和s 2。试确定其函数关系式。

已已知知：：),,,,,,,(21s s s g E u f p μρ=? 解析：

)M ,Fr ,Re ,,(212

s s s s f u

p

=ρ? 7－32 两个同轴的柱形圆筒，外筒固定，内筒旋转，筒间充满油液，求内筒旋转所需力矩M 的准数方程式。已知影响因素为旋转角速度ω，筒高H ，筒的间隙δ，筒的直径d ，流体的密度ρ和动力粘度μ。

已已知知：：),,,,,(μρδωd H f M = 解析：

),,(

2

5

2d d d H f d M

ωρμ

δωρ=

工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；

流体力学习题解答

《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．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。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量

9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．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。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。

工程流体力学(一)试题库

2009 年 秋季学期 工 程 流 体 力 学 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 班号 学号 姓名 一、解释下列概念：（20分） 1. 连续性介质模型、粘性、表面力、质量力 2. 等压面、压力体、流线、迹线 简述“流体”的定义及特点。 3. 恒定流动、非恒定流动、牛顿流体、正压流体 简述 Euler “连续介质模型”的内容及引入的意义。 4.动能修正因数、动量修正因数、水力半径、当量直径 简述“压力体”的概念及应用意义。 5. 有旋运动、无旋运动、缓变流动、急变流动 .简述研究“理想流体动力学”的意义。

二.简答题（10分） 1.流体粘性产生的原因是什么？影响流体粘性的因素有哪些？ 2.粘性的表示方法有几种？影响流体粘性的因素有哪些？ 3.举例说明等压面在静力学计算中的应用 4. 举例说明压力体在静力学计算中的应用 说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法 三．推导题（30分） 1试推导:流体在直角坐标系中非恒定可压缩流体连续性微分方程式为： 2．试推导粘性流体应力形式的运动微分方程 2．试从粘性流体应力形式出发推导粘性流体的运动微分方程（N-S 方程） 4. 由恒定流动、不可压缩流体流体微小流束的伯努利方程出发，推求粘性流体总流的伯努利方程，并指出其使用条件。 5.推求粘性不可压缩流体作恒定流动时的动量方程式 试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上有: z+p/ρg=c 1.试证明：粘性流体的动压强为 四、已知某流速场速度分布为 ,,x y z v yz t v xz t v xy =+=+= 10 d V dt ρ ρ+?=u v g ()1 3 xx yy zz p σσσ=- ++

流体力学习题答案讲解

【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时，体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由1 β=-=P p dV Vdp E 可得，由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由 1β= t t dV V dT

工程流体力学第二版习题答案_(杜广生)

《工程流体力学》习题答案（杜广生主编） 第一章 习题 1. 解：依据相对密度的定义：13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解：查表可知，标准状态下：2 31.976/CO kg m ρ=，2 32.927/SO kg m ρ=，2 31.429/O kg m ρ=， 2 31.251/N kg m ρ=，2 30.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为： 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为4atm 的空气的等温体积模量： 34101325405.310T K Pa =?=? ； （2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量： 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中，对于空气，其等熵指数为1.4。 4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知： 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解：由流体压缩系数计算公式可知： 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解：根据动力粘度计算关系式： 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解：根据运动粘度计算公式：

流体力学习题解答

习 题 六 1． 已知不可压缩平面流动的速度分布u=x 2+2x-4y ，v=-2xy-2y 。确定流动：（1）是否满足 连续性条件；（2）是否有旋；（3）驻点位置；（4）如存在速度势函数和流函数，求出它 们。4题 2． 已知不可压缩平面流动的速度势为：（1）?= r Q ln 2π；（2）?=x y arctan 2πΓ。求： （1）速度分布；（2）流函数和流动图案。5题图 3． 求以下平面流动的涡量场，并判断由给定涡量场能否唯一地确定相应的速度场。 （1） u=-y ，v=0；（2）u=-（x+y ），v=y ；（3）u=-y ，v=x ； 4． 已知平面流场的速度分布量为：r>a ，u=222y x y a +-ω，v=2 22y x x a +ω；r ≤a ，u=-y ω，v=x ω。ω为常数，a 为半径，求图中三条封闭曲线C 1，C 2，C 3的环量1Γ，2Γ，3Γ。 5． 证明以下分别用速度势和流函数表示的两个流场实际实际上是同一流场： 22y x x -+=?和y xy +=2ψ 6． 不压缩流体平面流动的速度势为x y x +-=2 2 ?，求其相应的流函数。 7． 在（1，0）和（-1，0）两点各有强度为4π的点源，试求在（0，0），（0，1），（0，-1）， （1，1）的速度。 8． 两个速度环量相等且为s m /102 =Γ的旋涡，分别位于y=3±处。求（1）原点处的分 速度u ，v ；（2）A （4，0）点处的u ，v ；（3）B （6，5）点处的u ，v ；（4）流线方程。15题图 9． 已知不可压缩流体平面流动的速度势为2 2 y x -=?，求在点（2，1.5）处的压强。设 驻点的压强为101kN/m 2 ，流体的密度为3 /19.1m kg =ρ。 10． 根据固定壁面可以和流线等价交换的原则，决定如下平面流动的速度势和沿壁面的 速度分布。 （1） 一强度为Q 的点源位于（a ，0）处，y 轴为固定壁面。 （2） 一强度为Q 的点汇位于（0，a ）处，x 轴为固定壁面。 11． x 轴上的两点（a ，0），（-a ，0）处分别放置强度为Q 的一个点源和一个点汇。证 明叠加后组合流动的流函数为： 2 222arctan 2a y x ay Q -+= πψ 12． 速度为V ∞的平行流和强度为Q 的点源叠加，形成绕半无穷体的流动。求其流函数 和速度势，并证明柱形体的外形方程为r=Q （θπθπsin 2/)∞-V ，它的宽度为Q/ V ∞。 13． 在平面xoy 上的点（a ，0），（-a ，0）处各放置一个强度为Q 的点源，在点（0，a ），

流体力学题库选择题

考生答题记录——第1章选择题（3题） 返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 3 题，共 6 分。答题得分：6分 【题型：单选】【分数：2分】 [1] 下列各力中，属于质量力的是 得 2分 分： 答：A A 重力 B 摩擦力 C 压力 D 雷诺应力 【题型：单选】【分数：2分】 [2] 水的动力粘度随温度的升高 得 2分 分： 答：B A 增大 B 减小 C 不变 D 不确定 【题型：单选】【分数：2分】 [3] 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 得 2分 分： 答：C A 剪应力和压强 B 剪应力和剪切变形 C 剪应力和剪切变形速度 D 剪应力和流速 考生答题记录——第2章选择题（6题）

返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 6 题，共 12 分。答题得分：12分 【题型：单选】【分数：2分】 [1] 流体静压强的作用方向为 得 2分 分： 答：D A 平行受压面 B 垂直受压面 C 指向受压面 D 垂直指向受压面 【题型：单选】【分数：2分】 [2] 静止的水中存在 得 2分 分： 答：C A 拉应力 B 切应力 C 压应力 D 压应力和切应力 【题型：单选】【分数：2分】 [3] 露天水池，水深10m处的相对压强是 得 2分 分： 答：C A 9.8kPa B 49kPa C 98kPa D 198kPa 【题型：单选】【分数：2分】

[4] 某点的真空度为60000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为 得 2分 分： 答：A A 40000Pa B 60000Pa C 100000Pa D 160000Pa 【题型：单选】【分数：2分】 [5] 垂直放置的矩形平板挡水，水深2m，水宽5m，平板所受静水总压力为 得 2分 分： 答：C A 9.8kN B 49kN C 98kN D 196kN 【题型：单选】【分数：2分】 [6] 金属压力表的读值是 得 2分 分： 答：B A 绝对压强 B 相对压强 C 绝对压强加当地大气压 D 相对压强加当地大气压 考生答题记录——第3章选择题（8题） 返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 8 题，共 16 分。答题得分：16分 【题型：单选】【分数：2分】

流体力学习题解答

流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．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 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１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。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 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、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或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。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其

工程流体力学教学--作者闻建龙工程流体力学习题+答案(部分)

闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（流动），这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下，固体则产生有限的变形。 因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生连续不断的变形。与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解：1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型，即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下，连续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm ）内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层 厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时，移动平板 所需的力各为多大？ 题1-3图 解：20℃ 水：s Pa ??=-3 10 1μ 20℃，3 /856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3 102.7μ 水： 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ

工程流体力学习题全解

工程流体力学习题全解 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第1章 绪论 选择题 【】 按连续介质的概念，流体质点是指：（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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分 子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切 应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故 d d t γ τμ =。 （b ） 【】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏 性；（d ）符合 RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【】 当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ）1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==???=。 （a ） 【】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应

流体力学题库

流体的粘滞切应力： 【例1-1】一平板距另一固定平板δ=0.5mm，二板水平放置，其间充满流体，上板在单位面积上为τ=2N/m2的力作用下，以μ=0.25m/s的速度移动，求该流体的动力黏度。 【解】由牛顿内摩擦定律由于两平板间隙很小，速度分布可认为是线性分布， 可用增量来表示微分(pa.s) 【例1-2】长度L=1m，直径D=200mm水平放置的圆柱体，置于内径D1=206mm的圆管中以u=1m/s的速度移动，已知间隙中油液的相对密度为d=0.92，运动黏度=5.6×10-4m2/s，求所需拉力F为多少？ 解】间隙中油的密度为 （kg/m3）动力黏度为（Pa·s）由牛顿内摩擦定律由于间隙很小，速度可认为是线性分布 如图所示，转轴直径=0.36m，轴承长度=1m，轴与轴承之间的缝隙＝0.2mm，其中充满动力粘度＝0.72 Pa.s的油，如果轴的转速200rpm，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 解：油层与轴承接触面上的速度为零，与轴接触面上的速度等于轴 面上的线速度： 设油层在缝隙内的速度分布为直线分布，即则轴表面上总的切向力为： 克服摩擦所消耗的功率为： 三、解题步骤 1.判断形心位置； 2.计算左边的总压力和作用点； 3.计算右边的总压力和作用点； 4.计算总压力F=F1-F2；

5.由力矩平衡，计算总压力的作用点。 静水奇象 应用：对容器底部进行严密性检查 一块平板矩形闸门可绕铰轴A 转动，如图示。已知θ=60°，H=6 m ，h1=1.5 m ，h=2m ，不 计闸门自重以及摩擦力，求开启单位宽度b=1 m （垂直于纸面）的闸门所需的提升力F ？ 四、静止液体作用在曲面上的总压力的计算程序 (1)将总压力分解为水平分力Fx 和垂直分力Fz (2)水平分力的计算 (3)确定压力体的体积(4)垂直分力的计算， 方向由虚、实压力体确 (5)总压力的计算， (6)总压力方向的确定， [例2-７]下图表示一个两边都承受水压的矩形水闸，如果两边的水深分别为h1=2m ，h2=4m ， 试求每米宽度水闸上所承受的净总压力及其作用点的位置。 【解】 淹没在自由液面下h1深的矩形水闸的形心yc=hc=h1/2 每米宽水闸左边的总压力为 由作用点F1位置 其中通过形心轴的惯性矩IC=bh31/12，所以 即F1的作用点位置在离底1/3h=2/3m 处。淹没在自由液面下h2深的矩形水闸的形心 yc=hc=h2/2。每米宽水闸右边的总压力为 同理，F2作用点的位置在离底1/3h2=2/3m 处。 该平衡，即 [例2-８]试绘制图中abc [例２-９]液体，试求每个螺栓所受的拉力 [解]取上半球为隔离体进行受力分析，据∑Fz=0得 FT=PZ/N z T == )3 (32)(232R H R R R H R V p +=-+=πππ

流体力学课后习题与解答

1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（ ） （a ）流体的分子；（b ）流体的固体颗粒；（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。 1.2 作用于流体的质量力包括：（ ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（ ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿摩擦定律直接有关的因素是：（ ） （a ）剪应力和压强（b ）剪应力和剪应变率（c ）剪应力和剪应变（d ）剪应力和流速 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（ ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（ ） （a ）2 /s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（ ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合 RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（ ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 2.1 静止流体中存在：（ ） （a ）压应力；（b ）压应力和拉应力；（c ）压应力和剪应力；（d ）压应力、拉应力和剪应力。 2.2 相对压强的起算基准是：（ ） （a ）绝对真空；（b ）1个标准大气压；（c ）当地大气压；（d ）液面压强。 2.3 金属压力表的读值是：（ ） （a ）绝对压强（b ）相对压强（c ）绝对压强加当地大气压（d ）相对压强加当地大气压 2.4 某点的真空度为65000Pa ，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ ） （a ）65000Pa ；（b ）55000Pa ；（c ）35000Pa ；（d ）165000Pa 。 2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是：（ ） （a ）abs p =p +V p ；（b ）p =abs p +a p ；（c ）V p =a p -abs p ；（d ）p =V p +V p 。 2.6 在密闭容器上装有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 ）1p >2p >3p ；（b ）1p =2p =3p ； （b ）（c ）1p <2p <3p ；（d ）2p <1p <3p 。

工程流体力学习题及答案

工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ，

流体力学习题解答

2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．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 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或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。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 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。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。

25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 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 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错

流体力学题库填空

考生答题记录——第1章填空题（3题） 返回 [阶段测试] 列表本套试题共3题，300分。答题得分：300分[提交时间：2014-06-26 22:44:30] 【题型：填空】【100分】 [1]水的动力粘度随温度的升高而_____ 得 100分 分： 答：减小 【题型：填空】【100分】 [2]空气的动力粘度随温度的升高而______ 得 100分 分： 答：增大 【题型：填空】【100分】 [3]与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是_________ 得 100分 分： 答：剪应力和剪切变形速度 第2章填空题（8题） 返回阶段测试列表 本套单元测试共 8 题，共 800 分 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [1] 金属压力表的压强读值是_______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [2] 绝对压强的起算基准是________ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [3] 相对压强的起算基准是_______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [4] 作用在曲面上的静水总压力铅垂分力的大小等于______中的液体重量。 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [5] 当压力体是实压力体时，受压曲面所受总压力的铅垂分力向_______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】

[6] 当压力体是虚压力体时，受压曲面所受总压力的铅垂分力向_______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [7] 静止流体中只存在______应力 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [8] 水深5m处的静压强是________kPa 第3章填空题（10题） 返回阶段测试列表 本套单元测试共 10 题，共 1000 分 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [1] 流线近于平行直线的流动称为_________ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [2] 一元流动是______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [3] 总流连续性方程是_________原理的流体力学表达式 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [4] 在渐变流的过流断面上，液体动压强的分布规律为_____ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [5] 粘性流体总水头线沿程的变化是_____ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [6] 测压管水头线的沿程变化是可能下降、可能______ 、也可能保持水平 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [7] 伯努利方程中z表示的物理意义是______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [8] 伯努利方程中p/ρg表示的物理意义是______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [9] 伯努利方程中v2/2g表示的物理意义是_______ 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [10] 伯努利方程中hw表示的物理意义是_______ 第4章填空题（8题） 返回阶段测试列表 本套单元测试共 8 题，共 800 分 【题型：填空】【100分】【限300个汉字以内】 [1] 当量直径是水力半径的______倍

(完整版)工程流体力学习题及答案

第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）第 2章 流体静力学 选择题：

流体力学习题解答3

习 题 三 1． 平面流动的速度为u=x 2 y ，v=xy 2 ，求证任一点的速度和加速度方向相同。 2． 试证明，变截面管道中的连续性方程为： t ??ρ+x A uA ??)(ρ=0 3． 流进入一段管道，入口处速度均匀分布，V 0=0.5m/s ，出口处速度分布为 u(r)=u m [1-(R r )2 ], R 为管半径，r 是点到管轴线的距离，u m 为轴线（r=0）处的流速度，求u m 的值。 4． 如图，用水银压差计测量油管中的点速度，油的密度ρ=800kg/m 3 ，当读数h ?=60mm 时，油的速度u 为多少？ 10题图 5． 文丘里管测流量。已知D=25mm ，d=14mm ，喉部与其上游的压差为883Pa ，流量系数μ=0.96，求管中水的流量Q 。 6． 为了测量矿山排风管道的气体流量Q ，在其出口处装有一个收缩，扩张的管嘴，在喉部处安装一个 细管，下端插如水中，如图。已知ρ =1.25kg/m 3 ， ρ ˊ=1000 kg/m 3 ,h=45mm ，d 1=400mm ， d 2=600mm ，求Q 。 7．池的水位高h=4m ，池壁有一小孔，孔口到水面高差为y ，如图。如果从孔口射出的水流到达地面的水平距离x=2m ，求y 的值。16题图 8．旋转洒水器两臂长度不等，,5.1,2.121m l m l ==若喷口直径d=25mm ，每个喷口的水流量为 Q s m /1033 3 -?=，不计摩擦力矩，求转速。 3-18 管流的速度分布为：u=u n m R r )1(- 式中，R 为管道半径，r 是点到轴线距离，u m 是轴线上的速度，n 为常数。试计算动能修正系数和动量修正系数α和β。如果n=1/6和1/7，α和β的值为多少？ 10．在开口水箱液面下h=2m 处的壁面开孔并接一条长l=0.5m 的水平水管，当管出口阀门打开时，小管的出流速度随时间变化，求出流速从零到0.95gh 2所经历的时间是多少？ 11．水流从水库的一条长l=1000m ，管径d=1.2m 的水平管道引至水轮发电机，水位h=50m 。为减弱管流的压力波动，管尾处设有一个直径D=3.6m 的调压井。当管道阀门关闭时，如果管内的水发生振荡，求调压井水面的振荡周期。21题图 12．单位宽度的平板闸门开启时，上游水位h m 21=，下游水位h m 8.02=，试求水流作用在闸门上的力R 。 23题图 13．水平面的管路在某处分叉，主干管和分叉管的直径，水流量分别为 d ,/15.0,/2.0,/35.0,300,400,5003 33231321s m Q s m Q s m Q m d m d m ======夹角45=α°， β=30°，主干管在分叉处的表压强为8000N/m 2，试求水流对于此分叉段的作用力。25题图

流体力学课后习题答案

【2012年】《液压与气压传动》继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作

用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统常使用液压油液作为工作介质。 1.3 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格

工程流体力学习题答案

第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计，内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3，测压计读数h 1=100mm ，h 2=115mm 。与水相比，U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计（图3-43）的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知：H =3m ， h 1=1.4m ，h 2=2.5m ，h 3=1.2m ，h 4=2.3m ，水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图 ()()

()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2 。试确定：（1） 容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？ 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ，0=y f ，g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = （1） ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ