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流体力学试题及答案


流体力学复习题 -----2013 制
一、填空题 1、1mmH2O= 9.807 Pa 欧拉法 和 拉格朗日法 连续介质 。

2、描述流体运动的方法有

3、流体的主要力学模型是指 和不可压缩性。

、 无粘性

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 是 时均法 。 脉动现行 。 。

,处理方法

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 。 平移运动 、 旋转流

8、流体微团的基本运动形式有: 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。 重合
? u
2

10、稳定流动的流线与迹线 11、 理想流体伯努力方程 z ?
p r

。 测
r

?

常数中, 其中 z ? p 称为

2g

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 势函数。 ,是因为它反映了 流函数 , 但是,

只有无旋流动才存在

13、雷诺数之所以能判别 流态 惯性力 和 粘性力

的对比关系。 、 。 惯性 、 重力

14、流体的主要力学性质有 粘滞性 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。 理想气体

16 、 流 体 的 力 学 模 型 按 粘 性 是 否 作 用 分 为 和 粘性气体 。作用与液上的力包括

质量力, 表面力。 、 运动相

17、力学相似的三个方面包括 几何相似 似 与 动力相似 。 连续介质

18、流体的力学模型是

模型。
?u
2
2

19 、 理 想 气 体 伯 努 力 方 程
p ? z 1 - z 2)( ? ? ? ? g) (

p ? z 1 - z 2)( ? ? ? ? g)? (

中, 全



势压
?u
2
2

, 称总压

p?

?u
2

2





p ? z 1 - z 2)( ? ? ? ? g)? (

20 、 紊 流 射 流 的 动 力 特 征 是 等 。

各横截面上的动量相

21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式

? ? ?u
?

du dy

; pa ? s

,u 的

单位为 pa.s

。 。

27、流体流动的状态分为 层流和 紊流 二、判断题

1.在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连 续的。 √ ) ( 2.管道突然扩大的局部水头损失系数 ζ 的公式是在没有任何 假设的情况下导出的。 ( ╳ )

3.当管流过水断面流速按抛物线规律分布时,管中水流为紊 流。 ( ╳ ) 4.紊流实质上是非恒定流。 ( √ ) 5.液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ( √ ) 6.尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗 糙度的变化关系的试验。 ( ╳ ) 7.牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。 ( ╳ ) 8.有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损上。 ( √ ) 9.串联长管道各管段水头损失可能相等,也可能不相 等。 ( √ ) 10.不可压缩液体连续性微分方程 只适用于恒定流。 ╳ ) ( 11.理想流体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的流 体。 ( √ ) 12.自由液面是水平面。 ) (× 13.粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。 √ ) ( 14.直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。( × ) 15.圆管层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( √ ) 16.牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。 18.层流也一定是均匀流。 (× ) (√)

17.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。( √ )

19.15℃时水的[动力]粘度小于 20℃时水的[动力]粘度。 ( ? ) 20.恒定流时的流线与迹线二者重合。 ( √ ) 21.有压管道的测压管水头线只能沿程降低。 (
e

? )

22.工业管道的沿程摩阻系数 ? 在紊流粗糙区随 R 增加而增 加 。 ( ? ) ( ? )

23.均匀流的同一过水断面上,各点流速相等。

24.直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 (√) 25.水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ?× ? 26.水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 27.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (× ) 28.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 (√) 29.静止水体中,某点的真空压强为 50kPa, 则该点相对压强为 -50 kPa。 (√) 30.水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 31.恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。 (× ) 32.紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√? 33.静水压强的大小与受压面的方位无关。 (√) 34.恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 (× ) 35.不可压缩液体连续性微分方程 恒定流。 ╳ ( 三、选择题 1、按连续介质的概念,流体质点是指 A、流体的分子 C、无大小的几何点 D 。

?u x ?x ? ?u y ?y ? ?u z ?z ? 0

只适用于

B、流体内的固体颗粒 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

2、一下哪种流体为非牛顿流体 A、空气
abs

C

。 D、酒精
v a

B、清水

C、血液

3、 绝对压强 P 、 相对压强 p、 真空值 p 、 当地大气压强 p 之 间的关系是 A、P =p+ p
abs

C
v

。 B、p= P + p
abs
a

C、p = p - P
v a

abs

4、圆管层流过流断面的流速分布为 A、均匀分布 B、对数曲线分布

C



C、二次抛物线分 。

5、一下那些概念属于欧拉法 A A、流线 B、迹线

C、液体质点 B

D、液体微 。
d

6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数 ? A、与雷诺数 Re 有关 C、与 Re 和 有关
d ?

B、与管壁相对粗糙度 ? 有关 D、与和管长 l 有关 D 。

7、速度 V、长度 l、时间 t 的无量纲组合是 A、 v
lt

B、

t vl

C、

l vt
2

D、

l vt

8、圆管断面直径由 d1 突然扩大到 d2,若将一次扩大改为 两级扩大,则该扩大的局部水头损失 A、减小 B、不变 C、增大 C 。 A 。

9、在圆管流动中,层流的断面速度分布符合 A、均匀规律 C、抛物线变化规律 B、直线变化规律 D、对数曲线规律 C 。

10、流线与迹线通常情况下 A、能相交也能相切

B、仅能相交不能相切

C、仅能相切不能相交

D、既不能相交也不能相切 D 。

11、速度 v,密度 ? ,压强 p 的无量纲集合是 A、
?p
v

B、

?v
p

C、 D

?v
p

2

D、

p

?v

2

12、雷诺数代表的是 A、惯性力与压力

之比。 B、惯性力与重力 D、惯性力与粘性力

C、惯性力与表面张力

13、一维流动中, “截面积大处速度小,截面积小处速度大” 成立的条件是 D 。 B、粘性流体 D 、不可压缩流体

A、理想流体 C、可压缩流体

14、静水中斜置平面壁的形心淹没深 hc 与压力中心淹没深 hD 的关系是 A、大于 B 。 C、等于 D、无规律

B、小于

15、有一变直径管流,小管直径 d1,大管直径 d2=2d1,则 两断面雷诺数的关系是 A、 R e C、 R e
1

D
1


? Re 2

?

1 2

Re 2

B、 R e

1

? 1 .5 R e 2

D、 R e

1

? 2Re 2

16、下列流体哪个属于牛顿流体 A、汽油 四、名词解释 B、纸浆

A

。 D、沥青

C、血液

1、雷诺数:是反应流体流动状态的数,雷诺数的大小反应 了流体流动时,流体质点惯性力和粘性力的对比关系。

2、流线:流场中,在某一时刻,给点的切线方向与通过该 点的流体质点的流速方向重合的空间曲线称为流线。 3、压力体:压力体是指三个面所封闭的流体体积,即底面 是受压曲面,顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或 者其延长面上的投影面,中间是通过受压曲面边界线所作的 铅直投影面。 4、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。 5、欧拉法:研究流体力学的一种方法,是指通过描述物理 量在空间的分布来研究流体运动的方法。 6、拉格朗日法:通过描述每一质点的运动达到了解流体运 动的方法称为拉格朗日法。 7、湿周:过流断面上流体与固体壁面接触的周界称湿周。 8、恒定流动:流场中,流体流速及由流速决定的压强、粘 性力、惯性力等也不随时间变化的流动。 9、流场:充满流体的空间。 10、无旋流动:流动微团的旋转角速度为零的流动。 11、贴附现象:贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静 压减少,而射流下部静压大,上下压差致使射流不得脱离顶 棚。 12、 有旋流动: 运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。 五、计算题

1、如图所示,一水平射流冲击光滑平板,流量为
Q 0 , 密度 ? ,直径为 d 0,

求:①平板所受的冲击力。②流量 Q1 和 Q2
Q 1, v 1 y

X
d0

v 0, Q 0

R

Q 2, v 2

、建立如图所示的坐标: 设平板对水流的冲击力为 R(方向与 x 轴正方向相同) ,如图中所示: 射流出口速度: v 0 ?
Q ? 4Q

?d 0
4

2

?d 0

2

由于平板是光滑的,所以仅有法向力,由动量方程(x 轴方向)得: R=流出动量-流入动量 =
0 ? ? Q 0 ( ? V 0 sin ? )? ? Q 0 V 0 sin ?

=

4 ? Q 0 sin ?
2

?d 0

2

所以平板所受冲击力大小与 R 相等,方向相反。 由连续性方程可得:Q0=Q1+Q2-------① 由于射流是水平方向,且置于大气中,所以压力能不变,能量损失不计,由能量方程得:
v0
2

?

v1

2

?

v2 2g

2

2g

2g

,得 v 0 ? v 1 ? v 2

平板切线方向(y 轴方向)无摩擦力, ? F ? 0 满足动量守恒;
( 即;0= ? Q 1 v 1 ? ? Q 2 v 2)? ? Q 0 v 0 cos ?

化简得: Q 1 ? Q 2 ? Q 0 cos ? ------------②

联立方程①②解得: Q 1 ?
Q 2?

1 2

Q 0 (1 ? cos ? ) Q 0 (1 ? cos ? )

1 2

2、 如下图所示:水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成 、 的管道,已知 L= 50 m , H
? 10 m

d 1 ? 200 mm , d 2 ? 100 mm

,两管短长均为 求: 管道中

, 沿程阻力系数 ?

? 0 . 01 , ? A ? 0 . 3 , ? B ? 0 . 2 ,

水的流量、流速.

d1
d2

A

B

C

选取水平面为截面 1-1,出口处为断面 2-2,由伯努利方程知:
z1 ? p1 ? v0
2

?

2g

? z2 ?

p2

?

?

v1

2

??

l

v1

2

??

l

v2

2

? ?A

v1

2

? ?B

v2

2

2g

d1 2 g v1 v2 d2 d1

d2 2g
2

2g

2g

连续性方程可知: v 1 A1 ? v 2 A 2 所
10 ? 0 ? 0 ? 0 ? 0 ? v1
2

所以

?

2

?

1 4


? 0 . 01 50 200 1000 v1
2

? 0 . 01

50 1 1

4 v1 2g

2

? 0 .3

v1

2

? 0 .2

4 v1 2g

2

2g

2g

2g

所以 v 1 ? 1 . 51 m /s,所以 v 2 ? 4 v 1 ? 6 . 04 m /s
Q ? A 1V 1 ? 1 4

? d 1 v1 ?
2

1 4

? 3 . 14 ? (

200 1000

) ? 1 . 51 ? 0.047 m /s
2

3


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