工程流体力学222222222答案详解

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 。

解解析析：：(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)100.15100.1)(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 。

解解析析：：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 ＝1.0×10－6

m 2/s ；(Δp/γ)m ＝2.5cmH 2O 。

解解析析：：(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))((3566

m 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 。

解解析析：：(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)100.11015(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 。

解解析析：：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。 解解析析：：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 。 解解析析：：(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 。

解解析析：：(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 。

解解析析：：根据牛顿准数相等，即

2m 2m m m 22d u F d u F ρρ=，注意到2

4d

Q

u π=，则有2

m

m 2

m

m 22Q 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 。

解解析析：：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 。

解解析析：：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 2222/)/(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 。

解解析析：：(1) 根据付鲁德准数相等，即m 2m 2l g u l g u =

，注意到A Q u =，则有5m

2m 52

l 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

－

6

m 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 。

解解析析：：(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

25

m m =?==Q d d Q

/s m 107.61075)5

1()(2

6623

23m 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 。

解解析析：：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()10

181.0(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 ，

解解析析：：(1) 由付鲁德准数相等，即m 2m 2l g u l g u =

，注意到24d Q u π=，可写成 5m

2m 52

l 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 6.306.0

60m

=?==

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。

解解析析：：(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 。

解解析析：：(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()())()((

22Dm 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。

解解析析：：(1) 根据几何相似，即

m

m l l

d d =，得 车间模型的长为 m 84051

)(

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 。 解解析析：：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 。 解解析析：：(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 。

解解析析：：(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

2sm =

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 = 解解析析：：)/,(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 = 解解析析：：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 = 解解析析：：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 = 解解析析：：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= 解解析析：：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

2

2

D )M (Re d u F ρφ，=

已已知知：：)(D a d u f F ，，，，μρ= 解解析析：：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=

解解析析：：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=

解解析析：：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 解解析析：

：(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=? 解解析析：

：)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 = 解解析析：

：),,(

25

2d

d d H f d M

ωρμδωρ=

第八章 可压缩流体的流动

8－1 假定声音在完全气体中的传播过程为等温过程，试证其音速计算式为T R a =T 。 已已知知：：等温过程，T ＝常数。

解解析析：：根据连续性方程和动量方程可得 ρ

d p

d a =

将完全气体状态方程T R p ρ=代入上式，即得 T R a =

T 。

8－2 重量为2.5kN 的氧气，温度从30℃增加至80℃，求其焓的增加值。

已已知知：：W ＝2.5kN ，T 1＝30℃＝303K ，T 2＝80℃＝253K ，k ＝1.395，R ＝259.82J/kg·K 。 解解析析：：单位质量的氧气，温度从30℃增加至80℃的焓增为

J /k g 6.45879)303353(1395.182

.259395.1)(112p =-?-?=--=

=T T k kR T C i ?? 总焓增为 kJ 11692J 101692.16.4587981

.92500

7=?=?=

=i m I ?? 8－3 炮弹在15℃的大气中以950m/s 的速度射出，求它的马赫数和马赫角。 已已知知：：t ＝15℃，T ＝288K ，u ＝950m/s ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：炮弹飞行的马赫数为 793.2288

2874.1950

=??==

k R T u M 马赫角为 21793

.21

sin 1sin

11

===--M α 8－4 在海拔高度小于11km 的范围内，大气温度随高度的变化规律为aH T T -=0。其中T 0＝288K ，a ＝0.0065K/m 。现有一飞机在10000m 高空飞行，速度为250m/s ，求它的飞行马赫数。若飞机在8000m 高空飞行，飞行马赫数为1.5，求飞机相对于地面的飞行速度及所形成的马赫角。

已已知知：：aH T T -=0，T 0＝288K ，a ＝0.0065K/m ，H 1＝10000m ，u 1＝250m/s ，H 2＝8000m ，M 2＝1.5，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) K 22310105.62884

3101=??-=-=-aH T T

835.02232874.1250

1

11=??==

kRT u M (2) K 236108105.62883

3

202=???-=-=-aH T T m /s 9.4612362874.15.1222=???==k R T M u 那么，飞机飞行的马赫角为

8.415

.11

sin 1sin 121

2===--M α 8－5 作绝热流动的二氧化碳气体，在温度为65℃的某点处的流速为18m/s ，求同一流线上温度为30℃的另一点处的流速值。

已已知知：：T 1＝65℃＝338K ，u 1＝18m/s ，T 2＝30℃＝303K ，k ＝1.288，R ＝188.92J/kg·K 。

解解析析：：根据能量方程 2

1212

2

2211u k kRT u k kRT +-=+-，得

m /s

24418)303338(1

288.192

.188288.12)(12221212=+--??=+--=

u T T k kR u 8－6 等熵空气流的马赫数为M ＝0.8，已知其滞止压力为p 0＝4.9×105N/m 2，滞止温度为t 0＝20℃，试求其滞止音速a 0、当地音速a 、气流速度u 及压力p 。

已已知知：：M ＝0.8，p 0＝4.9×105N/m 2，t 0＝20℃，T 0＝293K ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：滞止音速为 m /s

3432932874.100=??==k R T a 由21

20)2

11(M k a a -+=，得当地音速为

m /s

323)8.02

14.11(343)211(21

221

20=?-+?=-+=--M k a a 气流速度为 m /s 4.2583238.0=?==a M u

由1

k k

20)2

11(--+=M k p p ，得气流压力为

2

514.14

.1251k k

20N /m 1021.3)8.02

14.11(109.4)211(?=?-+??=-+=----M k p p 8－7 氦气作绝热流动，已知1截面的参量为t 1＝60℃，u 1＝10m/s ，2截面处u 2＝180m/s ，求t 2、M 1和M 2及p 2/p 1。

已已知知：：t 1＝60℃，T 1＝333K ，u 1＝10m/s ，u 2＝180m/s ，k ＝1.659，R ＝2078.2J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由能量方程式 2

1212

22211u k kRT u k kRT +-=+-，可得 K 330)10180(2

.2078659.121659.1333)(2122212212=-??--=---

=u u kR k T T 即T 2＝330 K ，t 2＝57℃。 (2) 马赫数 009.0333

2.2078659.110

111=??==

kRT u M 169.0330

2.2078659.1180222=??==

kRT u M 977.0)333

330()(1

659.1659

.111212===--k k

T T p p

8－8 空气流经一收缩形管嘴作等熵流动，进口截面流动参量为p 1＝140kN/m 2，T 1＝293K ，u 1＝80m/s ，出口截面p 2＝100kN/m 2，求出口温度T 2和流速u 2。

已已知知：：p 1＝140kN/m 2，T 1＝293K ，u 1＝80m/s ，p 2＝100kN/m 2，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由等熵过程方程式1k k

1212)(-=T T p p ，得

K 266)

140

100

(293)

(4

.114.1k

1k 1

212=?==--p p

T T

(2) 由能量方程式2

1212

22211u T R k k u T R k k +-=+-，得 m /s

3.24680)266293(1

4.1287

4.12)(12221212=+--??=+--=

u T T k kR u 8－9 有一充满压缩空气的储气罐，其内绝对压力p 0＝9.8MPa ，温度t 0＝27℃，打开气门后，空气经渐缩喷管流入大气中，出口处直径d e ＝5cm ，试求空气在出口处的流速和质量流量。

已已知知：：p 0＝9.8MPa ，t 0＝27℃，T 0＝300K ，d e ＝5cm ， 取p a ＝0.1Mpa ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：(1) 由流速计算式得

m /s 4.663])

8

.91.0(1[14.13002874.12])(1[124

.11

4.1k

1

k 0

0=--???=--=

--p p k T R k u a

(2) 由流量方程式得

k g /s

6.5])8

.91.0()8.91.0[(300287108.914.14.1205.041]

)()[(1241])

()[(124

.11

4.14.12

1222k

1k 0

a k 2

0a 02

02

e k

1

k 0

a k 2

0a 00=-???-??=--=--=+++ππρp p p p RT p k k d p p p p p k k

A G

8－10 空气经一收缩形喷管作等熵流动，已知进口截面流动参量为u 1＝128m/s ，p 1＝400kN/m 2，T 1＝393K ，出口截面温度T 2＝362K ，喷管进、出口直径分别为d 1＝200mm ，d 2＝150mm ，求通过喷管的质量流量G 和出口流速u 2及压力p 2。

已已知知：：u 1＝128m/s ，p 1＝400kN/m 2，T 1＝393K ，T 2＝362K ，d 1＝200mm ，d 2＝150mm ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由流量方程式得

k g /s

25.142.04

1

128393287104251111111=?????===πρA u RT p A u G (2) 由能量方程式可得 m /s

280128)362393(1

4.1287

4.12)(12221212=+--??=+--=

u T T k kR u (3)由等熵过程方程式1k k

1

212)(-=T T

p p ，得

2

14.14

.11k k

1212k N /m

300)393

362(400)(=?==--T T p p 8－11 试计算流过进口直径d 1＝100mm ，绝对压力p 1＝420kN/m 2，温度t 1＝20℃；喉部直径d 2＝50mm ，绝对压力p 2＝350kN/m 2的文丘里管的空气质量流量。设为等熵过程。

已已知知：：p 1＝420kN/m 2，t 1＝20℃，T 1＝293K ，p 2＝350kN/m 2，d 1＝100mm ，d 2＝50mm ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由等熵过程方程式1k k

1212)(-=T T p p ，可得

K 278)

420

350

(293)

(4

.114.1k

1k 1

212=?==--p p

T T

由气体状态方程式T R p ρ=，可得

3

3111k g /m

995.429328710420=??==RT p ρ 3

3222k g /m

387.4278

28710350=??==RT p ρ

(2) 由连续性方程式222111A u A u ρρ=，可得 12

2

1212))((

u d d u ρρ= 代入能量方程式2

1212

22211u T R k k u T R k k +-=+-，得 m /s

07.39]1)50100()387.4995.4)[(14.1()

278293(2874.12]

1)())[(1()(24

242

1221211=---???=---=

d d k T T kR u ρρ m /s

94.17707.39)50

100)(387.4995.4())((

2

1221212=?==u d d u ρρ (3) 由流量方程式得 k g /s

53.11.04

1

07.39995.42

111=???==πρA u G 8－12 氨气由大容器中经喷管流出，外界环境压力为100kN/m 2，容器内气体的温度为200℃，压力为180kN/m 2，如通过的重量流量为20N/s ，求喷管直径。设流动为等熵。氨的气体常数为R ＝482J/kg·K ，绝热指数k ＝1.32。

已已知知：：p 0＝180kN/m 2，t 0＝200℃，T 0＝473K ，p a ＝100kN/m 2，W ＝20N/s ，，k ＝1.32，R ＝482J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由气体状态方程式T R p ρ=，可得

3

3000k g /m

79.0473

48210180=??==RT p ρ (2) 由质量流量计算式])()[(124

11

2

0002

k

k a k a p p p p p k k

d

G +--=ρπ，可得喷管直径为

m 10.0]

)180

100()

180

100

[(79.010180132.132.1214

.381.9204]

)()[(1244

1.32

132.11.32

2

34

k

1

k 0

a k 2

0a 00=-????-???=

--=

++p p p p p k k

G

d ρπ

8－13 空气流等熵地通过一文丘里管。文丘里管的进口直径d 1＝75mm ，压力p 1＝138kN/m 2，温度t 1＝15℃，当流量G ＝335kg/h 时，喉部压力p 2不得低于127.5kN/m 2，问喉部直径为多少？

已已知知：：d 1＝75mm ，p 1＝138kN/m 2，t 1＝15℃，T 1＝288K ，G ＝335kg/h ，p 2≥127.5kN/m 2，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由气体状态方程式T R p ρ=，可得

33111k g /m

670.1288

28710138=??==RT p ρ 由等熵过程方程式k

1

1

212)(p p =ρρ，可得

3

4.11

k 11212k g /m

578.1)138

5.127(670.1)(=?==p p ρρ (2) 由流量方程式111A u G ρ=，可得

m /s 6.12075

.014.3670.13600335

442

2111=????==

d G u πρ (3) 由能量方程式2

1212

2

222111u p k k u p k k +-=+-ρρ，可得

m /s 1.1146.1210)578

.15

.127670.1138(14.14.12)(12232122112=+?--?=+--=

u p p k k u ρρ (4) 由流量方程式222A u G ρ=，得

mm 7.25m 0257.01

.114578.114.33600335

44222==????==

u G d ρπ

8－14 空气在直径为10.16cm 的管道中等熵流动，其质量流量为1kg/s ，滞止温度为38℃。在管道某截面处的静压为41360N/m 2，试求该截面处的马赫数M 、流速u 及滞止压力p 0。

已已知知：：d ＝10.16cm ，G ＝1kg/s ，t 0＝38℃，T 0＝311K ，p ＝41360N/m 2，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：(1) 由连续性方程A u G ρ=和能量方程2

112

0u p k k k T R k +-=-ρ，可得 01

21202

=---+

k T R k u G A p k k u

代入数据解之，得 062479904.23462

=-+u u 求解上述方程，得 m/s 5.241=u

(2) 由连续性方程 A u G ρ=，得

3

2

k g /m 511.01016

.014.35.24114=???==

A u G ρ 则马赫数为 717.0511

.0413604.15

.241=?=

==

ρ

p

k u a

u M

(3) 由压力比计算式1

k k

20)2

11(--+=M k p p ，得

2

14.14

.121k k

20N /m

58256)717.02

14.11(41360)211(=?-+?=-+=--M k p p 8－15 用毕托管测得空气流的静压为35850N/m 2(表压)，全压与静压之差为49.5cmHg ，大气压力为75.5cmHg ，气流滞止温度为27℃。假定(1)空气不可压缩；(2)空气等熵流动。试计算空气的流速。

已已知知：：p m ＝35850 N/m 2，Δp ＝p 0－p ＝49.5 cmHg ＝66018.4 N/m 2，p a ＝75.5cmHg ＝100694.7 N/m 2，t 0＝27℃，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。

解解析析：：根据已知条件可得 p ＝p m ＋p a ＝136544.7 N/m 2，p 0＝p ＋Δp ＝202563.1 N/m 2，T 0＝300 K ，

3

000k g /m

353.2300

2871.202563=?==

T R p ρ (1) 根据伯努利方程202

1

u p p ρ+=，得 m /s

9.236353

.2)7.136544

1.202563(2)

(20=-?=

-=

ρ

p p u (2) 根据可压缩流的流速计算式得

m /s

4.253])1.202563

7.136544(1[14.13002874.12])

(1[124

.11

4.1k

1

k 0

0=--???=--=--p p k T R k u 8－16 已知正激波后气流参量为p 2＝360kN/m 2，t 2＝50℃，u 2＝210m/s ，试求波前气流的马赫数M 1及气流参量p 1、t 1和u 1。

已已知知：：p 2＝360kN/m 2，t 2＝50℃，T 2＝323K ，u 2＝210m/s ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：(1) 激波后的马赫数为 583.0323

2874.1210

22222=??===kRT u a u M 由正激波前后马赫数的关系，得

872.3)14.1(583.04.12583.0)14.1(2)1(2)1(22

12112

2222

2

2

22

221=--???-+=---+=--

-+

=k M k M k k M k M k M 则 968.11=M

(2) 由正激波前后气流参量比与波前M 1数的关系式：

11

122112+--+=k k M k k p p ； ]1)1(2)[112()11(2

1

21212+---+-=M k M k k k k T T ；

1

1)1(22112+-+

+=k k M k u u 可得到 2

1212121k N /m 7.82)1

4.114.1968.114.14.12(360)1112(

=+--?+??=+--+=--k k M k k p p

K 194]1968

.1)14.1(2[)1968.114.14.12()14.114.1(323]1)1(2[)112()11(

1

2

1221

2

1121221=+?--?-?+-?=+---+-=------M k M k k k k T T

m /s

550]1

4.114.1968.1)14.1(2[210]11)1(2[

1

212121=+-+?+?=+-++=--k k M k u u 8－17 空气流在管道中产生正激波，已知激波前的参量M 1＝2.5，p 1＝30kN/m 2，t 1＝25℃。试求激波后的参量M 2、p 2、t 2、u 2及p 02。

已已知知：：M 1＝2.5，p 1＝30kN/m 2，t 1＝25℃，T 1＝298K ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：(1) 由正激波前后马赫数的关系式，得

263.0)14.1(5.24.125.2)14.1(2)1(2)1(22

12112221212

12

1

22=--???-+=---+=--

-+

=k M k M k k M k M k M

则 513.02=M

(2) 由正激波前后气流参量比与波前M 1数的关系式：

11

122112+--+=k k M k k p p ； ]1)1(2)[112()11(2

1

21212+---+-=M k M k k k k T T ；

1

1)1(22112+-++=k k M k u u ； 11

211

21210102)1

1

12(

])1(2)1([--+--+-++=

k k k

k k M k k M k M k p p

可得到 2

22112k N /m 75.213)1

4.114.1

5.214.14.12(30)1112(

=+--?+??=+--+=k k M k k p p

K 637]15.2)14.1(2)[15.214.14.12()14.114.1(298]1)1(2)[112()11(

2

222

1

21212=+?--?-?+-?=+---+-=M k M k k k k T T

m /s

5.259]1

4.11

4.1

5.2)14.1(2[

2982874.15.2]1

1

)1(2[]11)1(2[

22

1112112=+-+?+????=+-++=+-++=k k M k kRT M k k M k u u

2

14.11

21

4.14.12

2

21k 1

211

k k

2

1

212111k 1211k k

21210102kN/m 78.255)1

4.114.1

5.214.14.12(]5

.2)14.1(25

.2)14.1()5.2214.11[(30)1112(])1(2)1()211[()1112(])1(2)1([=+--?+??-+?+?-+?=+--+-++-+=+--+-++=------k k M k k M k M k M k p k k M k k M k M k p p

8－18 已知正激波上游空气的参量为p 1＝80N/m 2，T 1＝283K ，u 1＝500m/s ，求激波下游的参量p 2，T 2，ρ2和u 2。

已已知知：：p 1＝80N/m 2，T 1＝283K ，u 1＝500m/s ，k ＝1.4，R ＝287J/kg·K 。 解解析析：：波前马赫数及气流密度分别为 483.12832874.15001

11=??==

kRT u M

3

4111k g /m

1085.9283

28780-?=?==

RT p ρ 由式(8－125)可得 m /s

273]14.11

4.1483.1)14.1(2[500]11)1(2[

22112=+-+?+?=+-++=k k M k u u 由式(8－123)可得 2

22112N /m 192)1

4.114.1483.114.14.12(80)1112(

=+--?+??=+--+=k k M k k p p 由式(8－122)可得

3

32

24212

112k g /m 1081.1483

.1)14.1(2483.1)14.1(1085.9)1(2)1(--?=?-+?+??=-++=M k M k ρρ 由式(8－124)可得

工程流体力学A第2次作业

一 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20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．欲使水力最优梯形断面渠道的宽度和深度相等，则相应的渠道边坡系数m=( C )。 A 0.25 B 0.50 C 0.75 D 1.0 2．静止液体作用在平面上的静水总压力A p P c =，这里c c gh p ρ=为（ B ） A 、受压面形心处的绝对压强 B 、受压面形心处的相对压强 C 、压力中心处的绝对压强 D 、压力中心处的相对压强 3．平衡流体的等压面方程为（ D ） 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．绝对压强的起量点为（ A ） A 、绝对真空 B 、当地大气压 C 、液面压强 D 、标准大气压 5．渐变流过流断面近似为（ D ） A 、旋转抛物面 B 、双曲面 C 、对数曲面 D 、平面 6．已知突然扩大管道突扩前后管段的直径之比5.0/21=d d ，则相应的断面平均流速之比=21/v v （ B ） A 、8 B 、4 C 、2 D 、1 7．流速水头的表达式为（ D ） A 、22v B 、22v ρ C 、22gv D 、g v 22 8．已知动力黏度μ的单位为s Pa ?，则其量纲=μdim （ D ） A 、1MLT - B 、T ML -1 C 、LT M -1 D 、1 -1T ML - 9．下列各组物理量中，属于同一量纲的为（ D ） A 、密度、重度、黏度 B 、流量系数、流速系数、渗流系数 C 、压强、切应力、质量力 D 、水深、管径、测压管水头 10．底宽为b 、水深为h 的矩形断面渠道的水力半径=R （ A ） A 、h b bh 2+ B 、bh h b 2+ C 、) (2h b bh + D 、bh h b )(2+ 11．突然扩大管段的局部水头损失=j h （ B ） A 、g v v 221- B 、g v v 2)(221- C 、g v v 22221- D 、g v v 22221+

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 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。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 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。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 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。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q

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；

工程流体力学全试题库完整

水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们 的正常水深不等。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×)

工程流体力学A卷及答案

工程流体力学 A 卷 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 μτ=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<

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ

工程流体力学试题库

工程流体力学试题库 工程流体力学试题一、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.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 2.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 3.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p=1个大气压时，两测压计水银柱高0之差?h=h-h=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p=2个大气压时。则?h应为( ) 120 A.?h=-760mm(Hg) B.?h=0mm(Hg)

C.?h=760mm(Hg) D.?h=1520mm(Hg) .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( ) 4 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.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 6.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )

工程流体力学A概论

四、主观题 33.简述流体的形态特征和力学特征。 答：形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。 34. 一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数 Pa，金属测压计中心和容器内 液面分别比A点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强和相对压强。答： 35. 如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知，试求A点的真空 压强及真空度。答：

36.如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为，宽度 为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C 至闸 门下端B的距离 x。 答： 37.利用检查井作闭水试验检验管径的市政排水管道施工质量。已知排水管堵 头形心高程为 256.34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。 答： 38.如图所示盛水（重度为）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知

测压管水位高出球顶 H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。 答： 39.如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B 两点高差400 mm ，U 形水银差压计读数=300mm ，管流速度m/s，相对压强， ，试求相对压强和 A 、B 两断面间的机械能损失。 答： 40.如图所示，为测流需要，在宽度m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高

0.3m 。若测得抬高前的水深为1.8m ，抬高后水面降低0.12m ，水头损失经率定按抬高 后流速水头的一半计算，试求渠道流量。 答： 四、主观题 19.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞内设计水深m和设计流速m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量 答：

工程流体力学试卷答案样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题（15分） 填空（10分） 粘度。 加速度为a y =（ ）。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y （ 20 分） 3. 求流场驻点位置； 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ） 2. 断面平均流速表示式V =（ ）；时均流速表示式 =（ ）。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f （t,x, y ）, 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数（系数）的定义式。=（ 5. 雷诺数R e =（ ）,其物理意义为（ 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15 分） 四. 1. 检查流动是否连续;

五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出，冲击 对称叶片，叶片角度45 ,求：（20分） 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击 力。 第（五）题

六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第（六）题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动； 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（）； 3. 绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4. 几何相似、运动相似、动力相似； 5. a）在水击发生处安放蓄能器；b）原管中速度V。设计的尽量小些；c）缓慢关闭；d）采用弹性管。 1 .动力粘度，运动粘度，相对粘度；

工程流体力学试题含答案

《工程流体力学》复习题及参考答案 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点 22、自动模型区 二、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。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 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。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 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。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 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。（） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、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

《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业：热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、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。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 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。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 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。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 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。 （） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、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 与的对比关系。

工程流体力学试卷答案

工程流体力学考试试卷 一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二． 填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。 3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。 5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。 三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ， y xy y 22--=υ （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋；

3．求流场驻点位置； 4．求流函数。 五．水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 θ，求：（20分） 45 = 1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2．当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第（五）题图

六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24， m l l l l 1004321====， mm d d d 100421===， mm d 2003=， 025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。（20分） 第（六）题图 参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（?<δ）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 第2 页 共2 页

(完整版)工程流体力学习题及答案

(完整版)工程流体力 学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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 1d 0.51011020 000k p ρρ-==???=。 （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。

工程流体力学A主观作业答案

工程流体力学A第1次作业 四、主观题(共8道小题) 33.简述流体的形态特征和力学特征。 形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。 力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。 34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，金属测压计中心和容器液面分别比A 点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强和相对压强。 解： 由得水箱液面的相对压强 绝对压强或93.1kPa 35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知，试求A点的真空压强及真空度。解： 真空计的测压管中压缩空气压强变化可忽略不计。由题意 得A点真空压强 及真空度 36.如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。 解：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系 式中

故 37.利用检查井作闭水试验检验管径的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256.34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。 解：排水管堵头形心处的相对压强 堵头所受的静水总压力 38.如图所示盛水（重度为）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶 H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。 解：取上半球为隔离体，由，得 式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得 故每个螺栓所受的拉力为 39.如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数=300mm，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强和A、B两断面间的机械能损失。 解： 由差压计原理 得 由伯努利方程 考虑到,得A、B两断面间的机械能损失

工程流体力学试题与答案3

一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。 2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4．连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题（每题2分，共18分） 1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ； 2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向 总是在该点与此流线（ ） A ．相切； B ．重合； C ．平行； D ．相交。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是： A ．保持水平； B ．沿程上升； C ．沿程下降； D ．前三种情况都有可能。 4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s 5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=； D ．a v p p p +=。 6．下列说法正确的是： A ．水一定从高处向低处流动； B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；

(完整版)工程流体力学习题集及答案

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 ）

工程流体力学历年试卷及标准答案

一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律，当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而上所有各点水静压强的平均 值。 3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下，管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 5、稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 10、凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流疑计，当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4

工程流体力学试题库

六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN, tan = P y /P x =1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、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，ζ3=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 。 解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2)4(2 ∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?==== ∑ξχ d A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3 ===∴ vA Q v 即倒虹吸管通过的流量为2.091m 3/s 。 3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：

西南交大,工程流体力学A离线作业

工程流体力学A 第一次作业 四、主观题(共8道小题) 33.简述流体的形态特征和力学特征。 答：形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。 力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。 34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0. 5m和1.5m ，试求液面的绝对压强和相对压强。 解： 由 得水箱液面的相对压强 绝对压强 或93.1kPa 35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知，试求A 点的真空压强及真空度。 解：真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意 得A点真空压强

及真空度 36.如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为 ，宽度为，闸门两侧 水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。 解：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系 式中 故 37.利用检查井作闭水试验检验管径 的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256. 34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。 解：排水管堵头形心处的相对压强 堵头所受的静水总压力

38.如图所示盛水（重度为 ）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。 解：取上半球为隔离体，由 ，得 式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得 故每个螺栓所受的拉力为

39.如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计 读数 =300mm，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强和A、 B 两断面间的机械能损失。 解: 由差压计原理 得 由伯努利方程 考虑到,得A、B两断面间的机械能损失

工程流体力学试卷A答案

流体力学试卷 一、名词解释（5×4=20分） 1、黏性 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、连续介质 由于假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子，因而也就假定了流体是由无穷多个、无穷小的、紧邻毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。 3、绝对压强 以绝对真空或完全真空为基准计算的压强成为绝对压强。 4、流管 在流场中任意取一非流线的封闭曲线，通过该曲线上的每一点作流线，这些流线所构成的封闭管状曲面称为流管。 5、局部阻力（局部损失） 发生在流动边界有急变的流域中，能量的损失主要集中在该流域及其附近的流域，这种集中发生的能量损失称为局部阻力或局部损失。 二、选择题（10×2=20分） １、理想流体是指 C 的流体。 Ａ. 所需要；Ｂ. 水；Ｃ.无粘性；Ｄ.不可压缩 ２、在伯努利方程Ｐ／ρ＋Ｈｇ＋Ｖ2／２＝ const 中，P/ρ的物理意义是 B 。Ａ. 单位重量流体的重力压力能; Ｂ.单位质量流体的压力能; Ｃ. 单位重量流体的动能; Ｄ.单位质量流体的动能 3、均匀流是指 C 。 Ａ.所有物理量与时间无关；Ｂ. 所有物理量与时间有关； Ｃ所有物理量与空间位置无关；Ｄ. 所有物理量与空间位置有关4、圆管道的层流的动量修正系数β是 C 。 Ａ.64 e R β=；Ｂ. 1/4 0.3164 e R β=； Ｃ.4 3 β=；Ｄ. 2 β=。 5、稳定流动的迹线是 C 。 Ａ.直线；Ｂ. 随时间变化的； Ｃ.不随时间变化的；Ｄ. 总是平行的。 6、表面力是指 A 。 Ａ.与控制体表面有关的力；Ｂ. 与控制体表面无关的力； Ｃ是正压力；Ｄ.是粘性力。 7、流体的静压力是与 C 无关。 Ａ.深度；Ｂ.流体的温度；Ｃ.方向；Ｄ.大气压 8、静止流体的微分方程是 D 。 Ａ.0 1 = -dp gdz ρ Ｂ. 0 1 = ? +p f ρ ；Ｃ. dt u d p f = ? + ρ 1Ｄ. 1 = +dp gdz ρ 9、已知大气压是 a a Mp p1.0 =，流体内某点的真空度为 2 2 50000 m N p c =，试问该点的绝对压 力是 B a Mp。 Ａ.0.10；Ｂ.0.05；Ｃ.0.15；Ｄ.5.10 10、临界雷诺数是用于判断 B 的准数。 Ａ. 稳定流与非稳定流；Ｂ. 层流与紊流； Ｃ. 均匀流与非均匀流; Ｄ. 有势流与非有势流 三、简答题（10×2=20分） 1.拉格朗日坐标系与欧拉坐标系不同之处？ 答： 1）拉格朗日坐标系下，着眼于流体质点，先跟踪个别流体质点，研究其运动参数随时间变化特征，然后将流场中所有质点的运动情况综合起来，得到整个流场的运动，简而言之，即观察者位于一个流体质点上，并随流体一起运动时，观察到的流场运动。 2）欧拉坐标系下，着眼于流场中的空间点，研究流体质点经过这些空间点时，运动参数随时间的变化，并用同一时刻所有空间点上的流体运动情况来描述流场运动。简单说来，即观察者位于空间的一个固定点上时，观察到的空间点上的流场运动。 3）在欧拉坐标系中，空间坐标和时间是相互独立的变量，而在拉格朗日坐标系下，空间坐标和时间并非相互独立，

浙大工程流体力学试卷及答案

2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为 98KPa，则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ

(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分） １、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为 ，能量损失不计，试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数