流体力学试卷讲解.ppt

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1、流体力学流体力学试卷讲解试卷讲解(C)一、单项选择题一、单项选择题(本大题共本大题共10小小 题，每小题题，每小题1分，共分，共10分分) 1、按连续介质的概念，流体质点是指、按连续介质的概念，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几几何何尺尺寸寸与与流流动动空空间间相相比比为为极极小小量量，又又含含有有大量分子的微元体大量分子的微元体 2、理想流体的特征为（）。、理想流体的特征为（）。A黏度为常数黏度为常数B无黏无黏C不可压缩不可压缩D符合符合p= RT3、静静止止流流体体中中，压压强强分分布布规规律律的的微微分分形形式式可可写为写为(

2、z向上为正向上为正)()。Adpgdz Bd gdzCdzdpDdpdzEdpzd 4、金属压力表的读数应是、金属压力表的读数应是()。A绝对压强绝对压强B相对压强相对压强C绝对压强加上当地大气压强绝对压强加上当地大气压强D相对压强加上当地大气压强相对压强加上当地大气压强5、恒定流是指、恒定流是指()。A流动随时间按一定规律变化流动随时间按一定规律变化B流流场场中中任任意意空空间间点点的的运运动动物物理理量量不不随随时时间间变变化化C各过流断面的速度分布相同各过流断面的速度分布相同D各过流断面的压强相同各过流断面的压强相同 6、实际流体总水头线沿程、实际流体总水头线沿程()。A下降下降B上升上

3、升C保持水平保持水平D前三种情况都有可能前三种情况都有可能7、圆管流中，层流的断面流速分布符合、圆管流中，层流的断面流速分布符合()。A均匀规律均匀规律B直线变化规律直线变化规律C抛物线规律抛物线规律D对数曲线规律对数曲线规律 8、正正常常工工作作条条件件下下,作作用用水水头头H、直直径径d相相等等时时,小小孔孔口口的的流流量量QV与与圆圆柱柱管管嘴嘴的的流流量量QVp相相比比,()。AQVQVpBQVQVpCQV=QVpD不定不定 9、若流体做平面无旋流动，下面正确的表达、若流体做平面无旋流动，下面正确的表达式为式为()。 A. ； B. ；C. ； D. 。10、下面哪一形式是雷诺数的正确

4、表达式？下面哪一形式是雷诺数的正确表达式？( )。 A. ； B. ； C. ；D. 。 三、填空题（每空三、填空题（每空1分分,共共20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.压强的量度单位有：压强的量度单位有： 、 和和 。 应力单位应力单位 大气压大气压( (倍数倍数) )单位单位 液柱高度单位液柱高度单位 3.描述流体运动的方法有：描述流体运动的方法有： . 和和 。 拉格朗日方法拉格朗日方法 欧拉方法欧拉方法 4.通过雷诺实验可知，流体状态可分为通过雷诺实验可知，流体状态可分

5、为 和和 。 5.管网是由简单管路、串联管路和并联管管网是由简单管路、串联管路和并联管路组合而成，基本上可分为两种，即路组合而成，基本上可分为两种，即 管路和管路和 管路。管路。枝状枝状环状环状 层流层流 紊流紊流 6.射流各横截面流速分布相似，这是射流射流各横截面流速分布相似，这是射流的的特征，可用无因次速度分布特征，可用无因次速度分布式式 表示。表示。 运动运动7.流体微团的运动可分解为平移运动、旋流体微团的运动可分解为平移运动、旋转运动、转运动、 和和 。线变形运动线变形运动 角变形运动角变形运动 8、绕流阻力包括摩擦阻力和形状阻力，摩、绕流阻力包括摩擦阻力和形状阻力，摩擦阻力可通过附面

6、层理论求解，而形状擦阻力可通过附面层理论求解，而形状阻力一般依靠阻力一般依靠来决定。来决定。 实验实验9、在马赫数、在马赫数M=的的L处求得的管长处求得的管长就是等温管流的最大管长；在就是等温管流的最大管长；在M=的的L处求得的管长就是绝热管流的最大管长。处求得的管长就是绝热管流的最大管长。 1 1 10、要保证模型流动与原型流动的力学相、要保证模型流动与原型流动的力学相似，就必须满足两个流动的几何相似、似，就必须满足两个流动的几何相似、 、，以及两个流动的边界条，以及两个流动的边界条件和起始条件相似。件和起始条件相似。 运动相似运动相似 动力相似动力相似 三、名词解释题三、名词解释题(本大题

7、共本大题共5小题，小题， 每小题每小题2分，共分，共10分分)1、流体、流体 切向力作用下切向力作用下,无论该切向力多么地小无论该切向力多么地小,都将连续不断变形的物质。都将连续不断变形的物质。 2、压力体、压力体 由受压曲面与其周界铅直向上投影由受压曲面与其周界铅直向上投影在液面或液面的延长面上曲边平面在液面或液面的延长面上曲边平面所包围的空间体积。所包围的空间体积。 3、流线、流线 某时刻流动方向的曲线，该曲线上各某时刻流动方向的曲线，该曲线上各质点的速度矢量与曲线相切。质点的速度矢量与曲线相切。 4、因次、因次(或量纲或量纲) 物理量的属性或类别。物理量的属性或类别。 5、孔口淹没出流、

8、孔口淹没出流 由容器侧壁或底壁上开一由容器侧壁或底壁上开一孔口，其中的液体从孔口孔口，其中的液体从孔口到另一充满液体的容器的到另一充满液体的容器的出流。出流。 四、简答题（本大题共四、简答题（本大题共5 5小题，小题， 每小题每小题4 4分，共分，共2020分）分）1.不可压缩流体有什么特点？不可压缩流体有什么特点？ 【答答】不可压缩流体不计压缩性和热胀性影不可压缩流体不计压缩性和热胀性影响的一种简化模型，在所研究的问题中，响的一种简化模型，在所研究的问题中，将密度看作常数。将密度看作常数。 2.孔口、管嘴出流和有压管流的水力特点孔口、管嘴出流和有压管流的水力特点有什么不同？有什么不同？【答答

9、】(1)孔口、管嘴只有局部损失，不计孔口、管嘴只有局部损失，不计沿程损失，沿程损失，hl=hm；(2)有压管流还需考有压管流还需考虑沿程损失，即虑沿程损失，即hl=hf+hm；(3)若作为长若作为长管考虑时，可管考虑时，可hl=hf。 3.什么是水击？它有什么危害性？什么是水击？它有什么危害性？ 【答答】有压管路中，由于某种外界原因（如阀门突然有压管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停车等），使得液体的流速发关闭、水泵机组突然停车等），使得液体的流速发生突然变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替生突然变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种现象称为水击，或水锤。水击引

10、起的压变化，这种现象称为水击，或水锤。水击引起的压强升高，可达到管道正常工作压强的几十倍甚至几强升高，可达到管道正常工作压强的几十倍甚至几百倍，这种大幅度的压强波动，往往引起管道强烈百倍，这种大幅度的压强波动，往往引起管道强烈振动，阀门破坏，管道接头断开，甚至管道爆裂等振动，阀门破坏，管道接头断开，甚至管道爆裂等重大事故。重大事故。 4.引入附面层的实际意义是什么？引入附面层的实际意义是什么？ 【答答】普朗特根据高雷诺数的特点，设想：普朗特根据高雷诺数的特点，设想：流动可以分成两个区域来研究，在固壁流动可以分成两个区域来研究，在固壁附近的薄层内，须考虑粘性的影响，普附近的薄层内，须考虑粘性的影

11、响，普朗特称该薄层为附面层。而在附面层以朗特称该薄层为附面层。而在附面层以外的区域，则可以看作是理想流体的流外的区域，则可以看作是理想流体的流动区域。正是由于粘性力的作用被限制动区域。正是由于粘性力的作用被限制在一薄层内，粘性流体动力学方程可以在一薄层内，粘性流体动力学方程可以大大简化。大大简化。 5、什么是方程的因次、什么是方程的因次(或量纲或量纲)和谐性？和谐性？【答答】完整的物理方程中各项的因次完整的物理方程中各项的因次(或量或量纲纲)应相同的性质。应相同的性质。 五、计算题五、计算题(本大题共本大题共5小题，每小题，每 小题小题8分，共分，共40分分)1、如图所示，有一圆、如图所示，有

12、一圆滚门，长度滚门，长度l=10m，直径直径D=4m，上游水上游水深深H1=4m，下游水下游水深深H2=2m，分别求分别求出作用于圆滚门上出作用于圆滚门上的水平分压力和铅的水平分压力和铅直分压力。直分压力。 【解解】() 【解解】( ) 2、如图所示，嵌入支座内的一段输水管，、如图所示，嵌入支座内的一段输水管，其直径由其直径由d1=1.5m变化到变化到d2=1m，试确定试确定当支座前相对压强当支座前相对压强p1=392kPa，流量流量QV=1.8m3/s时，渐变段支座所受的轴向时，渐变段支座所受的轴向力力R。不计水头损失。不计水头损失。 【解解】解解:选取控制体选取控制体(如图，略如图，略)，

13、并设支，并设支座对水的作用力为，则支座承受的力大座对水的作用力为，则支座承受的力大小为，方向相反。小为，方向相反。由两断面间的能量方程，可得由两断面间的能量方程，可得由恒定总流动量方程由恒定总流动量方程即可得即可得3、如图所示，为一穿越公路的输水管道。、如图所示，为一穿越公路的输水管道。其沿程阻力系数其沿程阻力系数 =0.025，局部阻力系数，局部阻力系数分别为：进口分别为：进口 e=0.6，弯道弯道 b=0.30，出口出口 o=0.5，管长管长l=50m，倒虹管进出口渠道倒虹管进出口渠道水流流速水流流速v0=0.90m/s。为避免倒虹管中泥为避免倒虹管中泥沙沉积，管中流速应大于沙沉积，管中流

14、速应大于1.8m/s。若倒虹若倒虹管设计流量管设计流量QV=0.40m3/s，试确定倒虹管试确定倒虹管的直径的直径(标准管径取作标准管径取作0.50m的倍数的倍数)以及以及上下游水位差上下游水位差H。 【解解】根据题意先求管径根据题意先求管径取标准管径取标准管径D=0.50m。 以下游水面为基准面，建立以下游水面为基准面，建立1-1到到2-2能量能量方程方程 管中流速为管中流速为 但但故故4、已知理想不可压缩流体平面流动的速度、已知理想不可压缩流体平面流动的速度势函数势函数 =x2-y2，试求流场的速度分布，试求流场的速度分布，并找出驻点位置。并找出驻点位置。 【解解】流场的速度分布为流场的速

15、度分布为令速度为零，可解驻点位置为令速度为零，可解驻点位置为(0,0)。 5、常压下当空气温度为、常压下当空气温度为15时，求其音速。时，求其音速。【解解】流场的速度分布为流场的速度分布为附加题（共附加题（共10分）分） 试利用牛顿第二定律推导理想不可压缩试利用牛顿第二定律推导理想不可压缩流体一元流动的运动微分方程为流体一元流动的运动微分方程为其中其中S为为s方向的单位质量力。方向的单位质量力。 【解解】取微元体，如图。作用该微元体上取微元体，如图。作用该微元体上s方方向上的质量力为向上的质量力为 ；利用泰勒级数展；利用泰勒级数展开，忽略二阶以上高阶小量，知作用在开，忽略二阶以上高阶小量，知作用在s方方向的表面力为向的表面力为 ，代入牛顿第二，代入牛顿第二定律，则有定律，则有 等式两端同除等式两端同除 dAds，得得 证毕。证毕。