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1、流体力学试卷及答案（第一套）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。D - d9、 外径为D,内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为一。410、凡是满管流流动，任何断面
2、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Ah = 4cm ,通过的流量为2L/s ,分析当汞水压差计读数Ah = 9cm，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 。10、 压力中心是扌旨。三、简答题1、稳定流动与不稳定流动。2、产生流动阻力的原因。3、串联管路
3、的水力特性。4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？5、静压强的两个特性。6、连续介质假设的内容。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。8、因次分析方法的基本原理。9、欧拉数的定义式及物理意义。10、压力管路的定义。11、长管计算的第一类问题。12、作用水头的定义。13、喷射泵的工作原理。14、动量方程的标量形式。15、等压面的特性。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。17、分析局部水头损失产生的原因。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。19、流线的特性。四、计算题1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Qi
4、= 0.012m3/s, 并引起射流的剩余部分偏转一角度Q。已知射流速度为30m/s,总流量Q0=O.036m3/s，不 计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？112、有泵管路如图所示，流量Q二240m3/hoUr，泵的吸入管长L = 15m，沿程阻力系数九=0.03，总局部阻力系数为& = 6 ；压力管长L = 60m，九=0.03，& = 10，1 1 2 1 2管径为0.25m。求：(1)已知泵入口处真空表读数6.6mH 0，求吸入高度h。 21(2)两个液面高差h = 24m，求泵的扬程H。23、水平直管半径为R,不可压缩流体作层流流动，其半径r处点流速为u，并等于管内平均流速 V。
5、求证：4、如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设d = 0.5m，h = 2m，H = 2.5m。 试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。V25、如图水泵进水系统，h=3m,管径d=0.25m, 1、2断面间的总水头损失h = 8.5 ，断 w2 g面2处的真空度为y=4.08mH2o，求流量。参考答案一、判断题XVXVX XXXVX二、填空题1 、3 L/s2、 V =牛p ,斯(m2/s )3、因次和谐的原理，n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p a v 2 p a v 25、曾寸+二仁+矿+苛+ Z2，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上
6、的质量力只有重力，所取断面为缓变流动6、78、位重量液体所增加的机械能I p uu dA =工 Fncs9、“值始终保duT 卩Ady，是指在温度不变的条件下随着流速梯度的变化,持一常数10、总压力的作用点三、简答题1、稳定流动与不稳定流动。-在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不 随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或 部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。2、产生流动阻力的原因。-外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度 的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性， 以及质点发生撞击引起运动速度变化表现
7、的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。3、串联管路的水力特性。-串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。 串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流 量减去前管段末端泄出的流量。4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？-不是固定不变的。通 过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。5 A水力光滑管；8 A 水力粗糙管。5、静压强的两个特性。-1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点 静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。6、连续介质假设的内容。-即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全 空间
8、的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微 观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程 包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律,动量守恒定律等。p a v 2p a v 27、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为丄z + 1 + h +-2 + 2-i + z），1 Y2 g1-2 Y 2 g 2其适用条件是稳定流，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。8、因次分析方法的基本原理。-就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的 因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群
9、n从而使变量 减少。9、 欧拉数的定义式及物理意义。-卩V2，其物理意义为压力与惯性力的比。10、压力管路的定义。-凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。11、长管计算的第一类问题。已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过 时，确定管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。12、作用水头的定义。-任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度 含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m。13、喷射泵的工作原理。-一喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体 在压力作用下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体 速度极高，因此使喷
10、嘴附近的液体（或气体）被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便 形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排 出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体（或气体）。J P u u dA =工F , J p uudA =工F , J p uudA =工F三个方程为动 cs x n x cs y n y cs z n z 量方程的标量形式。15、等压面的特性。-作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压 面。14、cscs雷诺数：惯性力与粘性力之比富劳德数：Fr = V2 g1惯性力与重力之比16、空间连续性微分方程式及其物理意义。乎+理笄 +
11、色笄 + 琴Q = 0,ot oxdyoz其物理意义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量 变化的代数和为零。17、分析局部水头损失产生的原因。-(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重 新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩 擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。 (b) 流速的重新分布，总 是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失 ， 在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而 消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。18、雷诺
12、数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 -VL pVDRe =v压力与惯性力之比欧拉数19、流线的特性。 - (1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化， 所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时， 一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。(2) 通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分 支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为 零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在 不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点
13、称为奇点。(3) 流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。(4) 流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的 流速较小。参见教材 p.77 参见教材 p.63/p.70 参见教材 p.111四、计算题1、2、3、解：上面的盖为a盖,对于a盖，其压力体体积V Pa为t-g-gV = (H - ) d 2 - x 兀 d 3pa2 42 6=(2.5 -1.0) x x 0.52 -丄x 0.53 = 0.262m3412Fza =Y Vpa = 9 810 x 0.262 = 2.57kN （方向 f）左面水平的盖为c盖，对于c盖，静水压力可分解成水平及铅重两个分力 ， 其 中水平方向分力铅重方向分力xczc兀兀=丫H-d2 二 9 810x2.5x-x0.52 二 4.813kN兀F Vpc 二 9 810 x 也 x。53 二 0-321kN5、 解：列自由液面 1-1 和 22 断面的伯诺利方程：pv 2v20 二 h + + 亠 + 8.5 -Y2g2gv=v2（方向一）得：v=1.49 m/s答：流量为0.073m 3/ sQ=v兀d 2 = 0.073m 3 / s
