《流体力学复习题》word版

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1、上册 流体力学第一章1什么是流体的压缩性和膨胀性？ 流体的压强在一定情况下温度升高，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的膨胀性，流体在一定情况下压强增大，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性。2流体的粘性产生机理是什么？液体主要是由于液体分子之间的吸引力产生的，气体主要是因为气体分子做不规则运动的动量交换产生阻力而产生的。3如何定义质量力和表面力，它们分别有哪些表现形式？作用于流体的每一个质点上，与流体的质量成正比的力，称为质量力。质量力又分为重力和惯性力。作用于所研究的流体表面上，与表面积成正比的力称为表面力。表面力分为切向分力和法向分力两种表达形式。1某采暖系统中，装有40L的水，在

2、压强不变的情况下，将水从温度为10加热到90，如果水的膨胀系数=0.0005，问水的体积膨胀是多少？系统如何保证安全运行？解：由T= =TdT，积分TdT=，T=lnV-ln40得V=41.63L V=V-V=1.63L膨胀量为1.632L，保证系统安全运行要保证体积至少为41.63L。2如图1所示为一轴和轴承，已知转轴的直径d0.36m、轴承的长度l1m，当不计重力影响时，可认为轴与轴承之间的径向间隙均匀。若径向间隙的宽度0.2mm，间隙中润滑油的动力粘度，轴的转速。试求轴在轴承中转动时克服润滑油的粘性阻力所消耗的功率。2解：由牛顿内摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力粘性阻力（摩擦力）：克服润

3、滑油的粘性阻力所消耗的功率： 第二章二、 简答题1.简述流体静压强的特点。,一、流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。二、在静止流体中任意一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的空间坐标函数。2.写出静力学基本方程并简述其水力学意义。3.什么是等压面? 对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中哪些面是等压面？3，在静止流体中，压强相等的点所组成的面称为等压面。自由表面（或气液分界面）；两种不互溶液体的交界面；液体内能相互连通（或不被隔断）的同种液体内的各水平面。4.为什么水平面必是等压面？由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可

4、见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。5.什么是绝对压强和相对压强？绝对压强：以完全没有气体存在的绝对真空为零点算起的压强，称为绝对压强。相对压强：以当地大气压强为零点算起的压强，称为相对压强。6.等角速旋转运动液体的特征有哪些？等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇；在同一水平面上的轴心压强最低，边缘压强最高。三 、计算题1、中心敞口容器如图所示，半径为R，高度为H，初始时装液体高度为H/3。当容器以角速度转动时，形成抛物面如图示，试研究液面与上盖及底部接触半径r1及r2，并确定抛物面顶点在底面之下的距离h及顶盖上的作用力（不计大气压强影响）。 解：解：本题（或该类问题）的特点是：容器转动

5、时所形成的抛物面是不完整的，但容器匀速转动时的理论仍然适用。取坐标系如图示，对容器底部虚抛物面。 （1）对于底部虚抛物面和容器内实抛物面构成的抛物面 （2）容器内实抛物面的几何空间为 容器内液体无溢出，其体积，则有 （3）由式（3）得 （4）将式（1）和式（2）中的和代入式（4）右部可求 （5）进一步可求和为 （6） （7）容器内液体压力分布方程仍然为 （8）边界条件为，时，可定，则当时的压力分布为 （）则容器顶盖内部的作用力F为2. 选矿车间所用气水分离器,其右侧装一水银U形测压管,量得h=200 mm, 问此时分离器中水面高度H为若干?解: 列1-1等压面方程 列o-o等压面方程(1)(2

6、)联立第三章1、什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？答：流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。2、什么叫流管、流束、过流断面和元流？在流场内，取任意非流线的封闭曲线L,经此曲线上的全部点做流线，这些流线组成的管状流面称为流管。流管内的全部流体称为流束。当流束的断面dA无限小时的微小流束，称为元流。在元流和总流中，凡是与流线处

7、处相垂直的横断面，称为流体的过流断面。3、什么是渐变流和急变流，二者的主要特点是什么？答：渐变流指流线之间的夹角很小，且曲率半径很大的流动。在渐变流中，由于流线近似平行直线，质点流速沿流向变化所形成的惯性很小，可忽略不计，过流断面可认为是平面，在过流断面上，压强分布也可认为服从于流体静力学规定，即渐变流可近似按均匀流处理。急变流指流线之间的夹角很大，且曲率半径很小的流动。在急变流的流段中，质点流速沿流向变化所形成的惯性很大，不能忽略不计，在过流断面上，压强分布已不服从于流体静力学规定。4、从水力学观点来看，流体元流能量方程式的各项意义是什么？几何意义：伯努利积分各项都具有长度量纲，几何上可用某

8、个高度来表示，常称作水头。Z过流断面上流体质点相对所选基准面的高度（简称位置高度），称为位置水头。过流断面上流体质点的压强作用使流体沿测压管所能上升的高度，称为压强水头。过流断面上流体质点的测压管水面相对于基准面的高度（简称测压管高度），称为测压管水头。-速度水头-总水头物理意义：伯努利方程表示能量的平衡关系。Z单位重量流体所具有的位置势能（简称单位位置势能）-单位重量流体所具有的压强势能（简称单位压强势能）-单位重量流体所具有的总势能（简称单位总势能）单位重量流体所具有的动能（简称单位动能）单位重量流体所具有的总机械能（简称单位总机械能）5、在流体力学中，拉格朗日分析法和欧拉分析法有何区别？

9、答： 拉格朗曰法着眼于流体中各质点的流动情况跟踪每一个质点观察与分析该质点的运动历程然后综合足够多的质点的运动情况以得到整个流体运动的规律。 欧拉法着眼于流体经过空间各固定点时的运动情况它不过问这些流体运动情况是哪些流体质点表现出来的也不管那些质点的运动历程因此拉格朗曰分析法和欧拉分析法是描述流体的运动形态和方式的两种不同的基本方法 。三、计算1、用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速u。如图所示。测得A点的比压计读数mm汞柱。（1）求该点的流速u； （2）若管中流体是密度为g/cm3的油，仍不变，该点流速为若干，不计损失。解 当管中通水时：m/s当管中通油时：m/s2、直径为mm的管道在

10、支承水平面上分支为mm的两支管，A-A断面压强为kN/m2，管道流量m3/s，两支管流量相等：（1）不计水头损失，求支墩受水平推力。（2）水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。解 m/sm/skN/m2写动量方程式： kN当记入损失时：kN/m2同理kN第四章二、问答题1、根据雷诺实验，流体流动有哪两种状态？对于圆管中的流动，雷诺数通常是如何定义的（要求说明定义式中每个物理量的意义）？其流动状态的判别准则是什么？答：流体流动有层流和湍流两种状态； 对于圆管中的流动，雷诺数通常如何定义为或，其中分别为流体的密度、平均速度、动力粘度、运动粘度和圆管直径； 一般认为当

11、时为层流；当时为湍流，当为处于过渡状态的流动。2、根据尼古拉斯实验曲线中随Re变化的特征，可将曲线分为哪五个阻力区？答：层流区、临界过渡区、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区。3、什么是沿程损失？什么是局部损失？答： 在沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。在边壁急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域中及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失为局部损失。三、计算题1、有一管径d=20mm的室内上水管，管中流速v=0.5m/s，水温为t=20。（1）试判断管中水的流态。（2）管内保持层流状态的最大流速为多少？

12、（20时水的运动粘度系数为1.0010-6m2/s）解：（1）Re=106=100002000故管中水流为紊流。（2）保持层流的最大流速就是临界流速Ver。由于Reer=2000所以Ver=（20001.0010-6）/0.02=0.1m/s2、设圆管的直径d=2cm，流速v=5cm/s，水温t=20。试求在管长l=20m上的沿程水头损失。（20时水的运动粘度系数为1.0010-6m2/s）解：先判明流态Re=（52）/0.01=10002000，故为层流。沿程阻力系数=64/Re=64/1000=0.06沿程损失为hf=（0.06（20/0.02）（0.052/19.6）=0.044m3、有

13、一段砖砌的矩形风道，壁面的绝对粗糙度=6mm，断面尺寸为550mm*300mm，长度L为50m，通过的风量Q=800m/h，空气的温度t=20，容重=11.77N/ m,运动粘度v=0.157c/s，试求该风道的沿程压头损失？4000Re26.98X(d/)8/7，4000Re100000,=0.3164/Re0.25105Re3X106,=0.0032 +0.221*Re-0.237解：当量直径：d=0.550.32(0.3+0.55)=0.3882mQ=A*v v=8003600/(0.30.55)=1.3468m/sRe=vd/v=0.38821.3468(0.15710-4)=3330

14、0由于，4000Re100000，=0.3164/333000.25=0.02342P=L/dv2/2g=0.0234250/0.38821.34682/19.611.77=3.2587Pa第五章 孔口管嘴出流及管路计算二 问答题1.什么叫孔口自由出流？在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。2.什么叫孔口淹没出流？在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到充满液体的空间，则称为淹没出流。3.什么叫长管？流体在管道中流动时，速度水头和局部水头损失之和小于沿程水头损失的5%4.工程上常用的结构类型有哪四大类？简单管路，串联管路，并联管路和网管。三 计算题1 水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程m保持不变。