工程流体力学习题
工程流体力学
第一章
思考题
1、为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介质？
2、非均质液体的密度应该如何表示？
3、流体粘度与哪些因素有关？它们随温度是如何变化的？对流体有何影响？
4、为什么水通常被视为不可压缩流体？什么情况下要考虑液体的可压缩性和表面张力特性？
5、液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？牛顿内摩擦定律的适用条件有哪些？
6、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，试标出水体A 顶面和底面切应力的方向。
思考题6图 7、为什么要引入理想液体的概念？它与实际液体有什么区别？
8、单位质量力怎样定义的？静止液体和作自由落体运动的液体所受的单位质量力分别为多少？
习 题
1.1容器中盛有静止液体，此时液体所受到的单位质量力为多少？
1.2假设水的体积弹性系数a KP K 610
2.2?=，欲使其体积减小0.4%，问需要增加多大的压强？
1.3当压强的增量为250/KN m ，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。
1.4平板面积为25050cm ?,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布,油的密度ρ＝950 kg/m 3，求油的动力粘度和运动粘度。
1.5某种液体充满两平行边界的缝隙δ内，液体的动力粘度为为η，有一面积为 A 的极薄的平板以速度 u 平行于平板移动。x 为平板距上边界的距离。求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直
线分布）。 ()u T A x x ι???=+???-??
第1.4题图 第1.5题图 第1.6题图
1.6水流在平板上运动(如第6题图)，流速分布曲线DE 为抛物线形，E 点为抛物线端点，E 点处0=dy
du ，水的运动粘度s /m 100.126-?=ν，试求cm 4,2,0y =处的切应力（提示：先设流速分布C By Ay u 2++=，利用给出的条件确定待定常数A ，B ，C ）
。
第二章
思考题
1、理想流体处于静止状态时受到哪几种力的作用？
2、等压面应具备什么条件？在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说法是正确的？
3、下列哪一些是正确的等压面？
思考题3图
4、水静力学基本方程的形式和表示的物理意义是什么？
5、压力表和测压计测得的压强是绝对压强还是相对压强？
6、静止液体、流动液体中，各点的测压管水头是否相等？
7、绘制静水压强分布图的原理和方法是什么？为什么在工程中通常只需要计算相对压强和绘制相对压强分布图？
8、如图所示的容器中盛有两种不同重度的静止液体，试分析作用在容器 A B 壁面上的静水压强分布图应为哪一幅图？
思考题8图 9、压力中心D 和受压平面形心C 的位置之间有什么关系？什么情况下D 点与C 点重合？
10、有四个不同的盛水容器，如图所示，它们的底面积A 和水深h 都相等。试回答：1）各容器底面所受的静水总压力是否相等？2）容器底面所受到的静水总压力与地面对容器的反力N 是否相等？（容器重量不计）
思考题10图
11、采用图解法与解析法求解平面静水总压力时，对受压面的形状是如何规定的？为什么？
12、如何确定压力体的体积？如何判断铅垂方向作用力P z 方向？
13、如图所示的容器 a 中盛有密度为1ρ的液体，容器 b 中盛有密度为1ρ和2ρ的两种液体，试分析两个容器中曲面 AB 上压力体及压力是否相同？
思考题13图
习题
2-1 如习题图2-1所示，已知z=1.5m ，h=2.5m ，a p p 20 。问水箱底部和水下1m 处的测压管水头
各为多少？相对压强和绝对压强各为多少？
习题图2-1 习题图2-2
2-2 如习题图2-2，已知h 1=10mm ，h 2=200mm ；h 3=180mm ，求淹没深度H 。 2-3 用习题图2-3的装置测量油的密度，已知：h=75mm ；h 1=150mm ；h 2=10mm ，求油的密度。
习题图2-3
2-4 画出习题图2-4中各平面上的流体静压强分布图。
习题图2-4
习题图2-5(本图数字需修改，见文字)
2-5 有一水箱装置如习题图2-7所示，箱底高出地面3.5m ，箱中水深2.5m ，水箱的自由面绝对压强为65kN/m 2
（0.65工程大气压）。1）若以地面为基准面，A 、B 两点的位能、压能及测压管水头各为多少？2）若以水箱为基准面，A 、B 两点的位能、压能及测压管水头又各为多少？
2-6 如习题图2-6所示为一船闸闸室的闸门，巳知闸室的宽度b=10m ，上游水深h 1=10m ，闸室中水深h 2=5m ，求每扇闸门上的静水总压力P 及其作用点。
习题图2-6 习题图2-7
2-7 矩形平板闸门AB 一侧挡水（习题图2-7），己知闸门长L=3m ，宽b=1m ，形心点水深h c =2.5m ；倾角0
30α ，闸门上缘A 处设有转铀，闸门自重G=30kN ，若不计门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力T 。
2-8 如习题图2-8所示为一混凝土重力坝，为了较核坝的稳定性，试分别计算当下游有水和无水时两种情况下，每单位宽度上的静水总压力。
习题图2-8 习题图2-9 2-9 如习题图2-9所示为一长方形平面闸门，高3m ，宽2m ，上游水位高出门顶3m ，下游水位高出门顶2m ，求：1）闸门所受总压力和作用点；2）若上下游水位同时上涨1m 时，总压力作用点是否会有变化?试作简要论证。
2-10如习题图2-10所示，一个直径为D 的球（球的重量可忽略）处于平衡状态，导出D 与2121,,,h h ρρ的关系式。
习题图2-10
2-11、试画出以下图中各曲面上的压力体剖面图，并指出垂直压力的方向。
（a ） (b) (c)
(d) (e) (f)
习题2-11图
2-12如习题图2-12所示的密闭盛水容器，已知h 1=50cm,h 2=120cm ，水银测压计读数△h=25cm 。试求半径R=0.5m 的半球形盖AB 所受铅直方向和水平方向的静水总压力。
习题图2-12
2-13、图示为一弧形闸门，半径m 5.7R =，挡水深度m 8.4h =，旋转轴距渠底m 8.5H =，闸门宽度m 4.6b =。试求作用于闸门上的静水总压力的大小及作用点。
习题图2-13
第三章
思考题
1、拉格朗日法和欧拉法有何不同？
2、流线有哪些性质？流线和迹线的区别和联系是什么？
3、流动有哪些分类方法？
4、什么是恒定流与非恒定流？什么是均匀流与非均匀流？什么是渐变流和急变流？有人说“均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
5、总流连续方程的物理意义是什么？
6、动水压强与静水压强有什么不同？在推导恒定总流能量方程时，为什么过流断面必须位于渐变流
段？
7、什么是总水头线和测压管水头线，两者的关系是怎样的？
8、什么是水力坡度？
9、恒定总流能量方程的限制条件有哪些？如何选取计算断面、基准面和计算点？
10、应用能量方程判断下列说法是否正确：（1）水一定从高处向低处流动；（2）水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；（3）水总是从流速大的地方向流速小的地方流动？
11、如图断面突然缩小管道通过粘性恒定流，管路装有U 形管水银差计，判定压差计中水银液面A 、B 哪个高？
思考题11图
12、拿两张薄纸，平行提在手中，当用嘴顺纸间缝隙吹气时，问薄纸是不动、相互靠拢还是向外张开？为什么？
13、应用动量方程时要注意哪些问题？由动量方程求得的力若为负值，说明什么问题？待求未知力的大小与隔离体的大小有无关系？应用动量方程时如何选择隔离体。
习 题
3-1 如习题3-1图所示的管流，已知断面A-A 处的流速分布为()22max 02
o u u r r r =-，圆管半径04r cm =，12r cm =，且A-A 断面中心点处的max 0.2/u cm s =，求小管段的断面平均流速1v 。
习题3-1图
3-2 某矩形断面渠道，底宽b=20m ，当通过流量为Q=100m 3/s 时，某断面处的平均流速 2.0/v m s =，求该断面的水深。
3-3 某分汊河段如习题3-3图所示，已知在断面A-A 处左汊河道过水断面面积为2500㎡，断面平均流速为0.97m/s ；右汊河道过水断面面积为3400 ㎡，断面平均流速为0.62m/s 。求：①左、右汊道的分流量及总流量；②各汊道的分流量占总流量的百分比（称为分流比）。
3-4 如习题3-4图所示的压力水管，小管直径A d =20cm ，A 断面形心点处的压强为75KPa ；大管直径B d =40cm ，B 断面形心点处的压强为45KPa ，大管断面平均流速B υ=1m/s 。求①A 、B 两断面间的总水头差；②水流流向。
习题3-3图 习题3-4图
3-5 某变管径压力管流如习题3-5图所示，已知130d cm =，225d cm =，320d cm =，忽略水头损失，试求：①通过管道的流量及A 、B 和C 各点的压强；②绘制测压管水头线。
习题3-5图
3-6 有一密闭盛水容器如习题3-6图所示，容器内气压由水银压差计测量，侧壁与直径为5cm 的圆管相接，管长6L m =，5H m =，压差计读数为△h=0.4m ，出流时总水头损失为3.4m ，求通过管道的流量。
习题3-6图 习题3-7图
3-7有一安装在压力管道上的压差式毕托管，如习题3-7图所示，已知管径30d cm =，40h cm ?=，3113600/kg m ρ=，求A 处的点流速A u 。
3-8 铅直放置的90°输水弯管，装有一水银压差计如习题3-8图所示，直径130d cm =，
225d cm =，弯管段的水头损失22
0.552j h g υ=，流量3
0.12/Q m s =，求水银压差计中的水银面高差△h 。
习题3-8图
3-9 某管道过渡段（习题3-9图），130d cm =，210d cm =，流量为3
0.06/Q m s =，不计1-1、2-2两断面间的水头损失。问：①若流水自上向下流，且断面1处压力计的读数为57N/cm 2，水银面高差△h 及断面2处的压力计读数为若干？②若水流自下向上流，且断面2处压力计的读数为57N/cm 2，其水银面高差△h 及断面1处的压力计读数又为若干？
习题3-9图 习题3-10图
3-10 一竖直放置的文丘德里流量计如习题3-10图所示，130d cm =，215d cm =，水银压差计的读数h=6cm ，忽略两断面间的水头损失，求通过的流量。
3-11 在石油管道中安装文丘里流量计，管道直径120d cm =，流量计喉管直径210d cm =，石油密度3
850/kg m ρ=，流量计的流量系数为0.95μ=，现测得水银压差计读数15h cm ?=，问此时管中流量Q 为多少？
3-12 贮水容器内水面保持恒定，底部接一铅直输水管，如习题3-12图所示，输水管直径115d cm =，末端收缩管嘴出口直径25d cm =，若不计水头损失，试求管中流量A 、B 、C 、D 各点的压强。
习题3-11图 习题3-12图
3-13某管道中安装文丘里流量计，当通过流量30.005/Q m s =时水管与喉管之间的测压管高差h
?为11cm ，当通过流量3
0.006/Q m s =时h ?为14cm ，已知水管直径D 为10.4cm ，喉管直径为6.4cm ，试求该文丘里流量计的流量系数μ。
3-14某抽水系统如习题3-14图所示，已知管径15d cm =，当抽水流量3
0.03/Q m s =时，吸水管
（包括进口）水头损失1w h m =。如限制吸水管末端断面A 中心点的真空值不超过268.86/kN m ，求水泵的最大安装高度max h 为多少？
习题3-14图 习题3-15图
3-15有一大水箱，下接一管道，水箱面积很大，如习题3-15图所示。已知大管和收缩段管径分别为16d cm =和24d cm =，水箱水面与管道出口中心点的高差为2H m =，，如不计水头损失，问容器A 中的水是否会沿管B 上升？如上升，上升高度h 为多少？
3-16有一输油管路的渐变管，与水平面的倾角为45o，其装置如习题3-16图所示。若油的密度为3900/kg m ρ'=，1-1断面的管径1200d mm =，2-2断面的管径2100d mm =，两断面的间距3l m =，在1-1断面处的流速1 2.5/v m s =，水银压差计中的液位差20h cm =。试求：（1）1-1断面～2-2断面之间的水头损失12w h -。（2）判断液流流向。（3）1-1断面～2-2断面的压强差。
习题3-16图 习题3-17图
3-17图示为一水电站压力水管的渐变段，直径11500d mm =，21000d mm =，当渐变段起点压强
1400p kPa =（相对压强），流量31.8/Q m s =，不计水头损失，求渐变段镇墩上所收的轴向推力为
多少？
3-18一近似为矩形的河床上建有一溢流坝如习题3-18图所示。已知河宽B=16m ，且溢流坝与河床等
宽，坝高P=2.5m ，坝前水头H=1.5m ，过坝流量Q=64m 3/s ，不计水头损失及坝面阻力，求下游收缩断面(视为渐变流断面)水深h c =0.8m 时水流对坝体的水平总作用力。
习题3-18图 3-19 某铅直安装的管道（习题3-19图），末端由六枚螺栓连接一喷嘴。已知管径30D cm =，喷嘴出口直径115d cm =，喷嘴长为0.5m ，喷射流量为3
0.16/Q m s =，不计水头损失，求每枚螺栓所受的拉力。
3-20某水平放置的渐变弯管，转弯角045α=，如习题3-20图所示。直径130D cm =，220D cm =，
1-1断面形心处的相对压强为2140/p kN m =，流量30.15/Q m s =，不计弯管段的水头损失，求固定此弯管所需要的水平力及其方向。
习题3-19图 习题3-20图
3-21 射流以速度0v 喷射至固定平面壁上，分成两股水流流出冲击区（习题3-21图），射流方向与固定平面壁成α角，若流动在一个水平面上，并忽略水流沿平面壁流动时的摩阻力，试求Q 1与Q 2，
并证明沿着射流方向施加于平面壁上的压力为20sin R Qv ρα=。
习题3-21图 习题3-22图
3-22水平方向射流，流量30.036/Q m s =，流速20/v m s =，受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡，
截去流量310.012/Q m s =，并引起射流其余部分偏转，不计射流在平板上的阻力，试求射流的偏转角及对平板的作用力。
3-23射流以相同的速度v 和流量Q 分别射在三块不同的挡水板上（习题3-23图，图中α取不同值），然后分成两股沿板的两侧水平射出。如不计板面对射流的阻力，试比较三块板上作用力的大小。
习题3-23图
3-24如习题3-24图所示的闸下出流，平板闸门宽2b m =，闸前水深1 4.0h m =，闸后收缩段面水深20.5h m =，出流量310/Q m s =，不计摩擦阻力。试求水流对闸门的作用力。
习题3-24图
第四章
思考题
1、因次分析有何作用？
2、瑞利法和π定理各适用于何种情况？
3、基本物理量的选择有哪些依据？
4、两液流相似应满足哪些条件？
5、有哪些常用的相似准则？
习 题
4.1根据牛顿内摩擦定理du dy
τη=，推导动力粘度η、运动粘度ν的量纲和单位。 4.3实验表明，流动有层流和紊流两种状态，流态相互转化时的流速称为临界流速。已知恒定有压管流的下临界流速v ''与管径d 、流体密度ρ、流体动力粘度η有关。 试用量纲分析法求出它们的函数关系。
4.4已知总流边界单位面积上的切应力0τ与流体密度ρ、动力粘度η、断面平均流速υ、管径d 及表面粗糙突出高度?有关。试分别用瑞利法和π定理求0τ的表达式。
4.5文丘里管喉管处的流速2v 与文丘里管进口断面直径1d 、喉管直径2d 、流体密度ρ、动力粘度η及两断面间压差p ?有关，试用π定理求文丘里管通过的流量Q 的表达式。
4.6实验观测得知，矩形薄壁堰的流量Q 与堰上水头H 、堰宽b 、重力加速度g 等有关。试用π定理分析堰流流量公式的结构形式。
4.7 溢水堰模型设计长度比尺25l λ=，当在模型上测得流量为30.18/m Q m s =时，水流对堰体的推
力300m F N =，求实际流量和推力。
4.8在某泄洪闸模型试验中，已知36l λ=，模型流量s m Q m /7
5.03=，测得模型跃前断面水深8cm ，
流速为1.45m/s ，试求：①原型流量p Q ；②原型跃前断面流速p υ；③原型水跃高度p a 。
4.9设有一输油管，管径500p d mm =，管长100p l m =，管中油的流量30.1/p Q m s =。现用20℃
的水作模型中的流体，模型管径25m d mm =。已知20℃水的运动粘度621.00310/m m s ν-=?，20℃
油的运动粘度6215010/p m s ν-=?。试求模型中管长m l 和模型流量m Q 。
4.10某桥墩长度24p l m =，桥墩宽度 4.3p b m =，两桥墩距离90p B m =，水深8.2p h m =，平均流速 2.3p v m =。设制作模型的长度比尺50l λ=，试求模型尺寸及模型平均流速和流量。
4.11某d =20cm 的水平输油管道，输送原油，运动粘度2
0.42/cm s =ν，流量s L Q /5.12=。若用10℃的水在管径为5cm 的管道上按粘滞力相似准则进行试验。并测得3m 长试验管道上测压管水面下降2.5cm ，试求模型流速和24m 长原型管道上的水头损失。
4.12某水平输油管道，管径cm d 50=，长度L =80m ，流量Q =0.49m 3/s ，运动粘滞系数21.5/cm s =ν，在201=λ的模型上用20℃的水做试验，并测得2m 实验管段上测压管水面下降1.6cm 。试求模型长度、流速以及原型管壁上的切应力。
4.13 有一长500m ，直径5m 的泄洪隧洞，洞中水流属紊流粗糙区，现需进行模型试验。要求： (1)说明按何种相似准则设计模型，并写出其相似准则表达式；(2)按相似准则导出流速、流量、力及糙率比尺的表达式。
第五章
思考题
1、水头损失由哪几部分组成？产生水头损失的原因是什么？
2、雷诺数与哪些因素有关？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？当管径一定时，随着流量的逐渐增大，雷诺数是如何变化的？
3、雷诺数的物理意义是什么？为什么能起到判别流态的作用？
4、为什么不直接采用临界流速作为判别层流、湍流的标准？
5、圆管层流沿程水头损失与速度的一次方成正比，而管流的达西公式2
f l v h =λd 2g
，两者是否相矛盾？为什么？
6、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、正方形和矩形，若水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，试分析三者的边壁切应力0τ的相互关系。如果沿程阻力系数也相等，试分析三管
道通过流量的相互关系。
思考题6图
7、湍流的主要特征是什么？紊流中运动要素的脉动是如何处理的？湍流研究中为什么要引入时均的概念？
8、层流和紊流过流断面上的流速分布规律有何差异？造成差异的原因是什么？
9、什么是粘性底层？其厚度δ0与哪些因素有关？它对实际流动有何意义？
10、沿程水头损失系数λ与哪些因素有关？其变化规律是怎样的？
11、有一圆管如图所示，长度L ，水头H ，沿程水头损失系数λ，流动处于阻力平方区（不计局部损失），现拟将管道延长（d 不变）?L ，试问水平伸长?L 和转弯延长?L ，哪一种布置流量较大？
思考题11图
12、什么是当量粗糙度？
13、局部水头损失系数与哪些因素有关？选用时应注意什么？
习 题
5.1某输水管道直径d ＝100mm ，已知水的运动粘度2
0.01/cm s ν=，沿程水头损失系数025.0=λ，
流程L ＝10m 的水头损失m h f 2.0=，求管壁处切应力0τ，并判别流动是层流还是紊流。
5.2有一管路系统如习题5.2图所示，已知：1400d mm =，234200d d d mm ===，1100l m =，240l m =，38l m =，4100l m =，10.5ζ=，20.25ζ=，，340.3ζζ==，0.013n =。求：（1）流量Q =？（2）第一根管道周界上的内摩擦力0τ。
习题5.2图
5.3有一输油管，管长m l 100=,管径cm d 5=，已知油的密度3
930m kg =ρ，动力粘滞系数20.072ηN s m =?。当通过输油管的流量s m Q 3005.0=时，判断液流的型态，计算输油管的沿程水头损失f h 。
5.4水管直径mm 10d =，管中水流流速s m 20v /.=，水温C 10T 0
=，（1）试判别其流态；（2）若流速与水温不变，管径改变为mm 30，管中液流型态又如何？（3）若流速与水温不变，管流由层流转变为紊流时，水管直径为多大？
5.5一圆管，在管内通过运动粘度s cm /013.02=ν的水，测得通过的流量为335/Q cm s =，如在管长15m 的管段上测得水头损失为2cm ，试求该圆管内径d 。
5.6水管直径mm 100d =，管中水流流速s cm 100v /=，水温C 10T 0
=，试判别其流动型态。
5.7某管道直径d =50 mm ，通过温度为10 ℃燃料油，燃油的运动粘滞系数υ=5.16×10-6m 2/s ，试求保持层流状态的最大流量Q m a x 。
5.8有三根直径相同的输水管，管道的直径d =10cm ，通过的流量Q =15L/s,管长L =1000m,各管的当量粗糙度分别为Δ1=0.1mm, Δ2=0.4mm, Δ3=3mm ，水温为20℃，试求各管中的沿程水头损失。
5.9有两根管径d 、管长l 和管材相同的管道，一根输送运动粘滞系数较小的水，另一根输送运动粘
滞系数较大的油，试问（1）如果两个管中液体流速相等，它们的沿程水头损失是否相等？（2）如果两个管中液体的雷诺数相等，它们的沿程水头损失是否相等？
5.10已知某有压输水管道，管长为30m，管径为200mm，管壁当量粗糙度0.2mm，水温6℃，问当流量为24L/s时，沿程水头损失为多少？
第六章
思考题
1、如何区别小孔口和大孔口？它们各有什么特征？
2、当作用水头H、直径d相等时，管嘴出流和孔口出流的流量是否相同？为什么？
3、什么是有压管流？其水力特征是什么？
4、短管和长管是如何定义的？有压管流计算中为什么要引进短管和长管的概念？
5、图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，通过的流量是否相等，为什么？
思考题5图
6、简单管道自由出流与淹没出流的流量系数有何差异？在管道布置、管径、管长和管材一定的管路中，能否通过增大流量系数来增加通过管道的流量？
7、为什么要考虑水泵和虹吸管的安装高度？
8、什么是水泵的扬程？如何计算水泵的扬程？
9、何谓水击，产生水击的原因是什么？水击在传播过程中有什么特征？
10、什么是直接水击和间接水击？直接水击压强如何计算？
习题
6.1水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4.0m。已知孔口的流速系数φ=0.98，收缩系数ε=0.62，求孔口出流收缩断面的流速v c、流量Q和水头损失h j。
0.62，设上游水箱的水面距(2)B 水箱中水面距孔口中 习题6.1图
6.3 有一直径为m d 2.0=H=3.0m,行进流速s m v /5.00=流速，孔口出流为全部完善收缩的自由出流，求孔口出流量Q 。
6.4 在水池中设置一根泄水管如习题H=6.0m ，现需要通
习题6.5图 习题6.6图 6.6如习题6.6图所示，矩形平底船宽B=2.0m ，长L=4.0m,深H=0.50m,船重1800kg ，船的底部有一
工程流体力学(一)试题库
2009 年 秋季学期 工 程 流 体 力 学 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 班号 学号 姓名 一、解释下列概念：（20分） 1. 连续性介质模型、粘性、表面力、质量力 2. 等压面、压力体、流线、迹线 简述“流体”的定义及特点。 3. 恒定流动、非恒定流动、牛顿流体、正压流体 简述 Euler “连续介质模型”的内容及引入的意义。 4.动能修正因数、动量修正因数、水力半径、当量直径 简述“压力体”的概念及应用意义。 5. 有旋运动、无旋运动、缓变流动、急变流动 .简述研究“理想流体动力学”的意义。
二.简答题（10分） 1.流体粘性产生的原因是什么？影响流体粘性的因素有哪些？ 2.粘性的表示方法有几种？影响流体粘性的因素有哪些？ 3.举例说明等压面在静力学计算中的应用 4. 举例说明压力体在静力学计算中的应用 说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法 三．推导题（30分） 1试推导:流体在直角坐标系中非恒定可压缩流体连续性微分方程式为： 2．试推导粘性流体应力形式的运动微分方程 2．试从粘性流体应力形式出发推导粘性流体的运动微分方程（N-S 方程） 4. 由恒定流动、不可压缩流体流体微小流束的伯努利方程出发，推求粘性流体总流的伯努利方程，并指出其使用条件。 5.推求粘性不可压缩流体作恒定流动时的动量方程式 试证明在不可压缩流体的缓变过流断面上有: z+p/ρg=c 1.试证明：粘性流体的动压强为 四、已知某流速场速度分布为 ,,x y z v yz t v xz t v xy =+=+= 10 d V dt ρ ρ+?=u v g ()1 3 xx yy zz p σσσ=- ++
工程流体力学试题及答案1
一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； 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。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：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。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；
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水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们 的正常水深不等。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×)
工程流体力学教学课件ppt作者闻建龙工程流体力学习题+答案(部分)
闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（流动），这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下，固体则产生有限的变形。 因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生连续不断的变形。与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解：1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型，即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下，连续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm ）内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层 厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时，移动平板 所需的力各为多大？ 题1-3图 解：20℃ 水：s Pa ??=-3 10 1μ 20℃，3 /856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3 102.7μ 水： 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ
工程流体力学试题
一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项 （本大题60分，每小题3分） 1、温度的升高时液体粘度（）。 A、变化不大 B、不变 C、减小 D、增大 2、密度为1000kg/m3，运动粘度为10m2/s的流体的动力粘度为（）Pas。 A、1 B、0.1 C、0.01 D、0.001 3、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。 A、斜面 B、垂直面 C、水平面 D、曲面 4、1mmH2O等于（）。 A、9800Pa B、980Pa C、98Pa D、9.8Pa 5、压强与液标高度的关系是（）。 A、h=p/g B、p=ρg C、h=p/ρg D、h=p/ρ 6、流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中，p/ρg的物理意义是（） A、比位能 B、比压能 C、比势能 D、比动能 7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。 A、时间 B、空间位置坐标 C、压力 D、温度
8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。 A、动量守恒 B、牛顿内摩擦 C、能量守恒 D、质量守恒。 9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。 A、最大值的一半 B、面积平均值 C、统计平均值 D、体积平均值 10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。 A、功率 B、排量； C、扬程 D、效率 11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。 A、总水头 B、总能量 C、轴线位置 D、测压管水头 12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。 A、压力的头 B、位置水头 C、流速水头 D、位置水头。 13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。 A、惯性力与粘性力 B、粘性力与惯性力 C、重力与惯性力 D、惯性力与重力 14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（） A、2d B、d C、d/2； D、d/4。 15、过流断面的水力要素不包括（）。 A、断面面积 B、断面湿周 C、管壁粗糙度 D、速度梯度 16、圆管层流中的速度剖面是（）。
工程流体力学历年试卷及答案[精.选]
一、判断题 1、 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。 2、 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。 3、 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。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ
工程流体力学试题库
工程流体力学试题库 工程流体力学试题一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字 母填在题后的括号内。 1.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 2.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是:从B管进高压油，A管排油时平台上升(图 一的左图);从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原 设计意图，将A、B两管联在一起成为 C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机 升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 3.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p=1个大气压时，两测压计水银柱高0之差?h=h-h=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p=2个大气压时。则?h应为( ) 120 A.?h=-760mm(Hg) B.?h=0mm(Hg)
C.?h=760mm(Hg) D.?h=1520mm(Hg) .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( ) 4 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.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( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 6.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )
工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本
流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： 0ρρ=d ，0 γγ=c 30/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：336/1260101026.1m kg =??=-ρ 3/123488.91260m N g =?==ργ 1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.210 41010002956 --?=?=??-=β 299/104.0105.211m N E p p ?=?==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00=??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故： 26400/1027.16108.9140004 .22004.2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?-=?+?-=?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为：
()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?=?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()???? ? ??-?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145 0l E p T V V p T =???? ?????-??+=???? ???-?+=β ()kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=?= μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025-?=?==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 4025-?===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.010 4100089.05=???==-ρνμ 1-8解：2/1147001 .01147.1m N u =?== δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.02 15.0065.021m N d D u u =-?=-==μδμτ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ 第二章 2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。根据等压面理论，有 21p gh p a +=ρ （1） gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2） 由式（1）解出p 2后代入（2），整理得： gz gh p z H g p a 2121)(ρρρ+-=++
工程流体力学试卷答案样本
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题（15分） 填空（10分） 粘度。 加速度为a y =（ ）。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y （ 20 分） 3. 求流场驻点位置； 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ） 2. 断面平均流速表示式V =（ ）；时均流速表示式 =（ ）。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f （t,x, y ）, 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数（系数）的定义式。=（ 5. 雷诺数R e =（ ）,其物理意义为（ 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15 分） 四. 1. 检查流动是否连续;
五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出，冲击 对称叶片，叶片角度45 ,求：（20分） 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击 力。 第（五）题
六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第（六）题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动； 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（）； 3. 绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4. 几何相似、运动相似、动力相似； 5. a）在水击发生处安放蓄能器；b）原管中速度V。设计的尽量小些；c）缓慢关闭；d）采用弹性管。 1 .动力粘度，运动粘度，相对粘度；
工程流体力学试题含答案
《工程流体力学》复习题及参考答案 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点 22、自动模型区 二、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7.流体的静压是指流体的点静压。（） 8.流线和等势线一定正交。（） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞 性增大。（） 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有和。 3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时
工程流体力学试卷答案
工程流体力学考试试卷 一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5． 减弱水击强度的措施 二． 填空 （10分） 1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。 2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。 3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。 4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。 5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。 三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 （15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ， y xy y 22--=υ （20分） 1． 检查流动是否连续； 2． 检查流动是否有旋；
3．求流场驻点位置； 4．求流函数。 五．水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 θ，求：（20分） 45 = 1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力； 2．当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 第（五）题图
六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24， m l l l l 1004321====， mm d d d 100421===， mm d 2003=， 025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。（20分） 第（六）题图 参考答案 一．1．流动参数不随时间变化的流动； 2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（?<δ）； 3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似； 5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。 二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度； 第2 页 共2 页
(完整版)工程流体力学习题及答案
(完整版)工程流体力 学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第1章 绪论 选择题 【1.1】 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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分 子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切 应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故 d d t γ τμ =。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ） kg/m ；（d ）N·s/m 2。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ） 无黏性；（d ）符合 RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==???=。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉 力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
工程流体力学课后习题答案72110
流体及其主要物理性质 7 相对密度0.89的石油，温度20oC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？ 解：89.0== 水 ρρ d ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4 m 2 /s μ＝νρ＝0.4×10-4 ×890＝3.56×10-2 Pa ·s 8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？ 解：233/10147.110 11147.1m N dy du ?=??==-μ τ 9 如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？ 解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2 ()N dy du A F 55.82 1096.11125 .010141096.1114.3065.0222=?-??????==---μ流体静力学 6油罐内装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支 引入油罐底以上0.40m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高差h ＝0.70m 来推算油罐内的油深H 为多少？ 解：p －γ甘油Δh ＝p －γ汽油（H-0.4） H ＝γ甘油Δh/γ汽油+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m 7为测定油品重度，用如下装置，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止。用U 形管水银压力计分别量出1管通气时
工程流体力学考试重点
1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。 2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。外 界通过接触传递，与表面积成正比的力。 3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。当流体 受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。 4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dp dV V p 1- =α）。↑p α越容易压缩。 ↓↑?=-==E d dp dV dp V E P P αρ ρα,。 5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dT dV V V 1= α）。 6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时， 产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。 7. dy du A F μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dy du ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度， s Pa ?。 8. dy du μ τ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。 9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。液体主要是内聚力， 气体主要是热运动。温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。 10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。 11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体 中也应该是连续分布的。优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。 12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2） 平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。
工程流体力学试题与答案3
一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。 2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4．连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题（每题2分，共18分） 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=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ； 2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向 总是在该点与此流线（ ） A ．相切； B ．重合； C ．平行； D ．相交。 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 ．前三种情况都有可能。 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/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s 5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=； D ．a v p p p +=。 6．下列说法正确的是： 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；
32学时工程流体力学复习题与答案
32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2
二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 4、何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？ 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征？ 特征一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。 特征二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作用于容器底部的总压力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？为什么？ 容器底部的总压力=液体压强x面积，而压强由液深决定（同种液体），所以作用于容器底部的总压力相同； 桌面上所受力是整个储有液体容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器总重量不同而不同。 本题目也有漏洞：不同形状的敞开的贮液容器，体积关系不能确定，其总重量不一定相同或也不一定不同。 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？ 质量力（在平衡点流体中，通过任意一点的等压面必须与该店所受的质量力互相垂直） 8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体？或者两者都可？为什么？ 流体处于静止或相对静止状态时，各流体质点间没有相对运动，速度梯度等于零，切向应力也等于
工程流体力学历年试卷及标准答案
一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律，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。 2、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而上所有各点水静压强的平均 值。 3、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。 4、在相同条件下，管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 5、稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 10、凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流疑计，当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4
工程流体力学试题库
六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，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 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN, tan = P y /P x =1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30 。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系 数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。 解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2)4(2 ∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?==== ∑ξχ d A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3 ===∴ vA Q v 即倒虹吸管通过的流量为2.091m 3/s 。 3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：
工程流体力学答案
工程流体力学 习题详解 第一章 流体的物理性质 【1－1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】 3340.4530.90610 kg/m 510 m V ρ-= ==?? 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1－2】 体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到4.9×105Pa 时， 体积减少1升。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 105 10.001 5.110 1/Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 911 1.9610 Pa 5.1 p E β= = =? 【1－3】温度为20℃，流量为60 m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211t Q Q dt Q β=+ 3600.00055(8020)6061.98 m /h =??-+= 【1－4】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=0.9807Pa·s ，求作用在平板单位面积上的阻 力。 【解】根据牛顿内摩擦定律 =du dy τμ 则 21 =0.980798.07N/m 0.01 τ? = 【1－5】已知半径为R 圆管中的流速分布为 r z u 习题1-4图 油 δ u y x
2 2=(1)r u c R - 式中c 为常数。试求管中的切应力τ与r 的关系。 【解】根据牛顿内摩擦定律 =du dy τμ 则 2222=[(1)]d r r c c dr R R τμμ-=- 第二章 流体静力学 【2－1】容器中装有水和空气，求A 、B 、C 和D 各点的表压力？ 【解】 3434222 3232() ()()(2) MA MB MA MC MB MD MC p g h h p p g h h h gh p p gh p p g h h g h h ρρρρρρ=+=-++=-==-=-+=-+ 【2－2】如图所示的U 形管中装有水银与水，试求： (1)A 、C 两点的绝对压力及表压力各为多少？ (2)求A 、B 两点的高度差h ？ 【解】 (1) ()w 0.3a b A a p p g ρ=+? w 0.3MA p g ρ=? ()w H 0.30.1ab C a p p g g ρρ=+?+? w H 0.30.1MC p g g ρρ=?+? (2)选取U 形管中水银的最低液面为等压面，则 w H 0.3g gh ρρ?= 得 w H 0.3 22 cm h ρρ?== 【2－3】 在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw 及ρo ，油层高度为h 1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R ，水银面与液面的高度差为h 2，试导出容器上方空间的压力p 与读 数R 的关系式。 【解】选取压力计中水银最低液面为等压面，则 1w 21()o H p gh g h R h gR ρρρ+++-= 得 1w 21()H o p gR gh g h R h ρρρ=--+- 题2－1图 ? ?A ?B ?C p a h 1 h 2 h 3 h 4 空气 空气 D 题2－2图 p a C p a 30cm 10cm h A B 水 水银 水 油 ? p h 1 h 2 R 题2－3图
工程流体力学考试试卷及答案解析
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程 、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 、是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（） 8. 流线和等势线一定正交。（） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（）三、填空题。 1、1mm2O= Pa