流体力学期末复习,计算部分
三计算题
一、粘性
1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度V=1.0m/s ，板与固定边界的距离δ＝1mm ，油的粘度μ＝0.09807Pa ·s 。试求
作用在平板单位面积上的切向力。
2. 一底面积为2
cm 5045?， 质量为6kg 的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动， 木 块运动速度s m 2.1=u
，油层厚度
m m 1=δ，斜面角C 02 =θ（如图所示），求油的动 力粘度μ。
δ
u
θ
二静力学
1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。已知容器内点A 的相对压强为4.9×104
Pa 。若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m 3
,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg ＝13.6×103
kg/m 3
,h 1=0.2m,试问水银柱高度差h 2是多大？
2．如图所示的半园AB 曲面，宽度m 1=b ，直径m 3=D ，试求曲AB 所受的静水总压力。
D
/2
A
B
水
水
D
α
O B O A H
p a
3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K ，已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。假设不考虑能量损失，以
O-O 面为基准面，试问：阀门K 关闭时，A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？
4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 2m kN 9.8=g
A ρ的 油 和2m kN 00.10=g
B ρ的盐水，差压计内工作液体为水银。
m 21=h ，m 32=h ，m 8.03=h ，若B 点压强2cm N 20=B p ，求A 点压强A p 的大小。
?
?
M M
A B 汞
h h h γγA
B
1
2
3
5. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m 1=R ，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ，
求每个铆钉所受的拉力。
R
H
6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A 点的高度h 1=0.46m ，左右两侧液面高度差h 2=0.4m ，
试求容器内液体中A 点的压强，并说明是否出现了真空。已知水银的密度ρHg ＝13.6×103
kg/m 3
。
7．在储水容器垂直壁的下面，有一1/4圆柱面形的部件AB ，该部件的长度L=0.8m ，半径R=0.4m ，水深H= 1.2m,试求水作用在部件AB 上的总压力。
8. 一矩形挡水平板如图所示，板宽5m ，板高6m ，试求作用于平板上的静水总压力的大 小、方向及作用点。
o o o o o o o o o o o o o o o
o A
B
1m
6m
三、运动学
1．直径d 为100mm 的输水管中有一变截面管段，其最小截面的直径d 0为25mm ，若测得管中流量Q ＝10L/s ，求输水管的断面平均流速
v 和最小截面处的平均流速v 0 。
四、动力学
1．已知二维流动 t x u x +＝，t y u y +-=，试求0=t 时通过点（－1，－1）的流线。
2．已知二维流动，Kx u x
=，Ky u y -=，式中K 为常数，试求流线方程
3. 设管路中有一段水平（xoy 平面内）放置的等管径弯管，如图所示。已知管径d=0.2m ， 弯管与x 轴的夹角?=45α， 管中过流
断1－1 的平均流速s m 41=V ，其形心处的相 对压强Pa 1081.941?=p ，若不计管流的能量损失，试求水流对弯管的作用
R 。
11
2
2
p 1V 1V 2
p 2
R
R'x R'y
y
x α
o
4. 一水平放置的渐缩管，水从大直径d 1断面流向小直径d 2断 面。 已知mm 2001
=d ，
,m kN 4021=p mm 100,s m 221==d V ，不计摩擦，试求水流对渐缩管的轴向推力。
p 1V 1
F
V 2p 2
1
1
2
2
d 1
d 2
五、流体阻力与能量损失
1．设圆管直径d ＝200mm ，管长L=1000m ，输送石油的流量Q=0.04m 3
/s,石油运动粘滞系数s cm /6.12=ν
，试求该管段的沿程损失
h f 。
2. 如图所示，水流由水箱经等直径管道恒定出流，d=5cm ，H=5m ，水箱至出口全部水头 损失
m 10=-B w h ，求管中流速和流量。
H
d
3. 通过水平圆管流出的液体流量为s m 10
1.033
-?，其装置如图所示。 试证明流动为层流（不计局部损失）
。 H
0.6m
l 1.2m
1cm d
一、 明渠水流．
1、 有一梯形断面粘土渠道，已知底宽B=10米，均匀流水深H=3米，边坡系数m=1.0,土壤的粗糙系数n=0.02，通过的流量Q=39m 3
/s,
试确定每公里长度上的沿程损失h f .
解： A=(b+mh)h=39,
χ=b+2
h m 21+=18.5,
R=
χ
A
=2.11, V=
A
Q
=1.0m/s C=6
1
1R n =56.63 , h f =R
c lv 2
2=0.148m
2．有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，
当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。
3．某矩形断面渠道，渠宽b ＝1.0m ，通过的流量Q ＝2.0m 3
/s,试判别水深各为1.0m 和0.5m 时渠中水流是急流还是缓流？
七有压管流
1．设有一管路，如图所示，已知A 点处的管径d A ＝0.2 m ，压强p A ＝70 kPa ；B 点处的管径d B ＝0.4 m ，压强p B ＝40 kPa ，流速V B =1
m/s ； A 、B 两点间的高程差Z ?=1 m 。试判别A,、B 两点间的水流方向，并求出其间的能量损失w h 。
2. 用直径cm 5=d 的虹吸管从水箱中引水，虹吸管最高点距水面m 5.21
=h ， 上升段损 失m 2.01=w h ，下降段损失
m 5.02=w h 。若虹吸管允许的最大真空度 为O mH 76.72， 那么该管最大流量是多少？
h h d
1
1
33
2
2
1
2
31. 油管的直径d=8mm ，通过流量
s cm 773=Q ，在长度 l=2m 的管段两段，水银压差计读值cm 6.9=p h ，油的密度
33m kg 109.0?=ρ，水银的密度33m kg 106.13?=p ρ，求断面 平均流速和沿程损失。
l
h p
34．已知二维流动，Kx u x =，Ky u y -=，式中K 为常数，试求流场的加速度。
35．一圆弧闸门，宽度m 4=b ，圆心角045=?
， 半径m 2=R ，闸门转轴恰与水面齐平（如图示）
，求水对闸门的总压力的大小和方向。
?
B
R
O
A
36．设有一密闭容器，液面上的压强为0.5工程大气压，现在容器底部接一段管道，管长l 为4.0m,与水平面成30°，出口断面直径d
为50mm ，若管道进口断面中心位于水下深度H 为5m,管道系统总水头损失
m h w 3.2 ，求管道的出流量Q 。
37．有一管道，已知半径r 0＝15cm,测得其流动时水力坡度J ＝0.15，试求管壁处和离管轴r ＝10cm 处的切应力τ。
39．有一梯形断面渠道水流为均匀流，已知通过的流量Q ＝39m 3
/s,边坡系数m=1.0，底坡i=0.0002,底宽b=10m,水深h=3m,试求粗糙
系数n （用曼宁公式计算）。
40．如图所示，一水平管路突然扩大，已知直径d1＝5cm ，d 2＝10cm ，管中通过的流量Q ＝0.02m 3
/s ，试求该突然扩大管段的局部水
头损失h j 。
41．试求图中A 、B 、C 三点的相对压强及绝对压强大小，已知当地大气压强为2m kN
98。
?
?
?
C
B A
3m
1m
42. 水箱真空M 的读数为2m kN 98.0，
水箱与油箱的液面差H =15.m ，水银柱液面差m 2.02=h ，油的比重3
m kN 85.7=g ρ，求1h 为多少米？
h h p H 水
油
1
2
M
C
γ
γHg
44．图示平面闸门AB ，宽1m ，倾角045=α，左侧水深3m ，右侧水深2m ，试求静水总压力大小、方向和作用点。
A
B
3m
2m
α
45.为了收集某渠道糙率n 的资料，今测得流量Q=9.45m 3/s ，水深h 0=1.20m 。在长为L=200m 的渠段内水面降落Δz=0.16m ，已知渠道
断面尺寸底宽b=7.0m ，边坡系数m=1.5。求n 值。
3108.0-?=i
46．设不可压缩流体平面无旋流动的流速势为φ=
-x y xy 33
, 它是否满足流体的连续性条 件。
48. 输水管道直径d=50mm ，流s m 1034.333-?=Q
，水银压差计读值m m 150=?h 汞柱，沿程损失不计。试求阀门k 的局部阻
力系数。
h
阀 门
49．一自重为9N 的圆柱体，直径d ＝149.4mm ，在一内径D=150mm 的圆管中下滑，若圆柱高度h ＝150mm ，均匀下滑的速度v ＝46mm/s ，求圆柱体和管壁间隙中油液的粘滞系数μ的值。
50．如下图，为测盛水密封容器中液面压强0p ，在A 点装一U 型测压管，已知A 点位于液面之下1.5米，H=2米。试求液面的压强
p 0，并说明是否出现真空。
51．在水渠中放置一水平底边的矩形闸门，如图所示。已知闸门宽度b ＝5m ，闸门高度H ＝2.0m,闸门前水深H 1＝3m ，闸门后水深H 2
d
D
h
p 0 A ?
p a
H
＝2.5m ，求作用在闸门上的静水总压力的大小、方向和作用点。
52．图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ
3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。
53．已知二维流动 t x u x +＝，t y u y +-=，试求1=t 时流体质点在（－1，－1）处的加速度。
54．设石油在圆管中作恒定均匀流，已知管径d ＝10cm,流量Q ＝500cm 3
/s,石油密度
3/850m kg =ρ，运动粘滞系数
s m /108.125－?=ν，确定每米管长的沿程损失f
h 。
55．混凝土矩形渠道，已知水深h ＝0.8m ，底宽b ＝1.2m ，粗糙系数n ＝0.014，通过的流量Q ＝1.0m 3
/s ，试求渠道的坡度。
56. 图示有一水平放置的三通水管， 干管mm 12001=d ，两支管mm 80032==d d ，045=θ
， 干管s m 231=Q ，支管流量
32Q Q =，断面1－1处的动水压强2
1m kN 100=p ，断面1－1到2－2（ 或3－3）的水头损失g
V h w 221=，求水流作用于支墩的力。
Q 1
11
Q 3x
R Q 22
2
3
3
θθ
57．有一过水断面为矩形的人工渠道，其宽度B 为1m ，测得断面1-1和2-2处的水深h 1、h 2分别为0.4m 和0.2m ，若断面2-2的平均流速为5m/s ，试求通过断面1-1的平均流速V 1和流量。
58. 有一圆柱形容器，内盛三种液体，上层为γ1=7.84KN/m 3的油，中层γ2 =9.8KN/m 3的水， 下层为γ3 =133.28KN/m 3 的 汞。已知各
层高度h 均为1m ，容器直d=1.0m ，当地大气 压强p a =98KN/m 2 ，试求： A 、B 点的相对压强 (用KN/m 2表示)
?
?
h/2A B h
h h
d
γ
γγ
1
23
59. 用m 14m ?的矩形闸门垂直挡水，水压力对闸门底部门轴的力矩等于多少？
轴4m
60.有一梯形断面的渠道，其宣泄流量Q ＝2.28m 3/s ，渠道底宽b ＝2.5m ，正常水深h ＝1.0m ，边坡系数m=1.0，壁面n ＝0.025，试确
定渠道的底坡i ＝？
62. 某速度场可表示为
=+-=+=z y x u t y u t
x u 试求：t=0时，通过点A(－1，－1)的流线。
63. 水流从水箱经水平管路流出，管道上设有一阀门K 。已知H=2.0m ，水平管路长20m ，直径d=20mm ，管路进口处的局部阻力ξ1
＝0.5，阀门处ξ2＝2.0，沿程阻力系数λ＝0.04，确定管路的流量。
64．如图所示串联供水管路，各段管长l AB =500m ，l BC =400m ，l CD =300m ；管径d AB =400mm ，d BC =300mm ，d CD =200mm ；流量q 1=50 l/s ，
q 2=40 l/s,q 3=30 l/s ；若管路的沿程摩阻系数λAB =0.03，λBC =0.035，λCD =0.04；D 点所需的自由水头为25m ，试求水塔的供水高度H 。
工程流体力学期末复习重点
第一章 1、流体得定义: 流体就是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形得物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体得连续介质假设 流体就是由无数连续分布得流体质点组成得连续介质。 表征流体特性得物理量可由流体质点得物理量代表,且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体得膨胀系数与压缩系数全为零得流体 ４、流体得粘性 就是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力得性质,就是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形得能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上得切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体得动力粘度。即 μ— 动力粘性系数、动力粘度、粘度, ?Ｐａ?s或ｋg/(m?ｓ)或(N?s）/m2。 6、粘性得影响因素 (１）、流体得种类 （2)、流体所处得状态(温度、压强) 压强通常对流体粘度影响很小:只有在高压下,气体与液体得粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大:对液体,粘度随温度上升而减小； 对气体,粘度随温度上升而增大。 粘性产生得原因 液体:分子内聚力T增大,μ降低 气体：流层间得动量交换T增大，μ增大 第二章 第三章 １、欧拉法 速度: 加速度: 矢量形式: 2、流场—— 充满运动流体得空间称为流场 流线——流线就是同一时刻流场中连续各点得速度方向线。 流线方程 流管——由流线所组成得管状曲面称为流管。 流束——流管内所充满得流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面得流体量? 以体积表示称为体积流量Q (m３/s) 以质量表示称为质量流量Ｑｍ(kg／s) 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Hｅlｍholtz)速度分解定理 旋转
电大流体力学期末总复习考试答案
20XX年电大流体力学期末总复习考试答案小抄 期末总复习 选择题 1. 堰流流量Q与堰上全水头H0的关系是( )。 (a)1/2次方的关系 b 1次方的关系 (c)3/2次方的关系 d 2次方的关系 2.理想流体与实际流体的主要区别在于。 a 是否考虑粘滞性 b 是否考虑易流动性 c 是否考虑重力特性 d 是否考虑惯性 3. 在均质孔隙介质中,渗流流速u与水力坡降J的几次方成比例。 (a)1/2次方 b 1次方 (c)3/2次方 d 2次方 4.对于实际流体,总水头线是( )的线。 (a)沿程下降。 (b)沿程升高。。 (c)沿程可升可降。 (d)沿程不升不降。 二、判断题 判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√,否则划。 1.动能修正系数与断面流速分布有关。( ) 2.临界雷诺数的大小与流体的性质无关。( ) 3.长短是指管道几何长度长的管道。( )
4.谢齐(Chezy)公式适用于紊流粗糙区。 () 5.按程沿程阻力系数的变化规律,尼古拉滋试验曲线分为三个区。( ) 6.对于以重力为主导因素的流动,可按佛劳德准则进行模型设计。( ) 三、简答题 等压面是水平面的条件有那些? 流体静压强的有那两个特性? 明渠均匀流有那些特性? 4. 说明描述流体运动的两种方法(拉格朗日法与欧拉法)的主要区别。 四、绘图题 1. 绘出下面图中平面上相对压强分布图。 2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。 五、计算题 在封闭水箱中,,(如图),压力表读数为4.9KN/m2,求A点和水面压强。 2.圆形有压涵管穿过路基,管长,管径,上下游水位差,管路沿程阻力系数,局部阻力系数:进口,弯管,水下出口,求通过流量? 3.宽为1m的矩形闸门AB,倾角45°,水深,求作用于闸门上的静水压力和作用点。 参考答案 一、选择题 1.(c) 2. a 3. b 4.(a) 二、判断题 1.(√) 2.() 3.() 4.(√) 5.() 6.(√)
流体力学计算题及答案
流体力学计算题及答案
第二章 例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z 0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z 1=0.03m , z 2=0.18m , z 3=0.04m, z 4=0.20m, 水银密度 3 /13600m kg ρ='，水的密度3 /1000m kg ρ= 。试求水面的相 对压强p 0。 解： a p z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100Θ ) ()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴ 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高 程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的
Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30°，试求压强差p 1 – p 2 。 解： 2 24131 )()(p z z γz z γp =-+--Θ θ L γz z γp p sin )(4321=-=-∴ 例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如 图所示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、 z 4 ，试求压强差p A – p B 。解： 点1 的压强 ：p A )(21 2 2 2 z z γp p A --=的压强：点 ) ()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 ) ()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴
工程流体力学复习知识总结
一、 二、 三、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（错误） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正 确） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错 误） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正 确） 7.流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8.流线和等势线一定正交。 （正确） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正 确） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（正确） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正 确） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（正确） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正 确） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错 误） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。（错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误） 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量 Q为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为，总阻抗S为。
流体力学计算题及答案.docx
例 1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程 z0=3m,压差计各水银面的高程分别为z1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m,水银密度ρ13600kg / m3，水的密度ρ 1000kg / m3。试求水面的相对压强p0。 解： p0γ(z0 z1 ) γ'( z2z1) γ'(z4z3 ) p a p0γ'(z2z1 z4z3 ) γ(z0 z1 ) 例 2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为 θ的Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm，倾角θ=30 °，试求压强差p1– p2。 解：p1γ(z3z1 )γ(z4z2 ) p2p1p2γ(z3z4 )γL sinθ 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如图所示）。两个U形管的工作液体为水银， 密度为ρ2，其连接管充以酒精，密度为ρ 1 。如果水银面的高度读数为z1、 z 2、 z 3、z4，试求压强差p A– p B。
解：点 1 的压强： p A点2的压强： p2p Aγ2( z2z1 ) 点 3的压强： p3 p Aγ2( z2z1 )γ1( z2 z3 ) p4p Aγ2( z2z1 ) γ1(z2z3 ) γ2( z4z3 ) p B p A p Bγ2(z2 z1 z4z3 ) γ1( z2z3 )例 4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体总压力。 解：p 1 2r2gz C p 1 2r2gz p a 22 在界面 A-A 上： Z = - h p 1 2r2gh p a F( p p a ) 2 rdr 21 2 R41 ghR2 R 2082 例 5：在一直径 d = 300mm，而高度 H= 500mm的园柱形容器中注水至高度h1 = 300mm， 使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图所示。 (1) 试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n1； (2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数 n2，此时容器停止旋转后水面高度 h2将为多少？ 解： (1)由于容器旋转前后，水的体积不变( 亦即容器中空 气的体积不变 ) ，有：图1d 2L1 d 2 (H h1 ) 424 L 2( H h1 ) 400 mm0.4 m 在 xoz 坐标系中，自由表面 2 r 2 1 的方程：z0 2g 对于容器边缘上的点，有： d 0.15m z0 r 2 2gz0 2 9.80.4 r 20.152 ∵ 2 n / 60L0.4m 18.67( rad / s) n1 606018.67 2 178.3 (r / min) 2 (2) 当抛物面顶端碰到容器底部时，这时原容器中的水将被甩出一部分，液面为图中2
西安交通大学-流体力学-期末总复习
第一章流体及其主要物理性质 一概念 流体：在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物体。 连续介质模型：假定组成流体的最小物质实体是流体质点，流体是由无限多个流体质点组成，质点之间不存在间隙。 适用条件：分子平均自由程远小于流动问题特征尺寸。 不适用条件：稀薄气体，激波层内等。 粘性：流体抵抗剪切变形（相对运动）的一种属性。 流体层间无相对运动时不表现粘性 牛顿平板实验： 两板间流体速度： 剪切力，即： 或： 式中与板间流体的种类、流体的温度、压强有关，成为液体的动力粘性系数，简称粘性系数。 流体做任意层状流动： 牛顿内摩擦定律的数学表达式 式中是角变形率或角变形速度。 凡符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 产生粘性机理： 同一种流体的动力粘性系数与流体的温度有很大的关系，而受压强的影响很小。液体与气体的产生粘性机理不一样，液体的粘性主要取决于分子间的距离和分子间的吸引力，故温度升
高粘性下降；气体的粘性主要取决于分子气体热运动所产生的动量交换，故温度升高，其粘性增大。 在国际单位中： μ反应流体真实粘性的大小 运动粘性系数： 物理单位是： 粘性系数等于零的流体称为理想流体或无粘流体。 工程上常用体积弹性模量衡量流体的可压缩性，体积弹性模量定义为： 体积弹性模量的量纲和压强相同，是或。 流体的压缩性越大，则越大，即越小；反之，可压缩性越小，则越 小，即越大。 体积弹性模量又可以表示为： 等温体积弹性模量： 等熵体积弹性模量： 由： 当很小或者很大，由或者二者兼得，则此时流体的密度相对变化量就很小。如果忽 略流体密度的变化，不考虑流体的可压缩性的影响，这种简化的模型称为不可压缩流体，其密度可视为常量；反之，考虑密度为变量或压缩性影响的流体，称为可压缩流体。 不可压缩流体：液体低速流动的气体 可压缩流体：气体水下爆炸和水锤现象的液体
(完整版)流体力学练习题及答案
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、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性之一 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 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
工程流体力学期末复习重点
第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大
1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场 —— 充满运动流体的空间称为流场 流线—— 流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管—— 由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束—— 流管内所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量 Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+??+??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++=
(完整版)流体力学期末试题(答案)..
中北大学 《流体力学》 期末题
目录 第四模块期末试题 (3) 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3) 流体力学考试试题（A） (3) 流体力学考试试题（A）参考答案 (6) 中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8) 流体力学考试试题（A） (8) 流体力学考试试题（A）参考答案 (11)
第四模块 期末试题 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A ） 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ） A 、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C 、理想流体 D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y u d d μ τ =中的 y u d d 为运动流体的（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率 3．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、 0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强 p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ） A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0< C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。 答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流 (2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -? (2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽 三计算题 一、粘性 1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。已知平板运动速度V=1.0m/s，板与固定边界的距离δ＝1mm，油的粘度μ＝0.09807Pa·s。 试求作用在平板单位面积上的切向力。 2. 一底面积为2 cm 50 45?，质量为6kg的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度s m 2.1 = u，油层厚度mm 1 = δ，斜面角C 02ο = θ（如图所示），求油的动力粘度μ。 δ u θ 二静力学 1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。已知容器内点A的相对压强为4.9×104Pa。若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m3,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg＝13.6×103kg/m3,h1=0.2m,试问水银柱高度差h2是多大？ 2．如图所示的半园AB 曲面，宽度m 1= b，直径m 3= D，试求曲AB 所受的静水总压力。 D /2 A B 水 水D α O B O A H p a 3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K ，已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。假设不考虑能量损失，以 O-O 面为基准面，试问：阀门K 关闭时，A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？ 4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 2m kN 9.8=g A ρ的 油 和2 m kN 00.10=g B ρ的盐水，差压计内工作液体为水银。 m 21=h ，m 32=h ，m 8.03=h ，若B 点压强2cm N 20=B p ，求A 点压强A p 的大小。 ? ? M M A B 汞 h h h γγA B 1 2 3 5. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m 1=R ，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ，求 每个铆钉所受的拉力。 R H 6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A 点的高度h 1=0.46m ，左右两侧液面高度差 h 2=0.4m ，试求容器内液体中A 点的压强，并说明是否出现了真空。已知水银的密度ρHg ＝13.6×103kg/m 3。 课后习题 第一章 1.计算流体动力学的基本任务是什么 计算流体动力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。 2.什么叫控制方程？常用的控制方程有哪几个？各用在什么场合？ 流体流动要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。如果流动包含有不同组分的混合或相互作用，系统还要遵守组分守恒定律。如果流动处于湍流状态，系统还要遵守附加的湍流输运方程。控制方程是这些守恒定律的数学描述。 常用的控制方程有质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分质量守恒方程。质量守恒方程和动量守恒方程任何流动问题都必须满足，能量守恒定律是包含有热交换的流动系统必须满足的基本定律。组分质量守恒方程，在一个特定的系统中，可能存在质的交换，或者存在多种化学组分，每种组分都需要遵守组分质量守恒定律。 4.研究控制方程通用形式的意义何在？请分析控制方程通用形式中各项的意义。 建立控制方程通用形式是为了便于对各控制方程进行分析，并用同一程序对各控制方程进行求解。 各项依次为瞬态项、对流项、扩散项、源项。 6.CFD商用软件与用户自行设计的CFD程序相比，各有何优势？常用的商用CFD软件有哪些？特点如何？ 由于CFD的复杂性及计算机软硬件条件的多样性，用户各自的应用程序往往缺乏通用性。 CFD商用软件的特点是 功能比较全面、适用性强。 具有比较易用的前后处理系统和其他CAD及CFD软件的接口能力，便于用户快速完成造型、网格划分等工作。 具有比较完备的容错机制和操作界面，稳定性高。 可在多种计算机、多种操作系统，包括并行环境下运行。 常用的商用CFD软件有PHOENICS、CFX、SRAR-CD、FIDAP、FLUENT。PHOENICS除了通用CFD软件应该拥有的功能外，PHOENICS软件有自己独特的功能：开放性、CAD接口、运动物体功能、多种模型选择、双重算法选择、多模块选择。 CFX除了可以使用有限体积法外，还采用基于有限元的有限体积法。用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。 SRAR-CD基于有限体积法，适用于不可压流体和可压流的计算、热力学的计算及非牛顿流的计算。它具有前处理器、求解器、后处理器三大模块，以良好的可视化用户界面把建模、求解及后处理与全部的物理模型和算法结合在一个软件包中。 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 ） 流体力学复习题 -----2013制 一、填空题 1、1mmH2O=9.807Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时粘性力与惯性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并 联 后总管路的流量Q为Q=Q1+Q2，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q为Q=Q1=Q2，总阻抗S为S1+S2。 6、流体紊流运动的特征是脉动现行，处理方法是时均法。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力 和局部阻力。 8、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力与弹性力的相对比值。 11、理想流体伯努力方程 z + p + u + + + 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 r 2 g 2 = 常数中，其中 z + p r 称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动 都存在 流线 ，因而一切平面流动都存在 流函数 ， 但是，只有无旋流动才存在 势函数。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ，是因为它反映了 惯性力 和 粘性力 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 粘滞性 、 惯性 、 重力 性 、 表面张力性 和 压缩膨胀性 。 15、毕托管是广泛应用于测量 气体和 水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为 理想气体 和 粘性气体 。作用与液上的力包括 质量力， 表面力。 17、力学相似的三个方面包括 几何相似 、 运动 相似 与 动力相似 。 18、流体的力学模型是 连续介质 模型。 19、理想气体伯努力方程 p （z 1 - z 2）（γ α - γ g ） ρu 2 2 中， p （z 1 - z 2） （γ α - γ g ） 称 势压 ， p + ρu 2 2 全压 ， 1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。 2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。 3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。 4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。 5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径 的关系为线性关系。 6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面 平均流速的1.75 次方成正比。 7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失 与断面平均流速的2 次方成正比。 8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。 9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。 10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。 11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。 12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。 13流体微团的运动可以分解为： 平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。 14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。 15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流 所组成。 16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和 平面均匀流两种势流所组成。 17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。 19、水击波分为直接水击波和间接水击波。 20、描述流体运动的两种方法为 欧拉法和拉格朗日法。 21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为： 层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、 紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。 22、绕流物体的阻力由和两 部分组成。 二、名词解释 1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质 2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。 4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。 水银 题1图 高程为9.14m 时压力表G 的读数。 题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体） 1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3 /850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。（10分） 解：（1）水平分力： RB R H g A h P z c x ?- ==)2 (ργ…….(3分) N 1.14668.02.0)2 2 .02.1(8.9850=??- ??=，方向向右（2分）。 （2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则 B R R R H g V P z ??? ? ????+-==4)(2πργ……….（3分） 1.15428.04 2.014.32.0)2.02.1(8.98502=???? ? ?????+?-??=，方向向下（2分） 。 l d Q h G B A 空 气 石 油 甘 油 7.623.66 1.52 9.14m 1 1 2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 解题思路：（1）水平分力： l H H p p p x )(2 12 22121-=-=γ 方向水平向右。 （2）作压力体，如图，则 l D Al V p z 4 432 πγγγ? === 方向垂直向上。 3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。 解： (1)水平分力： ()2R R H A h P c πγγ?+===左,2R R A h P c πγγ?='=右 右左P P P x -= kN R H 79.30114.31807.92=???=?=πγ， 方向水平向右。 （２）垂直分力： V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。 4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=?。试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。 第一章 绪论 1-1 连续介质假设的条件是什么？ 答：所研究问题中物体的特征尺度L ，远远大于流体分子的平均自由行程l ，即l/L<<1。 1-2 设稀薄气体的分子自由行程是几米的数量级，问下列二种情况连续介质假设是否成立？ （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时； （2）假象地球在这样的稀薄气体中运动时。 答：（1）不成立。 （2）成立。 1-3 粘性流体在静止时有没有切应力？理想流体在运动时有没有切应力？静止流体没有粘性吗？ 答：（1）由于0=dy dv ，因此0==dy dv μτ，没有剪切应力。 （2）对于理想流体，由于粘性系数0=μ，因此0==dy dv μ τ，没有剪切应力。 （3）粘性是流体的根本属性。只是在静止流体中，由于流场的速度为0，流体的粘性没有表现出来。 1-4 在水池和风洞中进行船模试验时，需要测定由下式定义的无因次数（雷诺数）νUL =Re ， 其中U 为试验速度，L 为船模长度， ν为流体的运动粘性系数。如果s m U /20=，m L 4=，温度由C ?10增到C ?40时，分别计算在水池和风洞中试验时的Re 数。（C ?10时水和空气的运动粘性系数为410013.0-?和410014.0-?，C ?40时水和空气的运动粘性系数为4100075.0-?和410179.0-?）。 答：C ?10时水的Re 为：()() 72410154.6/10013.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν。 C ?10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν 。 C ?40时水的Re 为：()() 82410067.1/100075.04)/(20Re ?=??== -s m m s m UL ν。 A卷 B卷 开卷闭卷 其他 ， 222 7.7kN()4 z H O H O D P V L πγγ=?=? ?=↑ 7.7kN()z P P ==↑过圆柱中心 2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l/s ，水塔距与水池液面高差H=20m 水管长度l1=200m ，管径d1=250mm ，压力管长度l2=600m ，管径d2=200mm 空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，分别为： EMBED Equation.DSMT4 1 2.5ξ=, 20.5ξ= 2 f h g p z g p z ++ + =+ + 222 2 2 22 1 1 1υγ υγ 18 .908.96 .1902++=+ p p 2=9.8kN/m 2 （1分） 控制体，受力分析如图： （2分）615.06.194 2.04 2 12 1=??= = ππp d P kN 308.08.94 2.04 2 22 2=??= = ππp d P kN （5分） 列x 动量方程： ) 185.3185.3(1.01308.0615.0) (1221--??=-+--=-+=∑R Q R P P F x υυρ R=1.56kN 4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有 涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分） 解： 加速度 （4分） 22x y a k x a k y == 流函数ψ （4分） c kxy kydx dy kx dx u dy u y x +-=--=-=??ψ （4分） 000)( 5.0=-=??- ??=y u x u x y z ω 是无旋流 （3分） C ky kx kydy xdx k dy u dx u y x ++-=+-=+=??2 2 5.05.0? 5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。（10分） 流体力学试题(含答案) 全国2002年4月高等教育自学考试 工程流体力学试题 课程代码：02250 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1 第二章 例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z 0=3m,压差计各水银面的高程分别为z 1=0.03m, z 2=0.18m, z 3=0.04m, z 4=0.20m, 水银密度 3/13600m kg ρ='，水的密度3/1000m kg ρ= 。试求水面的相对压强p 0。 解： a p z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100Θ )()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴ 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30°，试求压强差p 1 – p 2 。 解： 224131)()(p z z γz z γp =-+--Θ θL γz z γp p sin )(4321=-=-∴ 例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差（如图所示）。两个U 形管的工作液体为水银， 密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、 z 4 ，试求压强差p A – p B 。解： 点1 的压强 ：p A )(21222z z γp p A --=的压强：点 )()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 )()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴ 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体总压力。 解： C gz r p +??? ??-=2 2 21 ωρΘ a p gz r p +?? ? ??-=∴2 2 21ωρ 在界面A-A 上：Z = - h a p gh r p +?? ? ??+=∴2221ωρ?? ? ??+=-=∴ ? 2420 218122)(ghR R rdr p p F a R ωπρπ 例5：在一直径d = 300mm ，而高度H = 500mm 的园柱形容器中注水至高度h 1 = 300mm ，使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图所示。 (1)试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n 1； (2)求抛物面顶端碰到容器底时的转数n 2，此时容器停止旋转后水面高度h 2将为多少？ 解：(1)由于容器旋转前后，水的体积不变(亦即容器中空气的体积不变)，有： 1421 4 221ππd L d H h ?=-() ∴=-==L H h mm m 2400041(). 在xoz 坐标系中，自由表面1的方程： g r z 22 20ω= 对于容器边缘上的点，有： m L z m d r 4.015.02 0==== 图流体力学题及答案
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