第四章 流体动力学基础 复习思考题
大学物理思考题答案第四章
第四章 动量守恒定律与能量守恒定律4-1 用锤压钉，很难把钉子压入木块，如果用锤击钉，钉子就很容易进入木块。
这是为什么？答：要将钉子压入木块中，受到木块的阻力是很大的，仅靠锤压钉子上面的重量远远不够，只有挥动锤子，使锤子在极短的时间内速度从很大突然变为零，在这过程中可获得较大的冲量，即:0F t mv =-又因为t 很短，所以可获得很大的冲力，这样才足以克服木块的阻力，将钉子打进木块中去。
4-2 一人躺在地上，身上压一块重石板，另一人用重锤猛击石板，但见石板碎裂，而下面的人毫无损伤。
何故？答：石板受击所受到的冲量很大，亦即)(v m d p d dt F ==很大。
但是，由于石板的质量m 很大，所以，石板的速度变化并不大。
又因为用重锤猛击石板时，冲击力F 很大，此力作用于石板，易击碎石板；但是，由于石板的面积很大，故作用于人体单位面积上的力并不大，所以下面的人毫无损伤。
4-3 两个质量相同的物体从同一高度自由下落，与水平地面相碰，一个反弹回去，另一个却贴在地上，问哪一个物体给地面的冲击较大？答：贴地：00)(0mv mv t F =--=∆反弹：)()(00v v m mv mv t F +=--=∆'F F >'∴，则反弹回去的物体对地面冲击大。
4-4 两个物体分别系在跨过一个定滑轮的轻绳两端。
若把两物体和绳视为一个系统，哪些力是外力？哪些力是内力？答：取系统21,m m 和绳，内力：2211,;,T T T T ''外力：g m g m 21,，绳与滑轮摩擦力f ，滑轮对绳支持力N 。
4-5 在系统的动量变化中内力起什么作用？有人说：因为内力不改变系统的动量，所以不论系统内各质点有无内力作用，只要外力相同，则各质点的运动情况就相同。
这话对吗？答：这话是错的。
由质点系动量定理21t ex t F dt p =⎰可知，在系统动量变化中，外力改变系统的动量，内力不改变系统的动量；但内力改变各质点的动量，所以各质点的运动情况就不相同。
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。
流体动力学基础复习思考题
第四章 流体动力学基础 复习思考题1. 在 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 2. 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 3. 文透里管用于测量 。
D(A) 点流速 (B) 压强 (C) 密度 (D) 流量 4. 毕托管用于测量 。
A(A) 点流速 (B) 压强 (C) 密度 (D) 流量5. 密度 ρ = 800kg/m 3 的油在管中流动，若压强水头为2m 油柱，则压强为 N/m 2。
C(A) 1.96×104 (B) 2×103 (C) 1.57×104 (D) 1.6×103 6. 应用总流能量方程时，两断面之间 。
D(A) 必须是缓变流 (B) 必须是急变流 (C) 不能出现急变流 (D) 可以出现急变流 7. 应用总流动量方程求流体对物体合力时，进、出口的压强应使用 。
B (A) 绝对压强 (B) 相对压强 (C) 大气压强 (D) 真空值8. 伯努利方程中 gv p z 22αγ++表示 。
B(A) 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. 粘性流体恒定总流的总水头线沿程变化规律是 。
A(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 10. 粘性流体恒定总流的测压管水头线沿程变化规律是 。
D(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 11. 动能修正系数α = 。
C(A) A vuA A ⎰⎰d 1 (B) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 12(C) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 13(D) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 1412. 动量修正系数α0 = 。
工程流体力学复习思考题1-4章
复习思考题第一章1-1试从力学的角度,比较流体与固体的差别。
答：固体在承受一定的外力后才会发生形变;而流体只要承受任何切力都会发生流动，直到切力消失；流体不能承受拉力，只能承受压力。
1-2气体和液体的物理力学特性有何异同?答：液体:有一定的体积，一定的自由表面，无可压缩性气体:无一定的体积，无自由表面，有明显的而可压缩性1-3何为连续介质?流体力学中为何需要引进连续介质假设?答：把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究，这就是连续介质模型。
建立连续介质模型，是为了避开分子运动的复杂性，将流体运动中的物理量视为空间和时间的连续函数，可以用数学分析法研究流动。
1-4连续介质模型能否适用于含有气泡的液体?答：若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。
1-5 什么是牛顿内摩擦定律?它的应用条件是什么?答:处于相对运动的两层相邻流体之间的内摩擦力 T，其大小与流体的物理性质有关，并与流速梯度和流层的接触面积A成正比，而与接触面上的压力无关。
应用条件：仅适用于层流流动，不适用于湍流流动;仅适用于牛顿流体，不适用于非牛顿流体。
1-6流体的动力粘滞系数与运动粘滞系数有何不同?答：动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时，内摩檫力的量度，用ｕ表示。
运动粘度是液体在重力下流动时，内摩檫力的量度，用ｖ表示。
1-7流体粘性与哪些因素有关?它们随温度是如何变化的?答：与流体种类，温度，压力有关。
液体随温度增大而降低，气体随温度增大而增大，压力对粘度影响较小。
1-8 什么是理想流体?为什么要引进理想流体的概念?理想流体有无能量损失?答：理想流体是指没有粘滞性的流体。
引进理想流体可以使流体流动基本规律的分析和计算得以简化，没有能量损失。
1-9 什么情况下要考虑液体的压缩性和表面张力的影响?答：当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须考虑压缩性；液体有较大的曲率时才会考虑表面张力。
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。
流体力学课后习题与答案
第三、四章 流体动力学基础习题及答案3-8已知流速场u x =xy 2, 313y u y =-, u z =xy, 试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？解：（1）411633x x x x x x y z u u u u a u u u xy t x y z ∂∂∂∂=+++==∂∂∂∂25333213313233312163. 06m/s y y z x y a y u y a yu xu xy xy xy a =-===+=-====（2）二元流动 （3）恒定流（4）非均匀流41xy 33-11已知平面流动速度分布为x y 2222cxu u x ycy x y =-=++，， 其中c 为常数。
求流线方程并画出若干条流线。
解：2222-xdx=ydyx ydx dydx dy cy cx u u x y x y =⇒-=⇒++积分得流线方程：x 2+y 2=c方向由流场中的u x 、u y 确定——逆时针3-17下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？(1)u x =－ay,u y =ax,u z =0 （2）z 2222,,0,a c x ycy cxu u u x y x y =-==++式中的、为常数。
z 2222,,0,a c x y cy cxu u u x y x y =-==++式中的、为常数。
解：（1）110 ()()22yx x y z u u a a a xy ωωω∂∂===-=+=∂∂有旋流动 xy 11()()0 22y x xy zx u u a a x y εεε∂∂=+=-==∂∂ 无角变形 (2)222222222222222222211()2()2()22()()12()2()0 0 2()y x z x y u u x y c cx x y c cy x y x y x y c x y c x y x y ωωω∂⎡⎤∂+-+-=-=+⎢⎥∂∂++⎣⎦⎡⎤+-+====⎢⎥+⎣⎦无旋流动2222xy 22222112()()()022()()y x u u c x y c x y x y x y x y ε∂⎡⎤∂---=+==-≠⎢⎥∂∂++⎣⎦ 有角变形4—7变直径管段AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△h=1.5m ，测得p A =30kPa ，p B =40kPa ，B 点处断面平均流速v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。
流体力学第4章课后习题答案
第一章习题答案选择题（单选题）1.1 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 ）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。
1.2 作用于流体的质量力包括：（c ）（a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。
1.3 单位质量力的国际单位是：（d ）（a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ）（a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ）（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ）（a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ⋅。
1.7 无黏性流体的特征是：（c ）（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p=ρ。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ）（a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。
1.9 水的密度为10003kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==⨯=（kg ）29.80719.614G mg ==⨯=（N ）答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5m G g V V ρ====（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。
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第四章 流体动力学基础 复习思考题
1. 在 流动中，伯努利方程不成立。
(A) 恒定 (B) 理想流体 (C) 不可压缩 (D) 可压缩 2. 在总流伯努利方程中，速度 v 是 速度。
(A) 某点 (B) 断面平均 (C) 断面形心处 (D) 断面上最大 3. 文透里管用于测量 。
(A) 点流速 (B) 压强 (C) 密度 (D) 流量 4. 毕托管用于测量 。
(A) 点流速 (B) 压强 (C) 密度 (D) 流量
5. 密度 ρ = 800kg/m 3 的油在管中流动，若压强水头为2m 油柱，则压强为 N/m 2。
(A) 1.96×104 (B) 2×103 (C) 1.57×104 (D) 1.6×103 6. 应用总流能量方程时，两断面之间 。
(A) 必须是缓变流 (B) 必须是急变流 (C) 不能出现急变流 (D) 可以出现急变流 7. 应用总流动量方程求流体对物体合力时，进、出口的压强应使用 。
(A) 绝对压强 (B) 相对压强 (C) 大气压强 (D) 真空值
8. 伯努利方程中 g
v p z 22
αγ++表示 。
(A) 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. 粘性流体恒定总流的总水头线沿程变化规律是 。
(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 10. 粘性流体恒定总流的测压管水头线沿程变化规律是 。
(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 11. 动能修正系数α = 。
(A) A v
u
A A ⎰⎰d 1 (B) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 12
(C) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 13
(D) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 14
12. 动量修正系数α0 = 。
(A) A v
u
A A ⎰⎰d 1 (B) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 12
(C) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 13
(D) A v u A A ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛d 14
13. 描述不可压缩粘性流体运动的微分方程是 。
(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. 恒定水流运动方向应该是： 。
(A) 从高处向低处流 (B) 从压强大处向压强小处流 (C) 从流速大的地方向流速低的地方流 (D) 从单位重量流体机械能高的地方向低的地方流 15. 欧拉运动微分方程式 。
(A) 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。
16. 两艘平行行驶的船只，为什么不能靠得太近？
17. 理想流体运动微分方程的伯努利积分和欧拉积分有何区别？ 18. 粘性流体运动微分方程和理想流体微分方程主要差别是什么？ 19. N-S 方程适用范围是什么？各项的物理意义是什么？
20. 在有粘滞性的实际流体流动中，任一点上的三个互相垂直的作用面上的应力共有 个分量，
其中 个是独立的，三个互相垂直的方向上的法向应力一般情况下是 （指相等或不相等），任意三个互相垂直的方向上的法向应力的平均值仅是 的函数。
21. 水流通过一坎顶时，水面会升高？降低？还是保持水平？为什么？
22. 如图所示，一不可压缩实际液体恒定均匀管流，下列命题中正确的命题是： 。
(A) 1、2两点流速水头相等 (B) 2、4两点总水头相等 (C) 3、4两点总水头相等 (D) 1、2两点测压管水头相等 (E) 1、3两点测压管水头相等
23. 如图所示，三种形式的叶片，受流量Q 、流速v 的射流冲击下，试问哪一种叶片所受的作用力最大？
为什么？
24. 定性绘出下列管道的测压管水头线和总水头线
25. 有一离心式水泵，安装高度为H ，吸水管的全部水头损失为
h W 0-2，管道进口至水泵进口的高度为z ，水泵进口断面的真空值
γ
2
p 的计算公式为： 。
(A) g v H p 2222
+=γ
(B) z p
=γ
2 (C) 2022
2
2-++
=w h g v H p γ
(D) H p
=γ
2
26. 图示一水泵管路系统，断面2、3分别为水泵进出口断面，水
泵扬程H 的计算公式为： 。
(A) z H =
(B) γγ//23p p H -= (C) 5320--++=w w h h z H (D) 53-+=w h z H
27. 图示一水泵管路系统，断面2、3分别为水泵进出口断面，水
泵扬程H 的计算公式为： 。
(A) z H =
(B) 43205--++=w w h h z H (C) g
v h h z H w w 224
4320+++=-- (D) γγ//23p p H -=
28. 水在等直径垂直管道内流动，相距l 的两断面间的水头损失为 。
(A) h h f = (B) l h h f += (C) l h h f -= (D) h l h f -=。