工程流体力学习题及答案李良.doc

工程流体力学习题第一部分 流体及其物理性质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。2、 与牛顿内摩擦定律有关的因素是：A、压强、速度和粘度； B、流体的粘度、切应力与角变形率；C、切应力、温度、粘度和速度； D、压强、粘度和角变形。3、 在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为：A、牛顿流体及非牛顿流体； B、可压缩流体与不可压缩流体；C、均质流体与非均质流体；D、理想流体与实际流体。4、 理想液体的特征是：A、粘度为常数 B、无粘性 C、不可压缩 D、符合。5、 流体运动黏度的国际单位是：A、m2/s； B、N/m2； C、 kg/m； D、Ns/m2。6、 液体黏度随温度的升高而_，气体黏度随温度的升高而_。A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小7、 下列说法正确的是：A、液体不能承受拉力，也不能承受压力B、液体不能承受拉力，但能承受压力C、液体能承受拉力，但不能承受压力D、液体能承受拉力，也能承受压力。8、 下列流体哪个属牛顿流体：A、汽油；B、纸浆；C、血液；D、沥青。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。10、 流体是 一种物质。A、不断膨胀直到充满容器的；B、实际上是不可压缩的；C、不能承受剪切力的； D、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。11、 简答题（1） 连续介质假设（2） 牛顿流体（3） 流体微团12、 如图所示为压力表校正器。器内充满压缩系数为p4.751010 1/Pa的油液，器内压力为105Pa时油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm，丝杆螺距为2mm，当压力升高至20MPa时，问需将手轮摇多少转？解：p0105Pa，p20MPa，p4.751010 1/Pa，V0200mL，d1cm，2mm。由式，得 约需要将手轮摇12转。13、 在相距1mm的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以1.2m/s的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3 500 Pa。试求该液体的黏度。解：由， 14、 有一块3040cm2的矩形平板，浮在油面上，其水平运动的速度为10cm/s，油层厚度10mm，油的动力粘度0.102Pas，求平板所受的阻力。解：A3040cm2，u10cm/s，10mm，0.102Pas。根据牛顿内摩擦定律，得平板所受的阻力为 第二部分 流体静力学1、 水力学中，单位质量力是指作用在单位_液体上的质量力。A、面积 B、体积 C、质量 D、重量2、 在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是 。A、同一种液体；B、相互连通；C、不连通；D、同一种液体，相互连通。3、 压力表的读值是：A、绝对压强；B、绝对压强与当地大气压的差值；C、绝对压强加当地大气压；D、当地大气压与绝对压强的差值。4、 相对压强是指该点的绝对压强与 的差值。A、标准大气压；B、当地大气压；C、工程大气压；D、真空压强。5、 图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为，则有A、 B、C、D、6、 图示盛水封闭容器中，1、2、3在同一水平面上，则：A、B、 C、 D、 7、 用U形水银测压计测A点压强，A点的压强是：A、63700；B、66640 C、69580 D、60760 8、 对于相对平衡液体，有：A、等压面不一定是水平面；B、液体内部同一等压面上各点，处在自由液面下同一深度的面上；C、（对于任意的）；D、不成立。9、 对于相对平衡液体，说法正确的是：A、等压面与质量力不正交； B、等压面不可能为水平面；C、等压面的形状与液体密度有关；D、两种液体的交界面为等压面。10、 等压面与质量力关系是：A、平行 B、斜交 C、正交 D、无关11、 露天水池，水深5m处的相对压强为：A、5kPa、 B、49kPa C、147kPa D、205kPa12、 流体处于平衡状态的必要条件是：A、流体无粘性；B、流体粘度大；C、质量力有势；D、流体正压。13、 液体在重力场中作加速直线运动时，其自由面与 处处正交。A、重力；B、惯性力；C、重力和惯性力的合力；D、压力。14、 简答题（1） 压力的特性（2） 绝对压力、相对压力与真空度之间的关系15、 图示封闭容器中有空气、油和水三种流体，压力表A读数为1.47N/cm2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图；(2)求水银测压计中水银柱高度差。 解：h1=3m，h2=2m，h3=0.6m，pm0=1.47N/cm2，S油=0.7。设油水分界面上的相对压力为pm1，容器底部的相对压力为pm2，U型管左侧汞水分界面上的相对压力为pm3，油深为h1，水深为h2，根据静力学方程，得 (1) 根据以上数据即可绘出容器侧壁上的静压力分布图(上图)；(2) 水银测压计中水银柱高度差为 16、 试按复式水银测压计的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p。已知：H=3m，h1=1.4m，h2=2.5m，h3=1.2m，h4=2.3m，水银的密度Hg=13600kg/m3。解： 17、 U形水银压差计中，已知h10.3m，h20.2m，h30.25m。A点的相对压力为pA24.5kPa，酒精的比重为0.8，试求B点空气的相对压力。解：因为左右两侧的U型管，以及中部的倒U型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面，依据题意列静力学方程，得 ， ， ， 将以上各式整理后，可得到B点空气的相对压力为 以mH2O表示为 18、 一矩形水箱长为2.0m，箱中静水面比箱顶低h0.4m，问水箱运动的直线加速度多大时，水将溢出水箱? 解：建立坐标系如图所示，水箱中水所受单位质量力分别为 ， ， 代入等压面微分方程(213)式，积分后得等压面方程为 由边界条件：当时，得。将，代入上式得加速度为 19、 如图所示为绕铰链O转动的倾斜角=60的自动开启式水闸，当水闸一侧的水位H=2m，另一侧的水位h=0.4m时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离x。解：设水闸宽度为b，水闸左侧水淹没的闸门长度为l1，水闸右侧水淹没的闸门长度为l2。作用在水闸左侧压力为 其中 则作用在水闸右侧压力为 其中 则由于矩形平面的压力中心的坐标为所以，水闸左侧在闸门面上压力中心与水面距离为 水闸右侧在闸门面上压力中心与水面距离为 对通过O点垂直于图面的轴取矩，设水闸左侧的力臂为d1，则得设水闸右侧的力臂为d2，则 得当满足闸门自动开启条件时，对于通过O点垂直于图面的轴的合力矩应为零，因此 则 20、 如图所示，在蓄水容器垂直壁的下面有一14圆柱面的部件AB，该部件的长度l=1.0m，半径R=0.4m，水深h=1.2m，试求作用在部件AB上的静水总压力，要求绘制水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图。 21、 蓄水容器上有三个半球形的盖，容器中装满水，如图下所示。已知：液面高H2.5m，容器高h1.5m，盖的半径R0.5m。求：作用于三个半球形盖的水静压力。22、 矩形闸门AB宽为1.0m，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m，油的比重为0.795，闸门倾角=60，试求闸门上的液体总压力。 解：设油，水在闸门AB上的分界点为E，则油和水在闸门上静压力分布如图所示。现将压力图F分解成三部分，而， 其中 油水故总压力23、 一弧形闸门，宽2m，圆心角30，半径r3m，闸门转轴与水平面齐平，求作用在闸门上的静水总压力的大小与方向(即合力与水平面的夹角)。解：由图可知 弧形闸门所受的水平分力为 弧形闸门所受的水平分力为 总合力为 总合力与水平面的夹角为 第三部分 流体动力学1、 用欧拉法表示流体质点的加速度等于：A、；B、；C、；D、。2、 恒定流是：A、流动随时间按一定规律变化；B、各空间点上的运动要素不随时间变化；C、各过流断面的速度分布相同；D、迁移加速度为零。3、 一元流动限于：A、流线是直线；B、速度分布按直线变化；C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；D、运动参数不随时间变化的流动。4、 均匀流是：A、当地加速度为零；B、迁移加速度为零；C、向心加速度为零；D、合成加速度为零。5、 变直径管，直径D1=320mm，D2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2为：A、3m/s B、4m/s C、6m/s D、9m/s6、 恒定流动中，流体质点的加速度：A、等于零；B、等于常数；C、随时间变化而变化；D、与时间无关。7、 在 流动中，流线和迹线重合。A、无旋；B、有旋；C、恒定；D、非恒定。8、 粘性流体总水头线沿程的变化是：A、沿程下降 B、沿程上升 C、保持水平 D、前三种情况都有可能9、 粘性流体测压管水头线的沿程变化是：A、沿程下降 B、沿程上升 C、保持水平 D、前三种情况都有可能10、 流线与流线，在通常情况下：A、能相交，也能相切； B、仅能相交，但不能相切；C、仅能相切，但不能相交； D、既不能相交，也不能相切。11、 欧拉法研究 的变化情况。A、每个质点的速度 B、每个质点的轨迹C、每个空间点的流速 D、每个空间点的质点轨迹12、 应用总流的伯努利方程时，两截面之间 。A、必须都是急变流 B、必须都是缓变流C、不能出现急变流 D、可以出现急变流13、 欧拉法 描述流体质点的运动：A、直接；B、间接；C、不能；D、只在恒定时能。14、 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件是：A、理想流体；B、粘性流体；C、可压缩流体；D、不可压缩流体。15、 伯努利方程中表示：A、单位重量流体具有的机械能；B、单位质量流体具有的机械能；C、单位体积流体具有的机械能；D、通过过流断面流体的总机械能。16、 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面中心的压强，有以下关系：A、；B、；C、；D、不定。17、 文丘里管用于测量（ ）。A流体点流速； B流体密度； C流体流量； D流体点压强。18、 虹吸管最高处的压强_。A、大于大气压 B、等于大气压 C、小于大气压 D、无法确定19、 动能修正系数是反映过流断面上实际流速分布不均匀性的系数，流速分布_，系数值_，当流速分布_时，则动能修正系数的值接近于_。A、越不均匀；越小；均匀；1。 B、越均匀；越小；均匀；1。C、越不均匀；越小；均匀；零。 D、越均匀；越小；均匀；零。20、 动量方程式中流速和作用力 。A流速有方向，作用力没有方向。 B流速没有方向，作用力有方向。C都没有方向。 D都有方向。21、 简答题（1） 拉格朗日法与欧拉法的区别（2） 流线与迹线（3） 过流断面（4） 伯努利方程的物理意义（5） 气穴与气蚀（6） 控制体22、 图示一有压管道，小管直径dA=0.2m，大管直径dB=0.4m，A点压强水头为7mH2O，B点压强水头为4mH2O，已知大管断面平均流速vB=1m/s，B点比A点高1m。求管中水流的方向。解：23、 水管直径50mm，末端的阀门关闭时，压力表读数为21kN/m2，阀门打开后读数降至5.5kN/m2，如不计管中的压头损失，求通过的流量。24、 用水银压差计测量水管中的点速度u，如读数h60mm，求该点流速。解：根据题意，由流体静力学方程，得 列伯努利方程，基准面取在管轴线上，得 则 25、 流量为0.06m3/s的水，流过如图所示的变直径管段，截面处管径d1250mm，截面处管径d2150mm，、两截面高差为2m，截面压力p1120kN/m2，压头损失不计。试求：水向下流动，截面的压力及水银压差计的读数。解：(1) 由连续性方程，得 (2) 列出、两截面间的伯努利方程，基准面取在截面上；同时列出U型管的静力学方程， 得 26、 供水系统如图所示。已知水箱内压力P4为30米水柱，所有管道的直径100mm。泵前真空度为6米水柱，吸入管沿程损失不计，排出管沿程损失hL3-4=16m水柱，滤网处局部损失为4倍速度水头，每个弯头局部损失均为1倍速度水头，排出管进入上水箱的局部损失为1倍速度水头。求： 1）泵的排量Q； 2）泵的扬程Em； 3）3-3截面处压力p3； 4）若泵的效率，求泵的轴功率。1323144227、 如图所示为离心式水泵抽水装置。已知流量Q=20 1/s，几何给水高度Hg=18m。吸水管长度l1=8m，管径d1=150mm；压水管长度l2=20m，管径d2=100mm。沿程摩阻系数=0.042，局部水头损失系数为：进口e=5.0，弯头b=0.17。水泵的安装高度Hs=5.45m，水泵进口的允许真空度hv=7mH2O。试校核水泵进口的真空度hv。 解：28、 图示装置水管链连的喷嘴，管路直径D1=100mm，管嘴出口直径D2=50mm，流量20L/S，不计算能量损失。试确定管道与喷嘴连接处（1-1截面）的轴向拉力。 29、 如图所示的分岔管水流射入大气，干管及分岔管的轴线处于同一水平面上。已知=30，v2=v3=12ms，d1=200mm，d2=d3=100mm，不计水头损失，求水流对分岔管的作用力。解：30、 如图所示，水平放置的弯管，入口直径，出口直径，入口压强，流量，若不计弯管内的水头损失，试求水对弯管的作用力。31、 如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量，并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为30m/s，总流量，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力和偏转角度 。第四部分 实际流体的流动阻力与能量损失1、 输水管道在流量和水温一定时，随着直径的增大，水流的雷诺数Re就()A、增大B、减小C、不变D、不定2、 圆管流动的下临界雷诺数为( )A、300 B、1200C、3600D、12000 E、这些都不是3、 雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速和由紊流向层流过渡的临界流速之间的关系是( )(D)不确定4、 管流的雷诺数Re是( )A、 B、 C、D、5、 雷诺数Re反映了()的对比关系A、粘滞力与重力 B、重力与惯性力 C、惯性力与粘滞力D、粘滞力与动水压力6、 圆管层流流动中，过流断面上切应力分布为()7、 输送流体的管道，长度及两段的压强差不变，层流流态，欲使管径放大一倍，则流量应为（ ）A、2；B、4；C、8；D、168、 圆管层流流量变化与（ ）A、粘度成正比；B、管道半径的平方成正比；C、压降成反比；D、粘度成反比；E、管道直径的立方成正比9、 管道中紊流运动，过水断面流速分布符合（ ）A、均匀分布B、直线变化规律C、抛物线规律D、对数曲线规律10、 水流在管道直径、水温、沿程阻力系数都一定时，随着流量的增加，粘性底层的厚度就（ ）A、增加B、减小C、不变D、不定11、 在紊流粗糙管中，（ ）A、与紊流光滑区的阻力系数相同；B、粘性底层覆盖粗糙凸起高度；C、阻力系数只取决于雷诺数；D、水头损失与断面平均流速的平方成正比；E、阻力系数与相对粗糙无关。12、 圆管紊流过渡区的沿程摩阻因数：A、与雷诺数有关；B、与管壁相对粗糙有关；C、与及有关；D、与及管长l有关。13、 沿程摩阻因数不受数影响，一般发生在 。A、层流区；B、水力光滑区；C、粗糙度足够小时；D、粗糙度足够大时。14、 水力半径是（ ）A、湿周除以过水断面积 B、过水断面积除以湿周的平方C、过水断面积的平方根D、过水断面积除以湿周15、 圆管突然扩大的水头损失可表示为（ ）A、B、C、D、16、 两根相同直径的圆管，以同样的速度输送水和柴油，不会出现 情况。A水管内为层流状态，油管内为紊流状态；B水管，油管内都为层流状态； C水管内为紊流状态，油管内为层流状态；D水管，油管内都为紊流状态。17、 简答题（1） 湿周、水力半径和当量直径的关系（2） 水力光滑和水力粗糙（3） 产生沿程水头损失和局部水头损失的原因（4） 上临界雷诺数和下临界雷诺数（5） 水流经变截面管道，已知细管直径d1，粗管直径d22d1，试问哪个截面的雷诺数大?两截面雷诺数的比值Re1/Re2是多少？18、 铸铁输水管长1000m，直径d300mm，管材的绝对粗糙度1.2mm，水温10，通过流量Q100L/s，试求沿程压头损失。19、 做沿程水头损失实验的管道直径cm，测量段长度m，水的密度 =1000kg/m3，动力粘性系数=1.518Ns/m。试求：（1）当流量l/s时，管中的流态? （2）为保持管中为层流，测量段最大水头差?20、 推导圆管层流、和的计算公式。21、 一段直径d = 100mm的管路长10m。其中有两个900的弯管（900 = 0.294），管段的沿程阻力系数= 0.037。如拆除这两个弯管而管段长度不变，作用于管段两端的总水头也维持不变，问管段中的流量能增加百分之几？22、 如图所示，两水池水位恒定，已知水池水面高差，管道直径，管长，沿程阻力系数，局部阻力系数，。试求管道中通过的流量。（公式：沿程损失，局部损失）23、 在如图所示的弯管中，水流量qv = 15m3/h，管径d = 50mm，沿程阻力系数 = 0.0285，AB段长度LAB = 0.8m，比压计中水银面高度差h = 20mm。求弯管的局部阻力系数。24、 如图所示有压涵管穿过路基，管长，管径，上下游水位差，管路沿程阻力系数，局部阻力系数：进口，弯管，水下出口，求通过流量？ 25、 如图所示一输水系统，已知 ，吸入段长度，水的运动粘度，水池液面表压强 ，过滤器两端接汞-水压差计，设流动状态在水力光滑区，。求：（1）过滤器的局部阻力系数 ？（2）吸入段水头损失？（3）泵前真空表读数为多少？（4）设泵出口泵压，求泵的有效功率。 注：1带保险活门 2弯头 3过滤器 4闸门 26、 虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度3m，5m，直径d75mm，两池水面高差H2m，最大超高h1.8m，沿程阻力系数0.02，局部阻力系数：进口Ke0.5，转弯Kb0.3，出口Ko1，试求流量及管道最大超高截面的真空度。第五部分 有压流动、孔口和管嘴出流1、 在相同水头H0的作用下，管嘴出流量Q1与同样断面面积的孔口出流量Q2的关系为A、B、C、D、2、 在孔口外接一管嘴，管嘴的出流量比同样断面积的孔口出流量大，其主要原因是_。A、管嘴阻力增加；B、管嘴收缩系数增大；C、管嘴收缩断面处产生了真空；D、孔口收缩断面处产生了真空。3、 在并联管道上，因为流量不同，所以虽然各单位重量液体_相同，但通过各管的水流所损失机械能总量却不相同。A、表面张力；B、粘滞力；C、测压管水头线；D、水头损失。4、 在并联管路问题中，有 。A、流经每一短管路的水头损失相加得总水头损失；B、流经所有管路的流量相同；C、流经管路的水头损失相同；D、当总流量已知时，可直接解得各管的流量。5、 串联管路作为长管计算，忽略局部水头损失与流速水头则 。A、测压管水头线与管轴线重合；B、测压管水头线与总水头线重合；C、测压管水头线是一条水平线；D、测压管水头线位于总水头线上方。6、 简答题（1） 管路特性（2） 并联管路特征（3） 串联管路特征7、 今欲以长，内径的水平光滑管道输油，问输油流量欲达，用以输油的油泵扬程为多大（设油的密度，粘度）。解：平均流速流动雷诺数i2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（ ）Ah1h2 B. h1h2 C. h1=h2 D. 无法确定2、 有一明渠均匀流，通过流量，底坡，则其流量模数K= 。3、 水力最优断面是：A、造价最低的渠道断面 B、壁面粗糙系数最小断面C、对一定的流量具有最大断面积的断面D、对一定的面积具有最小湿周的断面4、 明渠均匀流有那些特性？5、 堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？答：堰流分作薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流三种类型。薄壁堰流的特点：当水流趋向堰壁时，堰顶下泄的水流形如舌状，不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与堰顶只有线接触，水面呈单一的降落曲线。实用堰流的特点：由于堰顶加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受到堰顶的约束和顶托，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下自由跌落。宽顶堰流的特点：堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显。进入堰顶的水流，受到堰顶垂直方向的约束，过流断面逐渐减小，流速增大，在进口处形成水面跌落。此后，由于堰顶对水流的顶托作用，有一段水面与堰顶几乎平行。6、 一铅垂三角形薄壁堰，夹角90，通过流量Qm3/s，求堰上水头。 (H=0.050.25m时, ；H=0.250.55m，)解：假设堰上水头H=0.050.25m，由公式，计算得到,不满足假设条件。由公式，计算得到，满足H=0.250.55m，所以堰上水头。第七部分 气体的一元流动1、 在完全气体中，声速正比于气体的：（a）密度；（b）压强；（c）热力学温度；（d）以上都不是。2、 马赫数Ma等于：（a）；（b）；（c）；（d）。3、 在变截面喷管内，亚声速等熵气流随截面面积沿程减小：（a）v减小；（b）p增大；（c）增大；（d）T下降。4、 超声速气体在收缩管中的流动时，速度 。（）逐渐增大；（）保持不变（）逐渐减小；（）无固定变化规律。5、 简答题（1） 气流流速与密度变化的关系（2） 气流流速与过流断面大小的关系第八部分 相似原理与量纲分析1、 动力粘度的量纲是A、；B、；C、；D、2、 由功率P、流量、密度、重力加速度和作用水头组成一个无量纲数是；3、 流体运动粘度n的量纲是；4、 单位长电线杆受风吹的作用力F与风速v、电线杆直径D、空气的密度r以及粘度m有关，F可表示为A、； B、； C、；D、； E、5、 下面各种模型试验分别应采用哪一个准则，将其序号填入括号内：（1）雷诺准则；(2)欧拉准则；（3）佛劳德准则。A、测定管路沿程阻力系数；（）B、堰流模型实验；（）C、水库经水闸放水实验；（）D、气体从静压箱中流至同温大气中；（）E、船的波浪阻力实验。（）6、 长度比尺l =50的船舶模型，在水池中以1m/s的速度牵引前进，测得波浪阻力为0.02N，则原型中需要的功率Nn=_。A、2.17kw；B、32.4kw；C、17.8kw；D、13.8kw7、 设模型比尺为1：100，符合重力相似准则，如果模型流量为1000m/s，则原型流量为_m/s.A、0.