《流体力学》期末考试复习题及参考答案

1、流体力学复习题（课程代码392348）一、名词解释1、雷诺数参考答案：用于评价层流和紊流流态的指标，与过流断面平均流速和直径成正比，与 流体粘度成反比。2、层流参考答案：流体流动的流线相互平行的流动，其圆管流动的雷诺数小于2000o3、压差阻力参考答案：流体绕过物体流动的过程中，物体前后对称面上作用的压力差形成的阻力。4、压力体参考答案：流体作用在曲而上压力的铅直分量，是曲而边界，过曲面端点做自由水而的 延长线或自由水而的垂线与自由水而或自由水而的延长线之间的用合的区域。5、局部水头损失参考答案：液体流经管道阀门，弯道，变径等处引起的流体能虽:的损失。6、短管参考答案：在计算流动损失的过程中，

2、既要考虑沿程损失，也要考虑局部损失的管道系 统计算。7、质点参考答案：假设流体为连续的有质量而大小可以忽略不计的点组成，但每一点又包含大 屋的水分子。8、均匀流参考答案：流道内流体的流线平行，过流断而相等，流速沿程不变的流动。9、水力半径参考答案：水力半径是过流断而积与湿周的比值。10、流线参考答案：流体在流场中，流体质点的速度方向始终相切的曲线11、沿程水头损失参考答案：流体在流动过程中沿管道长度方向的摩擦损失12、真空度参考答案：绝对压强低于大气压的压强13、紊流参考答案：流体流动的过程中，流速大于临界流速的流动14、实压力体参考答案：流体和压力体均处于二向曲而同侧15、毛细管现象参考答案

3、：直径很小的两端开口的细管竖直插入液体中，由于表而张力的作用，管中的液而会发生上升或下降的现象流体力学复习题 第1页（共10页）二、填空题1、流体的粘性是抬参考答案：流体运动时产生阻力的性质。2、体积流量是描参考答案：单位时间内流过过流断而的流体质疑3、流场中速度等物理量不随时间变化的流动称为参考答案：恒定流或定常流动4、按作用方式，作用在流体上的力分为和-J参考答案：质量力和表面力5、当流体绕过一个物体时，总阻力由两部分组成，一是,二是 参考答案：绕流阻力、压差阻力6、尼古拉兹实验的五个阶段是指 参考答案：层流、过渡区、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区7、按雷诺实验的结果来说,流体的流动可

4、以分为、两种流态。参考答案：层流、紊流8、圆管均匀流中，当流体处于层流状态时，过流断而上的平均流速是该断而最大流速的J此时流体的沿程阻力系数为。参考答案：二分之一、64/Re9、绝对压强是抬参考答案：以真空压强为零点的压强10、在运动流体的能星分析中，伯努利方程中的总能量包括、三部分。参考答案：位苣势能，压强势能，动能11、从流体运动的连续性和能量损失分析的角度看，并联管道的特点是和,参考答案：进出节点流量相同，各管段两端流动损失相同12、从流体的静止和相对运动来说，流体的自由表面是。参考答案：等压而三、简述题1、流体静压强特性有哪些？参考答案：流体内压力具有各项同性、压强的方向具有各向等值性

5、2、简述静止流体中，流体作用在二向曲面上总压力如何计算？参考答案：二向曲而上的总压力可以分解为竖直方向的压力体的重虽:和水平方向的压力的合成。合力的大小和方向按矢量合成的原理确定3、简述流体流动中层流和紊流的区别？参考答案:层流流体质点运动方向与流动方向平行,紊流流体质点运动运动杂乱，滚动流动，损失增加4、在作用水头相同的情况下，为什么管嘴出流比孔口出流的流量要大？参考答案：管嘴出流比起孔口岀流在作用水头不变的情况下，管内产生一泄的真空度，造成 流量增大流体力学复习题 第1贞（共10页）5、沿程水头损失与局部水头损失发生条件和结果有什么异同？参考答案：沿程水头损失在管路的直线段产生，而局部损失

6、在管道的阀门，弯头，接头等处 产生。结果都要发生能量损失，不同条件时能量损失不相同6、牛顿流体与非牛顿流体的区 别是什么？参考答案：牛顿流体符合流体内摩擦定律，流体内部的内摩擦力与接触面成正比，与速度梯 度成正比。而非牛顿流体不符合。7、什么是流体的压缩性？液体和气体的压缩性有何异同？压缩性的大小用什么度量？ 参考答案:流体体积随着压力变化而变化的性质。液体和气体的压缩性与压力变化呈正相关。 液体压缩性小，气体压缩性大。液体的压缩性用压缩系数或弹性模量表示8、圆管紊流时液流内部由哪几部分组成？与层流时相比，其沿程阻力系数变化有什么不同？ 参考答案：由粘性底层，过渡层和紊流流核区组成。层流时沿程

7、阻力系数至于雷诺数有关, 而紊流时还与管道的内壁粗糙度有关9、静压强的大小与液体的体枳有无关系？如盛有相同液体的容器，如图所示，各容器的容 积不同，液体的重量不同，但容器中液体的深度h相同，容器的底而积A相同。试问：容器 底面上所受的液体总压力是否相同？为什么？底而上的静压强是否一样？放置容器的桌面 上所受的压力是否相同？各为多少？为什么？参考答案：没有关系。由于液体密度不同，总压力不一样。底面上的静压强也不一样。桌子 而上的压力也不相同。面积虽然相同，压强不同，压力当然也不一样10、总流连续性方程VA=匕A?的物理意义是什么？参考答案：在管道系统中，在没有分叉和汇流的情况下，管道系统中流入和

8、流出的流体体积 流量相等。11、什么是总水头和测压管水头？什么是总水头线和测压管水头线？它们的沿程变化各自有 何特点？为什么？什么是水力坡度和测压管坡度？二者在什么情况下相等？参考答案：运动流体的总水头由三部分组成，而静止流体的总水头由两部分组成。运动流体 中总水头线总是下降的，而测压管水头线不一沱，可以沿程增加或减少。因为总能量总是沿 程减少的。单位长度上总水头的损失或测压管水头的损失分别称为水力坡度和测压管坡度。 当流体处于静止状态的时候，二者相等12、局部水头损失产生的主要原因是什么？局部阻力系数：与哪些因素有关？选用时应注意什么？参考答案：局部损失主要在管道的阀门和接头或者弯头处，流体

9、流向发生变化，产生能量损 失。局部阻力系数与管道的构造有关。选用时考虑减少能量损失为宜流体力学复习题 第1页（共10页）13、虹吸管出流的条件是什么？参考答案：堰顶髙于上游水而的髙差不能太大而上下游水面的髙差不需足够。14、伯努利方程的实质说明了什么？参考答案：在伯努利方程中，流体的流经管道的时候，会发生能量损失，下游位麗断而上的 总能量总是小于上有断面的总流量，而能量损失的发生是流体与边壁摩擦和阀门，弯头等处 的紊流所引起的。15、已知某液体的运动粘度为4.5×10 6m7s,比重为0.86,问其密度和动力粘度各为多少？参考答案：根据题意，可知： = vp = 4.5 XlO-6X

10、 0.86 = 3.87× IO-6 m2 / S16、温度为Ooe的空气，以5m./s的速度在直径为IoOnlm的圆管中流动，试确泄英流态？（空气的运动粘度为1.37×105 m7s）Vd 5x0 1参考答案：按照雷诺数的怎义，Re = = 137l0-5 = 36496ms > 2000四、计算题1、两平行平板的间距Z = Imml其中充满汕，当两板间的相对运动速度u = .2ms时,作用于板上的切应力为4OTV772,试求油的粘性系数“。 参考答案：解：按照牛顿内摩擦泄律公式：dudy 4000 ×l×103 = , LI = - = 3.3

11、3dydu1.2 2、如图所示虹吸管总长L=20坝顶中心前管长AL=Iolib 管内径d = 0. 30 m,坝顶 中心与上游水面高差h： = 4 m,二水而落差h： = 4 m,设沿程阻力系数 = 0.03 ,虹 吸管进口局部阻力系数J = 0.8,岀口局部阻力系数-=1.0,三个45。折管的局部阻 力系数为0.3,试求虹吸管的吸水流量Q。参考答案：解：如图所示，取上游水而和下游渠道的水而的为控制断而，建立伯努利方程,0 + 0+h：二 0 + 0 + 0 +Hw = - + © +7 +33)- d 2g2g4 二(0. 03× + 0. 8 + 1. 0+3×

12、;0. 3) × 0.32gV = 4. 08 m/s虹吸管吸收流量为：Q = VA = 4. 08 × X= 0. 288 m7s43、如图所示汇流叉管。已知流虽Qi = 1.5 InVs, Q2 = 3.0m3s,过流断而33的而积为As = O.3m2,求断而3 3的平均流速。参考答案：解：根据分叉管分流的原理，管道3的流量为Q5 = Q= - Q1 = 3.0-1.5= 1.5 M3/ S 已知断面3的而积，故断面3-3的平均流速为：V3 = Q5 / A3 = 1. 5 / 0. 3 = 5 M/s4、引水管道从水塔中引水，如图所示。水塔的截而积很大，水位恒泄。已

13、知管道宜径d = 200 InnK水头H = 4.5 m,引水流 Q = 100 LS<>求水流的总水头损失。12参考答案：解：由伯努力方程可知:PI = 0,儿=0, Zl =HP2 = 0, V2 3.1 & % 0Zl = v； 2g + hwhw = Z 处 / 2g = 4.5 3.1 * / 2 X 9.8 = 4.5 0.52 = 3.98m流体力学复习题第1页(共10页)5、有一水平喷嘴，如图所示，Dl =20Omm和0=10Omlm喷嘴进口水的绝对压强为345kPa, 出口为大气，Pa=IO3.4kPa,岀口水速为22ns<>求固定喷嘴法兰螺栓

14、上所受的力为多少？ 假泄为不可压缩左常流动，忽略摩擦损失。解：螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力,与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反设喷嘴对水的作用力为R取喷嘴入口、出口和喷嘴壁而为控制而，列控制体内水的动量方程：PClV (v2 -Vl) = PA - PlAl ÷ R(a)又由连续性方程：QV =VIA =V2A2(b)解(a), (b)可得：/? =-7171. 76 (N)则，螺栓上所受得力为7171.76 N6、水的密度为IOOOkgnr 2L水的质量和重量是多少?参考答案：解：2L水的体积为：2×10 3 ms / s质咼为：m = P × V = 1

15、000 ×2×10 3 = 2 Kg重量为：Mg = 2 × 9.8 = 19.6 kgm7s7、铅直放置的矩形平板闸门如图所示。已知h=2m, H = 3m,宽度B = 1.2m,求总压力及其作用点位置。(提示：)1=)2、+如7: IXC=聖7ycA12 H参考答案：解：根据闸门上的压强分布图，可知作用在闸门上的压强分布图的体枳就是闸门上作用的流 体总压力：I(IoooX9.8×2÷10x9.8×5)×3 = 102900根据总压力作用点的位置可分析得到，yD =儿+如7: ABH土 =2.712123.5 +2.73.

16、5× 1.2x3=3. 7Im所以总压力作用点的位置为（0, 3.71） 8、如图所示汇流叉管。已知流量Qi = 1.5 InVs, Q2 = 3.0m3s,过流断面33的而积为As = O.3m2,求断而3-3的平均流速。流休力学复习题第1页（共10页）参考答案：解：根据分叉管分流的原理，管道3的流量为Q5 = Q： - Qi = 3.0-1.5= 1.5 M3/ S 已知断面3的而积，故断面3-3的平均流速为：V5 = Q5 / A3 = 1. 5 / 0. 3 = 5 M/s9、水管直径d =10 cm,管中流速V =1 vzs,水温为10°C,查表得 =1. 31

17、× 10m7s,试 判别流态；又流速为多少时，流态将发生变化？参考答案：解：由雷诺数泄义知：VdRe =1×O.11.3I×1O"6 =76335V因为 Re>2000所以为紊流流态Vd若 Re= 一 = 2000KlJV = 200Or = 2OOOXL31X1O-/O.1 = 2.62X1O,五、单项选择题1、静止流体中存在：（a）压应力：（b）压应力和拉应力：（C）压应力和切应力；（d）压应力、拉应力和切应力。（）参考答案：a2、某点的真空度为65000MPa,当地大气压为0.1 MPa,该点的绝对压强为：（a） 65000 Pa;（b） 5

18、5000 MPa： （C） 35000 MPa； （d） 165OOOMPaO （）参考答案：C3、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）合加速度为零。（）参考答案：b4、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。（）参考答案：a5、在圆管流中，层流的断而流速分布符合：（a）均匀规律：（b）直线变化规律：（C）抛物线规律；(d)对数曲线规律。()参考答案：C6、比较在过流断而的而积相等的条件下方形管道的流量Ql和园管的流Q2: (a) Ql>Q2;(b) Qi<Q2; (C)

19、Qi=Q2; (d)不定.()参考答案：b7、长管并联管道各并联管段的：(a)水头损失相等；(b)水力坡度相等；(C)总能量相等;(d)通过的流量相等.()参考答案：a8、对于同样的压力增量，(),其体积变化率愈大，比较容易压缩。(a)体积弹性系数E值愈小的流体：(b)体积弹性系数E值愈大的流体：(C)体积弹性系数E值不变的流体：(d)与弹性模量无关 参考答案：a9、凡是满足()平衡微分方程的质量力必然是有势质量力。(a)不可压缩流体；(b)可压缩流体；(C)理想流体：(d)运动流体参考答案：C10、在平衡的流体中，作用于任意一点的质量力必泄()通过该点的等压而。(a)平行于：(b)垂直于： (C)以任意角度相交于：(d) 45度相交参考答案：b11、所谓稳泄流场，是指流场中流体质点的流动参量不随()而变化。(a)时间和空间坐标：(b)空间坐标： (C)时间； (d)速度参考答案：C1 V212、根据达希一威斯巴赫公式血=-可知，计算沿程阻力的主要任务是如何确左