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1、优秀工程流体力学题库答案(理工大学修正版)流体力学题库一 填空题1. 根据流体的组成分为均质流体和非均质流体。2. 流体静力学基本方程为或。3. 两种描述流体运动的方法是拉格朗日法和欧拉法。4. 流体运动的基本形式有平移、旋转和变形。5. 对于不可压缩流体，连续性方程的表达式为(或)。6. 粘性流动中存在两种不同的流动型态是层流和湍流(紊流)。7. 无旋流动是指旋度为零的流动。8. 边界层分离是指边界层流动脱离物体表面的现象。9. 恒定的不可压缩流体的一维流动，用平均速度表示的连续性方程为(或)。10. 水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。 11. 流体根据压缩性可分为不可压缩流体流体和可
2、压缩流体流体。 。12.从运动学的角度来判断流动能否发生的条件是看其是否满足连续性方程.13.在边界层的厚度定义中，通常将处的值定义为名义厚度。14. 连续性方程是依据质量守恒导出的，对于恒定流动而言，其积分形式的连续性方程为(或) 。15. 作用于静止流体上的力包括质量力和表面力。16. 已知速度场，在直角坐标系下某一时刻的流线微分方程式为 。17. 圆管层流流动中沿程阻力系数和雷诺数的乘积 64 。18 某段管路上流体产生的总的能量损失用公式表示为 。19. 湍流运动中时均速度的定义式为 。20. 湍流中总的切应力由粘性切应力和附加切应力两部分组成。21. 根据孔口断面上流速分布的均匀性为
3、衡量标准，孔口出流可分为大孔口 和小孔口两种。22. 流量系数、流速系数和收缩系数之间的关系式为 。23.动量方程是依据动量守恒定律导出的，对于恒定流动而言，其微分形式的方程为。24.欧拉运动微分方程形式为 (只写出方向即可)。25.雷诺数的定义就是作用于流体上的惯性力与粘性力之比。26.根据出流的下游条件为衡量标准，孔口出流可分为自由出流和淹没出流 两种。27.实际流体总流的伯努利方程形式为 。二.判断题1. 流体的相对密度是指流体的密度与标准大气压下20下纯水的密度的比值。 (X)2. 作用于静止流体上的表面力包含正应力和切应力。 (X)3. 无旋流动就是有势流动。 ()4. 动能修正系数
4、可以小于1。 (X)5. 用流动的能量损失是否受管壁粗糙度的影响来定义水力光滑管和水力粗糙管。 ()6. 并联管路中单位质量流体所产生的水头损失相等。 ()7. 薄壁孔口和厚壁孔口的区别就在于孔口壁面的厚度。 (X) 8. 流量系数的物理意义就是实际流量与理论流量之比。 ()9.用流动的能量损失是否受管壁粗糙度的影响来定义水力光滑管和水力粗糙管。 (). 10.液体的粘度大小随温度的升高而减小，气体的粘度大小随温度的升高而增加。()11.流量系数的物理意义就是理论流量与实际流量之比。 ()三、简答题1. 流体质点具有何种特点？引入“流体质点”的意义是什么？答：流体质点具有宏观充分小、微观充分大
5、的特点。(3分)引入“流体质点”的意义在于，可用连续函数描述流体的运动，用高等数学原理和方法求解流体力学问题。(2分)2. 欧拉法下的加速度表达式是什么？各项的含义是什么？答：欧拉法中加速度的表达式为：。(3分)式中，项称为当地加速度 ，(它是由流场的非恒定性引起的)，(1分) ；项称为迁移加速度或换位加速度，(它是由流场的非均匀性引起的)，(1分)3. 粘性流动中两种不同的流动型态是什么？怎样判别流态？答：粘性流动中存在两种不同的流动型态：层流与紊流(湍流) (2分) 。雷诺研究了由层流转变为紊流的规律，并且提出一个参数即雷诺数，作为流动型态判别的准则(2分)。由层流向紊流转捩的雷诺数称为临
6、界雷诺数。圆管流动的临界雷诺数为2320(1分)。4. 与特征长度相比，边界层厚度很薄，能否将此层忽略掉，为什么？答：不能忽略，(2分)因为在边界层内粘性力和惯性力属于同一数量级的。(3分)5.“两个流动系统相似”需要满足哪些条件？答：要使两个流动系统相似，需要满足几何相似(1分)、运动相似(1分)、动力相似(1分)、初始条件(1分)以及边界条件相似(1分)。6. 在推导普朗特边界层方程时，依据什么来确定雷诺数的量级？答：在推导普朗特边界层方程时，是依据边界层的特征之一：在边界层内粘性力和惯性力属于同一数量级来确定雷诺数的数量级的。(5分)7. 绝对压强、大气压强、表压强和真空度之间的换算关系
7、是什么？答：当绝对压强大气压强时，绝对压强=大气压强+表压强；当绝对压强大气压强时，真空度=大气压强-绝对压强(5分)。8. 管中湍流的速度结构可划分为哪几个区？答：管中湍流的速度结构可以划分为以下三个区域：(1) 粘性底层区(2分)；(2) 湍流核心区(2分)；(3) 过渡区(1分)9. 实际流体总流的伯努利方程式表达式是什么？各项的含义是什么？答：实际流体总流的伯努利方程式为 (2分)；式中，项称为位置水头或位置高度；项称为压强高度或压强水头；项称为单位重量流体所具有的动能；项称为水头损失或能量损失。(2分)四、计算题1. 图示两水管以U形压力计相连,A,B两点高差1m, U形管内装水银,
8、若读数h=0.5米,求A,B两点的压差是多少? 解:HA-HB=1-h=0.5m pB+水HB=pA+水HA+汞h pB- pA =水(HA-HB)+汞h pBA=水H+汞h=9800x0.5+13.6x9800x0.5=71540pa1. 25m3卧式圆筒形油管,长4.15m,内径2.54m,油品相对密度0.7,油面高度在顶部以上0.2m,求端部园面积上所受的液体的总压力的大小和压力中心的位置?1. 在盛有汽油的容器的底部有一直径d2=20mm的圆阀,该阀用绳子系于直径d1的圆柱形浮子上.设浮子及圆阀总质量m=100g,汽油相对密度0.75,绳长Z=150mm,问圆阀将在油面高度H为多少时开
9、启?解:由题:F浮G+psF浮=G+psF浮=V排ps=HA2即H0.174m1.水射流以19.8m/s的速度从直径d=100mm喷口射出,冲击一固定的对称叶片,叶片的转角=135,求射流对叶片的冲击力.解:1. 动力粘度的粘性流体，其流速分布为，式中，为待定常数，试求切应力分布(4分)及最大切应力(2分)。1. 解：先确定的值，由速度分布的特点可知当时，由于粘性作用，即，已知，解得，从而速度分布为(1分)；由于切应力表达式为，得切应力分布为，代入值得(3分)由上式可得最大切应力(2分)1.如图所示活塞油缸,其直径D=12cm,活塞直径d=11.96cm,活塞长度L=14cm,油的=0.65p
10、,当活塞移动速度为0.5m/s时,试求拉回活塞所需要的力F=?解: 1.水从井A利用虹吸管引到井B中,设已知体积流量为Q=100米3/小时,H1=3米,Z=6米,不计虹吸管中的水头损失,求虹吸管的直径d,及上端管中的负压值pc. 解:1. 列1,2的伯努利方程: 2.列1,3的伯努利方程:另解:列2,3的伯努利方程:1. 已知流场的速度分布为1.问:属几元流动?2.求(x,y,z)=(1,2,3)点的加速度.abcde解:1属二元流动, 2. ux=xy2, ,1.已知平面流动的速度分布规律为求其迹线方程解：，流线的微分方程为：带入得： 1. 为测量输油管内流量，安装了圆锥式流量计。若油的相对
11、密度为0.8，管线直径D=100毫米，喉道直径d=50mm,水银压差计读数h=40cm.流量系数0.9，问每小时流量为若干吨？解： Q=AM=15.8256kg/s=57t/h1.消防队员利用消火即筒熄灭火焰，消火即筒口径d=1cm,水龙带端部口径D=5cm,从消火即筒射出的流速v=20m/s,求消防队员用手握住消火即筒所需要的力R(设即筒水头损失为1m水柱)？Q=对1-1，2-2列伯努利方程：动量方程： 方向向左。6. 已知等直径圆管的流速分布为，式中为圆管半径，试求断面的平均流速(6分)。解：在与轴向正交的断面上，平均流速为：则断面平均流速为(6分)7. 已知不可压缩流体的速度场为，式中，
12、为待定常数，求满足连续性方程的条件(3分)，并求流线方程(5分)。解：要满足连续性方程的条件，即满足，根据题意已知速度分布，从而有 (3分) 。流线方程为 (1分) ，即，积分得(代入)(4分)9. 如图1所示，有一平板浮在液面上，其水平方向运动速度为，液层厚度，液体的相对密度为0.9，运动粘度为，求平板单位面积所受的阻力。(6分)解： 由相对密度可得流体密度为，又由已知可得动力粘度(3分)假设液体中的速度分布均为直线规律，从而可得(3分)图111.有直径，长的圆管水平放置，管中有运动粘度，相对密度为0.85的油，以的流量通过。求此管两端的压强差。(6分)解：先判断流动是层流还是湍流管中平均速
13、度 (1分)，层流，于是 (3分)从而 (2分)12.如图3所示，相距的平行平板间充满的油，上板运动速度为，在的距离上，压强从降到。求(1)的速度分布；(2)单位宽度上的流量；(3)下板的切应力。(9分)图3解：(1)速度分布为：(3分)(2)单位宽度上的流量(3分)(3) 下板的切应力为 (3分)13.如图2所示，用毕托管测量气体管道轴线上的流速，毕托管与倾斜(酒精)比压计相连。已知，酒精密度，气体密度，(为平均速度)，求气体质量流量。(7分)图2解：由于酒精的密度与气体密度相比而言大得多，于是可得 (4分)而 (3分)14.如图1所示两种不相混合液体的交界面为。两种液体的动力粘度分别为，；两液层厚度分别为，。假定两种液体中的速度分布均为直线规律，试求使底面积的平板以的匀速运动所需的力。(8分)解：由于两种液体中的速度分布均为直线规律，设两种也交界面处速度为，则由牛顿内摩擦定律知上层液体对板的阻力为，下层液体的阻力为，又板做匀速运动，从而，即，(4分)代入
