流体力学思考题
工程流体力学思考题
思考题第一章流体及其物理性质1．试述流体的定义，以及它与固体的区别。
2．与气体有哪些共同的特性？它们各有什么不同的特性？试分别举例说明，在空气和水中相同与不同的一些流体力学现象。
3．何谓连续介质？引入连续介质模型的目的意义何在？4．流体的密度、比容以及相对密度之间有何关系？这三者的单位如何？5．流体的压缩性与膨胀性可以用哪些参量来描述？6．完全气体的状态方程是什么？请说明方程中每一个参量的意义。
7．何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？8．何谓流体的粘性？流体的粘度与流体的压强和温度的关系如何？9．流体的粘性力与固体的摩擦力有何本质区别？10．试述牛顿内摩擦定律，根据此定律说明，当实际流体处于静止或相对静止状态时，是否存在切向应力？11．何谓理想流体？引入理想流体模型的意义何在？12．试述表面张力的定义，及其产生表面张力的机理。
13．何谓附着力，何谓内聚力？试分析水和水银在毛细管中上升或下降的现象。
14．作用在流体上的力可以分为哪两种？第二章流体静力学1．试述流体静压强的两个重要特性。
2．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？3．何谓流体的平衡状态与相对平衡状态？它们对应的平衡微分方程有何相同之处与不同之处？4．试写出欧拉平衡微分方程式，叙述该方程的适用范围以及方程中每一项的物理意义。
5．何谓质量力有势？试写出重力的势函数。
6．不可压缩流体处于平衡状态时，对作用在它上面的质量力有什么要求？7．试写出静止流体的压强差公式，并叙述其物理意义，此公式对于相对静止流体是否适用？8．试写出静止流体的等压面的微分方程式，此方程式对于相对静止流体是否适用？9．试述等压面的重要性质。
10．流体静力学的基本方程式的物理意义和几何意义各是什么？11．何谓绝对压强、计示压强与真空？它们之间有何关系？12．静压强的计量单位有哪几种？它们的换算关系如何？13．在一U型管中，盛有两种不相溶的、不同密度的液体，试问，在同一水平面上的液体压强是否相同？为什么？14．叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。
流体力学实验思考题解答全
流体力学课程实验思考题解答(一)流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线？答:测压管水头指γpZ +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
从表1、1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线就是一根水平线。
2、 当0<B p 时,试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答:以当00<p 时,第2次B 点量测数据(表1、1)为例,此时06.0<-=cm p Bγ,相应容器的真空区域包括以下3三部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小杯的液面作一水平面,测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度为0∇-∇=H A P γ的一段水注亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等,均为0∇-∇=H A P γ。
3、 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。
答:最简单的方法,就是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面与油水界面至油面的垂直高度w h 与o h ,由式o o w w h h γγ=,从而求得o γ。
4、 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响？答:设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算γθσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体的容重;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。
常温(C t ︒=20)的水,mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ,3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小,可认为0.1cos =θ。
于就是有 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 一般说来,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。
流体力学复习思考题
第一章1、水力学是研究液体平衡和运动规律及其工程应用的一门科学。
2、液体的基本特性：易流动性、不能承受拉力、均质液体。
3、液体的粘滞性：在运动状态下，液体具有抵抗剪切变形的能力。
4、液体的粘滞性是液体固有的物理性质之一。
静止的液体，粘滞性不起作用。
只有在运动状态下，液体的粘滞性才能表现出来。
5、动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν间的关系 νρμ=。
6、液体的粘滞系数随温度的升高迅速变小。
7、流体的粘滞性是流体分子间动量交换和内聚力作用的结果。
9、牛顿内摩擦定律：做直线运动的液体，相邻两液层间单位面积上的内摩擦力与流速梯度成正比，与液体的性质有关。
表示为dydu μτ= 。
10、液体的压缩性：液体受压后，体积缩小，压力撤出后，体积恢复的性质。
11、连续介质：在水力学中，认为液体的物理性质和运动要素在时间和空间上具有连续性。
12、液体作为连续介质看待，即假设液体是一种充满其所占据空间毫无空隙的连续体。
13、实际液体：可压缩、能膨胀、具有粘滞性、具有表面张力的液体。
理想液体：不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。
其中，有无粘滞性是实际液体和理想液体最主要的差别。
14、⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧摩擦力水压力表面力惯性力重力质量力作用在液体上的力15、单位质量力mF f =第二章1、水静力学的任务是研究液体的平衡规律及其工程应用。
2、液体的平衡状态有两种：静止、相对静止。
3、静水压强的特性：方向：垂直指向受压面；大小：同一点上各方向的静水压强的大小相等。
4、平衡液体微分方程： )(Zdz Ydy Xdx dp++=ρ。
该方程反映的物理意义是：平衡的液体中，空间点的静水压强的变化是单位质量力作用的结果。
5、等压面：液体中，由压强相等的点构成的面。
等压面与质量力正交。
6、只受重力作用的静止液体，等压面为一水平面。
7、重力作用下静水压强基本公式：常数=+γpz 或 hp pγ+=08、标准大气压atmp ：在国际单位制中，把101.325 kN/m 2称为一个标准大气压。
流体力学思考题
流体力学思考题第一章流体及其物理性质1、有了流体的动力黏度为什么还要引进动力黏度？两者是不是都能表示流体粘性的大小？试说明理由？2、流体有那些特性？试述液体和气体特性的异同点？3、运动黏度的物理意义是什么？4、试述流体连续性介质假设的内容？并说明引入这个假设的必要性？5、何谓流体的粘性？写出牛顿内摩擦定律的表达式/说明应用范围？6、说明作用在流体上的力的种类及其具体内容。
第二章流体力学的基本概念1、流体静压强有那些特性？2、证明静止流体中任意点处各方向的压强相等。
3、何谓当量直径？何谓水力半径？二者有什么关系？第三章流体力学的基本方程1、的势函数同压力的全微分以及单位质量力在各坐标轴上的分量有什么关系？2、流体平衡微分方程是如何建立的？它的物理意义是什么？3、流体平衡微分方程是如何建立的？它的物理意义是什么？4、试证明有势的质量力与等压面垂直。
5、试述研究流体运动的欧拉方法和拉格朗日方法是什么？6、流线有什么特性？它与迹线有什么区别？7、解释下列名词；定常流动、非定常流动、流线、迹线、有效截面、平均流速、流量。
8、试述流体不可压缩流动与定常流动的区别？第四章流体静力学1、写出静力学基本方程，并说明其物理意义？几何意义及应用条件？2、什么是等压面？等压面的特性方程取何种形式？等压面与单位质量力有什么关系？3、什么是绝对压强、表压强、真空？它们之间有何关系？4、试用图示法说明绝对压强、表压强、真空？它们之间有何关系？5、写出等角速度旋转容器平衡时，自由表面方程的表达式和压强分布式。
第五章相似原理和量纲分析1、用速度和长度比例常数表示的重力的相似准则是？2、用速度和长度比例常数表示的粘滞力的相似准则是？3、用基本变量ρ、L 、υ表示的压强p 的无量纲量？4、同一种液体的雷诺相似准则是？第六章理想流体的一维流动1、试述理想流体微元流束伯努里方程中各项物理意义是什么？推导该方程的条件是什么？2、动量方程的应用条件是什么？3、能量方程式是根据什么定理推出来的？4、速度三角形是怎样得到的？5、试对能量方程式：()∞∞∞-=u u T v u v u p 1122ρ 进行分析。
工程流体力学课后思考题
1-1:流体有哪些特性？论述液体与气体特征的异同。
1）流动性、压缩、膨胀性、粘性1-2: 什么是连续介质模型？为什么要建立？1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为在时间和空间连续分布的函数。
2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动；②可以用连续函数的解析方法等数学工具去研究流体的平衡和运动规律。
1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。
相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。
关系： 1-4：什么是流体的压缩性和膨胀性？1） 压缩性：在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩。
2） 膨胀性：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的？气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。
水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。
1-6：什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性？1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性2） 黏性是流体的本身属性，永远存在。
1-7：作用在流体上的力有哪些？质量力、表面力。
1-8: 什么是表面张力？表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力2-1: 流体静压强有哪些特性 ？如何证明？1） 特性一：流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向特性二：静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数2）2-2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2-3：什么是等压面？等压面的方程是什么？有什么重要性质？1） 在流体中压强相等的点组成的面。
流体力学复习思考题
(A)
一封闭容器水面的绝对压强 p0 = 90 kpa ，插入一根两端开口的玻璃管，当既无空气通过玻璃管进入容器，又无水进入玻璃管时，玻璃管应该伸入水面下的深度为 。（已知大气压为100 kpa） 0.90m (B) 1.02m (C) 1.12m (D) 1.22m(A)
图示一铅直矩形自动泄水闸门，门高h=3m，要求水面超过门顶H=1m时，泄水闸门能自动打开。门轴O-O的位置应放在距门底 m处。
10. 流体作有旋运动的特征是 。 (A) 流体质点运动轨迹是圆形 (B) 旋转角速度矢量的三个分量都不等于零 (C) 速度场的旋度不等于零
(C)
(D)
(C)
11. 速度势只存在于 。 (A) 不可压缩流体流动中 (B) 可压缩流体流动中 (C) 无旋流动中 (D) 有旋流动中
6. 连续性方程表示流体运动遵循 守恒定律。 (A) 能量 (B) 动量 (C) 质量 (D) 流量
7. 水在一条管道中流动，如果两断面的管径比为d1/d2 =2，则速度比v1/v2= 。 (A) 2 (B) 1/2 (C) 4 (D) 1/4
(C)
(C)
(B)
17. 液体随容器作等角速度旋转而保持相对静止时，在液体自由面上重力与惯性力的合力总是与液面 。 (A) 正交 (B) 斜交 (C) 相切 (D) 不能确定
16. 绝对压强pabs、相对压强pr、真空压强pv和当地大气压pa之间的关系是 。 (A) pabs = pr +pv (B) pr = pabs +pa (C) pv = pa – pabs (D) pa = pr - pabs
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。 (×)
流体力学思考题
7. 在管嘴最小直径相同的情况下，请选择以下一种管嘴的形式，以 获得最大的流量系数，在最短时间将一个水箱泄空（ ）.
A、 B、
8. 雷诺数Re反映了（ ）的对比关系；
A、惯性力与粘性力；
B、粘性力与惯性力；
C、压差力与惯性力；
D、压差力与惯性力。
9. 雷诺数Re反映了（ ）的对比关系；
A、惯性力与粘性力；
一、选择题（每题2分，共10道题20分）
1. 理想流体的切应力（ A ）。
A、 0
B、
C、 D、+
2. 圆管层流运动的动能修正系数（ B ）
A、1
B、2
C、1/2
D、0.25
3. 不同的液体的粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度
______而降低的特性。（
）
A、相同、降低B、相同、升高C、不同、降低D、不同、升高
C、管嘴收缩断面处产生了真空；D、孔口收缩断面处产生了真空。 16. 以下哪个对于管内流动边界层的描述是正确的（ ）
A、层流边界层一定转捩发展为湍流边界层；
B、当流速比较大的时候，层流边界层可以转捩成纯粹的湍流边界
层；
C、在充分发展的湍流边界层中，靠近壁面的地方仍然存在一层粘性
的薄层；
D、在充分发展段，存在一个不受粘性影响的势流核心。
A、做得更光滑；
B、减小迎流面积
C、物体作成流线型；
D、推迟层流向紊流的转变点
13. 下列关于压力体的说法中，正确的有（ ） A、当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，
B、当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体， C、当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体， D、当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，
流体力学复习思考题
第一章1、水力学是研究液体平衡和运动规律及其工程应用的一门科学。
2、液体的基本特性：易流动性、不能承受拉力、均质液体。
3、液体的粘滞性：在运动状态下，液体具有抵抗剪切变形的能力。
4、液体的粘滞性是液体固有的物理性质之一。
静止的液体，粘滞性不起作用。
只有在运动状态下，液体的粘滞性才能表现出来。
5、动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν间的关系 νρμ=。
6、液体的粘滞系数随温度的升高迅速变小。
7、流体的粘滞性是流体分子间动量交换和内聚力作用的结果。
9、牛顿内摩擦定律：做直线运动的液体，相邻两液层间单位面积上的内摩擦力与流速梯度成正比，与液体的性质有关。
表示为dydu μτ= 。
10、液体的压缩性：液体受压后，体积缩小，压力撤出后，体积恢复的性质。
11、连续介质：在水力学中，认为液体的物理性质和运动要素在时间和空间上具有连续性。
12、液体作为连续介质看待，即假设液体是一种充满其所占据空间毫无空隙的连续体。
13、实际液体：可压缩、能膨胀、具有粘滞性、具有表面张力的液体。
理想液体：不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。
其中，有无粘滞性是实际液体和理想液体最主要的差别。
14、⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧摩擦力水压力表面力惯性力重力质量力作用在液体上的力15、单位质量力mF f =第二章1、水静力学的任务是研究液体的平衡规律及其工程应用。
2、液体的平衡状态有两种：静止、相对静止。
3、静水压强的特性：方向：垂直指向受压面；大小：同一点上各方向的静水压强的大小相等。
4、平衡液体微分方程： )(Zdz Ydy Xdx dp++=ρ。
该方程反映的物理意义是：平衡的液体中，空间点的静水压强的变化是单位质量力作用的结果。
5、等压面：液体中，由压强相等的点构成的面。
等压面与质量力正交。
6、只受重力作用的静止液体，等压面为一水平面。
7、重力作用下静水压强基本公式：常数=+γpz 或 hp pγ+=08、标准大气压atmp ：在国际单位制中，把101.325 kN/m 2称为一个标准大气压。
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答：在图1—1所示的倒U形管压 差计顶部划出一微小空气柱。空 气柱静止不动，说明两侧的压强 相等，设为P。由流体静力学基 本方程式：A p 空气 gh1 水gh1 p
p B p 空气gh1 空气gh1
B) Rg(ρHg―ρ)+ ρgh
C) ρgh―Rg(ρHg―ρ) D) Rg(ρHg―ρ)―ρgh （3）AB间的hf Rg(ρHg―ρ)/ ρ J/kg （4）若水平放置则R 不变 ， △p Rg(ρHg―ρ) h 不变 （有何变化）。
f
A
h
R
Hg
1-9 层流与湍流的本质区别是 D A） U湍＞ U层 B） Re湍＞ Re层
P1
P2 p A 水 空气 C D A B B C D p h1
水银
水 P1 图1－1 1－1附图 P2
水 空气
p A pB
p C p 空气gh1
p D p 空气gh1
Pc=PD
同理，左侧U形管压差计中，PA≠PB,Pc=PD 分析：等压面成立的条件—静止、等高、连通着的同一种流体。 两个U形管压差计的A、B两点虽然在静止流体的同一水平面上， 但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。
pB p A H2O gh
附图
汞
整理得：
( Hg H2O ) gR 0
Hg H O 0
2
R0
C 1-3 如图表明,管中的水处于______。
A）静止 B）向上流动 C）向下流动 D）不一定
12 kPa
12 kPa
1-4 如图所示，水从内径为d1的管段流向内径为d2的管段。已知 d2= 2 d1,d1管段流体流动的速度头为0.8m水柱，h1=0.7m,忽略流 经AB段的能量损失，则h2=______m,h3=______m. 1.3 1.5
1-2 容器中的水静止不动。为了测量A、B两水平面的压差， 安装一U形管压差计。图示这种测量方法是否可行？为什么？ 解：如图，取1—1为等压面
p1 p 1
'
B 水 H A h
pB H2O g (R H ) = p A H2O g (h H ) Hg gR
1
R
1’
1-13 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定， 当气体温度升高时， Re值将 减小 。
1-14 流体在圆形等径直管中呈湍流流动时，管中心处的点速度 约为截面平均速度的 1.25 倍。若流动在完全湍流区，平均流 速增大到原来的2倍时，能量损失约为原来的 4 倍。
1-15 边界层的形成是液体具有 粘性
1-20 粘性流体流体绕过固体表面的阻力为 摩擦阻力 形体阻力 之和，称局部阻力。 1-21 边长为α的正方形载面风道，其当量直径为 α 。 和
1-22 在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的 压降为并联时的 4 倍。 1-23 流体在阻力平方区流动，若其他条件不变，其压降随着管 增加 增大 子的相对粗糙度增加而_____，随着流体的密度增大而_____。 1-24 雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的 惯性力 与 粘性力 之比。 比值，即流体流动时的 1-25 为使测量精确，测速管前后应有一稳定段，其长约为____。 50 d
h1
h2
h3
A B
2 u1 d 2 2 2 u 2 d1 2
u1 p u p 1 2 2 h3 2 g g 2 g g
0.8 0.7 0.8 h2 h3 4
2
2
h 2 1.3m
u1 4u2
2
2
h3 1.5m
C 1-5 如图所示,管中水的流向为A→B,则P1与P2的关系是____ 。 P1 A) P1 ＞P2 P2 B) P1，截面小的为层流
D）层流无径向脉动，湍流有径向脉动
1-10 转子流量计的主要特点是 C A）恒截面，恒压差
。
B）变截面，变压差
C）恒流速，恒压差
D）变流速，恒压差
1-11 皮托管测量管道中流体的 点速度 用于测量管道中流体的 流量 。
，而孔板流量计则
1-12 测流体流量时，随着流量增加，孔板流量计两侧压差值将 增大 ，若改用转子流量计测量，流量增大时，转子两端压 差将 不变 。
C) P1＜P2 - 0.5ρg
D) P1 ＜ P2
A
0.5m
B
1-6 图示管路系统中，已知， dab=dcd ， εab=εcd ， Lab=Lcd ，u≠0 ，试比较ub _____ uc ，（Pa―Pb）_____(Pc―Pd) = ＜ a b c d
1-7 圆直管内，流量一定,设计时若将d增加一倍，则层流时 hf是原值的_____倍,完全湍流时, hf是原值的___倍. 16 32 1-8 已知图示均匀直管管路中输送水，在A、B两测压点间装 一U型压差计，（1）R ＞ 0（＞，=，＜） B （2）A、B两点△p= B Pa A)Rg(ρHg―ρ)
的结果。
1-16 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺 数又称作 相似准数 。 1-17 因次分析法的基础是 因次的一致性 ，又称因次的和谐性。 细 1-18 用ξ计算突然扩大和突然缩小的损失时，通常按____管内 的流速计算动能项。
剪应力 1-19 粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_______。