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25.1m 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 020时密度为3856m 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 ??=-3101μ
20℃，3/856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3102.7μ
水： 2
3
3
/410416101m N u
=??=?
=--δμτ 油： 23
3/8.2810
416
102.7m N u =??=?'=--δμτ 1-4 在相距mm 40=δ的两平行平板间充满动力粘度s Pa ?=7.0μ液体（图1-4），液体中有一边长为mm a 60=的正方形薄板以s m u 15=的速度水平移动，由于粘性带动液体运动，假设沿垂直方向速度大小的分布规律是直线。
1）当mm h 10=时，求薄板运动的液体阻力。
2）如果h 可改变，h 为多大时，薄板的阻力最小？并计算其最小阻力值。
题1-4图
解：1) 23
/35010
)1040(15
7.0m N h u =?-?=-?
=-δμτ上 2) h
h u h h h h u h u h u )()()(-?=--+?=+-+δδ
μδδμδμτττ）（
＝＝下上 要使τ最小，则分母最大，所以：
02][])[(2=-='-='-h h h h h δδδ， 2
δ
=
h
1-5 直径mm d 400=，长m l 2000=输水管作水压试验，管内水的压强加至
Pa 6105.7?时封闭，经h 1后由于泄漏压强降至Pa 6100.7?，不计水管变形，水的压缩
率为19105.0--?Pa ，求水的泄漏量。 解：dp
dV
V 1-
=κ 19105.0--?=Pa κ， 26/105.0m N dp ?-=， 3225120200044
1m V =?=π
1-6 一种油的密度为3851m kg ，运动粘度为s m 261039.3-?，求此油的动力粘度。 解：s Pa ??=??==--361088.21039.3851ρυμ
1-7 存放34m 液体的储液罐，当压强增加MPa 5.0时，液体体积减少L 1，求该液体的体积模量。
解：196
3
105.010
5.0101411----?=???=-=Pa dp dV V κ 1-8 压缩机向气罐充气，绝对压强从MPa 1.0升到MPa
6.0，温度从C 020升到
C 078，求空气体积缩小百分数为多少。
解：MRT pV =
111MRT V p =，222MRT V p =
)20273(101.016+=?MR V ，)78273(106.026+=?MR V MR V 311093.2-?=，MR V 3210585.0-?=
第二章 流体静力学
2-1 如图所示为一复式水银测压计，用来测水箱中的表面压强0p 。试求：根据图中读数（单位为m ）计算水箱中的表面绝对压强和相对压强。
题2-1图
解：加0-0，1-1，2-2三个辅助平面为等压面。
表压强：
绝对压强（大气压强Pa p a 101325=）
2-2 如图所示，压差计中水银柱高差m h 36.0=?，A 、B 两容器盛水，位置高差
m z 1=?，试求A 、B 容器中心压强差B A p p -。
题2-2图
解：作辅助等压面0-0，1-1。
2-3 如图2-45所示，一开口测压管与一封闭盛水容器相通，若测压管中的水柱高出容器液面m h 2=，求容器液面上的压强。
题2-3图
解：Pa gh p 19620298100=?==ρ 米水柱2/0=g p ρ
2-4 如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加荷重N F 5788=。已知：
cm h 301=，cm h 502=，m d 4.0=，3800m kg =油ρ。求U 形测压管中水银柱高度H 。
题2-4图
解：油表面上压强：
列等压面0-0的方程：
2-5 如图所示，试根据水银测压计的读数，求水管A 内的真空度及绝对压强。已知：m h 25.01=，m h 61.12=，m h 13=。
题2-5图
解：a A p h h g h h g p =-+--)()(3212汞水ρρ
2-6 如图所示，直径m D 2.0=，高度m H 1.0=的圆柱形容器，装水32容量后，绕其垂直轴旋转。
1）试求自由液面到达顶部边缘时的转速1n ；2）试求自由液面到达底部中心时的转速2n 。
题2-6图
解：（1）4
222
22
2D g g
R H ?=
=
?ωω
由旋转抛物体体积＝相应柱体体积的一半
又 H g D H x H 31163122+=
+=?ω H g D D g 3
1
16422222+=?ωω
（2）???????'+?'-=?=''）（）（2 21])2([41324
11 222222
2H R H R D H D H g
R πππω
原体积 抛物体外柱体 抛物体
式（2） 代入（1）
H D g =?'622
2ω
2-7如图所示离心分离器，已知：半径cm R 15=，高cm H 50=，充水深度cm h 30=，若容器绕z 轴以等角速度ω旋转，试求：容器以多大极限转速旋转时，才不致使水从容器中溢出。
题2-7图
解：超高 g
R H 22
2ω=
?
由：原体积＝旋转后的柱体体积+抛物体体积 由g
R H 22
2ω=
?得
空的体积＝)(2h H R ?-π
空的旋转后体积＝有水的旋转抛物体体积＝g
R R 2212
22ωπ
2-18 如图所示，一盛有液体的容器以等加速度a 沿x 轴向运动，容器内的液体被带动也具有相同的加速度a ，液体处于相对平衡状态，坐标系建在容器上。液体的单位质量力为
a f x -=，0=y f ，g f z -=
求此情况下的等压面方程和压强分布规律。
题2-8图
1）等压面方程 2）压强分布规律 又00
0p p z x ===，0p c =
2-19 如图所示矩形闸门AB 宽m b 3=，门重N G 9800=，060=α，m h 11=，
m h 73.12=。试求：
1）下游无水时的启门力T 。
2）下游有水时，即223h h =时的启门力T 。
题2-9图
解：1）2/21h h h c +=
对转轴A 求矩可得T ： 2）下游水压力P ' 作用点：离下底29.03
2
/73.13/3==
h （垂直距离） 离A ：m h 66.160sin /29.060sin /2=?-? 对A 求矩得T '
2-10 如图2-52所示为一溢流坝上的弧形闸门。已知：m R 10=，门宽m b 8=，
030=α。试求：作用在该弧形闸门上的静水总压力。
题2-10图
解：x c x A gh P ρ=
5.6==c c h y ,240m b H A x =?=,335812
1
121??==
bH I cx =83.3 求z P ：
3.02550600
774990
===
x z P P tg θ，?=9.16θ
2-11 绕轴O 转动的自动开启式水闸，当水位超过m H 2=时，闸门自动开启。若闸门另一侧的水位m h 4.0=，角060=α，试求铰链的位置x 。
题2-21图
解：b H
H g
A gh P c ?==α
ρρsin 2111
（取1=b ） 第三章 流体运动学基础
3-1 已知不可压缩流体平面流动的流速场为y xt v x 2+=，yt xt v y -=2，试求在时刻s t 1=时点()2 ,1A 处流体质点的加速度。 解：y
v
v x v v t v a x y x x x x ??+??+??=
将2 ,1 ,1===y x t 代入得：4=x a ，6=y a
3-2 用欧拉观点写出下列各情况下密度变化率的数学表达式： 1）均质流体；2）不可压缩均质流体；3）定常运动。 解：1）均质流体 2）不可压缩均质流体
0=dt
d ρ
，
0=??=??=??z y x ρρρ，即c =ρ 3）定常流动
2-3 已知平面不可压缩流体的流速分量为
y v x -=1，t v y =
试求：1）0=t 时过()0 ,0点的迹线方程。2）1=t 时过()0 ,0点的流线方程。
解：1）???????=-=t dt
dy y dt dx
1 ???
??+=+-=22
1
21)1(C t y C t y x 将0=t 时0,0==y x 代入得021==C C ，将二式中的t 消去为：
0)1(222=--y y x ， 0242232=-+-y y y x
2）
y x v dy v dx =， t
dy y dx =-1， dy y tdx )1(-= 积分得 C y y tx +-=22
1
将0,0,1===y x t 代入0=C ，得1=t 时的流线为：
3-4 如图所示的一不可压缩流体通过圆管的流动，体积流量为q ，流动是定常的。
1）假定截面1、2和3上的速度是均匀分布的，在三个截面处圆管的直径分别为A 、B 、C ，求三个截面上的速度。2）当s m q 34.0=，m A 4.0=，m B 2.0=，m C 6.0=时计算速度值。3）若截面1处的流量s m q 34.0=，但密度按以下规律变化，即
126.0ρρ=，132.1ρρ=，求三个截面上的速度值。
题3-4图
解：1） 2141A q
v π=
，2241B q
v π=
，2341C q
v π=
2） s m v /18.34.0414.021==π，s m v /74.122.0414.022==π，s m v /41.16.04
14
.023==π
3） s m v /18.31=， 11114.0ρρ=A v
222111A v A v ρρ= 即 22112.041
6.04.0πρρ?=v
333111A v A v ρρ= 即 23116.04
1
2.14.0πρρ?=v
3-5 二维、定常不可压缩流动，x 方向的速度分量为1cosh +=-y e v x x ，求y 方向的速度分量y v ，设0=y 时，0=y v 。 解：二维、定常不可压的连续性方程为：
hy e x
v x
x cos -=??， hy e y v x y cos =??
00
==y y
v ， 0=C
3-6 试证下述不可压缩流体的运动是可能存在的： 1）y x v x +=22，z y v y +=22，()xy z y x v z ++-=4 2）()
2
2
2
2y x
xyz
v x +-
=，()()
2
22
22y x
z
y x v y
+-=， 2
2y x y
v z +=
3）yzt v x =，xzt v y =，xyt v z = 解：不可压缩流体的连续性方程为：
0=??+??+??z
v y v x v z
y x （1） 1）x x v x 4=??，y y v y 4=??，y x z
v
z 44--=?? 代入（1）中满足。 2）()
()()
(
)
()
(
)
4222
222
22422222
22822222y
x y x yz x y x yz y x x y x xyz y x yz x v x ++-+-=+?+?-+-=??，
()()
00
022222=+?-+?=??y x y y x z v z 代入（1）中满足。 3）
0=??x v x ，0=??y v y ，0=??z
v
z 代入（1）中满足。 3-7 已知圆管层流运动的流速分布为
()[]222
04z y r l
gh v f x +-=
μρ，0=y v ，0=z v 试分析流体微团的运动形式。 解：线变形：0=xx ε，0=yy ε，0=zz ε
纯剪切角变形： 旋转角速度：
3-8 下列两个流场的速度分布是： 1）Cy v x -=，Cx v y =，0=z v
2）22y x Cx v x +=
，2
2y
x Cy
v y +=，0=z v 试求旋转角速度（C 为常数）。 解：1）0=x ω，0=y ω，()c c c z =--=
)(2
1
ω 2）0=x ω，0=y ω，()()
0202021222222=???
? ??+?--+?-=y x y cx y x x cy z ω 2-9 气体在等截面管中作等温流动。试证明密度ρ与速度v 之间有关系式
x 轴为管轴线方向，不计质量力。
解：1）假设所研究的气体为完全气体，符合RT p ρ=
2）等截面一维流动，符合0=??x
v
由连续性方程：
0)(=??+??x v t ρρ （1） 得
0=??+??x v t ρ
ρ （2） 对（2）求t 的偏导数：
022
2=???+????+??t x v x t v t
ρ
ρρ （3） 对x 的偏导数：
0222=??+???x v x t ρρ 即 022
22=??+???x
v x t v ρρ （4） 由完全气体的一维运动方程：
x
p
x v v t v ??-=??+??ρ1 （5） 转化为： t v x v v t v x p ??-=??-??-=??ρρ （0=??x
v
） 对x 求导：
t v x x t v t v x x p ????-=???-????-=??ρρρ22
2 （0=??x
v
） （6） 题目中： ()[]()
x
t v x v p v x RT v x ????-??=+??=+??ρ
ρρρ22222222 （7）
对比（3）和（4）发现（加上（7））
()[]
ρρRT v x
t +??=??2
2
222 得证。 第四章 流体动力学基础
3-1 不可压缩理想流体作圆周运动，当a r ≤时，速度分量为y v x ω-=，x v y ω=，
0=z v 当a r >时，速度分量为22
r y a v x ω-=，2
2r
x a v y ω=，0=z v 式中， 222y x r +=，设无穷远处的压强为∞p ，不计质量力。试求压强分布规律，并讨论。
解：a r ≤时，y v x ω-=，x v y ω=，质点做等ω的旋转运动。 对二元流动，略去质量力的欧拉微分方程为：
???
????
??-=??+????-=??+??y
p
y v v x v v x
p
y v v x v v y y y x x y x x ρρ11 （1）
由速度分布得：
0=??x
v x
，
ω-=??y v x ，ω=??x v y ，0=??y v y 于是欧拉方程（1）成为：
上二式分别乘以dy dx ,，相加积分得：
c v c r c y x p +=
+=
++=
2
2
)(2
2
2
22
22
ρρωρω （2）
在涡核边界上0v v =，则 c v p +=
2
2
0ρ
（3）
积分常数 2
2
0v p c ρ-=
（4）
于是旋涡中任一点的压强为［（4）代入（2）］：
a r >时
当a r >时，是无旋流动，由拉格朗日积分 c v p =+
2
2
ρ
当∞→r ，0=∞v ，∞=p p ，得∞=p c 。于是 2
2
v p p ρ-=∞
涡核边界 2
20
0v p p ρ-
=∞
3-2 一通风机，如图所示，吸风量s m q 335.4=，吸风管直径m d 3.0=，空气的密度329.1m kg =ρ。试求：该通风机进口处的真空度V p （不计损失）。
题3-2图
解：1-1断面处： v v gh p 水ρ=
列0-0，1-1，B 、E
21z z =，01=p ，s m d q v /57.613.04
1
35.44
122
2=?=
=
ππ，01=v
23.19381.9257.61222
22-=?-=-=g v g p ρ，2
222
1v p ρ-= Pa p 24458.929.123.1932-=??-= （真空度）
3-3 如图所示，有一管路，A 、B 两点的高差m z 1=?，点A 处直径m d A 25.0=，压强Pa p A 41084.7?=，点B 处直径m d B 5.0=，压强Pa p B 4109.4?=，断面平均流速
s m v B 2.1=。试求：断面平均流速A v 和管中水流方向。
题3-3图
解：s m d v Q B B /235.05.04
12.141
322
=??=??=ππ
水流方向B A →。
3-4 图所示为水泵吸水管装置，已知：管径m d 25.0=，水泵进口处的真空度
Pa p V 4
104?=，底阀的局部水头损失为g
v 282
，水泵进口以前的沿程水头损失为
g v 22.02，弯管中局部水头损失为g
v 23.02。试求： 1）水泵的流量q ；2）管中1-1断面处的相对压强。
题3-4图
解：（1） 列水面，进口的B.E
?h g
v g p z g v g p z w +++=++222
2
22221111αραρ (1)
g
v ?g v g v g v h w 25.823.022.0282
2
222222=++= (2)
(2)代入（1）
2
248.004.10v +-=， s m v /5.12=
(2) 列水面0-0,1-1处B.E
3-5 一虹吸管，已知：m a 8.1=，m b 6.3=，由水池引水至C 端流入大气。若不计损失，设大气压的压强水头为m 10。求：
1）管中流速及B 点的绝对压强。
2）若B 点绝对压强的压强水头下降到m 24.0以下时，将发生汽化，设C 端保持不动，问欲不发生汽化，a 不能超过多少？
题3-5图
解：1) 列水面A ，出口C 的B.E
列水面A ，顶点B 处的B.E
Pa p 52938-= (相对压强)
Pa p 48387=绝 (绝对压强，Pa p a 101325=)
2）列水面A ，顶点B 处的B.E
3-6 图为射流泵装置简图，利用喷嘴处的高速水流产生真空，从而将容器中流体吸入泵内，再与射流一起流至下游。若要求在喷嘴处产生真空压强水头为m 5.2，已知：m H 5.12=、mm d 501=、mm d 702=。求上游液面高?1=H （不计损失）
题3-6图
解：不计损失，不计抽吸后的流量增加（即抽吸开始时）
列0-0，2-2断面的B.E
g
v H 222
1=， 122gH v =
2211A v A v = ， 121
22
12gH d d v = (1)
列0-0，1-1的B.E
当m 41.1H 1＝时，射流泵开始抽吸液体，其工作条件（不计损失）为m 41.1H 1>。 3-7 如图所示，敞口水池中的水沿一截面变化的管路排出的质量流量
s kg q m 14=，若mm d 1001=、mm d 752=、mm d 503=， 不计损失，求所需的水头H ，
以及第二管段M 点的压强，并绘制压强水头线。
题3-7图
解：s kg q m /14=
化成体积流量： s m q /014.01000
14
3==
s m d q v /78.11.04
1
014.04
12211=?=
=
ππ，s m v /17.32=， s m v /13.73=
列0-0，3-3的B.E 列0-0，M 处的B.E
3-8 如图所示，虹吸管直径cm d 101=，管路末端喷嘴直径cm d 52=，m a 3=，
m b 5.4=。管中充满水流并由喷嘴射入大气，忽略摩擦，试求1、2、3、4点的表压
强。
题3-8图
解：列0-0，出口2'-2'的B.E
g
v b 222
'=， s m gb v /4.95.481.9222
=??==' 列0-0，1的B.E
g v g p 2021+=ρ， s m d v d v /35.2104.952
2212
2
2=?='= 同理Pa p p 3.276113-== 列0-0，2的B.E
g v g p a 2022++=ρ ， s m d v d v /35.2104
.952
2212
22=?='=
列0-0，4的B.E
kPa p 76.21-=，kPa p 2.322-=，kPa p 76.23-=，kPa p 4.411=
3-9 如图所示，一射流在平面上以s m v 5=的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角060=α，射流断面积2008.0m A =，不计水流与平板之间的摩擦力。试求：
1）垂直于平板的射流作用力。 2）流量1q 与2q 之比。
题3-9图
解：()x x x v v Q F 1122ββρ-=∑
对本题就写为：（0.1=β）
?--=60cos 02211Qv v q v q （1）
列入口，出口1；入口，出口2的B.E ，可得v v v ==21，（1）式成为： 解得：Q q 43
1=，Q q 4
12=，1/3/21=q q
3-10 如图所示，水流经一水平弯管流入大气，已知：mm d 1001=，mm d 752=，
s m v 232=，水的密度为31000m kg 。求弯管上受到的力。（不计水头损失，不计重
力）
题3-10图
解：（1） 列1-1，出口2-2的B.E
?g
v g p z g v g p z 222
2
222111++=++ρρ (1)
21z z =，?1=p ，02=p ，s m v /232=
s m A v Q /10.0075.041233222=???==π，s m A Q v /9.121.04
110
.021
1=?==π
81
.929.1281.922398102
21?-?=p ，Pa p 1812951= 列所画控制体的动量方程：
()
()??
?-=∑-=∑y y y
x x x v v Q F v v Q F 11221122ββρββρ 取0.121==ββ N F x 3.721=，N F y 1150=
3-11 图所示的一洒水器，其流量恒定，m q 34106-?=，每个喷嘴的面积
20.1cm A =，臂长cm R 30=，不计阻力。求
1）转速为多少？
2）如不让它转动，应施加多大力矩？
题3-11图
解：1）出口相对流速 s m A Q w /310
12106244
=???==-- 取固定于地球坐标系：()1122v v Q F
ββρ-=∑
对系统而言 0=∑F ，
R w v ωα-=sin 2，01=v
代入动量方程： 0sin =-R w ωα，s rad R w /07.73
.045sin 3sin =?
?==αω 2）不转动
动量方程两端R ?，得动量矩方程：
()11122r v R v Q R F ββρ-=?∑ 取0.121==ββ，01=r ，w v
=2
或：1） 由于无阻力，则出口速度w 的切向分量＝洒水器的圆周速度
R w ωα=sin ，s rad R
w /07.7sin ==
α
ω 3-12 图为一水泵的叶轮，其内径cm d 201=，外径cm d 402=，叶片宽度（即垂直于纸面方向）cm b 4=，水在叶轮入口处沿径向流入，在出口处与径向成030流出，已知质量流量s kg q m 92=，叶轮转速m in 1450r n =。求水在叶轮入口与出口处的流速1v 、2v 及输入水泵的功率（不计损失）。
题3-12图
解：1）如图示叶片进出口速度三角形
进口：11u v m ⊥，11v v m =，01=u v 出口：22u v m ⊥，2230cos v v m =?，?
=30cos 22m v
v 泵体积流量：s m q Q m
/092.01000
3==
s m S Q v m /68.3025.0092.011===
，s m S Q v m /84.105
.0092.022=== s m v v m /68.311==，s m v v m /126.260cos 2
2=?
=
2）泵扬程：由泵基本方程式
()11221
u u v u v u g
H -=
, 01=u v , s m Dn
u /369.3060
2==
π, s m v v m u /062.160cot 22=??=
功率kW gQH p 986.2==ρ
第四章 相似理论与量纲分析
4-1 相似流动中，各物理量的比例系数是一个常数，它们是否都是同一个常数？又，是否各物理量的比例系数值都可以随便取吗？
解：相似流动中，各物理量的比例是一个常数，其中l k ，v k ，ρk 是各自独立的，基本比例尺确定之后，其它一切物理量的比例尺都可以确定。
基本比例尺之间的换算关系需满足相应的相似准则（如Fr ，Re ，Eu 相似准则）。线性比例尺可任意选择，视经济条件、场地等条件而定。
4-2 何为决定性相似准数？如何选定决定性相似准数？
解：若决定流动的作用力是粘性力、重力、压力，则只要满足粘性力、重力相似准则，压力相似准则数自动满足。
所以，根据受力情况，分别确定这一相似相似流动的相似准则数。
对主要作用力为重力，则决定性相似准则数为Fr 相似准则数，其余可不考虑，也能达到近似相似。
对主要作用力为粘性力，则其决定性相似准则数为Re 相似准则数。 4-3 如何安排模型流动？如何将模型流动中测定的数据换算到原模型流动中
去？
解：1.模型的选择
为了使模型和原型相似，除要几何相似外，各主要相似准则应满足，如Fr ，Re 相似准则。
2.模型设计
通常根据实验场地、经费情况、模型制作和量测条件，定出线性比例尺l k ，再以l k 缩小原型的几何尺寸，得出模型的几何边界。
选定模型相似准则，由选定的相似准则确定流速比尺及模型的流量。 3.数据换算
在模型上测量的数据由各种比尺换算至原型中。
4-4 何谓量纲？何为基本量纲？何谓导出量纲？在不可压缩流体流动问题中，基本量纲有哪几个？量纲分析法的依据是什么？
解：物理量单位的种类称量纲。物理量的量纲分为基本量纲和导出量纲，在流体力学中，长度、时间和质量的量纲][L 、][T 、][M 为基本量纲，在与温度有关的问题中，还要增加温度量纲○。导出量纲有：][v ，][a ，][ρ，][F 等。
量纲分析法的依据是：量纲和谐性原理。
4-5 用量纲分析法时，把原有的n 个有量纲的物理量所组合的函数关系式转换成由m n i -=个无量纲量（用π表示）组成的函数关系式。这“无量纲”实是由几个有量纲物理量组成的综合物理量。试写出以下这些无量纲量Fr 。Re ，Eu ，Sr ，Ma ，
L C （升力系数），P C （压强系数）分别是由哪些物理量组成的？
解：gl v Fr 2=，υvl =Re ，2v p Eu ρ=，vt
l
Sr =，
c v
Ma =
，221∞=v L C L ρ，221∞=v D C D ρ，22
1∞∞-=v p p C p ρ
4-6 Re 数越大，意味着流动中粘性力相对于惯性力来说就越小。试解释为什么当管流中Re 数值很大时（相当于水力粗糙管流动），管内流动已进入了粘性自模区。
解：当雷诺数超过某一数值后，由流动阻力实验可知，阻力系数不随Re 而变化，此时流动阻力的大小与Re 无关，这个流动范围称为自动模型区。
若原型与模型流动都处于自动模型区，只需几何相似，不需Re 相等，就自动实现阻力相似。工程中许多明渠水流处于自模区。按弗劳德准则，设计的模型只要进入自模区，便同时满足阻力相似。
4-7 水流自滚水坝顶下泄，流量s m q /323=，现取模型和原型的尺度比
4/1/==p m l l l k ，问：模型流动中的流量m q 应取多大？又，若测得模型流动的坝顶水
头m H m 5.0=，问：真实流动中的坝顶水头p H 有多大？
解：用Fr 相似准则1）2
5l q k k = 2）l H k k =
4
1
==p m p m l l H H m H H m p 25.044=?== 4-8 有一水库模型和实际水库的尺度比例是225/1，模型水库开闸放水4min 可泄空库水，问：真实水库将库水放空所需的时间p t 多大？
解：用Fr 相似准则： 2
1l t k k =
4-9 有一离心泵输送运动粘度s m p /108.1825-?=υ的油液，该泵转速
min /2900r n p =，若采用叶轮直径为原型叶轮直径3/1的模型泵来做实验，模型流动
中采用C ?20的清水（s m m /10126-?=υ），问：所采用的模型的离心泵的转速m n 应取多大？
解：采用Re 相似准则
《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、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 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,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 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就是斜面或曲面。 ( ) 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就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就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就是等压面。 ( ) 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,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就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与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q
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；
第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
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
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z p ，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。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当p B 0 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。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。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5 油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 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 式中，为表面张力系数；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质 不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角较大，其h 较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5 及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2 及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5 个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5 与水箱之间不符合条件（4），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
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( )
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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；
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是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，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是一根水平线。 2、 当0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
最新大学工程流体力学实验-参考答案 参考答案 流体力学实验室 二○○六年 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指γp z +，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。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不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，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。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。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 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 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
(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。
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；
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 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （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。 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。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（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。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
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
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》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
流体力学实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，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是一根水平线。 2、 当0浙大工程流体力学试卷及答案
2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为 98KPa，则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ
(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分） １、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为 ，能量损失不计，试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数