《流体力学》各章节复习要点

1、第一章一、名词解释1. 理想流体:没有粘性的流体2. 惯性:是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。3. 牛顿内摩擦力定律:流体内摩擦力 T 的大小与液体性质有关,并与流速梯度和接触面 A成正比而与接触面上的压力无关。4. 膨胀性:在压力不变条件下,流体温度升高时,其体积增大的性质。5. 收缩性:在温度不变条件下,流体在压强作用下,体积缩小的性质。6. 牛顿流体:遵循牛顿粘性定律得流体。二、填空题1. 流体的动力粘性系数, 将随流体的 (温度 改变而变化, 但随流体的 (压力 变化则不大。2. 动力粘度 的国际单位是 (s p a 或帕·秒 物理单位是 (达因·秒 /

2、厘米 2或 2/cm s dyn 。 3. 运动粘度的国际单位是(米 2/秒、 s m /2,物理单位是(沱 。 4. 流体就是各个(质点之间具有很大的(流动性的连续介质。5. 理想流体是一种设想的没有 (粘性 的流体, 在流动时各层之间没有相互作用的 (切应力 ,即没有(摩擦力三、单选题1. 不考虑流体粘性的流体称( 流体。 AA 理想 B 牛顿 C 非牛顿 D 实际2.温度升高时,空气的粘性( BA.变小 B.变大 C.不变 D.不能确定3.运动粘度的单位是( BA . s/m2 B . m 2/s C . N m 2/s D. N s/m24.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是( CA .

3、切应力与速度 B .切应力与剪切变形C .切应力与剪切变形速度 D .切应力与压强5. 200体积为 2.5m 3的水,当温度升至 800时,其体积变化率为( C200时:1=998.23kg/m3; 800时 : 2=971.83kg/m3A . 2.16% B . 1.28%C . 2.64% D . 3.08%6.温度升高时,水的粘性( 。 AA .变小 B .变大C .不变 D .不能确定2. 动力 粘度 与运动粘度 的关系为( 。 BA . = B . =C . = D . =P3.静止流体( 剪切应力。 CA .可以承受 B .能承受很小的C .不能承受 D .具有粘性时可以承受5

4、.使水的体积减小 0.1%时,应增大压强为( (K=2000MPa 。 AA . 2.0MPa B . 2.6MPaC . 2.5MPa D . 2.7MPa四、简答题:1.当温度升高时,液体的【动力】粘度 值为什么会减小?液体的粘性力主要来自相邻流动层间分子的内聚力;随着温度的升高,液体分子热运动加剧,液体分子间的距离变大,因而分子间的内聚力将随之减小,故 【动力】粘度值减小。2.当温度升高时,气体的【动力】粘度 值为什么会增大?气体的粘性力主要来自相邻流动层分子的横向动量交换的结果,温度升高,使这种动量的交换也加剧。因而内摩擦力或【动力】粘度 值将增大。第二章一、名词解释1. 位置水头:某

5、点在基准面以上的高度2. 等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面称为等压面。3. 流线:某一时刻在流场中画出的一条空间曲线, 该曲线上的每个质点的流速方向都与这条曲线相切。4. 相对压强:以当地大气压为基准起算的压强,以符号 P 表示。5. 真空度:当某点的压强小于当地大气压强,我们称该点处于真空状态。该点压强小于当地大气压的值(绝对值 ,称为真空度。6. 绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准算起的压强,以符号 abs P 表示。二、填空题1. 1at=( 98000 Pa 或 0.1M Pa Pa=( 104 mm 水柱。2. 1atm=( 1.033 at=( 760 mm 汞

6、柱。3. 任意形状平面上的静水总压力的大小等于受压面(面积与其(形心点的压强乘积。4. 在静止流体中各点单位质量流体所受(表面力力和(质量力力相平衡。5. 压强的单位是 Pa ,或直接用( 2/N m 和( 2/kN m 表示。 、6. 液柱单位中,压强也可用液柱高度计量,常用单位是( m 水柱、 mm 水柱或(汞柱表示。7. 若压强 p < 0 ,其绝对值称作(真空度 三、单选题1.单位质量力的单位是( 。 DA N B N/m2 C kg D m/s22.如图 1. 所示的密闭容器中,液面压强 p 0=9.8kPa, A点压强为 49kPa, 则 B 点压强为 39.2kPa, 在液

7、面下的深度为 3m, 则露天水池水深 5m 处的相对压强为( 。 BA . 5kPa B . 49kPa C . 147kPa D . 205kPa图 13.流体静压强总是指向作用面的( 。A A .内法线 B .平行C .外法线 D .任意4. 静止流体中任意点质量力( 于过该点的等压面。 CA 任意角度 B相交 C平行 D垂直5. 1个标准大气压相当于( 米水柱。 DA 9.8 B 10 C 10.13 D 10.336. 流体静压强的方向是指向固体壁面的( 。 BA 外法线 B内法线 C任意 D 平行7. 气体粘性是由于分子的( 而产生的。 BA 吸引力 B摩擦力 C质量力 D 热运动四

8、、判断题1、绝对压强的最小值是零。 (2、绝对压强不可能为负值。 (3、相对平衡流体中任意点压强等于重度乘液面下深度。 (五、简答题:1.用斜线填充的方式表示出下列各图的压力体部分。 六、计算题:1.由真空表 A 中测得真空值为 17200N/m2。各高层如图所示,空气重量忽略不计, 31/6860m N =, 32/15680m N =, 试求测压管 E 、 F 及 G 内液面的高程及 U 形测压管中 水银上升的高差的 H 1大小。 (33/106. 13m kg H g = 20/17200m N p p p v a =- g p h h p gh h p gh gh gh p gh p

9、F v vva H H H H 22. 1262. 06. 1162. 010008. 917200 6. 1115(686002020202' 1122' 112' 112' 110=+=-=-=-=-+=- (3 m p gh h h h p p gh h v O H H o a O H H 64. 21568017200 86. 11(9800 6. 1115(686020' 113320' 112222=-+-=-+=+-=+ m H G 64. 1064. 28=+=(4 g p h h h h h h h p gh p Hg v O

10、H O H O H O H Hg Om 6. 082. 图示装置中玻璃管内水面高度 2m , 求 A 容器中绝对压强和真空度, 分别用应力单位和水柱 高表示。 (空气大气压强 Pa=98000 4. 如图所示为一铅直半圆壁的直径位于液面上,求 F 值大小及其作用点。 (1 33121 2(3421gd d g gV F = (2 323 2(4213272 649(34422d d d d d A y I y y C C C D =-+=+=5. 如图所示为一铅直矩形平板,已知板宽 b=4m, 板高 h 2=3m, 板顶水深 h 1=1m,用解析法求静水总压力及其作用点。(1总压力的大小为 :

11、 N A gh P c 51094. 234 231(8. 91000=+=(2总压力的作用点:m Ah I h h C C C D 8. 2 231(34341 231(3=+=+= 6. 如图所示为一铅直矩形闸门,已知 1h =1m, 2h =2m, 宽 b=1.2m, 求总压力及其作用点。 闸门形心的淹没深度: 212(1 222C h h h m =+=+= 惯性矩:33C bh I m =(2总压力(22 , 980009.81000278400 N/m78400 8 m9.81000 9.82100019600 N/m2 m a A A a A w w V a A p p h p

12、p h p h p p p h =+=-=-=-=水柱高 真空度 水柱 6 7. 设如图所示, v =2m时,求封闭容器 A 中的真空值。v v p gh =10009. 82= 19600Pa =8. 如图所示为一铅直矩形闸门,已知 1h =1m, 2h =2m, 宽 b =1.5m, 求总压力及其作用点。(1闸门的面积 :221.523A b h m =闸 门 形 心 的 淹 没 深 度 :212(1 222C h h h m =+=+=惯性矩:3341.5211212C bh I m = (2总压力 p c F gh A = 10009.823=58800N =58.8kN =(3作用点

13、的淹没深度 1(2 2.1723C C D C C C C I I y y h m y A y A =+=+=+= 第三章一、名词解释1. 欧拉法:以充满流体的空间中各个固定的空间点为考虑对象,研究流体质点通过这些固定 的空间点时, 运动参数随时间的变化规律。 把足够多的空间点综合起来得出整个流体运动的 规律。又叫流场法。2. 拉格朗日法:以运动着的流体质点为研究对象,跟踪观察质点的运动轨迹及运动参数(速 度、压力等随时间的变化关系,然后跟踪所有流体质点的运动情况, 得到整个流体的运动 规律。3. 元流:通过一微分面积上各点作流线所形成的微小流束, 即横断面无限小的流管中的液流。4. 均匀流:

14、流动过程中运动要素不随坐标位置而变化。5. 过流断面:与元流或总流的所有流线相正交的横断面。6. 恒定流:在流场中,如果在各空间点上流体质点的运动要素都不随时间而变化。二、填空题 1. 流线是某一(时刻在流场中画出的一条(空中曲线,该曲线上的每个质点的流速方向 都与这条曲线(相切 。7 2. 均匀流只能发生在 (长直 的管道或渠道这一类断面形状和 (大小 都沿程不变地运动中, 因此只有(沿程损失 。3. 在流场中,如果在各空间点上流体质点的(运动要素都不随(时间而变化,这种流动称 为恒定流(或称为稳定流 。4. 所谓过流断面,就是与(元流或(总流的所有流线相(正交的横断面。5. 流体质点的加速

15、度是由( 当地 加速度和( 迁移 加速度组成。三、单选题1.水在一条管道中流动,如果两断面的管径比为 d 1/d2=2,则速度比 v 1/v2=( 。 DA . 2 B . 4C . 1 /2 D . 1/42.均匀流的( 加速度为零。A A .当地 B .迁移C .向心 D .质点3.流体运动力学中常用( 进行研究。B A .拉格朗日法 B .欧拉法C .雷利法 D .雷诺法4.连续性方程表示流体运动遵循( 守恒定律。C A .能量 B .动量C .质量 D .流量5.用欧拉法表示流体质点加速度 a 等于( C A . u t B . (uu C . u (uu t +D . u(uu t

16、-6.如图 1. 所示, 1g 2g, 下述哪个静力学方程正确?( B A . 121212pp z z g g +=+ B . 323222p pz z g g+=+ C . 311312p p z z g g +=+ D . 121212p p z z g g+=+图 17. 在总流伯努利方程中,速度 v 是( 速度。 B A 某点 B断面平均 C断面形心处 D断面上最大8伯努利方程中 g v p z 22+表示( 。 BA 单位质量流体具有的机械能 B单位重量流体具有的机械能C 单位体积流体具有的机械能 D通过过流断面的总机械能9. 毕托管用于测量( 。 A A 点流速 B压强 C密度

17、D流量10. 列能量方程时, 参数应在(断面上选取。 D A 任意 B急变流 C 恒定流 D渐变流11.流体运动力学中常用(进行研究。 C A 雷利法 B雷诺法 C欧拉法 D拉格朗日法。12.欧拉运动微分方程式( 。 DA 适用于不可压缩流体,不适用于可压缩流体B 适用于恒定流,不适用于非恒定流C 适用于无旋流,不适用于有旋流D 适用于上述所提及的各种情况下的流动13.描述不可压缩粘性流体运动的微分方程是( 。 D A 欧拉方程 B边界层方程C 斯托克斯方程 D纳维 -斯托克斯方程14. V 1A 1=V 2A 2是根据(守恒定律推导出来的。 A A 质量 B能量 C动量 D动量矩15. 在(

18、流动中,伯努利方程不成立。 D A 恒定 B理想流体 C不可压缩 D可压缩四、判断题1、过流断面上处处与流线垂直。 (2、迹线是流体质点的运动轨迹。 (3、流线是由无数流体质点组成的。 (4、渐变流过流断面压强基本符合静压强分布规律。 (5、均匀流过流断面上各点流速相等。 (×6、均匀流只有沿程水头损失。 (7、流体质点的运动轨迹称迹线。 (8、断面上各点流速相等的流动叫均匀流。 (×9、过流断面有时是曲面。 (10、均匀流动只有沿程阻力损失。 (五、简答题:1.画图并说明流线相交的特例。 图 1 图 2如图 1对于存在驻点(A 和奇点(B 的流动情况; 如图 2 源(汇的

19、情况。82.流线的定义可以引申出的结论有哪些?一般情况下,流线不能相交,且流线只能是一条光滑的曲线。流场中每一点都有流线通过。 流线充满整个流场, 这些流线构成某一时刻流场内的流动图 像。在恒定流条件下, 流线的形状和位置不随时间而变化, 在非恒定流条件下, 流线的形状和 位置一般要随时间而变化。恒定流动时,流线和迹线重合;非恒定流时,流线与迹线一般不重合。3.均匀流有哪些特性?均匀流的流线彼此是平行的直线,其过流断面为平面,且过流断面的形状和尺寸沿程不变。 均匀流中,同一流线上不同点的流速应相等,从而各过流断面上的流速分布相同,断面 平均流速相等,即流速沿程不变。均匀流过流断面上的动水压强分

20、布规律与静水压强分布规律相同,即在同一过流断面上 各点测压管水头为一常数。均匀流只能发生在长直的管道或渠道这一类断面形状和大小都沿程不变地流动中,因此只有 沿程损失,而无局部损失。六、计算题:1. 如图所示为氨气压缩机用直径 d 1=76.2mm的管子吸入密度 1=4kg/m3的氨气, 经压缩后, 由 直径 d 2 =38.1mm的管子以 v 2=10m/s的速度流出,此时密度增至 2=20kg/m3。求质量流量 M ; 流入流速 v 1。 2. 一离心水泵如图 3所示的抽水量 Q=20m3/h, 安装高度 H s =5.5m, 吸水管直径 d=100mm。 若吸水管段总的水头损失 h w =

21、0.5m, 试求水泵进口处的真空 值 p v2的大小。(提示:取渐变流过流断面:水池液面为 1-1断面,水泵进口断面为 2-2断面, 它们的计算点分别取在自由液面与管轴上。 选基准面在水池 液面上。因为水池液面远大于吸水管界面,故可认为 v 1=0,注意到P 1=Pa(大气压强 ,并令1=2 =1.0,则对 1-1断面和 2-2断面列出粘 性流体总流的伯努利方程求解222200aS wp p vH hg g g+=+22220/36000.707/3.140.144Q QQ AV v m sA d=+=22220.707229.8v a S w avp p p g H h pg=-=+=+=1

22、112221211/ 40.07624m s A9 103. 有一水平放置渐缩水管,管径分别 300mm 和 150mm ,进口端压强为 275 KN/m2 ,V=3m/s , 若忽略管中水流损失,求水流通过此管时作用于管上的轴向推力大小和方向。解:由连续方程第四章一、名词解释1. 局部损失:克服局部阻力的能量损失。2. 沿程损失:由沿程阻力引起的机械能损失。3. 水力半径:过流断面面积 A 和湿周 X 之比。4. 湿周:过流断面上流体和固体壁面接触的周界。5. 紊流:液体质点的运动轨迹是极不规则的,各部分流体互相剧烈掺混。6. 层流:液体质点的运动轨迹比较规则,各液层间毫不相混。二、填空题1

23、. 紊流流动中流体质点( 相互掺混 ,做无定向、 (无规则的运动,这种现象称为紊流的脉 动现象。2. 圆管层流的沿程阻力系数的计算公式为 ( 64Re= 它表明圆管层流的沿程阻力系数仅与 (雷诺数有关。3. 在流场中,如果在任一空间点上有任何质点的( 运动要素都随(时间 而变化的,这种 流动称非恒定流(或称非稳定流 。4. 流体流动分(层流和(紊流两种状态,其判别标准是(Re 2000= 。v p v p g g g g p p V V R p A p A AV V V =+=+=+=+-=+-=-=-列能量方程 列能量方程 22-=5. 雷诺实验揭示了流体有(层流和(紊流两种流动状态。三、单

24、选题1.圆管均匀流断面上切应力在轴心处的值( 。 C A .最大 B .平均C .最小 D .不定2.有三个管道,管道断面分别是管道 1为边长为 a 的正方形、管道 2为长 l =2a, 宽 b=0.5a的 矩形、管道 3为 长 l =1.5a, 宽 b=0.5a的矩形,管道的长度和粗糙度情况一致,试分析液体流 经这三个管道受到的阻力大小关系为( 。 B A . F 阻 1> F阻 2 > F阻 3 B . F 阻 1< F阻 2 < F阻 3C . F 阻 1= F阻 2 = F阻 3 D .不能确定3.用直径 d=100mm的管道,输送量为 10kg/s,输磅水,如

25、水温为 5,动力粘度=1.519×10-3Pa·s ,工程上,判定管内水的流态为( 。 B A .层流 B .紊流C .层流向紊流过渡 D .不能确定4.用直径 d=100mm的管道,输送量为 10kg/s,输送石油,已知石油密度 =850kg/m3, 运动粘 度 =1.14cm2/s,工程上,判定管内石油的流态为( 。 A A .层流 B .紊流C .层流向紊流过渡 D .不能确定5. (的管道称为长管。 C A只计局部损失 B计算全部损失C 只计沿程损失 D长度较短6. 圆管均匀流断面上速度在轴心处的值( 。 A A 最大 B平均 C最小 D不定7. 动能修正系数在层流

26、时的值是( 。 D A 1 B 1.1 C 1.5 D 28.欲一次测到半径为 R 的圆管层流中断面平均流速 V ,应当将测速仪器探头放置在距管轴 线(处。 D A 1/2R B 2/3R C 0.866R D 0.707R9. 圆管直径在数值上等于(倍的水力半径。 C A 2 B 3 C 4 D 510.水力半径在数值上等于圆管直径的(倍。 C A . 1/2 B . 2C . 1/4 D . 4五、简答题:1. 简述紊流掺混的原因。假设流体原来做直线层流运动。由于某种原因的干扰,流层发生波动。于是在波峰一侧断 面受到压缩,由连续性方程可知,断面积越小,流速增大;根据伯努利能量方程可知,流

27、速增大,压强降低;在波谷一侧由于过流断面增大,流速减小,压强增大。因此流层受到 纵向与流线相交的压差作用。这将使波动进一步加大,终于发展成涡体。涡体形成后,由 于其一侧的旋转切线速度与流动方向一致,故流速较大,压强较小。而另一侧旋转切线速 度与流动方向相反,流速较小,压强较大。于是涡体在其两侧压强差作用下,将由一层转 到另一层,这就是紊流掺混的原因2. 简述液流阻力产生原因(包括内因和外因 。外因:(1与过流断面面积、几何形状有关(水力半径越大,液流阻力越小(2与管道的长度有关(管道越长,液流阻力越大(3与管道的粗糙度有关(粗糙度越大,液流阻力越大内因:流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象,

28、质点摩擦所表现的粘性以及质点发生撞 击引起运动速度变化表现出的惯性,才是流动阻力产生的根本原因。六、计算题:1.某钢板制风道,断面尺寸为 600mm ×300mm ,管长 100m 管内平均流速 v=10m/s。空气温度 t=20。求压强损失 P f 。 (当 t=20时, 根据钢板制风道粗糙与 Re 查得 (1当量直径 2. 如图 5所示,油的流量 Q=77cm3/s,流过直径 d=6mm的细管,在 L=2m长的管段两端水银压 差计读数 h=30cm,油的密度 =900kg/m3, 求油的动力粘度 和运动粘度 的值。 3Pa s -= 3. 密度 =850kg/m3, 粘性系数 =

29、1.53×10-2Pa·s 的油,在管径 d =100mm的管道内流动,流 量等于 0.5l /s。 (1试判别流态; (2试求管轴心处的速度;沿程损失系数 ,管壁处切应力, 单位管长的能量损失 J 。 第五章一、名词解释1. 并联管道:两结点间由两条或两条以上的管道连接而成的组合管道2. 小孔口:作用于断面上的水头 H ,孔口直径为 d , 当 d <1/10H 时,孔口属于小孔口。3. 长管:局部损失和流速水头可以忽略的管道。4. 自由出流:流体经孔口(管路流入大气的出流。5. 串联管道:由不同直径的几段管道顺次连接而成的管道称为串联管道。二、填空题1. 按布置方

30、式可将管网分为( 树状 管网和( 环状 管网两大类。2. 当在容器的孔口处接上断面与空口形状相同、长度( l =(3 4 d (d 为管道直径的短 管,此时的出流称为管嘴出流,此短管称为(管嘴 。3. 薄壁小孔出流时,出口截面有( 收缩 现象。4. 流动阻力损失分(沿程阻力损失和( 局部 阻力损失两大类。三、单选题1.在相同条件下,小孔口流量( 短管嘴流量。 AA .小于 B .等于C .大于 D .不定2. ( 的管道称为长管。 DA .不计速度水头 B .不计局部损失C .只计局部损失 D .只计沿程损失3.在相同条件下,小孔口流量( 短管嘴流量。 AA 小于 B等于 C大于 D不定四、判

31、断题1、并联管路总损失大于任一支管的阻力损失。 (×2、并联管路总阻力系数大于任一支管的阻力系数。 (×五、简答题:1. 画图说明管嘴出流的类型 (a 圆柱形外管嘴(b 圆柱形内管嘴(c 收缩圆锥形管嘴(d 扩大圆锥形管嘴 (e 流线形管嘴六、计算题:1. 如图 4所示为由三段简单管道组成的串联管道。 管道为铸铁管, 粗糙系数 n=0.0125,d1=250mm, 1l =400m, K 1=618.5l /s; d 2=200mm, 2l =300m K 2=341l /s; d 3=150mm, 3l =500m, K 3=158.4l /s;总水头 H=30m。求通过

32、管道的流量 Q 及各管段的水头损失。计算各段的水头损失并累加,得 : 222123222123Q Q Q H l l l K K K =+222Q Q Q =+20.0236Q = 222322根据并联管道两结点之间水头差相等的关系,有: 222312123222123 Q Q Q l l l K K K = 则有:221K Q Q K =331K Q Q K = 第六章 四、简答题： 1.简述明渠均匀流形成的条件。 （1）渠道为长直棱柱体顺坡明渠 （2）水流为恒定流，流量沿程不变，无支流的汇入与分出。 （3）渠道表面粗糙系数沿程不变 （4）渠道中无闸门、坝体或跌水等建筑物对水流的干扰。 2.

33、简述明渠均匀流的特性 （1）流线均为互相平行的直线，水深、过水断面的形状及尺寸沿程不变。 （2）过流断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变，因此，流体的动能修正系数、流速 水头沿程不变。 （3）水面线与渠底平行，故水面线与底坡线平行。由于明渠均匀流的水面线即为测压管水 头线，流速水头沿程不变，故测压管水头线与总水头线平行。 六、计算题： 1.由水塔沿管长 l=3500m,管径 d=300mm 的清洁管（n=0.011）向工厂输水，已知安置水塔的地 面标高 z0=130m，工厂地面高程 zb=110m，工厂所需水头 Hz=25m，现需保证供给工厂的流量 Q=0.085m3/s，试求水塔内自由液面

34、离地面的高度 H。 K= AR2/3 n d 2/3 3.142 ´ 0.32 0.3 2/3 ´( ´( 4 4 4 = 4 = = 1.14m3 / s n 0.011 pd2 hf = Q2 0.0852 l = ´ 3500 = 19.45m K2 1.142 H = zb + H z + h f - z0 = 110 + 25 + 19.45 - 130 = 24.45m 2.某渠道断面为梯形，底宽 b =3m，边坡系数 m =2.5，粗糙系数 n =0.028，底坡 i =0.02， 当水深 h =0.8m 时，试求该渠道的输水流量 Q 过水断面面积： A = (b + mhh = (3 + 2.5 ´ 0.8 ´ 0.8 = 4m 2 湿周： x = b + 2h 1 + m2 = 3 + 2 ´ 0.8 1 + 2.52 = 7.308 m A 4 = = 0.547 m x 7.308 1 1/ 6 1 = ´ 0.547 1 / 6 = 32.298 m 0.5 / s 谢才系数按曼宁公式计算： C = R n 0.028 水力半径： R = 所以该渠道的输水流量为： Q = AC Ri = 4 ´ 32.298 0.547´