流体力学网上作业题参考标准答案

东北农业大学网络教育学院

流体力学网上作业题参考答案

第一章：绪论（56）

一、名词解释

1.流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。

2.流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后

能得到其物理量的确定俏：而宏观行又足够小,远小于所研究问题的特征尺度,使其平均物理量

可看成是连续的。

3.惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。

4.均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。

5.非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。

6.粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。

7.为摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称

为内摩擦力。

8.流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。

9.不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。

10.可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。

11.表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面

方向产生的拉力。

12.表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。

13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。

14.牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。

二、选择题

1.理想流体是指可以忽略..）的流体。.密…密度变…粘…粘度变化

2.不可压缩流体是指忽略..）的流体。.密…密度变…粘…粘度变化

3.关于流体粘性的说法中，不正饱的是..）。

A粘性是流体的固有属性B流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性

C粘性是运动流体产生机械能损失的根源D流体的粘性随着温度的增加而降低

4.下列各种流体中，属于牛顿流体的是（A）

A水、汽油、酒精B水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆C泥石流、泥浆、血浆D水、泥石流、天然气

5.单位质量力的量纲与..）的量纲相同。.速…加速…粘性…重刀

6、在水力学中，单位质量力是指（C）

a、单位面积液体受到的质量力：b、单位体枳液体受到的质量力；

c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。

7、运动粘度与动力粘度的关系是（A）

LILIVV

AU=—Bt>=—C;/=—D//=—

pgpg

8、一封闭容器盛有水，在地球上静止时，以竖直向上为正向，其单位质量力为（A）

A.-gB.gC.0D无法确定

9、一封闭容器盛有水，封闭容器在空中自由下落，若以自由下落的容器为参考坐标体系，以竖直向上为Z

轴正向，其单位质量力为（C）A.-gB、gC、0D、无法确定

10、当空气中的温度从0℃增加至20℃,其运动粘度。增加15%,密度减少10%,其运动粘度u将

（A）

A.增力「3.5%B.降低3.5%C.增力口5%D.降低5%

11、按连续介质的概念，流体质点是指（D）。

A.流体的分子B.流体内的固体颗粒C.无大小的几何点

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

12.交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（B）

A.牛顿流体B.非牛顿流体C.理想流体D.无黏流体

13.流体是（D）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。

14.流体的切应力（A

A、当流体处于静止状态时不会产生；B、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生；

C.仅仅取决于分子的动量交换；D.仅仅取决于内聚力。

15.说法正确的是（C）

A.静止液体的动力粘度为0；B、静止液体的运动粘度为0；

C.静止液体受到的切应力为0；D.静止液体受到的压应力为0。

16、一密闭容器内下部为密度为的水，上部为空气，空气的压强为pOo若容器由静止状态自由下落，则

在下落过程中容器内水深为h处的压强为（B）

A.pO+PghB、p0C、0D、pO-Pgh

三、判断题

1.静止的实际流体内部粘滞切应力为00..）

2.气体的动力粘度随着温度的增加而增加。..）

3.液体的动力粘度随着温度的增加而增加。..）

4.液体的体积弹性模量越大表示液体约不容易被压缩。（V）

5.静止的液体可以承受拉力。

6.其他条件不变时，气体的密度随着压强的增加而增加（V）

7、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。（X）

8、在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。（V）

9、液体的粘件是引起液流水头损失的根源.（V）

10、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流.（X）

11.牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。（J）

12.15C时水的动力粘度小于20℃时水的动力粘度。（X）

13.惯性力是一种质量力。（V）

14.切应力是一种表面力。（V）

15.根据流体的可压缩性，流体可以分为可压缩流体和不可压缩流体。（

16.不考虑流体的粘度变化，流体可以视为理想流体。（X）

17、流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（X）

18、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。（X）

19、流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（X）

20、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（x）

四、简答题

1.简述连续介质模型假说。

答：流体的连续介质假说认为流体所占有的空间连续而无空隙地充满着流体质点，质点的尺度在微观上

足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后能得到其物理量的确定值：而宏观行又足够小，远小

于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。

2.贰叙述气体和液体的粘性随温度的变化规律，并解释原因。

答：温度升高，液体的粘性降低，空气的粘性升高。

粘性是分子间的吸引力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。对于液体，分子间距离小，内聚力是

液体粘性的决定性因素。当温度升高，分子间距离增大，吸引力减小，因而液体的粘性降低。对于气体，气

体分子间距离大，内聚力很小，所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的。温度升高，分

子运动加快，动量交换频繁，所以u值增加。

3.文字描述牛顿内摩擦定律。

答：流体的内摩擦力与其速度梯度成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关，而与接触

面积的压力无关即。

4.有一流场流体粘度为，流体做层流流动，速度分布为，求y=O.O8m处的内摩擦切应力。

答：根据内摩擦定律可知

5

r=/z—=//x0.25x0.5x）广°'=0.3x0.25x0.5x0.08^=0.1334

dy

y=0.08m处的内摩擦切应力为O.：33Pa。

5.已知某流体的粘性切应力为T=5.0N/m2,动力粘度u=01Pa・s,试求该流体的剪切变形速率。

答：根据内摩擦定律

du

T

=P-dry

7...）属于质量力。

A.压力B、惯性力C、粘性切应力D、表面张力

8.球形压力容器上半曲面对应的压力体（A）。

A.在曲面的上方B.在曲面的下方C.在曲面的左方D.在曲面的右方

9、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（D）。

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。

10、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下3.2m处测压管高度为2.2m,设当地大气压为I个

工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为—水柱（D）,

A.2..B.I..C.8..D.—1m

11、如图所示，下述好力学方程哪个正确？（B）

P3

B.z//+冬

D.第=2#品

12.在一个储水箱的侧面上、卜.安装有两只水银U形管测压计（如图二），当箱顶部压强p0=l个大气压时，两

测压计水银柱高之差△!!二hl-h2=760mm（Hg）,如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则应

为（C）

A.Ah=-760mm(Hg)B.Ah=0mm(Hg)C.Ah=760mm(Hg)D.Ah=1520mm(Hg)

13.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力

Fl,F2,F3的大小关系是（忽略活塞重量）（B）

A.F1>F2>F.B.F1=F2=F..C.F1<F2<F..D.F1=F3>F2

14.如图所示，密闭容器上装有U型水银测压计。在同一水平面上1.2.3点上的压强关系为(C)

A.pl=p2=p3B.pl<p2<p3C.pl>p2>p3D.pl>p2=p3

15.若当地大气压强为98kPa,液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为

(D)

A.1kN/m2B.2kN/m2C.8kN/m2D.l0kN/m2

16、图示容器中有两种液体，密度

(2>(1,贝IJA、B两测压管中的液面必为(B)

A.B管高于A管；B、A管

高于B管；C、AB两管同高；D、不确定。

17、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)>(b)所示，其底部压强分别为pa和pbo若两容器内

水深相等，则pa和pb的关系为(A)

A.pa>pbB、pa<pbC、pa=pbD、无法确定

18,密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深3M,静水总压力的作用点到水面距离y

应是：（C）

A.y<1.5mB.y=1.5mC.1.5m<y<2mD.y=2m

19、若当地大气压强为98kPa,液体中某点的绝对压强为90kPa,则该点的真空压强为

（C）

A.IkPaB、2kPaC、8kPaD、1()kPa

20、绝对压强Pabs、相对压强p，真空值Pv、当地大气压强p&之间的关系是（C）u

A.P=p+pB.p=P+C.p--PD.p=P+p

21.相对压强的起量点是（D）

A.绝对真空.B.1个标准大气压.C.液面压强。D.当地大气压强；

22、静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力，式中的（D）

A.为受压面形心处的绝对压强B、为压力中心处的相对压强

C.为受压曲面的面积D.为受压曲面在船垂面上的投影面积

23、比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的些位质量力f水和f水银的大小（B）

A.f水<f水银；！3£水=£水银；C.f水〉f水银；D.不一定。

24、等角速度旋转容器，半径为R,内盛有密度为的液体,则旋转前后容器底压强分布（B）；

A.相同；B.不相同；

25.等角速度旋转容器，半径为R,内盛有密度为的液体，则旋转前后底部所受总压力（A）。

A.相等；B.不相等。

26.粘性流体的测压管水头线的沿流程变化的规律是（D）o

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。

27、洒水车以等加速度a向前平驶，如图示，则水车内自由表面与水平面间的夹角等于（A）

ap

Aarctan-B.arctan—C.arcsin—=

/9，

gaw+g-

28、在等角速度旋转液体中，一下说法正确的是（C）

A、各点的测压管水头等于常数；B、各点的测压管水头不等于常数，但测压管高度等于常数；

C.各点的压强随水深的变化是线性关系；D.等压面与质量力不一定正交。

29、对于相对平衡液体，说法正确的是（A）

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。

30、直放置的矩形平板挡水，水深3m,静水总压力P的作用点，到水面的距离y为（C）

A.I.25mB.1.5mC.2mD.2.5m

31、静止液体中有一倾斜放置的平板，当绕平板形心轴转动平板时，平板受到液体总压力（C）o

三、判断题

1.啧性力的方向与加速度的方向相反。（.）

2.运动粘度和动力粘度的关系是V=WP。（7）

3.等压面与总的质量力方向垂直.（.）

4.匀加速直线运动的液体等压面是一组斜平面族。（.）

5.相对静止的实际液体内部切应力为0.（.）

6.静止液体中某一点的压强的大小与压强作用方向无关。（.）

7、一盛有液体的开口杯子，在重力作用下在一个斜面上向下自由滑落，不计摩擦力的影响，该杯子中的液

面与斜面平行。（V）

8、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。

（7）

9、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（x）

10、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（Y）

11.直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（V）

12.静止水体中，某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。（J）

13、静止液体中，淹没深同相同的静止水面一定是等压面。（J）

14.相对静止状态的液体的等压面一定也是水平面。（X）

15、在平衡液体中，质量力与等压面是平行的。（X）

16.任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（X）

17、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。

（Y）

18、静止液体中平板受到的总压力的作用点就是平板的形心。（x）

19、压力体中必须充满液体。（x）

20、相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（4）

21.绝对压强可正可负。而相对压强和真空压强则恒为正值。（X）

四、简答题

1.挝根据欧拉平衡微分方程推导静压强分布公.z+:常数c?

解：静止液体中

根据欧拉平衡微分方程,力=p（fxdx+fydy¥fzdz）

得

dp=p(-g)dz

积分得z+2r

Pg

2.试根据欧拉平衡微分方程证明液体随容器做等加速直线运动时，液体的等压面为一簇斜面？（5分）

解：液体随容器做等加速直线运动时，取x轴为运动方向，竖直向上为z轴方向。

则＜=一凡{=°，＜=g

根据欧拉平衡微分方程得

dp=p（-adx-gdz）

等压面dp=O

则有dz=--dx

g

a

z=——x+c

g

因此，随容器做等加速直线运动的液体等压面为一簇斜面。

3.试根据欧拉平衡微分方程证明液体随容器做等角速度旋转运动时，液体的等压面为一组旋转抛物面？

（5分）

解：液体随容器做等角速度旋转运动时，取旋转轴竖直向上为z轴方向。

则＜=疗乂人尸疗乂九=-g

根据欧拉平衡微分方程得

dp=p{ctTxdx+arydy-gdz）

等压面dp=O

1,,,,

则有dz=—（co~xdx+co~ydy）

g

2

C0~2

z=——r~+c

2g

因此，液体随容器做等角速度旋转运动时，液体的等压面为一组旋转抛物面。

4、一封闭水箱（见图），自由面上气体压强为85kN/m2,求液面下淹没深度h为1m处点C的绝对

静水压强、相对静水压强和真空度。

Po

解:

c点绝对静水压强为"Po+pgh=85+9,8x1=94.8/cPa

c点的相对静水压强为P=P飞=94.8-98=-3.2d“

相对压强为负值，说明c点存在真空。真空压强为

p=p-p2=94.8-98=-3.2

5.如图，一封闭水箱，其自由面上气体压强为25kN/m2,试问水箱中A.B两点的静水压强为多少？何处

为大？已知hl为5m,h2为2m<

解:A.B两点的绝对静水压强分别为

pA=pg%=23+93x5=：4kPa

p3=pQ+pg4=25+9.8x2-44.6社〃

故A点静水压强比B点大。

6.简述静压强的两个特性。

解・：特征一静止流体不能承受切应力，也不能承受拉应力，只能承受压应力，即压强，压强的作用方向为

作用面的内法线方向。

特征二静止流体中某一点的压强大小与压强作用的方向无关。

7、“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

答：这种说法是错误的。

均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而

言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。

五、计算题

1.如图所示，弧形闸门的跤轴与水面同高，已知水深H正好等于弧形闸门的半径R=2m,闸门宽度为b=l

m,0=90°,求此闸门所受到的总压力F的大小及方向？（10分）

解：闸门所受到的总压力F在x方向的分量

F==3pgH2Z?=1.96X104N

闸门所受到的总压力F在z方向的分量

4

F=pgV=pgZ?=3.08x10N

闸门所受到的总压力F

X42X42X4

F:=y]F；+F；=V（1.9610）+（3.0810）=3.6510N

闸门所受到的总压力F与x轴夹角a正切值为

F.3.08.一

tana=—=------=1.57

心L96

闸门所受到的总压力F与x轴夹角a为arctan1.57.

根据合力矩原理，合理F必然通过弧形闸门的钱轴。

2.一块平板矩形闸门可绕较轴A转动，如图示。已知0=60°,H=6m,hl=L5m,h=2m,不计闸门自重以及

摩擦力，求开启单位宽度b=lm（垂直于纸面）的闸门所需的提升力F?（10分）

.解aH-h

rL=----

sin0

3

F、=pgh】Lbv

1

F=-pg{H-\)Lb

2府亨

y=L---^—

尸3=Pgh-——b

sin03sin。

开启闸门时~

FTLCOS0+产3y3=Fxyx+F2y2

“解得，

FT=1907292V

3.如图所示，有一-盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿与水平成30°夹角的倾斜平面向上运动，试求容

器中水面的倾角。

解：根据压强平衡微分方程式：

中二夕网+附y+Zdz)

单位质量力：

X=-acos30°

7=0

Z=-(g+asin30°)

等压面，代入

由压强平衡微分方程式，得：

—acos30°dx-(g+asin30°)dz=0

--=tan6>=acos3Q0=0.269;8=15。

dxg+asin30°

容器中水面的倾角为15%

4.如图所示，用真空计B测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kPa,若敞口油箱的液面低于水箱液面的高

度H=L5m,油柱高hl=5.6m,水银柱高h2=0.2m,求油的密度。已知水的密度为103kg/m3,水银的密度为

解：由题意知PH=-0.98kHi二・980Pa

P

取等长面M-N

水____SZ______

PM=P»+0★g(H♦自)

Pv=P«M+〃尔修她2

，人晨〃+阳♦&)一〃从・血

Pa---------------*—

_-980♦1000X9.8x(1.5+5.6+0.2)-13600x9.8xQ.Z

9.8x5.6

43904

打■诞=800kBzm

5.如图所示开口盛水容器，容器壁上设有半径R=0.4m的半球盖AB.已知球形盖中心点的水深h=l.6m,不

计半球盖自重，试求半球盖连接螺栓所受的总拉力和总切刀大小。（球体体积公式为）

（1）连接螺栓所受总拉力，即半球盖所受静水总压力的水平分力

Px=Pd=PgER2

=1X9.8X1.6XKX0.42=7.88kN

（2）连接螺栓所受总切力，即半球盖所受静水总压力的铅垂分力

2

3

Pz=pgV=pg-itR

2

=lx9.8x-xnx0.43=1.31kN

解:3

6.一垂直放置的圆形平板闸门（见图），已知闸门半径R为Im,形心在水下的淹没深度hC为8m,求作用

于闸门上静水总压力的大小及作用点位置。己知，圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩。

解：计算总压力

=用％x-=9.8x8x3.14x1?=246AN

作用点D应位于纵向对称轴上，故仅需求出D点在

纵向对称轴上的位置。

故"〃=%+亡

圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩公泊。则

7成I2

0q=8+----r=8+——=8.03/〃

8x成-32

7、一个圆柱型桶，高位h,底面直径为d,桶内盛有1/3体积的油和2/3体积的水，若将此桶以角速度3作

绕其轴线旋转运动，当⑴达到多大时，桶内的油刚好被全被抛出桶外？

d

解油被全部抛出时，桶内只剩下水，水的体积为桶体积的2/3。即桶内水自由液面（旋转抛物面）与平面

坐标所围成的体积为桶体积的2/3。

压强分布式为

P=Pa+PgE+河+户~g=]

水自由液面方程（p=Pa）为

.G）

7=瓦+丁厂

2g

当r=d/2时，z=h,可得

%=h--d2

8g

水自由液面方程为

22

『。。？

z=h------#+—厂

8g2g

故水的体积为

*d/2

2兀rdr•z

oJ。8g2g加

2dz

）（丁一)=-^(—)/7

64g34

解得样

8、一内盛液体的U形开口玻璃管绕一条立轴旋转，如图示。两支立管距离旋转轴的距离分别为R1和R2,

测得两支立管的液柱高度分别为hl和h2,试求旋转角速度3。

z

3

PQI

八2L4:

0

解：绕轴旋转运动的液体压强分布式为

0=凡+。炉°+同Ct)

2

水自由液面方程(p=PQ为

0-2

z=2o+—r

2g

由于，

可得

2g(4-%)

1

9、图示圆弧形闸门AB(l/4圆),A点以上的水深H=1.2m,闸门宽B=4m,圆弧形闸门半径R=lm,水面均

为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。

解：水平分力Px=pcXAx=Pg(H+R/2)XRXB=74.48kN铅垂分力Py=PgV=Pg(RXBX

H+BXnR2/4)=85.65kN,

静水总压力P2=Px2+Py2,

P=113.50kN,

tana=Py/Px=1.15a=49°

第三章流体动力学理论基础（116）

一名词解释

1.流线：某一时刻，在流体空间存在这样一条曲线，在曲线上所有质点的速度矢量均与其相切，这条曲线

称为流线。

2.迹线：迹线是流体质点运动的轨迹线。某液体质点在不同时刻所流经的空间点所连成的线。由于每个质

点都有一个运动轨迹，所以迹线是一簇线。

3.，亘定流：流场中各运动要素都不随时间变化，这种流动成为恒定流。

4.断面平均流速：是指假想均匀分布在过流断面上的流速，其大小等于流经过流断面的体积流量除以过流

断面面积，即v=qv/A»

5•时变加速度：固定空间点的流体质点速度随时间的变化率。

6.演变加速度：质点所在空间位置变化引起的速度变化率。

7、非恒定流：若流场的流动参数（流速、压强、粘性力、惯性力）的全部或其中之一与时间有关，则这

类流场称为非恒定流。

8、三元流：流场中的流动参数由三个坐标变量来描述的流动，称为三元流动。

9、二元流：所有流动参数与坐标中某一方向的变量无关，且在这个方向的分量也不存在的流动称为二元

流动。

10、一元流：所有流动参数仅与坐标中某一方向的变量有关，称为一元流动。

11.流管：在流场中任意画出一条封闭曲线，经过曲线上每一点作流线，则这些流线组成一个管状的表面,

称为流管。

12.流束：流管内所有流线的总和称为流束。

13.元流：封闭曲线取得无限小，所得流束为微元流束，又称元流。

14.总流：封闭曲线取在流场周界上，所得流束为总流。

15.过流断面：与流束中所有流线正交的横断面。

16流量：单位时间内流经过流断面的流体的量。

17、均匀流：同一流线上各质点的流速矢量沿程不变，称这种流动为均匀流。

18、非均匀流：同一流线上各质点的流速矢量沿程变化的流动。

19、渐变流：各流线趋于平行直线的流动。

20、急变流：流线沿程变化显著的非均匀流。

21.系统：由确定的流体质点所组成的流体团（质点系）。

22、控制体：相对于某个坐标体系来说，有流体流过的固定不变的任何体积。

23.控制面：控制体的边界成为控制面。

24、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。

25、拉格朗口法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。

二、选择题

1.文丘里管是测量（D）的仪器。A.点流速B.点压强C.断面平均流速D.流量

2.皮托管管是测量（A）的仪器，A.点流速B.点压强C.断面平均流速D.流量

3.流体运动的连续性方程是根据（B）原理导出的。

A.动量守恒B.质量守恒C.能量守恒D.力的平衡

4、已知突然缩小管道，缩小前后的管径比=2,,则突然缩小前后断面平均流速比为（D）c

A.4B.2C.lD.0.25

5.粘性流体的总水头线沿程的变化是（A）o

A.沿程下.B.沿程上.C.保持水.D.前三种情况都有可能。

6.理想流体的总水头线沿程的变化是（C）

A.沿程下.B.沿程上.C.保持水.D.前三种情况都有可能。

7、粘性流体的测压管头线沿程的变化是（D）。

A.沿程下.B.沿程上.C.保持水.D.前三种情况都有可能。

8、流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为（A）

A.恒定流B.非恒定流C.非均匀流D.均匀流

9、在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线（C）

A.重合B.相交C.相切D.平行

10、水自水箱经管路流出如图所示，若把管路阀门再关小一些，则在阀门前后的测压管1与2的液面高度

变化将是（A）

A.hl升高,h2降低B.hl降低,h2升高C.hl与h2都降低D.hl与h2都升高

11.在渐变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（B）

A.p=cB.z+C.+D.不存在

12.关于水流流向的正确说法是（C）

A.水一定是从高处往低处流B.水一定是从流速大处往流速小处流

C.水一定是从机械能大处往机械能小处流D.水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流

13.实际液体的水力坡度〕为（C）

AJ<0BJ=OCJ>0DJ=Jp

14.恒定流一定是（A）

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.质点加速度为零

15.在总流伯努利方程中，压强P是渐变流过流断面上的（A）

A.某点压强B.平均压强C.最大压强D.最小压强

16.水力学中的一元流动是指（D）

A.恒定流动；B.均匀流动C.层流运动；D、运动要素只与一个坐标有关的流动。

17、已知不可压缩流体的流速场为团，则该流动为（C）

A.恒定一元流动；B、恒定二元流动；C、恒定三元流动；D、非恒定均匀流。

18、速度水头的表达式为（B）

A.B.C.D

19、流线于迹线重合的条件是：（B）

A不可压缩流体B恒定流动C理想流体流动D渐变流动

20、位变加速度为零的流动是：C）

A恒定流B非恒定流C均匀流D非均匀流

21.连续性方程表示：（C）

A能量守恒B动量守恒C质量守恒D动量银守恒

22.理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（B）

A整个流场内各点的总水头（z+〃/y+“2/2g）相等

B只有位于同一流线上的点，总水头相等

C沿流线总水头。+〃。+//2g）沿程减小

D沿流线总水头（2+〃。+//2/沿程增加

23.以下那些概念属于欧拉法（A）。

A.流线B.迹线C.液体质点D.液体微团

24、一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的条件是（D

A.理想流体B.粘性流体C.可压缩流体D.不可压缩流体

25、欧拉运动微分方程在每点的数学描述是：（D）

A.流入的质量流量等于流出的质量流量B、单位质量力等于加速度

C.能量不随时间而改变D.服从牛顿第二定律

26、.理想流体流经管道突然放大断面时，其测压管水头线（A）

A.只可能上升；B、只可能下降；

C.只可能水平；D.以上三种情况均有可能。

27、实际流体在等直径管道中流动，在过流地面上有1、2、3点，则有下列关系（B）

A.B、

C.D、

III

28、重力场中理想不可压缩恒定流动中同一条流线上两点A.B.A点的流速大于B点的流速，则（B）

A.A点的测压管水头〉B点的测压管水头；

B.A点的测压管水头＜B点的测压管水头；

C.A点的压强水头＞B点的压强水头；

D.A点的压强水头＜B点的压强水头

29、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—.（B）

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

30、动量方程式中流速和作用力：（D）

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。

三、判断题

1.流线可以是折线，也可以是光滑曲线。（X）

2.根据运动要素与空间坐标的关系，可把流动分为一元流、二元流和三元流。（V）

3.有压圆管流动中，流体流经一渐缩管段，如果该渐缩管段中心轴线为水平方向（位置高度z不变），忽略

沿程水头损失和局部水头损失，则断面平均流速变大，而管道中心轴线处压强变小。（/）

4、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。（X）

5.恒定流一定是均匀流动。（X）

6、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。（X）

7、拉格朗日法是以空间点为研究对象的研究方法。（x）

8、欧拉法是以空间点为研究对象的研究方法。（Y）

9、恒定流中，流线与迹线重合。（J）

10、均匀流的流线是相互平行的直线。（7）

11.均匀流中沿流动方向各断面的速度分布相同。（J）

12、理想不可压均质重力流体作恒定流动时，沿流动方向总水头线是不变的。（J）

13.恒定流中任意一空间点的流体密度不随时间变化。（J）

14.流体的连续性方程式基于质量守恒定律推导出来的。（J）

15.均匀流中沿流动方向各断面的断面平均流速相同。（J）

16.均匀流中过流断面上的液体压强分布遵循静止液体的压强分布。（J）

17、不可压缩液体连续性微分方程只适用于恒定流。（X）

18.自由液面是水平面。（x）

19、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。（X）

20、有压管道的测压管水头线只能沿程降低。（义）

21.恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（X）

22.水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（X）

23.动量方程中的合外力是指分析的流体所受到的表面力的矢量和。（X）

24.恒定流是指流体的位变加速度为零的流动。（X）

25.过流断面-•定是平面。（X）

26.恒定流中，流体中任意一点的压强只是空间坐标的函数。（J）

27、恒定流中，流体的速度对时间的偏导为零。（V）

28、流体连续性方程的只能应用于理想流体。（x）

29、应用伯努利方程的两个过流断面必须为均匀流或者渐变流.（4）

30、应用动量方程进行分析的流动的两个过流断面必须为均匀流或者渐变流。（Y）

31.已知不可压缩流体的流速场为，则该流动为恒定流动。（J）

32.流动中空间某点的压强对时间的偏导，该流动为非恒定流动。（V）

33、根据连续性方程,流速与过流断面面积成正比。（X）

34.只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流（X）

35、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。（X）

四、简答题

武分析一渐缩管道内流体沿水流方向的测压管水头变化（假设水头损失可以忽略），并简述分析过程。

（5分）

解•：渐缩管道内流体沿水流方向，过流断面面积减小，根据连续性方程，过流断面的断面平均流速增大；

根据恒定实际总流的伯努利方程，忽略水头损失时，过流断面的断面平均流速增大，则z+减小，故测压

管水头减小。

因此渐缩管道内流体沿水流方向的测压管水头是减小的。

2.实际流体总流的伯诺利方程表达式为是什么，其适用条件？

解：实际流体总流的伯诺利方程表达式为（），

其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用了流体上的质量力只有重力，所取断面为渐变流动；研究的两

个断面之间没有能量输入和输出，也没有流量输入和输出。

3,简述流线的特性。

解：（1）在恒定流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终

保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非恒定流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相

重合。

（2）通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和折线。是一条光滑的连续

曲线。

（3）流线充满整个流场。

（4）流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大,稀疏的地方,表示该处的流速较小。

4.分析流管束的流体是否可以通过流管流出？

解：不能。

根据流线的性质，流线不能相交也不能是折线，流管束的流体是不可以通过流管流出。

5.根据均匀流的性质，判断均匀流中各过流断面的形状为曲面还是平面？各过流断面的断面平均流速是

否相等？

解：均匀流动中，沿流线方向流速矢量不变，即流速大小不变，方向不变，故流线是相互平行的直线，均匀

流中各过流断面为平面。并且沿流线方向，过流断面上流速分布不变，故各过流断面的断面平均流速相

等。

6.简述描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法的区别？

解：拉格朗日法和欧拉法描述流体最大的区别是研究对象的不同。拉格朗日法以研究流体各质点的运动

过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。欧拉法着眼于流体经过流场(即充满运动流

体的空间)中各空间点时的运动情况，并通过综合流场中所有被研究空间点上流体质点的运动要素(表征

流体运动状态的物理量，如流速、加速度、压强等)及其变化规律，来获得整个流场的运动特性。

7、试证明均匀流过流断面的压强分布符合Z+(p/pg)=c<>

均匀流：

取一过流断面过流断面与4

"0,Tx=0

取一微元Z,=-gcosa/=0

沿n方向受力平衡得

fn•pdAndn-警■dnd4tl=0

dn

即—dndA+gcoscr•pdAdn=0

x

沿x方向受力平衡

--cixd.4xpdAxdx=0

即生dxd儿=0

dx

在过流断面上

.dp.dp,

dp=—(ix+dn

dxdn

=-pgcosa•dn=-pgd：

积分得2+z=C

Pg

8、已知不可压缩流体的两个速度方程为

222

ux-ax+by+cz.uy--(的,+eyz+fix)

其中a,b,c,d,e,f,都为常数。若当z=0时,uz=0,求坐标z防向的分速度uz。

解不可压缩流体的流动满足连续性方程

cu3〃du.

—x+—-v+—^=0

dxdydz

其中也=2ax=-dx-ez

dx力

lax-dx-ez+=0-<^-L-=ez+dx-lax

dzdz

2

则uz=—ez+(<A-2ax)z+F(.v,y)

根据边界条件得F(“)=。

可得

u=-ez2+(dx-2av)z

z2

9、写出总流伯努利方程，解释各项及方程的物理意义。

答：总流伯努利方程为：

其中：

Z:表示总流过流断面上呆点(所取计算力、)单位重量流体的平均位置势能

3：表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均压强势能。

0：表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均动能。

0：表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均机械能损失，称为总流水头损失

1()、“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

答:这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而

恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。

五、计算题

1.图示为矩形断面平坡渠道中水流越过一平顶障碍物。已知渠宽b=L5m,上游1-1断面水深hl=2.0m,障

碍物顶中部2-2断面水深h2=0.5m.通过渠道体枳流量qv=L5m3/s,试求水流对障碍物迎水面的冲击力F。

(10分)

解：取渐变流过流断面1-1,2-2,以及流体边界所包围的封闭曲面为控制体。取盐水流方向为x轴，则作用

在控制体上X轴方向的作用力有1-1.2-2断面上的动水压力FP1（向右）,FP2（向左）,以及障碍物对水

流的作用力P（假设向左）。

Fy2=pg?bh=\8375N

v.=—=0.5/72/s

1

hh]

v,=乌-=2.0m/s

她

沿X轴方向对控制体应用动量方程：

Fp「Fp2-F'=pq人四v2Mvi）

F，=Fppq丫2-4V1）=25.31kN

「FP2-人瓦

则水流对障碍物迎水面的冲击力F为25.31kN,方向向右。

2.图示为消防水龙头的喷嘴，高速水流从管道经其喷入火源。已知喷管直径从d1=80mm收缩至d2=20

mm。若测得出流流速u2=15m/s,求水流对喷管的作用力F,假设水头损失可忽略不计。（10分）

解：取基准面0-0.渐变流过流断而（1-1.2-2）如图示。则1-122过流断面的伯努利方程

0+—+—=0+—+-^-+0

Pg2gpg2g

根据连续性方程可得

匕=,）2彩=0.94m/s

Pl-Pa=112058Pa

F..}-F'