工程流体力学习题册.doc

（仅供参考）
一、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分）
1．比体积：单位质量的物质所占有的体积称为比体积。
2．体膨胀系数：当压强保持不变时，单位温升所引起的体积变化率，就称为体积膨胀系数。
3．流线：某一瞬时的流线是这样的曲线，在改曲线上各点的速度矢量与该曲线相切，流线给出了同一时刻不同流体质点的运动方向。
4．粘性底层：由于靠近管壁湍流脉动受到限制,黏滞力的作用增强,在紧贴管壁很薄的流层中湍流脉动消失,黏滞力的阻滞作用使流速急剧下降,速度分布比较陡峭,速度梯度大.这一流体薄层称黏性底层。
5．过流断面：在流束或总流中与所有流线都想垂直的横断面称为过流断面或
有效断面。
1．单位质量力：单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。
2．体积压缩率：在温度不变时，单位压升所引起的体积变化率。
3． 迹线：流体质点的运动的轨迹，是某一流体质点在一段时间内经过的路径，是同一流体质点在不同时刻位置的连线。
4． 相对粗糙度：绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度。
（管壁粗糙凸起高度ε与管子内径D的比值）
5．湿周：在总流的截面上流体同固体边界接触部分的周长叫湿周。

二、是非题（每题1分，共5分。正确的打√，错误的打×。）
1．在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。 　（ √ ）
2．串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。 　（ √ ）
3．不可压缩液体连续性微分方程只适用于定常流。　（ ╳ ）
4．尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的试验。 　　（ ╳ ）
5．当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊流。 　　（ ╳ ）
1．牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。 　　　（ ╳ ）
2．温度升高时，空气的粘度减小。　　　　　　　　　　　　　　　　（ ╳ ）
3．伯努力方程适用于可压缩流体。　　　　　　　　　　　　　　　　（ ╳ ）
4．水力光滑管是指管道内壁光滑。　　　　　　　　　　　　　　　　（ ╳ ）
5．雷诺实验的目的是验证流体粘性的存在。　　　　　　　　　　　　（ ╳ ）

三、填空题（本大题分6小题，1-5题每空1分，6题每空3分，共15分）
1．描述流体运动的两种方法是 　 拉格朗日法 　 　 和 　　欧拉法　 。
2．只要比较总流中两个缓变流过流断面上单位重量流体的　　总水头　　大小，就能判断出流动方向。
3．在相似理论中，要保证力学相似，应该满足　　几何　　　相似，　　　运动　　相似和　　动力　　　相似。
4．牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是粘度和___剪切变形速度（速度梯度）________。(角变形速度？)
5．尼古拉兹曲线将管内流动分为五个区域，分别为： 层流区 ， 过度区　， 湍流光滑管区 ，湍流粗糙管过渡区 和　湍流粗糙管平方阻力区　。

6．在堰流的模型试验中模型水流应与原型水流相似，若模型与原型的长度比例为1：100，则当原型流量为1000m3/h时，模型流量为 m3/h。（0.01？）
1．作用于静止（绝对平衡）液体上的表面力有 压力 ，质量力有 重力 。
2．静止流体内任意点上压强的大小与_____作用面的______方位无关。
3．在水力模型实验中，若选用雷诺准则设计模型，其水流受到的主要作用力应为_____重力______。
4．管层流运动沿程水头损失与断面平均流速的___一___次方成正比。
（沿程水头损失Hf＝kV^m(层流时，取m＝1，即沿程水头损失与流速的一次方成正比；紊流时，取m＝1.75～2.0，即沿程水头损失与流速的1.75～2.0次方成正比。）

5． 粘性流体管内流动的能量损失分为两类，分别为 沿程损失 和 局部损失 。
6． 几何相似是力学相似的 前提条件 ，动力相似是决定运动相似的 主导因素 ，运动相似是几何相似和动力相似的 重要表现 。
7．动力粘度 （v*ρ ） ，运动粘度 。
8．已知流体速度分布为u=-(y+t2)，v=x+t，w=0，则t=2时经过(0，0)点的流线方程是 (x+2)^2 +(y+4)^2=20 　　　　 。

四、单项选择题（本大题共10小题，每小题2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．单位质量力是指作用在( B )。
A．单位面积流体上的质量力 B．单位质量流体上的质量力
C．单位重量流体上的质量力 D．单位体积流体上的质量力
2．如图所示一封闭盛水容器，其测压管中的液面低于容器液面的高度h=lm．若当地大气压强pa=98kPa，则容器液面的绝对压强和真空度分别为( B )。(D?)
A．88.2kPa，0
B．88.2kPa，9.8kPa
C．107.8kPa，0
D．107.8kPa，9.8kPa
3．图示为两种液体盛于容器中、且密度ρ2＞ρ1，则A、B两测压管中的液面必为（ B ）。
A．B管高于A管 B．A管高于B管 C．AB两管同高

4．一条长为L的管路，通过的流量为Q时，其阻力损失（压降）为hw。若同样的两条管路并联，并联后两节点间的管路阻力损失（压降）仍为hw，则每条管路通过的流量约是（ C ）。
A．0.5Q B．0.7Q C．1.0Q D．1.4Q E．2Q
5．一直径d = 0.2 m 的输油管道，过流断面的速度分布为u x = 1 – 160 r2 m/s，若油的密度ρ = 900kg/m3，动力粘性系数μ = 0.05 Pa·s，则管壁处的切应力τ = （ ）N/m2。
A．0.8 B．1.5 C．1.6 D．3.0 E．3.2
6．液体与气体统称为流体，它们在静止时不能承受(  C  )。
A．重力       B．压力 C．剪切力      D．表面张力
7．液体在相对平衡时，等压面也可能是水平面，例如，装载液体的敞口容器作(B)。
A.等加速水平运动     B.匀速直线水平运动
C.等减速水平运动    D.等角速旋转运动
8．对于等直水平圆管中的粘性流动，用压降△p来表示的能量损失是(  A  )。
A.单位体积流体的能量损失  B.单位质量流体的能量损失
C.单位重量流体的能量损失  D.单位时间内流体的能量损失
9．当理想不可压缩均质重力流体作定常流动时，沿流线始终保持不变的是(  D  )。
A.动能      B.相对位能 C.压强能      D.总机械能
10．在圆管中，粘性流体的流动是层流还是紊流状态，主要依据于(  D  )。
A.流体粘性大小    B.流速大小
C.流量大小      D.流动雷诺数的大小
1．动能修正系数α等于( C )
A． B．
C． D．
2．一封闭容器，水表面上气体压强的真空度，水深2m处的相对压强为（ B ）(D?)
A. –10 kPa B. 9.6 kPa C. 19.6 kPa D. 29.6 kPa
3．下列流体的作用力中，不属于质量力的是(  B  )。
A.电磁力     B.粘性内摩擦力 C.重力      D.惯性力
题5图
4．以大气压强为零点计量的压强称为(  A  )(B?)。
A.计示压强     B.绝对压强 C.临界压强     D.滞止压强
5．如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失 ( C )(D?)
A. B． C. D.hl1 =hm阀
6．流线与迹线一定重合的流动是(  D  )。
A．无旋流动     B．均匀流动
C．平面流动     D．定常流动
7．连续性方程的实质是在运动流体中应用(  B  )。
A．动量定理    B．质量守恒定律 C．能量守恒定律    D．动量矩定理
8．管壁的粗糙度对流动的能量损失起主要作用的管道称为(  C  )。
A．粗糙管      B．光滑管 C．水力粗糙管     D．水力光滑管
9．相对静止（平衡）流体中的等压面(  A  )。
A．既可是平面，也可是曲面   B．一定是平面
C．一定是水平面     D．一定是曲面
10．欧拉数的表达式为( A )。
A． B． C． D．

五、简答题（2小题，每小题6分，共12分）
1．试画出曲面AB和CD的压力体，并分别标明这两个曲面液体总压力垂直方向分力的方向。
题1图

（在最后）

2．列出理想流体伯努利方程的两种表示形式，并分别说明其物理意义和几何意义。
(1)

物理意义：沿着同一根流线单位质量流体动能，位势能和压强势能可以相互转变，三者之和保持不变（在伯努利方程适用的条件下）
几何意义：
(2)

物理意义：
几何意义：沿着同一根流线，流体的速度水头，位置水头，压强水头之和为常数。

1．什么是流线？它有哪些基本特征？
答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。
流线特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间 改变此时，流线与迹线重合。2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。3）流线是速度场的几何表示。4）该曲线上各点的速度矢量与该曲线相切
2．研究流体运动的方法有哪两种？它们的着眼点各是什么？
答：拉格朗日法是以流体质点为研究对象，通过观察每一个流体质点的运动规律，来得到整个流体运动的规律。 
欧拉法是以观察不同的流体质点经过各固定的空间点是的运动情况，来了解流体在整个空间的运动规律

六、计算题（共33分）
1、某速度场可表示为 。（8分）
试求 (1) 加速度；
(2) 流线；
(3) t=0时通过 x=-1,y=+1点的流线；
(4) 该速度场是否满足不可压缩流体的连续方程？

2如图所示盛U形管，静止时， 两 支 管 水 面 距 离 管 口 均 为h， 当U 形管 绕OZ 轴 以 等 角 速 度ω 旋 转 时， 求 保 持 液 体 不 溢 出 管 口 的 最 大 角 速 度ωmax 。

2、有密度ρ = 900kg/m3的油液，在铅直管道中流动，如图5-28所示。已知管道直径d = 0.2m，在相距L = 20m的1、2两点处测得p1 = 0.196Mpa，p2 = 0.5886MPa 试问油液流动方向如何？水头损失多大？
（答：向上流动，hf = 24.4m油柱）

3、如图5-32所示，将一平板垂直探人水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量qv1，并引起射流的剩余部分偏转一角度α，已知射流速度v = 30m/s，总流量qv = 36L/s，平板所截流量qv1 = 12L/s。不计重力及流动损失，求射流加于平板上的力和偏转角度。
（答：F = 456.5Nα = 30 ）

1、一底面积为45x50cm2，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 ，油层厚度1cm ，斜坡角22.62º(见图示)，求油的粘度。（8分）

2、水箱侧壁接出一直径 D = 0.15m的管路，如图5-24所示。已知h1 = 2.1m；h2 = 3.0m，不计任何损失，求下列两种情况下A点的压强。（1）管路末端安一喷嘴，出口直径d = 0.075m，（2）管路末端没有喷嘴。（答：p1 = 17400Pa，p2 = -29400Pa）

（部分放大——）

3.如图5-33所示，一带有倾斜光滑平板的小车，逆着射流方向以速度u运动，若射流喷嘴固定不动，射流断面为A，流速为v，不计小车对地面的摩擦，求推动小车所需要的功率。