l流體力學(xué)多套流體力學(xué)試卷及答案期末考試

.---可修編..---可修編.《工程流體力學(xué)》流體力學(xué)試卷及答案一一、判斷題根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部內(nèi)摩擦力大小與該處的流速大小成正比。一個(gè)接觸液體的平面壁上形心處的水靜壓強(qiáng)正好等于整個(gè)受壓壁面上所有各點(diǎn)水靜壓強(qiáng)的平均值。流體流動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)流速大小發(fā)生改變的情況下才有動(dòng)量的變化。在相同條件下，管嘴出流流量系數(shù)大于孔口出流流量系數(shù)。穩(wěn)定（定常）流一定是緩變流動(dòng)。水擊產(chǎn)生的根本原因是液體具有粘性。長管是指運(yùn)算過程中流速水頭不能略去的流動(dòng)管路。所謂水力光滑管是指內(nèi)壁面粗糙度很小的管道。外徑為D，內(nèi)徑為d的環(huán)形過流有效斷面，其水力半徑為。凡是滿管流流動(dòng)，任何斷面上的壓強(qiáng)均大于大氣的壓強(qiáng)。二、填空題1、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過流量為L/s。2、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是，其國際單位是。3、因次分析的基本原理是：；具體計(jì)算方法分為兩種。4、斷面平均流速V與實(shí)際流速u的區(qū)別是。5、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為，其適用條件是。6、泵的揚(yáng)程H是指。7、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為。8、計(jì)算水頭損失的公式為與。9、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式，其適用范圍是。10、壓力中心是指。三、簡答題穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。串聯(lián)管路的水力特性。如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式及其適用條件。因次分析方法的基本原理。歐拉數(shù)的定義式及物理意義。壓力管路的定義。長管計(jì)算的第一類問題。作用水頭的定義。噴射泵的工作原理。動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。等壓面的特性。空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。流線的特性。四、計(jì)算題1、如圖所示，將一平板垂直探入水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的部分流量Q1＝0.012m3/s，并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度。已知射流速度為30m/s，總流量Q0＝0.036m3/s，不計(jì)重量及水頭損失。求射流加于平板上的力？2、有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長，，，管徑為。求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。（2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。5、如圖水泵進(jìn)水系統(tǒng)，h=3m，管徑d=0.25m，1﹑2斷面間的總水頭損失，斷面2處的真空度為，求流量。參考答案一、判斷題×√×√××××√×二、填空題3L/s，斯()因次和諧的原理，п定理過流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過流斷面上是相等的，穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)單位重量液體所增加的機(jī)械能，，是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，μ值始終保持一常數(shù)總壓力的作用點(diǎn)三、簡答題穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)。---在流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)通過空間點(diǎn)時(shí)所有的運(yùn)動(dòng)要素都不隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)稱為穩(wěn)定流；反之，通過空間點(diǎn)處得流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要素的全部或部分要素隨時(shí)間改變，這種流動(dòng)叫不穩(wěn)定流。產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因。---外因：水力半徑的大小；管路長度的大?。还鼙诖植诙鹊拇笮?。內(nèi)因：流體流動(dòng)中永遠(yuǎn)存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)發(fā)生撞擊引起運(yùn)動(dòng)速度變化表現(xiàn)的慣性，才是流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因。串聯(lián)管路的水力特性。---串聯(lián)管路無中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段流量減去前管段末端泄出的流量。如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？---不是固定不變的。通過層流邊層厚度與管壁粗糙度值的大小進(jìn)行比較。靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。---1.靜壓強(qiáng)的方向是垂直受壓面，并指向受壓面。2.任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無關(guān)，或者說任一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)均相等。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。---即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu)，而用一組偏微分方程來表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律等。實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為（），其適用條件是穩(wěn)定流，不可壓縮流體，作用于流體上的質(zhì)量力只有重力，所取斷面為緩變流動(dòng)。因次分析方法的基本原理。---就是因次和諧的原理，根據(jù)物理方程式中各個(gè)項(xiàng)的因次必須相同，將描述復(fù)雜物理現(xiàn)象的各個(gè)物理量組合而成無因次數(shù)群π，從而使變量減少。歐拉數(shù)的定義式及物理意義。---，其物理意義為壓力與慣性力的比。壓力管路的定義。---凡是液流充滿全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱為壓力管路。長管計(jì)算的第一類問題?！阎軓剑荛L和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過時(shí)，確定管路中的壓力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水利坡降。作用水頭的定義。----任意斷面處單位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m。噴射泵的工作原理。---

噴射泵主要由噴嘴、吸入室和擴(kuò)散室等組成。工作流體在壓力作用下經(jīng)管子進(jìn)入噴嘴，并以很高的速度由噴嘴出口噴出。由于噴出的工作流體速度極高，因此使噴嘴附近的液體(或氣體)被帶走。此時(shí)，在噴嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可從吸人管中吸進(jìn)流體并和工作流體一起混合，經(jīng)擴(kuò)散管進(jìn)入排出管。如果工作流體不斷地噴射，便能連續(xù)不斷地輸送液體(或氣體)。，，三個(gè)方程為動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。等壓面的特性。---作用于靜止流體中任一點(diǎn)上的質(zhì)量力必定垂直于通過該點(diǎn)的等壓面。空間連續(xù)性微分方程式及其物理意義。---，其物理意義為：流體在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過單位體積空間流出與流入的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。分析局部水頭損失產(chǎn)生的原因。---(a)任何斷面形狀的改變，都必將引起流速的重新分布，因而附加了流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和流體質(zhì)點(diǎn)的急劇變形，結(jié)果導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)間附加摩擦和相互撞擊，使流體能量受到損失，液流中流速重新分布。(b)流速的重新分布，總是伴隨有流動(dòng)分離和旋渦的形成，在旋渦區(qū)由于粘性的存在，便有摩擦的能量損失，在旋渦中粘性力作功。(c)在旋渦區(qū)中，又有質(zhì)點(diǎn)被主流所帶走，即有動(dòng)量交換，因而消耗運(yùn)動(dòng)流體的能量，流體質(zhì)點(diǎn)的混摻引起的動(dòng)量變化。雷諾數(shù)、富勞德數(shù)及歐拉數(shù)三個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)的定義式及物理意義。---雷諾數(shù)：慣性力與粘性力之比富勞德數(shù)：慣性力與重力之比歐拉數(shù)：壓力與慣性力之比流線的特性。---(1)在定常流動(dòng)時(shí)，因?yàn)榱鲌?chǎng)中各流體質(zhì)點(diǎn)的速度不隨時(shí)間變化，所以通過同一點(diǎn)的流線形狀始終保持不變，因此流線和跡線相重合。而在非定常流動(dòng)時(shí)，一般說來流線要隨時(shí)間變化，故流線和跡線不相重合。

(2)通過某一空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線，一般情況流線不能相交和分支。否則在同一空間點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)有幾個(gè)不同的流動(dòng)方向。只有在流場(chǎng)中速度為零或無窮大的那些點(diǎn)，流線可以相交，這是因?yàn)?，在這些點(diǎn)上不會(huì)出現(xiàn)在同一點(diǎn)上存在不同流動(dòng)方向的問題。速度為零的點(diǎn)稱駐點(diǎn)，速度為無窮大的點(diǎn)稱為奇點(diǎn)。

(3)流線不能突然折轉(zhuǎn)，是一條光滑的連續(xù)曲線。

(4)流線密集的地方，表示流場(chǎng)中該處的流速較大，稀疏的地方，表示該處的流速較小。四、計(jì)算題參見教材p.77參見教材p.63/p.703、解：列自由液面1-1和2－2斷面的伯諾利方程：v=v2得：v=1.49m/sQ=v答：流量為《工程流體力學(xué)》試卷二名詞解釋。1、雷諾數(shù)2、流線3、壓力體4、牛頓流體5、歐拉法6、拉格朗日法7、濕周8、恒定流動(dòng)9、附面層10、卡門渦街11、自由紊流射流12、流場(chǎng)13、無旋流動(dòng)14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動(dòng)16、自由射流17、濃差或溫差射流18、音速19、穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21、駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型四、選擇題1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)D、幾何尺寸同流動(dòng)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(duì)壓強(qiáng)P、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值p、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)之間的關(guān)系是。A、P=p+pB、p=P+C、p=-P4、圓管層流過流斷面的流速分布為。A、均勻分布B、對(duì)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(diǎn)D、液體微團(tuán)6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)。A、與雷諾數(shù)Re有關(guān)B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)C、與Re和有關(guān)D、與和管長l有關(guān)7、速度V、長度l、時(shí)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(kuò)大到d2，若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大，則該擴(kuò)大的局部水頭損失。A、減小B、不變C、增大9、在圓管流動(dòng)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(duì)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(qiáng)p的無量綱集合是。A、B、C、D、12、雷諾數(shù)代表的是之比。A、慣性力與壓力B、慣性力與重力C、慣性力與表面X力D、慣性力與粘性力13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的。A、B、C、D、14、一維流動(dòng)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(duì)壓強(qiáng)B、相對(duì)壓強(qiáng)C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?6、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(guān)系是。A、大于B、小于C、等于D、無規(guī)律17、某風(fēng)管的斷面尺寸為，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是。A、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(guān)系是。A、B、C、D、19、下列流體哪個(gè)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(qiáng)的特性是什么？2、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)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(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？7、流體動(dòng)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(xiàng)的物理意義？10、管網(wǎng)水力計(jì)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)生真空的原因和條件是什么？13、自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)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(yīng)用于測(cè)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(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項(xiàng)的物理意義是什么？六、計(jì)算題。1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為/s，氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為15.0×/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0.4/s，求管嘴對(duì)水流的作用力。QQ3、已知不可壓縮流體的流速分量為：問該流動(dòng)是否為無旋流動(dòng)？4、已知平面流動(dòng)的速度分量為：求：當(dāng)t=1是過M（1,1）的流線方程。5、一車間用直徑為的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為/s，如長度比例常數(shù)為4，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為/s，則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？（已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為/s）6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為/s，實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應(yīng)的流速與作用力。9、如下圖所示，一水箱側(cè)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=0.82，試問：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？③合適的管嘴長度是多少？QQ如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：①平板所受的沖擊力。②流量Q1和Q2。yyRX11、如下圖所示：水箱側(cè)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.AABC參考答案：一、名詞解釋。1、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。2、流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的X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(gè)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(xué)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(yùn)動(dòng)的方法。6、拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)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(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，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(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。12、流場(chǎng)：充滿流體的空間。13、無旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。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(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。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(dòng)。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(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過程與時(shí)間無關(guān)的流動(dòng)。20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過程而變化的液體。21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。四、選擇題。1-5:DCCCA6-10:BDACC11-15:DDCDB16-19：BADA五、簡答題。1、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對(duì)靜止的流體中，任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無關(guān)，只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。2、①層流區(qū)②臨界過渡區(qū)③紊流光滑區(qū)④紊流過度區(qū)⑤紊流粗糙區(qū)意義：比較完整地反應(yīng)了沿程阻力系數(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(chǎng)劃分為兩個(gè)計(jì)算方法不同的區(qū)域，即勢(shì)流區(qū)和附面層。在附面層外的勢(shì)流區(qū)按無旋流動(dòng)理想流體能量方程或動(dòng)量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動(dòng)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(gè)射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、當(dāng)流體繞流曲面體流動(dòng)時(shí)，在減壓增速區(qū)，流動(dòng)維持原來的附面層；流動(dòng)進(jìn)入增壓減速區(qū)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)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(jìn)，這樣，回流和前進(jìn)這兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反的流體相接觸，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(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對(duì)單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素。7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了粘滯的動(dòng)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(diǎn)不能出入元流；元流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。9、Z：斷面對(duì)基準(zhǔn)面高度，水力學(xué)中稱位置水頭，單位位能；在斷面壓強(qiáng)作用下，流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，壓強(qiáng)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(dá)到的理論的高度，流速水頭，單位位能。10、①任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等；②任一閉合環(huán)路中，如規(guī)定順時(shí)針方向流動(dòng)的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。11、有壓管路中運(yùn)動(dòng)著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體的速度和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強(qiáng)驟然變化，該現(xiàn)象就是水擊(水錘)現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因①液體的可壓縮性②管道材質(zhì)的彈性。12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)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3～4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(gè)橫截面上的動(dòng)量守恒。14、在溫差射流場(chǎng)中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體所受的浮力與重力不相平衡，使整個(gè)射流發(fā)生向下或向上彎曲。15、當(dāng)繞流物體為非對(duì)稱形或雖為對(duì)稱但其對(duì)稱軸與來流方向不平行時(shí)，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(qiáng)小，下部壓強(qiáng)大，上、下部存在壓強(qiáng)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(tuán)上的單位質(zhì)量力。是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏應(yīng)力的合力。是流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。六、計(jì)算題。1、解：所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得：/s/s以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程則：/設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F，沿水流方向列動(dòng)量方程，并取得：3、①檢查流動(dòng)是否無旋：兩者相等，故為無旋流動(dòng)②求速度勢(shì)函數(shù)：4、根據(jù)流線方程定義得流線方程：當(dāng)t=1時(shí)，化簡得：xdy+ydx+dy-dx=0積分：xy+y-x+c=0流線通過（1,1）點(diǎn)：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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為：原型雷諾數(shù)為：Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>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(yīng)的模型氣流出口速度Vm為：Vm×0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺為：若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s,則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為：Vn==3.0×0.955=2.87m/s6、經(jīng)分析可知，此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍河筛遏數(shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得：所以：/s由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得：9、①/s②孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí)，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(diǎn)流動(dòng)時(shí)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(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。③L=（3—4）D=(3—4)×50=150—200mm10、建立如圖所示的坐標(biāo)：設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為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(dòng)量方程（x軸方向）得：R=流出動(dòng)量-流入動(dòng)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-------①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(jì)，由能量方程得：平板切線方向（y軸方向）無摩擦力，滿足動(dòng)量守恒；即；0=化簡得：------------②聯(lián)立方程①②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/s0.047/s試卷三一\選擇題部分（1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（答案：c）a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（答案：d）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。（3）液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案：b（4）水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指（答案：d）a、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=（答案：b）a、8；b、4；c、2；d、1。（6）已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于答案：ca、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)（7）突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強(qiáng)水頭H=250m，則管道中原來的流速v0為答案：ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m（8）在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（答案：c）a、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d、非恒定非均勻流。（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（答案：b）。a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某處水深h=0.4m，則該處水流的流態(tài)為答案：b緩流；b、急流；c、臨界流；（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的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）滲流研究的對(duì)象是（答案：a）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。（13）測(cè)量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有答案：ba、文丘里計(jì)b、畢托管c、測(cè)壓管d、薄壁堰（14）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長度比尺λL=100，模型中水深為0.1米，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為答案：d1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。2、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)錯(cuò)（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。錯(cuò)誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。錯(cuò)誤（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。正確（5）同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。正確（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。錯(cuò)誤（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比β=2正確（8）斷面比能沿流程總是減小的。答案：錯(cuò)誤（9）在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。答案：錯(cuò)誤（10）滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。答案：正確3、填空題：（每小題2～4分）牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是層流運(yùn)動(dòng)和牛頓液體。液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為2kN/m2，真空度為不存在。只受重力作用，靜止液體中的等壓面是水平面。實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深hhk，弗汝德數(shù)Fr1。在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越大。根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為短管和長管。在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)間Ts水擊相長Tr的水擊，稱為直接水擊，把TsTr的水擊稱為間接水擊。a2型水面曲線是發(fā)生在陡坡坡上的緩流流（指急流或緩流）的水面線，這時(shí)弗汝德數(shù)Fr沿程減?。ㄖ冈龃?、減小或不變）(10)溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的3/2次方成正比。（11）泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時(shí)，下游收縮斷面水深hc的共軛水深hc’’ht(ht為下游河道的水深，填寫、、符號(hào))答案：填寫、、符號(hào)(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=4m/sm/s。4、問答題：（每小題3～4分）（1）什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來很大困難。為了簡化液體運(yùn)動(dòng)的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)際工程問題。這是水力學(xué)重要的研究方法。（2）“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答案：這種說法錯(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。（3）簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)λ=f1（Re）；過渡區(qū)λ=f2（Re，）；粗糙區(qū)λ=f3（），紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。（5）流動(dòng)相似的含義是什么？答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何相似是前提，動(dòng)力相似是保證，才能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相似。（6）從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量方程來分析，只能消耗位能來克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。（7）分析水面曲線時(shí)，如何尋找急流和緩流的控制斷面？答案：急流的控制斷面在上游，因?yàn)橥饨鐚?duì)急流的干擾不能向上游傳播；緩流的控制斷面在下游，其原因與急流正好相反。（8）在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點(diǎn)的滲流流速u=kJ，其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ。一、判斷題（每題2分，共20分）1.液體的粘度隨溫度的升高而降低，隨壓力的升高而增大?！?.平衡流體中任意點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只能由該點(diǎn)的坐標(biāo)位置來決定，而與該壓強(qiáng)的作用方向無關(guān)。即作用于同一點(diǎn)上各方向的靜壓強(qiáng)大小相等?！?.若平衡流體在、、方向的單位質(zhì)量力分別為X=5、Y=4、Z=3，則等壓面方程為。ⅹ4．流線和跡線實(shí)質(zhì)是一回事。ⅹ5.理想流體在有勢(shì)質(zhì)量力的作用下作定常流動(dòng)時(shí)，函數(shù)的值在任一點(diǎn)上保持不變。ⅹ6．同一水頭作用下，出流直徑相同的管嘴與孔口，管嘴出流量大于孔口出流√7．實(shí)際流體流經(jīng)水力半徑小的過水?dāng)嗝鏁r(shí)，流動(dòng)阻力小。ⅹ8．實(shí)際流體圓管層流的切應(yīng)力分布是中間最大、管壁邊緣為零的線性分布。ⅹ9．尼古拉茨試驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)λ與雷諾數(shù)有關(guān)。ⅹ10.