2025年流体力学考研习题集及解析

流体力学考研复习题库

一、选择题

1.如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=lm/s,平板与固定边界的

距离8=5mm,油的动力粘度u=0.IPa-s,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为（）

A.1OPa；"二二'"菱'

B.15Pa；""L"""〃〃〃，‘"%‘""""""""""".

C.20Pa；题1图

D.25Pa；

2.动量方程（）

A.仅合用于理想流体的流动B.仅合用于粘性流体的流动

C.理想流体与粘性流体的流动均合用D.仅合用于紊流

3.实际流体总水头线的沿程变化是：

A.保持水平：B.沿程上升：C.沿程下降；D.前三种状况均有也许。

4.圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s,则断面平均流速为（）

A.0.4m/sB.0.32m/sC.0.2m/sD.0.Im/s

5.绝对压强〃血，相对E强〃，真空度入，当地大气压忆，之间的关系是：

A.P而=P+P、，；B.pv=pa-pabs；C.p=p心+P”；D.p=pv4-paQ

6.下列说法对的的是：

A.水一定从高处向低处流动：

B.水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；

C.水总是从流速大的地方向流速小的地方流动：

D.以上说法都错误。

7.长管串联管道各管段的（）

A.水头损失相等；B.水力坡度相等；C.总能量损失相等；I）.通过流量相等。

8.并联管道1、2,两管的直径相似，沿程阻力系数相似，长度，2=3/「通过的流量为

（）

A=Q2:B.Q[=1.5。2；C.Qi=BQ?；D.Q]=1.7302。

9.圆柱形外管嘴的正常工作条件是

A.L=（3〜B.L=（3-4）J,H0<9m

C.L>（3~4）d,”（）>9mL>D.Lv（3〜4”,儿<9mL

10、静止液体中同一点各方向的压强（）

A、数值相等；B、数值不等；C、仅水平方向数值相等；1）、铅直方向数值最大

11、如下图所示容器内有一放水孔，孔口设有面积为A的阀门ab,容器内水深为h,阀门所

受静水总压力为（）

A、0.5YhA；B、yhA；C、0.5yh-A；D、yhA'

12..某流体的运动粘度片3X1072/S,密度P=800kg/m3,其动力粘度口为（）

A.3.75X10%•s；B.2.4X103Pa・s；C.2.4X105Pa・s；I）.2.4X109Pa・s

13.理想流体是一种（）的假想流体。

A.动力粘度口为0；B,速度梯度曳为0；

dy

C.速度u为一常数；D.流体没有剪切变形

14.右图所示并联管道A、B,两管材料、直径相似，长度3=24，两管的水头损失关系为

)

A.hIB=hfA；B.h2二2hfA

C.h1B=1.41hfA；I).h1B=4hfA

15.已知液体流动的沿程水力摩擦系数入与边壁相对粗糙度和雷诺数Re均有关，即可以判

断该液体流动属于（）

A、层流区；B、紊流光滑区；C、紊流过渡粗糙区；D、紊流粗糙区

16.在平衡液体中，质量力与等压面（）

A、重叠；B、平行C、相交；D、正交。

17.下图中互相之间可以列总流伯努利方程的断面是（）

A.1-1断面和2-2断面;B.2-2断面和3-3断面;

C.1-1断面和3-3断面;D.3-3断面和4-4断面

18.按持翳槐的概念，流体质点是指：题图

A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、几何的点；

D、几何尺寸向流动空间相比是极小量，又具有人量分子的微元体

19.不一样的液体其粘滞性同一种液体的粘滞性具有随温度而减少的特性。

A相似减少B相似升高C不一样减少D不一样升高

20.下列说法对的的是：

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。

21.在研究液体运动时,按照与否考虑粘滞性,可将液流分为

A牛顿液体流动及非牛顿液体流动B可压缩液流及不可压缩液流

C均匀流动及非均匀流动1）理想液体流动及实际液体流动

22.一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m,设当地大气

压为1个工程大气压，则容器内绝对压强为水柱。

A2mBImC8mD-2m

23.静止流场中的压强分布规律：

A.仅合用于不可压缩流体B.仅合用于理想流体。

C.仅合用于粘性流体，D.既合用于理想流体，也合用于粘性流体。

24.静水中斜置平面壁的形心淹深力与压力中心淹深加的关系为九尿。

A.不小于B.等于C.不不小于D.无规律

25.任意形状平面壁上静水压力的大小等于处静水压强乘以受压面的面积。

A受压面的中心B受压面的重心C受压面的形心D受压面的垂心

26.动能修正系数是反应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靠近于—

A越不均匀；越小；均匀；1B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

27、对于两液流力学相似满足条件中，非恒定流比恒定流多一种条件是：

A几何相似B运力相似C动力相似D初始条件相似

28.判断层流或湍流的无量纲量是0

A.佛汝德数FrB.雷诺数ReC.欧拉数Eu【）.斯特罗哈数St

29.水平放置的渐犷管如图所示，如忽视水头损失，断面形心点的压强有如下关系：

2

2

A.pl>p2；B.pl=p2C.pl<p2D.不定。

2

30.能量方程中z+-^―+--表达：

Pg2g

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

0.单位体积流体具有的机械能D.通过过流断面单位重量流体的总机械能

二、简答题

1、液体和气体的粘性随温度的升高或减少发生变化，变化趋势与否相似？为何？

2、什么是流体的粘性？温度升高时液体和气体的粘度怎样变化？

3、何谓流体的持续介质模型？试阐明引入持续介质模型对于研究流体机械运动规律的必要

性。

4、什么是理想流体？为何要引进理想流体的概念？理想流体有无能量损失？

5、理想流体元流流伯努利方程的合用条件是什么？

6、理想流体总流伯努利方程的合用条件是什么？

7、写出理想流体总流伯努利方程及其物理意义。

8、简述流线的概念和性质

9、流线和迹线有何区别？写出流线微分方程.

10、什么是量纲友好原理？写出动力粘度的量纲。

11、试述液体静力学的基本方程z+2=C及其各项的物理意义。

Pg

12、同样直径与同样作用水头条件下，管嘴的流量与孔匚流量哪个大？为何？

13、紊流分为哪几种区，各有何特点？

14、“均匀流一定是恒定流”，这种说法与否对的？为何？

15、流动相似的含义是什么？

16、简述当地导数和迁移导数的概念及物理意义

17.试解释“水力光滑”和“水力粗糙”的含义。

18.粘性流体管内流动其能量损失分为哪两类？写出其计算公式。

19.什么是理想流体？为何要引入理想流体的概念？

20流体静压力有哪些特性？

21什么叫等压面，有什么特性？

22什么叫泵的扬程？泵的功率和扬程成什么样的关系？

23什么叫串联管路和并联管路？各有何特点？

24流体流动两种流态各有何特点？怎样鉴别流态？

25什么叫稳定流和不稳定流？成举例阐明其区别？

26何谓声速、临界声速？它们的区别何在？

27什么叫层流利紊流？怎样鉴别流态？

28流体静压力有哪些特性？

29作用在流体上的力包括哪些力？在何种状况下有惯性力？何种状况下没有摩擦力？

30应用伯诺利方程时要注意哪些问题？

31拉格朗口法和欧拉法在分析流体运动上有什么区别？

32为何用雷诺数鉴别流态可以阐明流动阻力的物理木质？

33什么叫压力管道？长管和短管怎样划分？

34管路中的水击现象是怎样产生的？水击的实质是什么？

35流体力学研究中为何要引入持续介质假设。

36如图所示，〃表达绝对压强，P。表达大气压强，试在图中括号内填写所示的压强。(4

分)

________1-----------P>Pa

()

______________।____________P=Pa

()()

---------------1----「----p<pa

()

----------------:------------------------------i-------------p~o

37.假如流体的密度表达为夕=p(x,y,z,f),分别写出它的当地导数和迁移导数的体现式

38简述粘性流体绕流物体时产生阻力的原因。怎样减少阻力？

39写出粘性流体总流的伯努利方程，画图阐明方程的几何意义。

40试述毕托管测量流体流速的基本原理，并图示阐明。

41画出测量某一阀门局部阻力系数的装置，并阐明测量原理

三、名词解释

流体质点、持续介质雷诺数弗劳德数欧拉数马赫数水力光滑管水力粗糙管

牛顿流体缓变流边界层水击流线和迹线质点加速度均匀流非均匀流

计示压强迹线理想流体动能修正系数动量修正系数

四、画图题

1、绘出AB曲面上的压力体

3、对同一种液体绘出AB壁面上的相对压强分布图

4、画出图示管道流动系统的总水头线和测压管水头线（定性关系要精确）并在

图中标注出断面3的Z?、上、鸟和hg的高度。

y2g

did2di2

5、试画出下图中稳定出流且出流到大气中，〃一d管段的水头线图（考虑局部和

沿程阻力）。

6、试画出下图中A、B、C、D曲面的压力体。

7、绘出AB曲面上的压力体

8、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

▽

vo=O工

五、例题

1、如图所示，一矩形平板闸门AB,宽b=2m,与水平面夹角a=30°,其自重G=19.6kN,并较

接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m,试求打开闸门的最大铅直拉力T。

解：闸门AB上的水压力p=pghc-IbJ表达闸门AB的长度。

h八，,h

------=2hh=—

sin300r'2

h2

P=pg'—2h'b=pghh=86.44KN

作用点D,AD=-/=—

33

重力G作用点3AC=l=h

2

u4/

Z例A=0-77cos30°+p—//+G—cos30°=0

32

=76.34kN

打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

2、上下两块平行圆盘，直径均为d,间隙厚度为6,间隙中液体的动力粘度为R若下盘周

定不动，上盘以角速度①旋转，求所需力矩M的体现式。

已扇hd,8,|.ifco©

(1)根据牛顿达摩擦定律，可得半径为r处，微元面积为2nrdr

间隙力矩为

dM=rxlT=•2笈41r=?*-r3dr

,88

积分上式，得所需力矩M的体现式为用=华./=卫驾

23325

3、图示为一封闭容器，宽b=2m,AB为-1/4圆弧闸门。容器内BC线以上为油，如下为

水。U形测压计中液柱高差R=lm,闸门A处设一钱，求B点处力F为多少时才能把闸门

关住。

b=2m,R=lm,S油=0.8,S=3.0。

暮a(1)设油水分界面上的相对压力为〃0。

由静力学方程得U型管液、水分界面上的相对压

力为

〃()=(SR-〃)y水=(3.0x1-2)x9810=9810Pa

A点的相对压力为

〃A=〃o—RS油/水=（1—1x0.8）x9810=1962N圆弧闸门所受的水平分力为

P、二（%—（RS油/水）R"=（l—gxlx0.8）x9810x1x2=11772N

对应于水平分力的压力中心的位置（A点如下）为

y讪/1油

R

hD=hc+---.」+―4--------

（PA+/油也）A2（pA+；Ry油）Rb

1.2xl2x0.8x9810八…

=—xl+------------------------=0.722m

?1

乙I2x（1962+-xlx0.8x9810）

水平分力的方向水平向左。

圆弧闸门所受的垂直分力为

P,=A+%/油=〃.通力+（店-%R2）》S油7水

=1962x|x2+（l--x3.14）xl2x2x0.8x9810=7298.6N

4

垂直分力的方向垂直向上〉

4R4x1

垂直分力的作用线距A点的水平距离为1=—=0.425m

3万3x3.14

对A点取矩，得FR=PJiD+PJ

则吐.吐里J772X。.722+7298.6x0.425“510，N=11.6KN

R1

4.水从水箱沿着长为L=2m,直径d=40mm的竖直管流入大气，不计管道的入口损失，

沿程损失系数人二0.04,试求管道起始断面A的压强与水箱内的水位h之间的关系式。并

求当h为多少时，此断面的压强与水箱外的大气压强相等。

解：以管出口所在平面为基准面，列水箱液面和管出口间的伯努利方程

V2/v2

L+h=0+0H----1-A----

2gd2g

以管出口所在平面为基准面，列水箱液面和A截面间的伯努利方程

L+h=L+&+匚

Pg2g

由（1）得

Iv2

L4-/?=(1+-)—

d2g

Lh

［代入(2)得

2g>1-

d

%=2+L+h,

Pg1+/

d

代入数据整顿得20=上+2

3Pg3

2

A点压强p=-(h-1)pg

由上式得h=b?7litp=0

5、如图所示，某供水系统中一水平供水管道，直径。=0.2m,拐弯处的弯角a=45°,

管中断面1—1处的平均流速h=4m/s,压强为9.8XlD4N/m2,若不计弯管内的水头损失,

求水流对弯管的作用力。

解：过水断面1—1和2-2的断面积、平均流速和压强分别用A、

匕、P］和A?、％、〃2表达。以断面1T和2-2之间的流体为分

离体，建立加图所示坐标系。

则总流的动量方程在x轴和y轴的投影为

pQ(v2cos45°―匕)=aA-p2A2cos45°-RxpQissin45°

0

=—p2A2sin45+R、

n

即R\=PiA-p2A?cos45^-pQ(v2cos45一匕)

R、=p2A2sin45+pQy2sin45°

2

根据题意可知A=A2=^D

2=Av=-x3.14x0.22x4=0.126m3/s

4

由持续性方程可知，v,=v2=4m/s

同步，又由于弯管水平放置，且不计水头损失，则由总流的伯努利方程可得

42

Pi=p2=9.8xlON/m

于是=AA=pj兀D?=9.8xl04xlx3.14x0.22=3077N

又p=10()()kg/m3

将上述这些数值代入前面二式，可求出R,、R、,得

Rx=p}A}-p2A2cos45°-pQ(v2cos45°-vt)

=3077-3077x--1000x0.126x(4x—-4)=1049N

R、=p2A2sin450+pQv2sin45°

=3077x—+1000x0.126x4x—=2532N

22

R=$R：+R2=Vl(M92+25322=2740.7N

江2.41

A；1049

a=tan12.41=67.5

水流对弯管的作用力R'与R大小相等，方向相反，即

R'=—R

6、同一水箱经上、下两孔口出流，求证：在射流交点处，h»i=t12y2。

已知:h]fha，yi»yio

健全列自由液面至两喷孔的伯努利方程，可得

%=J2的,%=

；

乂知%=U]T1,x2=u2r2xi=x2

1212

）'|二六弓，%二产2

y=婷〃』

则=x2g%

r

y224/2gh?/?)

故有%%=%%，得证。

7、为测定一种阀门局部阻力系数，在阀门的上下游装了3个测压管，其间距L尸2.0m,

L2=3.0m,若直径d=50mm,测压管读数分别为h|=100cm,h2=70cm,h?=20cm水流速

u=3.2m/So求阀门局茸阻力系数9？（15分）

解：以管道轴线所在平面为基准面，取如图所示1-1,2-2,3-3过流断面。

分别对1-1,2-2和2-2,3-3断面列能量方程

4v-二j,

+--+h、

Pg2gPg2g

p,।%％।”,

—+z,-=—+23•+hw2-3

Pg2gPg2g

由持续性方程得

vI=v,，=vJ=v

取%%=1

乂Z|-z2=z?

1v2

=

hwl-2hf|—

d2g

22

..,0kVcv

%3=%+岫=2彳「+4反

整顿的红卫=丸匕匚

Pgd2g

%-〃3_/2v?"

代入数据求得

3.22

8、虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度(=3m,g=5m,直径d=75mm,两池水面

高差H=2m,最大超高h=1.8m,沿程阻力系数1=0.02,局部阻力系数：进口Kc=0.5,转

弯Kb=0.3,出口K0=l,试求流量及管道最大超高截面的真空度。

(=3m,/2=5m,d=75mm,H=2m,h=1.8m,入=0.02,Ke=0.5,Kb=0.3,Ko=lo

睡之(1)列上下游水面间的伯努利方程，基准面取在下游水面上，得

流量为Q=■!•万力万=4X3.14X0.0752x3.16=0.014m3/s

44

(2)列上游水面至C截面间的伯努利方程，基准面取在上游水面上，得

0=+夕8〃+(1++K©+%,);。万之

a2

因此，管道最大超高截面的真空度为

Pvc=_〃mc=+(I+丸4+兄+Kb)〈2日2

a2

QI

=lOOOx[9.81x1.8+(14-0.02x+().5+().3)x-x3.162]=30.64kN/m2

9、平面不可压缩流体速度分布为匕=4x+l,vy=-4y0求：

(1)该流动满足持续性方程否？(2)势函数小、流函数中存在否?若不存在，阐

明原因。若存在，求势函数4)、流函数力

解：(])由于学+学=4-4=0,故该流动满足持续性方程

dxdy

(2)由3尸,(”:—半尸工(_4+4)=0,故流动有势，势函数。存在，由

2oxoy2

于该流动满足持续性方程，流函数力存在。

因"=酶=迎=4x+l

dxdy

Vy=-_4y

dydx

d6啜dx+

—dy=Vxdx+Vydy=(4x+1)dx+(-4y)dy

<l>=Jd6=J曳dx+型dy=fVxdx+Vydy=j(4x+1)dx+(-4y)dy

dxdyJ

=2x2-2y2+x

d*=SLULdx+-dy=-Vydx+Vxdy=4ydx+(4x+1)dy

dx/

d问力x+mdy=J-Vydx+Vxdy=j4ydx+(4x+1)dy

=4xy+y

10、平面不可压缩流体速度分布为匕=4x+l,vy=-4y0求：

(1)该流动满足持续性方程否？(2)势函数中、流函数巾存在否?若不存在，阐

明原因。若存在，求势函数4)、流函数2

解：(1)由于丝+也=2x+l—(2x+l)=0,故该流动满足持续性方程，流动存在.

OXOX

IdVvdVx1

(2)由3z=—(—--------)=—(―2y—(―2y))=0,故流动有势，势函数6存在，由

2oxdy2

于该流动满足持续性方程，流函数小也存在.

(3)因Vx=—=—=x2-y2+x,Vy=—=--=-(2xy+y).

dxdy'dydx

d<l>=—dx+—dy=Vxdx+Vydy=(x2-y2+x)dx+(-(2xy+y).)dy

dxdy

<b=jd<l>=J竽dx+，dy=JVxdx+Vydy=j(x2-y2+x)dx+(-(2xy+y))dy

-dx+^(~dy=-Vydx+Vxdy

-----xy2+(x2-y2)/2d巾二

3dxdy

dx+—dy=[-Vydx+Vxdy=f

力=…J詈(2xy+y)dx+(x2-y2-x)dy

dyJJ

=x2y+xy-y3/3

11、如下图，圆柱闸门长L=4m,直径D=lm,上下游水深分别为Hi=Im,H2=0.5m,

试求此柱体上所受的静水总压力。

解：闸门所受的水平分力为上下游水对它的水平作用力的代数和，方向向右

Px=9800((1/2)x1x4-(0.5/2)x0.5x4)=14700^

闸门所受的垂直分力Pz方向向上，大小为

3fD)

B=%V=9800xj“万'xL=23090N

闸门所受水的总压力P=《+P：=27373N

P

压力与水平夹角为arctan—=57.52°

R

12、水流经IM)。弯管自喷嘴流出,如管径D=100mm,喷嘴直径d=25mm,管

道前端测压表读数M=196.5kN/n?,求法兰盘接头A处，上、下螺栓的受力状

况。假定螺栓上下前后共安装四个，上下螺栓中心距离为175mm,弯管喷嘴和

水重为150N,作用位置如图。

m

300m

1底

0

0

6

在水

轴线所

取喷嘴

体，

控制

作为

流段

弯曲

间的

出口

喷嘴

A至

兰盘

取法

解：

。

所示

如图

标系

立坐

，建

准面

为基

平面

性方程

列持续

(1)

①

2%

=(4)

写成

2…或

_乃C/

〃=2

，4。2

-

D

4

4

利方程

的伯努

出口间

至喷嘴

列A

(2)

2

2

_«

,«1

,„

Pml

②

..

-...

-------

1-Z.H

-------

2g

2g

/

得

②，

入式

①代

将式

±+4

)4]=&

(三

%一

7।

。

2g

/s

20.01m