《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
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
与的对比关系。
5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q
为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为，总阻抗S为。
6、流体紊流运动的特征是，处理方法是。
7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 和 。
8、流体微团的基本运动形式有： 、 和 。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了
与 的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线 。
11、理想流体伯努力方程=++g
2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 水头。
12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 ，
因而一切平面流动都存在 ，但是，只有无旋流动才存在 。
13、雷诺数之所以能判别 ，是因为它反映了
和 的对比关系。
14、流体的主要力学性质有 、 、
、 和 。
15、毕托管是广泛应用于测量 和 一种仪器。
16、流体的力学模型按粘性是否作用分为 和 。作用与液上
的力包括 ， 。
17、力学相似的三个方面包括 、 与 。
18、流体的力学模型是 模型。
19、理想气体伯努力方程2u z -z p 2
g 21ργγα+-+））（（中，
））（（g 21z -z p γγα-+称 ， 称全压， 称总压。
20、紊流射流的动力特征是 。
21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 ，u 的单位为 。
22、浓差或温差射流的热力特征是 。
23、流体微团的运动是由 运动， 运动， 运
动和 运动四种基本运动形式符合而成。
24、几何相似是力学相似的 ，运动相似是模型实验的 ，
动力相似是运动相似的 。
25、欧拉准数是 和 的相对比值。
26、马赫数M 反映了惯性力和 相对比值。
27、流体流动的状态分为 和 。
28、弗鲁得准数反映了 和 相对比值。
四、选择题。
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 、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
2、一下哪种流体为非牛顿流体 。
A 、空气
B 、清水
C 、血液
D 、酒精
3、绝对压强P abs 、相对压强p 、真空值p v 、当地大气压强a p 之间的关系是 。
A 、P abs =p+ p v
B 、p= P abs +a p
C 、p v =a p - P abs
4、圆管层流过流断面的流速分布为 。
A 、均匀分布
B 、对数曲线分布
C 、二次抛物线分布
5、一下那些概念属于欧拉法 。
A 、流线
B 、迹线
C 、液体质点
D 、液体微团
6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ 。
A 、与雷诺数Re 有关
B 、与管壁相对粗糙度d
?有关 C 、与Re 和d
?有关 D 、与和管长l 有关 7、速度V 、长度l 、时间t 的无量纲组合是 。
A 、lt v
B 、vl t
C 、2vt
l D 、vt l 8、圆管断面直径由d 1突然扩大到d 2，若将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失 。
A 、减小
B 、不变
C 、增大
9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合 。
A 、均匀规律
B 、直线变化规律
C 、抛物线变化规律
D 、对数曲线规律
10、流线与流线通常情况下 。
A 、能相交也能相切
B 、仅能相交不能相切
C 、仅能相切不能相交
D 、既不能相交也不能相切
11、速度v ，密度ρ，压强p 的无量纲集合是 。
A 、v p ρ
B 、p v ρ
C 、p v 2
ρ D 、2v
p ρ 12、雷诺数代表的是 之比。
A 、惯性力与压力
B 、惯性力与重力
C 、惯性力与表面张力
D 、惯性力与粘性力
13、压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流
量的 。
A 、21
B 、51
C 、81
D 、16
1 14、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 。
A 、理想流体
B 、粘性流体
C 、可压缩流体
D 、不可压缩流体
15、弹簧管压力表的读数是 。
A 、绝对压强
B 、相对压强
C 、绝对压强加当地大气压
D 、相对压强加当地大气压
16、静水中斜置平面壁的形心淹没深h c 与压力中心淹没深h D 的关系
是 。
A 、大于
B 、小于
C 、等于
D 、无规律
17、某风管的断面尺寸为200mm mm 300?，则该风管的当量直径是 。
A 、mm 240
B 、mm 250
C 、mm 300
D 、mm 200
18、有一变直径管流，小管直径d 1，大管直径d 2=2d 1，则两断面雷诺数的关
系是 。
A 、21e 2
1e R R = B 、21e e R R = C 、21e 5.1e R R = D 、21e 2e R R = 19、下列流体哪个属于牛顿流体 。
A 、汽油
B 、纸浆
C 、血液
D 、沥青
五、简答题。
1、流体静压强的特性是什么？
2、尼古拉兹实验分区级意义是什么？
3、附面层提出的意义？
4、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么？
5、附面层分离的原因是什么？
6、运动粘滞系数r 的物理意义是什么？
7、流体动力粘滞系数u 的物理意义是什么？
8、元流的特性是什么？
9、伯努利方程=++g
2u r p z 2
常数中各项的物理意义？ 10、管网水力计算遵循的原则是什么？
11、水击（水锤）现象及产生的原因是什么？
12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么？
13、自由紊流射流的运动、动力特征是什么？
14、射流弯曲产生的原因？
15、绕流升力产生的原因？
16、毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器，试画出其示意图，并说
明其工作原 。
17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。
18、下式不可压缩流体N-S 方程中，各项的物理意义是什么？ dt du z u y u x u x p 1x 2
z 22y 22x 2=??+??+??+??-）（γρX 六、计算题。
1、有一钢板制风管，断面尺寸为
m 5.1mm 200mm 400，管内气流平均速度为?/s ，气体运动粘滞系数为15.0×28m 10-/s ，判断管内气体的流态？
2、一高压管末端接喷嘴，如下图所示，已知喷嘴出口直径为cm 10，管道直径为
40cm ，水在管中流量Q 为0.43m /s ，求管嘴对水流的作用力。
3、已知不可压缩流体的流速分量为：，，，0u xy 2u y -x u z y 22x =-==问该流
动是否为无旋流动？
4、已知平面流动的速度分量为：；，2y 2x t y u t x u +-=+=求：当t=1是过M
（1,1）的流线方程。
5、一车间用直径为5.0m 的风口送风，风口风速为m 0.6/s ，如长度比例常数
为4，确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为m 0.3/s ，则车间相应点的速度为多少？（已知空气的运动粘滞系数为20000157.0m /s ）
6、对某一桥墩采用模型比例为16
1=n m l l 进行实验。已知模型中水流速度为m 76.0/s ，实测模型桥墩受水流作用力为4N 。求原型中相应的流速与作用力。
7、在水平放置的管线中接弯管，直径从600mm 逐渐减小到300mm ，水流方
向偏转060如图所示，在直径较大一端压强为172kN/2m ,求作用于弯管上的力的大小和方向，①当水不流动时；②当通过的流量为876L/s 时；
060
8、一弧形闸门AB ，宽，
，半径为，圆心角为m 245m 40闸门转轴恰好与水面平齐，求作用于闸门
的水静压力。
9、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为mm 50的短管，形成管嘴出
流，已知作用水头H=m 5，管嘴出流流量系数u=0.82，试问：①管嘴出流流量Q ；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？
10、如图所示，一水平射流冲击光滑平板，流量为，，直径为密度00d , Q 求：
①平板所受的冲击力。②流量Q 1和Q 2。
11、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知mm 100d mm 200d 21==，，两管短长均为L=m 10m 50=H ，，沿程阻力系数,2.0,3.0,01.0===B A εελ求：管道中水的流量、流速.
参考答案：
一、名词解释。
1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。
4、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。
5、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。
6、拉格朗日法：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。
7、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。
8、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。
9、附面层：粘性较小的流体在绕过物体运动时，其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层内，这个薄层即为附面层。
10、卡门涡街：当流体经绕流物体时，在绕流物后面发生附面层分离，形成旋涡，并交替释放出来，这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。
11、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。
12、流场：充满流体的空间。
13、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。
14、贴附现象：贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静压减少，而射流
下部静压大，上下压差致使射流不得脱离顶棚。
15、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。
16、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。
17、浓差或温差射流：射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。
18、音速：音速即声速，它是弱扰动波在介质中的传播速度。
19、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。
20、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。
21、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。
22、自动模型区：当某一相似准数在一定的数值范围内，流动的相似性和该准数无关，也即原型和模型的准数不相等，流动仍保持相似，准数的这一范围称为自动模型区。
二、是非题。
1、错误
2、正确
3、正确
4、错误
5、错误
6、正确
7、正确
8、正确 9、正确 10、正确 11、正确 12、正确 13、正确 14、正确
15、正确 16、错误 17、错误 18、错误
三、填空题。
1、9.807 ；
2、欧拉法；拉格朗日法；
3、连续介质；无粘性；
4、惯性力；粘性力；
5、Q=Q 1+Q 2;2111
1
S S S +=;Q=Q1=Q2;S=S 1+S 2；
6、脉动现象；时均法；
7、沿程阻力；局部阻力；
8、平移运动；旋转流动；变形运动；
9、惯性力；弹性力；
10、重合 ；
11、测压管；
12、流线；流函数；势函数；
13、流态；惯性力；粘性力
14、惯性；重力性；粘滞性；压缩性和热胀性；表面张力特性；
15、气体；水流；
16、理想气体；粘性气体；质量力；表面力；
17、几何相似；运动相似；动力相似；
18、连续介质；
19、势压；2u p 2
ρ+；2u z -z p 2
g 21ργγα+-+））（（；
20、各横截面上的动量相等；
21、s ?+=-pa dy
du u ；τ；
22、各截面的相对焓值相等；
23、平移；旋转；线变形；角变形；
24、前提；目的；保证；
25、压力；
26、弹性力；
27、层流；紊流；
28、重力；惯性力；
四、选择题。
1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19：BADA
五、简答题。
1、流体静压强的方向是沿着作用面的内法线方向；在静止或相对静止的流体中，任一点流体静压强的大小作用面方向无关，只与该点的位置有关。
2、①层流区 ②临界过渡区 ③紊流光滑区 ④紊流过度区 ⑤紊流粗糙区 意义：比较完整地反应了沿程阻力系数的变化规律，揭示了沿程阻力系数变化的主要因素。
3、在于将流场划分为两个计算方法不同的区域，即势流区和附面层。在附面层外的势流区按无旋流动理想流体能量方程或动量方程求解；在附面层内，按粘性有旋流动流体能量方程或N-S 方程求解；
4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同，引起射流介质密度与周围其气体密度与周围气体密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。
5、当流体绕流曲面体流动时，在减压增速区，流动维持原来的附面层；流动进入增压减速区时，流体质点受到与主流方向相反的压差作用，将产生方向的回流，而附面层外的流体仍保持原有的前进，这样，回流和前进这两部分运动方向相反的流体相接触，就形成旋涡。旋涡的产生使得附面层与壁面发生分离。
6、流体运动粘滞系数r 表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度，具有运动学要素。
7、流体动力粘滞系数u 表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。
8、元流的特性：元流的边界由流线组成；流体质点不能出入元流；元流断面上的流速和压强是均匀分布。
9、Z ：断面对基准面高度，水力学中称位置水头，单位位能； ：r
p 在断面压强作用下，流体沿测压管所能上升的高度，压强水头，单位位能； ：g
2u 2
断面以速度u 为初速度的铅直向上射流所能达到的理论的高度，流速水头，单位位能。
10、①任一节点流入和流出的流量相等；②任一闭合环路中，如规定顺时针
方向流动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和
必等于零。
11、有压管路中运动着的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体的速
度和动量发生急剧变化，从而造成液体压强骤然变化，该现象就是水
击(水锤)现象，产生的原因①液体的可压缩性②管道材质的弹性。
12、原因是流体质点流动时由于有惯性，因而流线不能成折线，是光滑的
曲线，所以能够形成真空区域；条件是：管嘴长度为管径的3～4倍；作用水头H 0极限值为m 3.9。
13、在自由紊流射流的主体段，射流各断面上速度分布是相似的，轴线速
度越来越小，横截面积越来越大，质量流量也越来越大；个横截面上的动量守恒。
14、在温差射流场中，由于气流密度与周围的气体的不同，射流气体所受
的浮力与重力不相平衡，使整个射流发生向下或向上弯曲。
15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时，
在绕流物体上部流线较密，流速大；下部流线较疏，流速小，则上部压强小，下部压强大，上、下部存在压强差，由此产生向上的力称为升力。
16、（见第五版书P61）
17、（略）
18、X ：是作用在流体微团上的单位质量力。 ：x
p 1??ρ是作用在流体微团上单位质量流体的压力。 ）：（2z 22y 22x 2z
u y u x u ??+??+??γ是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的合力。 ：dt
du x 是流体质点的加速度。 六、计算题。
1、解：20001067.210
0.155.1267.0Re 267.0067.044067.0)
4.02.0(22.0446 ?=??=?==?===+??=
=γχv de R de A R
所以管内气体为紊流流动。
2、解：如图所示，由连续性方程得： m 183)100
40(14.3414.0v 2
11、=??==A Q /s m A Q 0.51)10010(14.3414.0v 2
22=??==
/s
以轴线为基准面，列1-2断面的伯努利方程 1=α 0p g 2v p 0g 2v p 022
222
11
=++=++，此时γγ 则：kN 4.12958.9218.30.518.9g 2v g 2v p 2
221221=?-?=?-=γ）（ /2m
设喷嘴对水流的作用力为F ，沿水流方向列动量方程，并取1=α得： kN
Q A F Q F A 6.1431
.197.1621000
18.30.514.010*********.3414.1295v v p v v p 212111211=-=-??-???=--=-=-）（）
（）
（ρρ 3、①检查流动是否无旋：
y 2x
u y 2(y 22-=??-=-??=??）y x y y u x 两者相等，故为无旋流动
②求速度势函数： 2
3
2222y x xy 3
x dxy dx x xydy
2dx y x dy
u dx u d -=-=--=+=φφ）（
4、根据流线方程定义得流线方程： 22y
x dx u dy u dx t y dy t x +-=+=
当t=1时，1
1+-=+y dy x dx 化简得：xdy+ydx+dy-dx=0
积分：xy+y-x+c=0
流线通过（1,1）点：即1×1+1-1+c=0 得：c=-1
将c=-1带入上式，得xy+y-x-1=0
化简得：（x+1）（y-1）=0
5、根据相似原理可得，实验模型风口直径为： 125.04
5.0d m == 原型雷诺数为：Ren=
6.0×0.5/0.0000157=191082.8>50000
所以气流处于阻力平方区，（可采用粗糙度较大的管道），则阻力平方区的最低雷诺数为50000 则：相应的模型气流出口速度Vm 为：
Vm ×0.125/0.0000157=50000
Vm=6.28m/s
流速比尺为： 955.028
.60.6==λ 若在模型内测得某点气流速度为3.0m/s ,则车间相应点的速度为： Vn=λ?v =3.0×0.955=2.87m/s
6、经分析可知，此流动的主要作用力是重力，所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付鲁德模型律可知： ;,u g l v g l v 22n m m 2
m n n 2
n m n m
m n n m v p v p Eu E F F ρργγ?=?===；， 由付鲁德准数相等推理得：;22m n m n l l v v = 所以：m v l l v m m n n 04.376.01
16=?=?=/s 由欧拉准数相等推理得：m
n m n m n m n l l v v v v p p ===??2222ρρ N F l l F l l l l l l l l P P F F l p F m m n n m
n m n m n m n N M N 16384416333332222m 2
=?=?==?=???=??=所以：得：由：
7、建立下图所示的坐标，水流方向如图所示：
① 当水流不动时：
P1=P2=172kN/2m
设Fx,Fy 为水流作用于弯管的分力，如图
X 方向：kN
A P A F 5.425.0)1000
300(14.341172)1000600(14.34117260cos p 220
2211x =????-???=-= Y 方向：01160sina 0A P F y -=
=0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86
=-10.5kN 对弯管的合力：N F F R k 8.432y 2x =+=
方向为：a=arctan （Fy/Fx ）
=014
② 当有流动时：
由连续性方程得：876.04
141222121==u d u d ππ 解得：m u 2.31=/s m u 4.122=/s
忽略阻力，应用伯努利方程，列1-1,2-2断面的方程：
g
u p g u p 22222211+=+γγ 带入数据解得：P2/r=10.2H 2O=10.2×9.8=100Kn/2m
O X
Y
U 1，P1
列动量方程：
X 方向：）060cos (u x 60cos p p 0202211-=--Q F A A ρ
带入数据得：Fx=42.4kN
同理：y 方向：）（060sina u 60sina 02022-=-Q A P Fy ρ
代入数据解得：Fy=15.2Kn
合力为：R=22x y F F +=45.1Kn
方向为：a=arctan （Fy/Fx ）
=07.19
8、解：m r h 245sin 0== kN
F F F kN hh r rb F kN hrhb F m
h oc y x y x 1.453.2222212214.381(48.9)2114.381(2.39428.9221212222=+==-????=-?==????==
== 9、①32m 0161.05102)100
50(4114.382.0g 2u =?????==H A Q /s ②孔口与管嘴出流流动时，在出流管嘴内形成以真空区域主要原因是：流体具有粘滞性，流体质点流动时存在惯性，流线不能发生直接拐弯，只能是光滑的曲线因此靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空。
③L=（3—4）D=(3—4)×50=150—200 mm
10、建立如图所示的坐标：
设平板对水流的冲击力为R （方向与x 轴正方向相同），如图中所示： 射流出口速度：2
020044
d v d Q Q ππ== 由于平板是光滑的，所以仅有法向力，由动量方程（x 轴方向）得： R=流出动量-流入动量
=θρθρsin sin (00000V Q V Q =--） =20
20d sin 4πθρQ 所以平板所受冲击力大小与R 相等，方向相反。
由连续性方程可得：Q0=Q1+Q2-------①
由于射流是水平方向，且置于大气中，所以压力能不变，能量损失不计，由能量方程得：2102
22120v v v g
2v g 2v g 2v ====，得 平板切线方向（y 轴方向）无摩擦力，∑=0F 满足动量守恒；
即；0=θρρρcos v v v 002211Q Q Q --）（
化简得：θcos 021Q Q Q =-------------②
联立方程①②解得：）θcos 1(2
101+=
Q Q ）θcos 1(2
102-=Q Q 11、选取水平面为截面1-1，出口处为断面2-2，由伯努利方程知： g v B g v A g v g v d l g v p z g v 222d l 222p z 22212222112122201
1εελλγγ++++++=++ 连续性方程可知：2211A v A v = 所以4
1d 212221==d v v 所以g
v g v g v g v 242.023.024115001.0210002005001.0g 2v 0000102121212121++++++=++
所以m 51.1v 1=/s,所以==124v v m 04.6/s
=???===51.1)1000
200(14.34141212111v d V A Q π0.0473m /s
(这些材料来源于本人平时学习的相关问题，本人认为对学习考试有一定用处，分享出来以供广大学子学习使用。 整理了一天，逐字逐句的手打，无任何复制粘贴，内容可能存在错误，忘广大读者给予指正，谢谢！)
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=- ++
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；
一、 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。 （ ） 二、 填空题。 1、1mmH 2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 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 粘性力 与 惯性力 的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为 ， 总阻抗S 为 。串联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。 6、流体紊流运动的特征是 脉动现行 ，处理方法是 时均法 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形 运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中，其中r p z +称为 测压管 水头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在 流线 ，因而 一切平面流动都存在 流函数 ，但是，只有无旋流动才存在 势函数 。
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。 (×)
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
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( )
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；
工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ，
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
【1.4】 【1.5】 【1.6】 解：流体的运动黏度 u 的国际单位是 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数; 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 大气压时，水的密度增大约为：（ m 2/s 。 (a ) 上=RT （b ）不可压缩；（C ）无黏性；（d ）符合P 。 (C ) 当水的压强增加一个 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 d P -9 5 1 =kdp= 0.5x10 xv<10 =—— P 20 000。 个大气压时，其密度增大约 （a ） 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。 解：流体的特性是既不能承受拉力， 同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切 应力。 【1.7】 流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（C ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （c ） 下列流体哪个属牛顿 (a ) 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 ） 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。 dv dv T = A —— 一 解：牛顿内摩擦定律是 dy ，而且速度梯度dy 是流体微团的剪切变形速度 选择题 第1章绪论 [1.1 】 【1.2】 dt ，故 dt 。 (b ) 【1.3】 流体运动黏度 u 的国际单位是：（a ） 2 2 2 m/S ； (b ) N/m ; (c ) kg/m ; (d ) N v/m 。
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：
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；
《流体力学》试题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．流体在叶轮内的流动是轴对称流动，即认为在同一半径的圆周上（） A．流体质点有越来越大的速度 B．流体质点有越来越小的速度 C．流体质点有不均匀的速度 D．流体质点有相同大小的速度 2．流体的比容表示（） A．单位流体的质量 B．单位质量流体所占据的体积 C．单位温度的压强 D．单位压强的温度 3．对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（） A．随压强增加而增加 B．随压强减小而增加 C．随体积增加而减小 D．与压强变化无关 4．流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（） A．流体能穿过管侧壁由管内向管外流动 B．流体能穿过管侧壁由管外向管内流动 C．不能穿过侧壁流动 D．不确定 5．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 6．判定流体流动是有旋流动的关键是看（） A．流体微团运动轨迹的形状是圆周曲线 B．流体微团运动轨迹是曲线 C．流体微团运动轨迹是直线 D．流体微团自身有旋转运动 7．工程计算流体在圆管内流动时，由层流变为紊流采用的临界雷诺数取为（）A．13800 B．2320 C．2000 D．1000 8．动量方程是个矢量方程，要考虑力和速度的方向，与所选坐标方向一致为正，反之为负。如果力的计算结果为负值时（） A．说明方程列错了 B．说明力的实际方向与假设方向相反 C．说明力的实际方向与假设方向相同 D．说明计算结果一定是错误的 9．动量方程（） A．仅适用于理想流体的流动 B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流 10．如图所示，有一沿垂直设置的等截面弯管，截面积为A，弯头转角为90°，进口截面1－1与出口截面在2－2之间的轴线长度为L，两截面之间的高度差为△Z，水的密度为ρ，则作用在弯管中水流的合外力分别为（） A． B． C．
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
工程流体力学总复习题 一、名词解释 1. .流体：易流动的物质，包括液体和气体。 2.理想流体：完全没有黏性的流体。 3.实际流体：具有黏性的流体。 4.黏性：是流体阻止发生变形的一种特性。 5.压缩性：在温度不变的条件下，流体在压力作用下体积缩小的性质。 6.膨胀性：在压力不变的条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。 7. 自由液面：与大气相通的液面。 8.重度：流体单位体积内所具有的重量。 9.压力中心：总压力的作用点。 10.相对密度：某液体的密度与标准大气压下4℃(277K)纯水的密度之比。 11.密度：流体单位体积内所具有的质量。 12.控制体：流场中某一确定不变的区域。 13.流线：同一瞬间相邻各点速度方向线的连线。 14. 迹线：流体质点运动的轨迹。 15.水力坡度：沿流程单位长度的水头损失。 16.扬程：由于泵的作用使单位重力液体所增加的能量，叫泵的扬程。 17.湿周：与液体接触的管子断面的周长。 18.当量长度：把局部水头损失换算成相当某L当管长的沿程水头损失时，L当即为当量长度。 19.系统：包含确定不变流体质点的任何集合。 20.水力粗糙：当层流底层的厚度小于管壁粗糙度时，即管壁的粗糙突起部分或全部暴露在 紊流区中，造成新的能量损失，此时的管内流动即为水力粗糙。 21.压力体：是由受压曲面、液体的自由表面或其延长面和由该曲面的最外边界引向液面或 液面延长面的铅垂面所围成的封闭体积。 22.长管：可以忽略管路中的局部水头损失和流速损失的管路。 23.短管：计算中不可以忽略的局部水头损失和流速损失的管路。 24.层流：流动中黏性力影响为主，流体质点间成分层流动主要表现为摩擦。
实验一 管路沿程阻力系数测定实验1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O—O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设，，由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 ～曲线的斜率m=1.0～1.8，即与成正比，表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围，或者对某
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2% 误差时，可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。
一、名词解释 1．理想流体：实际的流体都是有粘性的，没有粘性的假想流体称为理想流体。 2．水力光滑与水力粗糙管：流体在管内作紊流流动时（1分），用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当δ0＞△时，叫此时的管路为水力光滑管；（2分）当δ0＜△时，叫此时的管路为水力粗糙管。（2分） 3．边界层厚度：物体壁面附近存在大的速度梯度的薄层称为边界层；（2分）通常，取壁面到沿壁面外法线上速度达到势流区速度的99％处的距离作为边界层的厚度，以δ表示。（3分） 1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。 2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。 3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。 4、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。 5、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。 6、拉格朗日法：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。 7、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。 8、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。 10、卡门涡街：当流体经绕流物体时，在绕流物后面发生附面层分离，形成旋涡，并交替释放出来，这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。 1、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。 12、流场：充满流体的空间。 3、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。 15、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。 6、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。 17、浓差或温差射流：射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。 19、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。 20、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。23连续介质模型 在流体力学的研究中，将实际由分子组成的结构用流体微元代替。流体微元有足够数量的分子，连续充满它所占据的空间，这就是连续介质模型。 24流体动力粘度和运动粘度动力粘度：单位速度梯度时内摩擦力的
流体力学练习题 一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和 11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀， 密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．流体力学是研究 流体平衡 和 运动规律 的一门科学。 22．根据在理想流体运动中微团有没有旋转角速度，可以把运动划分为有旋运动和无旋运动。
一、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。（） 二、填空题。 1、1mm2HO= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 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粘性力 与惯性力的对比关系。 5 、流量Q1和Q2，阻抗为S1 和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为， 总阻抗S 为。串联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。 6 、流体紊流运动的特征是脉动现行，处理方法是时均法。 7 、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。 8 、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形 运动。 9 、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力 与弹性力的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线重合。 11、理想流体伯努力方程z p r 2 u 2g 常数中，其中 p z 称为测压管水 r 头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在流线，因而 一切平面流动都存在流函数，但是，只有无旋流动才存在势函数。