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1、流体力学流体力学试卷讲解试卷讲解(A)一、是非题一、是非题(共共10分分,每小题每小题1分分)1.凡凡切切应应力力与与剪剪切切变变形形速速度度呈呈线线性性关关系系的的流流体体均均为为牛顿流体。牛顿流体。( )2.流流体体中中任任意意一一点点所所有有的的法法向向应应力力在在流流体体相相邻邻层层与与层之间无相对运动时是相等的。层之间无相对运动时是相等的。( )3.作作用用在在物物体体上上的的液液体体总总压压力力的的压压力力中中心心就就是是受受力力面面积的形心。面面积的形心。( )4.一元流动是指局限于直线的流动。一元流动是指局限于直线的流动。( )5.流函数存在的条件是不可压缩平面流动。流函数存在
2、的条件是不可压缩平面流动。( )6.纳纳维维-斯斯托托克克斯斯方方程程是是不不可可压压流流体体最最普普遍遍的的运运动动微微分方程。分方程。( )7.有有压压圆圆管管均均匀匀层层流流的的最最大大流流速速是是断断面面平平均均流流速速的的1.75倍。倍。( ) 加。加。( )10. 方方程程表表示示理理想想气气体体一一元元等等熵熵流流动动。( )8. 流体平面无旋运动必须满足流体平面无旋运动必须满足 。( )9.受受限限射射流流中中各各横横截截面面上上动动量量是是不不相相等等的的，沿沿程程增增加。加。( )二、选择题二、选择题(共共10分分,每小题每小题1分分)1. 按连续介质假设的概念，流体质点是
3、指（按连续介质假设的概念，流体质点是指（ ）。）。(a)流体的分子；流体的分子；(b)流体内的固体颗粒；流体内的固体颗粒；(c)几何的点；几何的点；(d)几何尺寸同流动空间相比足够小量，又含有几何尺寸同流动空间相比足够小量，又含有大量分子的微元体。大量分子的微元体。2. 绝对压强绝对压强pabs与相对压强与相对压强p、真空度真空度pv 、当当地大气压地大气压pa之间的关系是之间的关系是( )。(a)pabs= p+pv； (b)p =pabs+pa；(c)pv= papabs； (d)p= pv+pa。3.在液体中潜体所受浮力的大小应在液体中潜体所受浮力的大小应( )。 (a)与潜体的密度成正
4、比；与潜体的密度成正比；(b)与液体的密度成正比；与液体的密度成正比；(c)与潜体淹没的深度成正比；与潜体淹没的深度成正比；(d)与液体表面的压强成反比。与液体表面的压强成反比。4.一元恒定流动的连续性方程为一元恒定流动的连续性方程为( )。 (a)Q= pAv； (b) 1A1 = 2A2；(c)p1A1 v1=p2A2 v2 ； (d)A1 v1=A2 v2 。5.推导方程推导方程 ，需要的两个假，需要的两个假定条件是定条件是( )。 所取控制体端面为渐变流；所取控制体端面为渐变流；恒定流；恒定流；均匀流；均匀流；不可压缩流；不可压缩流；无粘滞流。无粘滞流。(a)； (b)； (c) ；(
5、d) ； (e)。 6. 如下图，一等直径水管，如下图，一等直径水管，A-A为过流断面，为过流断面，B-B为水平面，为水平面，l、2、3、4为面上各点，各为面上各点，各点的运动物理量有以下关系点的运动物理量有以下关系( )。 (a)p1=p2； (b)p3 = p4；(c)z1+ p1/ g=z2+ p2/ g； (d)z3+ p3/ g=z4+ p4/ g。7. 如果两个流体是力学相似，它们则应满足如果两个流体是力学相似，它们则应满足的关系是的关系是( )。(a)Frp=Frm； (b)Rep=Rem ；(c)Cap=Cam ； (d)Nep=Nem 。8.一变径管流，细断面直径为一变径管流
6、，细断面直径为d1，粗断面直径粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是粗细断面雷诺数的关系是( )。(a)Re1=0.5Re2； (b)Re1=Re2 ；(c)Re1=1.5Re2 ； (d)Re1=2Re2 。9.工业管道的沿程摩擦阻力系数工业管道的沿程摩擦阻力系数 ，在紊流过，在紊流过渡区随雷诺数的增加而渡区随雷诺数的增加而 ( )。(a) 增加；增加； (b) 减小；减小；(c) 不变；不变； (d) 不定。不定。10.一元气流中，一元气流中，Ma1时，随着断面面积的增时，随着断面面积的增大，则流速和密度应分别大，则流速和密度应分别 ( )。(a) 增大，减小；增大，减小； (b)
7、 增大，增大；增大，增大；(c) 减小，增大；减小，增大； (d) 减小，减小。减小，减小。 三、填空题（共三、填空题（共20分分,每空每空1分）分） 1.液体的粘滞性随温度的升高而液体的粘滞性随温度的升高而 ，气体，气体的粘滞性随温度的升高而的粘滞性随温度的升高而 。 减小减小增大增大2.盛液容器绕铅直轴作等角速度旋转运动盛液容器绕铅直轴作等角速度旋转运动时，液体为非均质体，则可知等压面应时，液体为非均质体，则可知等压面应是是 面和面和 面。面。 等密等密等温等温3.流体微团的运动可以分解为流体微团的运动可以分解为 、 、 和和 。 平移运动平移运动旋转运动旋转运动线变形运动线变形运动角变形
8、运动角变形运动4.流速场流速场ux=4y，uy= 4x的流函数为的流函数为 。 =x2+y25.通过尼古拉兹实验可以测定沿程阻力系数通过尼古拉兹实验可以测定沿程阻力系数 ，根据根据 变化特征，可将流动分为五个阻力区，变化特征，可将流动分为五个阻力区，亦即亦即 、 、 、 和和 , 其中在其中在 .区内，与区内，与Re无关。无关。层流区层流区临界过渡区临界过渡区 紊流光滑区紊流光滑区紊流过渡区紊流过渡区紊流粗糙区紊流粗糙区紊流粗糙紊流粗糙6. 是产是产生水击现象的外界条件，而生水击现象的外界条件，而 和和 发生水击现象的内在发生水击现象的内在原因。原因。 引起管路中流速突然变化的因素引起管路中流
9、速突然变化的因素 液体本身具有可压缩性和惯性液体本身具有可压缩性和惯性 管壁具有弹性管壁具有弹性 7.在马赫数在马赫数Ma= 的的L处求得的管长就处求得的管长就是等温管流的最大管长；在是等温管流的最大管长；在Ma= 的的L处处求得的管长就是绝热管流的最大管长。求得的管长就是绝热管流的最大管长。1四、计算题（共四、计算题（共40分）分） 1. 如下图如下图, 一贮水容器的壁上装有一贮水容器的壁上装有3个直径个直径d=3m的半球形盖的半球形盖, 已知已知H=2.5m, h=1.5m, 求这求这3个盖所受的静水总压力。（个盖所受的静水总压力。（10分）分） 【解解】向上；向上； 向向下下； ，向，向
10、左左； ，向，向下。下。 2.消防管路直径消防管路直径D=200mm,末端收缩形喷嘴末端收缩形喷嘴的出口直径的出口直径d=50mm，喷嘴和管路用法兰喷嘴和管路用法兰盘连接，其上装有盘连接，其上装有4个螺栓，求当流量个螺栓，求当流量Q=0.1m3/s时，每个螺栓上所受的拉力。时，每个螺栓上所受的拉力。 （15分）分） 【解解】以喷嘴与管连接处截面到出口截面以喷嘴与管连接处截面到出口截面及其间管壁作为控制体，并设喷嘴对水及其间管壁作为控制体，并设喷嘴对水的作用力为的作用力为F，则水流对每个螺栓的作则水流对每个螺栓的作用力大小为用力大小为f=F/4，且方向相反。且方向相反。由连续性方程，可知由连续性
11、方程，可知 建立建立11-22间的能量方程，可得间的能量方程，可得 写出该控制体的恒定总流动量方程写出该控制体的恒定总流动量方程 3.某两层楼的供暖立管某两层楼的供暖立管, 管段落管段落1的直径为的直径为20mm, 总长为总长为20m, 1=15。管段管段2的直的直径为径为10m, 1=15, 管路的管路的=0.025, 干管中干管中的流量的流量QV=110-3m3/s, 求求QV1和和QV2。(15分分) QVQV【解解】先算出各管段的管路阻抗先算出各管段的管路阻抗 则由则由，得，得五、简答题五、简答题(共共20分，每小题分，每小题5分分)1.试从力学分析的角度，比较流体与固体对外试从力学分
12、析的角度，比较流体与固体对外力抵抗能力的差别。力抵抗能力的差别。 【答答】在其弹性范围内，固体存在抗拉、抗在其弹性范围内，固体存在抗拉、抗压和抗切等三方面的能力；流体则不同，压和抗切等三方面的能力；流体则不同，液体在容器中有一定的抗压能力，有极微液体在容器中有一定的抗压能力，有极微弱的抗拉能力，但静止状态下，包括气体弱的抗拉能力，但静止状态下，包括气体在内，均不能承受切向力的作用，即流体在内，均不能承受切向力的作用，即流体具有具有(易易)流动性。流动性。 2.结合公式的推导，说明总流伯努利方程结合公式的推导，说明总流伯努利方程的适用条件。的适用条件。【答答】总流伯努利方程的适用条件包括恒总流伯
13、努利方程的适用条件包括恒定流动、质量力仅为重力、不可压缩流定流动、质量力仅为重力、不可压缩流体、所取断面为渐变流断面和两断面无体、所取断面为渐变流断面和两断面无分流和汇流等。分流和汇流等。 3.什么是边界层什么是边界层?提出边界层概念对流体力学研提出边界层概念对流体力学研究有何意义究有何意义? 【答答】实际流体流经物体表面时，由于粘性的存在，实际流体流经物体表面时，由于粘性的存在，紧帖固体表面的流体流速为零，但随距壁面距离的紧帖固体表面的流体流速为零，但随距壁面距离的增大，壁面对流体的影响减弱，流速迅速增大，至增大，壁面对流体的影响减弱，流速迅速增大，至一定距离处就接近不受扰动的速度。这样，在
14、固体一定距离处就接近不受扰动的速度。这样，在固体边界附近流区，有相当大的流动梯度，这个很薄的边界附近流区，有相当大的流动梯度，这个很薄的流区就称为附面层。流区引入附面层概念的重要意流区就称为附面层。流区引入附面层概念的重要意义就在于将流场划分为两个不同的区域，即势流区义就在于将流场划分为两个不同的区域，即势流区和附面层。在势流区，利用理想流体能量方程，计和附面层。在势流区，利用理想流体能量方程，计算得到附面层边界上的压强和流速分布，作为附面算得到附面层边界上的压强和流速分布，作为附面层的计算基础。层的计算基础。 4.什么叫气体射流？试说明它与孔口出流、什么叫气体射流？试说明它与孔口出流、管嘴出
15、流之间的不同。管嘴出流之间的不同。【答答】气体自孔口、管嘴或条缝向向外界气体自孔口、管嘴或条缝向向外界气体喷射所形成的流动，称为气体淹没气体喷射所形成的流动，称为气体淹没射流，简称为气体射流。射流，简称为气体射流。 射流讨论的是出流后的流速场、温度场射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场；孔口管嘴出流只是研究出口和浓度场；孔口管嘴出流只是研究出口断面的流速和流量。断面的流速和流量。 六、选做题（六、选做题（10分）分） 试写出下图所示有水泵的管路系统试写出下图所示有水泵的管路系统11-22之间的能量方程。之间的能量方程。 【解解】以以00水平面为基准，列水平面为基准，列11-22间的能量间的能量方程方程 其中其中p为水泵的输入能量，即扬程。为水泵的输入能量，即扬程。
