32學(xué)時流體力學(xué)復(fù)習(xí)題答案

1、32學(xué)時流體力學(xué)課復(fù)習(xí)題一、填空題1、流體是一種受任何微小的 剪切力作用時 都會產(chǎn)生連續(xù) 變形的物質(zhì)。2、牛頓內(nèi)摩擦定律 =其中的比例系數(shù)稱為 動力黏性系數(shù)（動力粘度。3、作用于流體上的力按其性質(zhì)可以分為表面力力和質(zhì)量力4、水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指作用在單位質(zhì)量 液體上的質(zhì)量力。5、單位質(zhì)量力的量綱是 lt26、對于不同的流體，體積彈性系數(shù)的值不同，彈性模量越 大，流體越不易被壓縮。7、某點(diǎn)處的絕對壓強(qiáng)等于該處的 大氣壓強(qiáng)減去該處的真空度。8、某點(diǎn)處的真空等于該處的 大氣壓強(qiáng)減去該處的絕對壓強(qiáng)。9、某點(diǎn)處的相對壓強(qiáng)等于該處的 絕對壓強(qiáng)減去該處的一個大氣壓。10、根據(jù)粘性的大小,粘性流體的流動狀

2、態(tài)可分為層流和紊流。11、根據(jù)流體是否有粘性，流體可分為粘性流體 和理想流體。12、根據(jù)流動參數(shù)隨時間的變化，流體流動可分為定常流動和非定常流動。13、連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。14、總流伯努利方程是機(jī)械能守恒定律在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。15、計(jì)算局部阻力的公式為：；計(jì)算沿程阻力的公式為：。16、相似條件包括幾何相似、運(yùn)動相似 和動力相似。17、沿程阻力主要是因?yàn)?流體內(nèi)摩擦力 引起的,而局部阻力則主要是因?yàn)榱鲃舆吔缇植啃螤罴眲∽儦庖鸬摹?8、連續(xù)性方程表示控制體的質(zhì)量一守恒。19、液體隨容器作等角速度旋轉(zhuǎn)時，重力和慣性力的合力總是與液體自由面_垂直。20、圓管

3、層流中斷面平均流速等于管中最大流速的1/2簡答題1、簡述液體與氣體的粘性隨溫度的變化規(guī)律，并說明為什么？答:溫度升高時液體的黏性降低，因?yàn)橐后w的粘性主要是分子間的內(nèi)聚力引起的，溫度升高時， 內(nèi)聚力減弱，故粘性降低，而造成氣體粘性的主要原因在于氣體分子的熱運(yùn)動，溫度越高，熱運(yùn)動越強(qiáng) 烈，所以粘性就越大2、請?jiān)敿?xì)說明作用在流體上的力。作用在流體上的力按其性質(zhì)可分為表面力和質(zhì)量力，表面力是指作用在所研究流體表面上的力，它是由流體的表面與接觸的物體的相互作用差生的，質(zhì)量力是流體質(zhì)點(diǎn)受某種力場的作用力，它的大小與流體的質(zhì)量成正比3、簡述連續(xù)介質(zhì)假說。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將流體區(qū)域看成由流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)組成，占滿空間

4、而沒有間隙，其物理特性和運(yùn)動要素在空間是連續(xù)分布的。從而使微觀運(yùn)動的不均勻性、離散性、無規(guī)律性與宏觀運(yùn)動的均勻性、連續(xù)性、規(guī)律性達(dá)到了和諧的統(tǒng)一。宏觀無限小微觀無限大）4、何謂不可壓縮流體？在什么情況下可以忽略流體的壓縮性？除某些特殊流動問題，項(xiàng)目實(shí)際中將液體看作是密度等于常數(shù)的不可壓縮流體，當(dāng)氣體的速度小于70m/s且壓力和溫度變化不大時也可近似地將氣體當(dāng)做不可壓縮流體處理5、流體靜壓力有哪兩個重要特征？特征一：在平衡的流體中，通過任意一點(diǎn)的等壓面，必與該點(diǎn)所受的質(zhì)量力互相垂直。特征二：當(dāng)兩種互不相混的液體處于平衡時，它們的分界面必為等壓面。6、不同形狀的敞開的貯液容器放在桌面上，如果液深相

5、同，容器底部的面積相同，試問作用于容器底部的總壓力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？為什么？容器底部白總壓力=液體壓強(qiáng)x面積，而壓強(qiáng)由液深決定同種液體），所以作用于容器底部的總壓力相 同；桌面上所受力是整個儲有液體容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器總重量不同而不同。本題目也有漏洞：不同形狀的敞開的貯液容器，體積關(guān)系不能確定，其總重量不一定相同或也不一定不同。7、相對平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關(guān)？質(zhì)量力在平衡點(diǎn)流體中，通過任意一點(diǎn)的等壓面必須與該店所受的質(zhì)量力互相垂直）8、靜力學(xué)的全部內(nèi)容適用于理想流體還是實(shí)際粘性流體？或者兩者都可？為什么？流體處于靜止或相對靜止?fàn)顟B(tài)時

6、，各流體質(zhì)點(diǎn)間沒有相對運(yùn)動，速度梯度等于零，切向應(yīng)力也等于零，這樣流體的粘性就顯現(xiàn)不出來了9、敘述帕斯卡原理，試舉例說明它在項(xiàng)目中的應(yīng)用。帕斯卡定律：加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)能夠大小不變的被液體向各個方向傳遞公式：P1=P2即F1/S1F為施加的力）=F2/S2 ：13、流體在漸擴(kuò)管道中，從截面1流向截面2,若已知在截面1處流體作層流流動。試問，流體在截面2處是否仍保持層流流動？為什么14、在串聯(lián)管道、并聯(lián)管道中，各管段的流量和能量損失分別滿足什么關(guān)系？串聯(lián)管路的特點(diǎn)：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失。并聯(lián)管路的特點(diǎn)：各條管路中的流量之和，等于總流量；各管

7、的水頭損失之相等，等于管路的總損 失。15、簡述水力光滑管和水力粗糙管的定義。一根確定的管子是否永遠(yuǎn)保持為水力光滑管或水力粗糙管？ 為什么？水力光滑管：在紊流中存在層流底層，當(dāng)層流底層厚度8 1 5 A時，粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒管壁對紊流區(qū)流體的影響很小，這與流體在完全光滑的管道中流動類似，這種情況的管子叫做水力光滑 管。水力粗糙管：當(dāng)層流底層厚度S1V0.3A時，管壁上幾乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流體質(zhì)點(diǎn)與凸峰相互碰撞，阻力增加，此時的管子叫做水利粗糙管。16、簡單敘述沿程阻力和局部阻力的定義，試分析產(chǎn)生這兩種損失的原因。沿程阻力：再過流斷面沿程不變的土勻流道中所受的流動阻力

8、流體與壁面的摩擦產(chǎn)生沿程損失原因：因?yàn)榱黧w與壁面的摩擦而產(chǎn)生的 .局部阻力：流體在流動過程中因?yàn)榉较蚋淖兓蛩俣雀淖円约敖?jīng)過管件而產(chǎn)生的阻力局部損失的原因：因流體與壁面的沖擊和流體的質(zhì)點(diǎn)之間的碰撞而形成的17、何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？當(dāng)流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時，流線近似為平行直線，這樣的流動稱為緩變流，否則稱為急變流。在接近于直線的流動中，沿法線方向的壓力分布規(guī)律與平衡流體中的相同，均服從于流體靜力學(xué)基本程18、寫出總流伯努利方程，并簡述其物理意義。其中：Z表示總流過流斷面上某點(diǎn) 所取計(jì)算點(diǎn)）單位重量流體的平均位置勢能表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)

9、）單位重量流體的平均壓強(qiáng)勢能。表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)）單位重量流體的平均動能。表示總流過流斷面上某點(diǎn) 可以互相轉(zhuǎn)化，但總和不變。19、簡述流線的定義，并寫出流線方程。流線就是在流場中某一瞬間作出的一條空間曲線，使這一瞬間在該曲線上各點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)所具有的速度方向與曲線在該點(diǎn)的切線方向重合（同一時刻流場中連續(xù)各點(diǎn)的速度方向線血 _ tfy _ th盤（。居%J） M苞乂 氏。 吱罵M4 20、何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯(lián)系？眾多流體的質(zhì)點(diǎn)的集合稱為系統(tǒng)?？刂企w是指流場中某一確定的空間。區(qū)別：系統(tǒng)的位置和形狀是可以變化的，而控制體是指流場中的某一確定的空間。聯(lián)系：利用控制體可以推導(dǎo)出

10、流體系統(tǒng)所具有的某種物理量隨時間的變化率，得出流體力學(xué)中若干 重要方程三、計(jì)算題1、一塊平板距離另一塊固定的平板0.5mm,兩平板間充滿某種流體，上平板在 4.8N的力作用下，以22.620 （見圖示 求油的粘度。0.25m/s的速度移動。如果上平板的面積為2.4m2,求該流體的粘度。解假設(shè)板間流體中的速度分布是線性的，則板間速度梯度可計(jì)=4x Pa?S2、一底面積為45x50cm2,高為1cm的木塊，質(zhì)量為 5kg,沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運(yùn)動，木塊運(yùn)動速度u=1m/s ,油層厚度1cm,斜坡解木塊重量沿斜坡分力F與切力T平衡時，等速下滑mg sin 二-T = JAdu- dy, mg

11、sin15 9.8 sin 22.62r1 =u A-1 0.45 0.45 0.001=0.0873Pa s3、一塊平板距離另一塊固定的平板0.5mm,兩平板間充滿粘度為0.004PaS的某種流體，如果上平板的面積為2.4m2,求使上平板以0.25m/s的速度移動所需的作用力。4、直徑76mm的軸在同心縫隙為 0.03mm,長度為150mm的軸承中旋轉(zhuǎn)，軸的轉(zhuǎn)速為 226r/min,測得軸 徑上的摩擦力矩為 76N.m，試確定縫隙中油液的動力粘度5、如強(qiáng)和真空。圖所示， U形管壓差計(jì)與容器A連接，已知 hi=0.25m , h2=1.61m, h3=1m。求容器 A中水的絕對壓第5題圖6、如

12、圖所示，直線行使的汽車上放置一內(nèi)裝液體的U形管，長 L=500mm。試確定當(dāng)汽車以加速度a= 0.5m/s2行駛時兩直管中的液面高度差。第6題圖7、圖所示為一圓柱形容器，直徑 d=300mm ,高H=500mm,容器內(nèi)裝水，水深 hi=300mm ,使容器繞垂 直軸做等角速旋轉(zhuǎn)。 1）試確定水正好不溢出時的轉(zhuǎn)速n； 2）求剛好露出容器底面時得轉(zhuǎn)速 n2；這時容器停止旋轉(zhuǎn)，水靜止后得深度 h2等于多少？第7題圖8、如圖所示為繞校鏈O轉(zhuǎn)動的傾斜角a =60的自動開啟式水閘，當(dāng)水閘一側(cè)的水位 H=2,另一側(cè)的水位h=0.4時，若要使閘門自動開啟。試求錢鏈至水閘下端的距離x。9、圓柱體半徑9題圖10、

13、如圖，圓柱體直徑 4m,兩邊均有水作用，水深如圖所示。如果圓柱體 長度為12m,試求作用在圓柱體上合力的大小和方向。11、如圖，有一圓柱形閘門。已知 小及方向。H=5m , 0 =600,閘門寬度為X方向h.Fx = pCx Axh B = B =24第11題 圖Z方向，找出壓力體Fz = Vp = (82F = . F：Fz2. arctanFFx作用點(diǎn)距離液面的高度e = r sin =12、已知平面流動的速度分量為:2Ux =2x y2=x _2y。求流線方程。13、已知流場的速度分布為4x , 4y .v = -22 i -22 jx y x y ,求證通過任意一個以原點(diǎn)為圓心的同心圓

14、的流量都是相等的z方向取單位長度）提示：流場速度用極坐標(biāo)表示。14、如圖是離心風(fēng)機(jī)的集流器，風(fēng)筒直徑為 200mm。當(dāng)測壓管中的水柱高度為250mm時，求集流器的吸氣量?？諝饷芏热?1.29 kg/m315、如圖所示，水從井 A利用虹吸管引到井 B中，設(shè)已知體積流量 qv=100m3/h, H=3m , z=6m ,不計(jì)虹吸管中的水頭損失。試求虹吸管的管徑d及上端管中的負(fù)計(jì)示壓強(qiáng)值p。16、如圖所示，離心式水泵借一內(nèi)徑d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送至壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指示出負(fù)壓值為 水泵的吸水高度 Ho39997Pa。水力損失

15、不計(jì)，試求14題 圖第15題 圖第16題 圖17、密度為830kg/m3的油水平地射向直立的平板。已知油的速度為20m/s,油柱的直徑為 0.1m。求油對平板的打擊力。d = 40 mm的豎直管流入大氣,A的壓強(qiáng)與水箱內(nèi)的水位 h第24題圖18、連續(xù)管系中的 90o漸縮彎管放在水平面上，管徑 di=15cm, d2=7.5cm ,入口處水平均流速vi=2.5m/s,靜壓Pei=6.86 104 Pa4十示壓強(qiáng)）。如不計(jì)能量損失，試求支撐彎管在其位置所需的水平力。19、噴水泉的噴嘴為一截頭圓錐體，其長度 l=0.5m,兩端的直徑 di=40mm, d2=20mm,豎直裝置。若把計(jì)示壓強(qiáng)pie=9

16、.807 104Pa的水引入噴嘴，而噴嘴的能量損失hw=1.6m水柱）。如不計(jì)空氣阻力，試求噴出的流量qv和射流的上升高度 H。20、沿直徑d=200mm的管道輸送潤滑油，流量qm=9000kg/h ,潤滑油的密度 p =900kg/n3,運(yùn)動粘度冬季為V =0.000i092m/s,夏季為V =00000355 m2/s。試分別判斷冬夏兩季潤滑油在管中的流動狀態(tài)。2i、在一水箱距離水面3m處開一個直徑為 6cm的小孔，為了使水箱內(nèi)的水面保持不變，問每秒必須向水箱內(nèi)加多少水？22、在直徑為30cm的水平管道上用水作沿程損失實(shí)驗(yàn)，在相距120m的兩點(diǎn)用水銀差壓計(jì) 上面為水）測得的水銀柱高度差為3

17、3cm,已知流量為0.23m3/s,問沿程損失系數(shù)等于多少？23、如圖，一股射流以速度 V水平射到傾斜平板上，體積流量為Q。求射流對平板的打擊力和上下兩股分射流的流量。24、水從水箱沿著長為 L = 2 m,直徑 損失系數(shù)入=0.04,試求管道中起始斷面 此斷面的壓強(qiáng)與水箱外的大氣壓強(qiáng)相等。2）列1-1到2-2能量方程3 ,25、水泵系統(tǒng)如圖，管徑 d =200mm,流量為Q =0.1m /s,吸水篤與壓水管的總長為 30m,沿程阻 力系數(shù)九=0.02；吸水管設(shè)有帶閥門的蓮蓬頭 二閥二2.0,所有彎頭,-彎=0.3一共有3個彎頭），兩 水面高差z=10.m,求水泵揚(yáng)程。解： 求揚(yáng)程第25題圖= 13 25牌百=的一1+7號+只5）21 1 2 J= 10 + (2.0 + 0.341.0 + 0.02)-Q.2 2*9.8100mm和75mm；最后一段是漸縮管，出口26、水池中的水從變截面管道排出，前兩段的直徑依次為直徑為50mm。如果排出的質(zhì)量流量為14kg/s,求所需的水頭h,并畫出測壓管水頭線。27、嵌入支座內(nèi)的一段輸水管，其直徑由3 d1 =1.5m變化到d2 =1m見圖示）。當(dāng)支座前的相對壓弓雖pi =392 kpa,流量Q =1.8m /s時，試確定漸變段支座所受的軸向力R。不計(jì)水頭損失