工程流體力學復習習題及答案

1、一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、是非題。 1. 流體靜止或相對靜止狀態(tài)的等壓面一定是水平面。 （ ）2. 平面無旋流動既存在流函數(shù)又存在勢函數(shù)。 （ ）3. 附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。 （ ）4. 等溫管流摩阻隨管長增加而增加，速度和壓力都減少。 （ ）5. 相對靜止狀態(tài)的等壓面一定也是水平面。 （ ）6. 平面流只存在流函數(shù)，無旋流動存在勢函數(shù)。 （ ）7. 流體的靜壓是指流體的點靜壓。 （ ）8. 流線和等勢線一定正交。 （ ）9. 附面層內(nèi)的流體流動是粘性有旋流動。 （ ）10. 亞音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度增加，壓力減小。（ ）11.

2、相對靜止狀態(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。 （ ）12. 超音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度減小，壓力增加。（ ）13. 壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。 （ ）14. 相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。 （ ）15. 附面層外的流體流動時理想無旋流動。 （ ）16. 處于靜止或相對平衡液體的水平面是等壓面。 （ ）17. 流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯性增大。 （ ）18. 流體流動時切應力與流體的粘性有關，與其他無關。 （ ）十五、 填空題。1、1mmH2O= Pa2、描述流體運動的方法有 歐拉法 和 拉格朗日法 。3、流體的主要

3、力學模型是指 連續(xù)介質(zhì) 、 無粘性 和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動狀態(tài)的準數(shù)，它反映了流體流動時 粘性力 與 慣性力 的對比關系。 5、流量Q1和Q2，阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。串聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。 6、流體紊流運動的特征是 脈動現(xiàn)行 ，處理方法是 時均法 。 7、流體在管道中流動時，流動阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。 8、流體微團的基本運動形式有： 平移運動 、 旋轉(zhuǎn)流動 和 變形運動 。 9、馬赫數(shù)氣體動力學中一個重要的無因次數(shù)，他反映了 慣性力 與 彈性力 的相對比值。10、穩(wěn)定流動的流線與跡線 重合 。11

4、、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱為 測壓管 水頭。12、一切平面流動的流場，無論是有旋流動或是無旋流動都存在 流線 ，因而一切平面流動都存在 流函數(shù) ，但是，只有無旋流動才存在 勢函數(shù) 。13、雷諾數(shù)之所以能判別 流態(tài) ，是因為它反映了 慣性力 和 粘性力 的對比關系。14、流體的主要力學性質(zhì)有 粘滯性 、 慣性 、 重力性 、 表面張力性 和 壓縮膨脹性 。15、畢托管是廣泛應用于測量 氣體 和 水流 一種儀器。16、流體的力學模型按粘性是否作用分為 理想氣體 和 粘性氣體 。作用與液上的力包括 質(zhì)量力 ， 表面力 。17、力學相似的三個方面包括 幾何相似 、 運動相似 與 動力相似 。1

5、8、流體的力學模型是 連續(xù)介質(zhì) 模型。19、理想氣體伯努力方程中，稱 勢壓 ， 稱全壓， 稱總壓。20、紊流射流的動力特征是 各橫截面上的動量相等 。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式 ，u的單位為 。22、濃差或溫差射流的熱力特征是各截面的相對焓值相等 。23、流體微團的運動是由 平移 運動， 旋轉(zhuǎn) 運動， 線切變 運動和 角切變 運動四種基本運動形式符合而成。24、幾何相似是力學相似的 前提 ，運動相似是模型實驗的 目的 ，動力相似是運動相似的 保證 。25、歐拉準數(shù)是 和 的相對比值。26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和 彈性力 相對比值。27、流體流動的狀態(tài)分為 層流 和 紊流 。28、弗魯?shù)?/p>

6、準數(shù)反映了 重力 和 慣性力 相對比值。四、選擇題。 1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指 。 A、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無大小的幾何點 D、幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體 2、一下哪種流體為非牛頓流體 。 A、空氣 B、清水 C、血液 D、酒精3、絕對壓強P、相對壓強p、真空值p、當?shù)卮髿鈮簭娭g的關系是 。 A、P=p+ p B、p= P+ C、p=- P 4、圓管層流過流斷面的流速分布為 。 A、均勻分布 B、對數(shù)曲線分布 C、二次拋物線分布5、一下那些概念屬于歐拉法 。 A、流線 B、跡線 C、液體質(zhì)點 D、液體微團6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)

7、 。 A、與雷諾數(shù)Re有關 B、與管壁相對粗糙度有關C、與Re和有關 D、與和管長l有關7、速度V、長度l、時間t的無量綱組合是 。 A、 B、 C、 D、8、圓管斷面直徑由d1突然擴大到d2，若將一次擴大改為兩級擴大，則該擴大的局部水頭損失 。 A、減小 B、不變 C、增大9、在圓管流動中，層流的斷面速度分布符合 。 A、均勻規(guī)律 B、直線變化規(guī)律 C、拋物線變化規(guī)律 D、對數(shù)曲線規(guī)律10、流線與流線通常情況下 。 A、能相交也能相切 B、僅能相交不能相切C、僅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，壓強p的無量綱集合是 。 A、 B、 C、 D、12、雷諾數(shù)代表的是 之

8、比。 A、慣性力與壓力 B、慣性力與重力C、慣性力與表面張力 D、慣性力與粘性力 13、壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8，模型水管的流量應為原型輸水管流量的 。 A、 B、 C、 D、14、一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是 。 A、理想流體 B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是 。 A、絕對壓強 B、相對壓強 C、絕對壓強加當?shù)卮髿鈮?D、相對壓強加當?shù)卮髿鈮?16、靜水中斜置平面壁的形心淹沒深hc與壓力中心淹沒深hD的關系是 。 A、大于 B、小于 C、等于 D、無規(guī)律17、某風管的斷面尺寸為，則該風管的當量直徑是 。 A、

9、B、 C、 D、18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關系是 。 A、 B、 C、 D、19、下列流體哪個屬于牛頓流體 。 A、汽油 B、紙漿 C、血液 D、瀝青五、簡答題。 1、流體靜壓強的特性是什么 2、尼古拉茲實驗分區(qū)級意義是什么 3、附面層提出的意義 4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么 5、附面層分離的原因是什么 6、運動粘滯系數(shù)r的物理意義是什么 7、流體動力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么 8、元流的特性是什么 9、伯努利方程常數(shù)中各項的物理意義 10、管網(wǎng)水力計算遵循的原則是什么 11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么 12、管嘴出流產(chǎn)生真空的

10、原因和條件是什么 13、自由紊流射流的運動、動力特征是什么 14、射流彎曲產(chǎn)生的原因 15、繞流升力產(chǎn)生的原因 16、畢托管是廣泛應用于測量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說明其工作原 。 17、簡要說明管道流動局部阻力損失產(chǎn)生的機理。 18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項的物理意義是什么 六、計算題。 1、有一鋼板制風管，斷面尺寸為/s，氣體運動粘滯系數(shù)為×/s，判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，已知噴嘴出口直徑為，管道直徑為40，水在管中流量Q為s，求管嘴對水流的作用力。Q3、已知不可壓縮流體的流速分量為：問該流動是否為無旋流動4、已知平面流動的速

11、度分量為：求：當t=1是過M（1,1）的流線方程。5、一車間用直徑為的風口送風，風口風速為/s，如長度比例常數(shù)為4，確定實驗模型風口風速。若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為/s，則車間相應點的速度為多少（已知空氣的運動粘滯系數(shù)為/s）6、對某一橋墩采用模型比例為進行實驗。已知模型中水流速度為/s，實測模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應的流速與作用力。7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600逐漸減小到300，水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強為172kN/,求作用于彎管上的力的大小和方向，當水不流動時；當通過的流量為876L/s時；8、一弧形閘門AB，寬閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘

12、門的水靜壓力。hABCO9、如下圖所示，一水箱側面開孔并接有一直徑為的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭H=，管嘴出流流量系數(shù)u=，試問：管嘴出流流量Q；靠近水箱一側管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么合適的管嘴長度是多少 Q10、如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：平板所受的沖擊力。流量Q1和Q2。 yRX11、如下圖所示：水箱側壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知，兩管短長均為L=，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.ABC參考答案：一、名詞解釋。 1、雷諾數(shù)：是反應流體流動狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應了流體流動時，流體質(zhì)點慣性力和粘性力的對比關系。 2、流線：流場中，在某一時刻，給點

13、的切線方向與通過該點的流體質(zhì)點的流速方向重合的空間曲線稱為流線。 3、壓力體：壓力體是指三個面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上的投影面，中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。 4、牛頓流體：把在作剪切運動時滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。 5、歐拉法：研究流體力學的一種方法，是指通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法。 6、拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點的運動達到了解流體運動的方法稱為拉格朗日法。 7、濕周：過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。 8、恒定流動：流場中，流體流速及由流速決定的壓強、粘性力、慣性力等也不

14、隨時間變化的流動。 9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運動時，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個薄層即為附面層。 10、卡門渦街：當流體經(jīng)繞流物體時，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。 11、自由紊流射流：當氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時，形成的流動即為自由紊流射流。 12、流場：充滿流體的空間。 13、無旋流動：流動微團的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動。 14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。 15、有旋流動：運

15、動流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動。 16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動。 17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。 18、音速：音速即聲速，它是弱擾動波在介質(zhì)中的傳播速度。 19、穩(wěn)定流動：流體流動過程與時間無關的流動。 20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動過程而變化的液體。21、駐點：流體繞流物體迎流方向速度為零的點。22、自動模型區(qū)：當某一相似準數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動的相似性和該準數(shù)無關，也即原型和模型的準數(shù)不相等，流動仍保持相似，準數(shù)的這一范圍稱為自動模型區(qū)。二、是非題。 1、錯誤 2、正確 3、正確 4、

16、錯誤 5、錯誤 6、正確 7、正確 8、正確 9、正確 10、正確 11、正確 12、正確 13、正確 14、正確 15、正確 16、錯誤 17、錯誤 18、錯誤三、填空題。 1、 ； 2、歐拉法；拉格朗日法；3、連續(xù)介質(zhì)；無粘性； 4、慣性力；粘性力； 5、Q=Q1+Q2;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；6、脈動現(xiàn)象；時均法；7、沿程阻力；局部阻力； 8、平移運動；旋轉(zhuǎn)流動；變形運動；9、慣性力；彈性力；10、重合 ；11、測壓管； 12、流線；流函數(shù)；勢函數(shù)； 13、流態(tài)；慣性力；粘性力 14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性；15、氣體；水流；16、理想氣體；粘性氣體；

17、質(zhì)量力；表面力；17、幾何相似；運動相似；動力相似；18、連續(xù)介質(zhì)；19、勢壓；20、各橫截面上的動量相等；21、；22、各截面的相對焓值相等；23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角變形；24、前提；目的；保證；25、壓力；26、彈性力；27、層流；紊流；28、重力；慣性力；四、選擇題。 1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19：BADA五、簡答題。 1、流體靜壓強的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對靜止的流體中，任一點流體靜壓強的大小作用面方向無關，只與該點的位置有關。2、層流區(qū) 臨界過渡區(qū) 紊流光滑區(qū) 紊流過度區(qū) 紊流粗糙區(qū)意義：比較完整地反應了沿程阻力系

18、數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。3、在于將流場劃分為兩個計算方法不同的區(qū)域，即勢流區(qū)和附面層。在附面層外的勢流區(qū)按無旋流動理想流體能量方程或動量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動流體能量方程或N-S方程求解；4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、當流體繞流曲面體流動時，在減壓增速區(qū)，流動維持原來的附面層；流動進入增壓減速區(qū)時，流體質(zhì)點受到與主流方向相反的壓差作用，將產(chǎn)生方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進，這樣，回流和前進這兩部分運動方向相反的流體相

19、接觸，就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離。6、流體運動粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應力對單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運動學要素。7、流體動力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應力，反映了粘滯的動力性質(zhì)。8、元流的特性：元流的邊界由流線組成；流體質(zhì)點不能出入元流；元流斷面上的流速和壓強是均勻分布。9、Z：斷面對基準面高度，水力學中稱位置水頭，單位位能； 在斷面壓強作用下，流體沿測壓管所能上升的高度，壓強水頭，單位位能； 斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能達到的理論的高度，流速水頭，單位位能。10、任一節(jié)點流入和流出的流量相等；任一閉合環(huán)路中，如規(guī)定順時針方向流

20、動的阻力損失為正，反之為負，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。11、有壓管路中運動著的液體，由于閥門或水泵突然關閉，使得液體的速度和動量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強驟然變化，該現(xiàn)象就是水擊(水錘)現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因液體的可壓縮性管道材質(zhì)的彈性。12、原因是流體質(zhì)點流動時由于有慣性，因而流線不能成折線，是光滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域；條件是：管嘴長度為管徑的34倍；作用水頭H0極限值為。13、在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的，軸線速度越來越小，橫截面積越來越大，質(zhì)量流量也越來越大；個橫截面上的動量守恒。14、在溫差射流場中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體所受的浮

21、力與重力不相平衡，使整個射流發(fā)生向下或向上彎曲。15、當繞流物體為非對稱形或雖為對稱但其對稱軸與來流方向不平行時，在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線較疏，流速小，則上部壓強小，下部壓強大，上、下部存在壓強差，由此產(chǎn)生向上的力稱為升力。16、（見第五版書P61）17、（略）18、X：是作用在流體微團上的單位質(zhì)量力。 是作用在流體微團上單位質(zhì)量流體的壓力。 是作用在流體微團上單位質(zhì)量流體粘性偏應力的合力。 是流體質(zhì)點的加速度。六、計算題。 1、解： 所以管內(nèi)氣體為紊流流動。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得： /s /s 以軸線為基準面，列1-2斷面的伯努利方程 則： / 設噴嘴對水流的作用力

22、為F，沿水流方向列動量方程，并取得： 3、檢查流動是否無旋：兩者相等，故為無旋流動求速度勢函數(shù)： 4、根據(jù)流線方程定義得流線方程： 當t=1時， 化簡得：xdy+ydx+dy-dx=0 積分：xy+y-x+c=0 流線通過（1,1）點：即1×1+1-1+c=0 得：c=-1 將c=-1帶入上式，得xy+y-x-1=0 化簡得：（x+1）（y-1）=05、根據(jù)相似原理可得，實驗模型風口直徑為： 原型雷諾數(shù)為：Ren=×=>50000所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為50000 則：相應的模型氣流出口速度Vm為：Vm×

23、=50000Vm=6.28m/s 流速比尺為： 若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為s ,則車間相應點的速度為：Vn=×=2.87m/s 6、經(jīng)分析可知，此流動的主要作用力是重力，所以決定性相似準數(shù)為付魯?shù)聹蕯?shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍?由付魯?shù)聹蕯?shù)相等推理得： 所以：/s 由歐拉準數(shù)相等推理得： 7、建立下圖所示的坐標，水流方向如圖所示：OXYU1，P1P2，U2 當水流不動時：P1=P2=172kN/設Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖X方向： Y方向： =0-172×1/4××（300/1000）2× =對彎管的合力：方向為：a=arctan（F

24、y/Fx） = 當有流動時： 由連續(xù)性方程得： 解得：/s /s忽略阻力，應用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程： 帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=×=100Kn/ 列動量方程： X方向： 帶入數(shù)據(jù)得：Fx=同理：y方向：代入數(shù)據(jù)解得：Fy=合力為：R=方向為：a=arctan（Fy/Fx） =8、解： 9、/s 孔口與管嘴出流流動時，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體具有粘滯性，流體質(zhì)點流動時存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光滑的曲線因此靠近水箱一側管嘴內(nèi)壁形成真空。 L=（34）D=(34)×50=150200 mm10、建立如圖所示的坐標： 設平板對水流的沖

25、擊力為R（方向與x軸正方向相同），如圖中所示： 射流出口速度： 由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動量方程（x軸方向）得： R=流出動量-流入動量 = = 所以平板所受沖擊力大小與R相等，方向相反。 由連續(xù)性方程可得：Q0=Q1+Q2- 由于射流是水平方向，且置于大氣中，所以壓力能不變，能量損失不計，由能量方程得： 平板切線方向（y軸方向）無摩擦力，滿足動量守恒； 即；0= 化簡得：- 聯(lián)立方程解得： 11、選取水平面為截面1-1，出口處為斷面2-2，由伯努利方程知： 連續(xù)性方程可知： 所以 所以所以/s,所以/ss1流體的相對密度定義為：某種流體的密度與( )的密度的比值。A、標準大氣壓下

26、4水 B、標準大氣壓下15水C、標準大氣壓下4空氣 D、標準大氣壓下15空氣2靜水壓強的大小與（）無關。A空間位置 B作用面的方位 C液體種類 D淹沒深度3下列說法中，正確的是（）。A、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作定?；蚍嵌ǔＡ鲃訒r，沿流線總機械能守恒B、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作定常流動時，沿流線總機械能守恒C、理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作非定常流動時，沿跡線總機械能守恒D、理想可壓縮重力流體作非定常流動時，沿流線總機械能守恒4在列伯努利方程時，方程兩邊的壓強項必須（）A、均為表壓強 B、均為絕對壓強C、同為表壓強或同為絕對壓強 D、一邊為表壓強一邊為絕對壓強5當圓管中流體作層流流動時，動能修正系數(shù)等于（）A1B2C3D1.756在粘滯力作用下相似的流動，其（）準則數(shù)必然相等。A B C D 7當某管路流動在紊流粗糙管平方阻力區(qū)范圍內(nèi)時，則隨著雷諾數(shù)Re的增大，其沿程損失系數(shù)將（）。A增大 B減小 C不變 D增大或減小8判定流體流動是有旋流動的關鍵是看（）A流體微團運動軌跡的形狀是圓周曲線 B流體微團運動軌跡是曲線C流體微團運動軌跡