流體力學(xué)習(xí)題及答案一、選擇題1.連續(xù)介質(zhì)模型意味著______。A.流體分子之間沒有間隙B.流體中的物理參數(shù)是連續(xù)函數(shù)C.流體分子的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的D.流體不可壓縮答案：B。連續(xù)介質(zhì)模型將流體視為由無(wú)數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成，流體中的物理參數(shù)可表示為空間和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。2.液體的粘性隨溫度的升高而______，氣體的粘性隨溫度的升高而______。A.減小，增大B.增大，減小C.減小，減小D.增大，增大答案：A。液體粘性主要由分子間內(nèi)聚力決定，溫度升高內(nèi)聚力減小，粘性減小；氣體粘性主要由分子熱運(yùn)動(dòng)引起，溫度升高分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，粘性增大。3.靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與______無(wú)關(guān)。A.該點(diǎn)的位置B.流體的種類C.作用面的方向D.流體的重度答案：C。靜止流體中壓強(qiáng)大小與點(diǎn)的位置、流體種類（重度）有關(guān)，與作用面方向無(wú)關(guān)，這是流體靜壓強(qiáng)的特性。4.相對(duì)壓強(qiáng)的起算基準(zhǔn)是______。A.絕對(duì)真空B.當(dāng)?shù)卮髿鈮篊.液面壓強(qiáng)D.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓答案：B。相對(duì)壓強(qiáng)是指以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)算起的壓強(qiáng)。5.等壓面是______。A.水平面B.與質(zhì)量力垂直的面C.與重力垂直的面D.與壓力垂直的面答案：B。等壓面的性質(zhì)是與質(zhì)量力垂直。在重力場(chǎng)中靜止流體的等壓面是水平面，但一般情況下等壓面不一定是水平面。6.伯努利方程中\(zhòng)(z+\frac{p}{\gamma}+\frac{v^{2}}{2g}\)表示______。A.單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能B.單位重量流體具有的機(jī)械能C.單位體積流體具有的機(jī)械能D.流體具有的總機(jī)械能答案：B。\(z\)是位置水頭，\(\frac{p}{\gamma}\)是壓強(qiáng)水頭，\(\frac{v^{2}}{2g}\)是速度水頭，三項(xiàng)之和表示單位重量流體具有的機(jī)械能。7.文丘里管用于測(cè)量______。A.壓強(qiáng)B.流量C.流速D.密度答案：B。文丘里管是根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程制成的測(cè)量流量的儀器。8.圓管層流中，過流斷面上的平均流速是最大流速的______。A.1/2B.1/3C.2/3D.3/4答案：A。圓管層流中，最大流速在管軸處，平均流速是最大流速的一半。9.雷諾數(shù)\(Re\)反映了______。A.粘性力與重力的比值B.粘性力與壓力的比值C.慣性力與粘性力的比值D.慣性力與重力的比值答案：C。雷諾數(shù)是慣性力與粘性力的比值，用于判斷流體的流態(tài)。10.沿程水頭損失\(h_{f}\)______。A.與流程長(zhǎng)度成正比，與壁面切應(yīng)力成反比B.與流程長(zhǎng)度成反比，與壁面切應(yīng)力成正比C.與流程長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力都成正比D.與流程長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力都成反比答案：C。沿程水頭損失的達(dá)西-魏斯巴赫公式\(h_{f}=\lambda\frac{l}cur6msg\frac{v^{2}}{2g}\)，其中\(zhòng)(l\)是流程長(zhǎng)度，壁面切應(yīng)力與沿程阻力系數(shù)\(\lambda\)等有關(guān)，可知沿程水頭損失與流程長(zhǎng)度和壁面切應(yīng)力都成正比。11.突然擴(kuò)大管的局部水頭損失\(h_{j}\)與______有關(guān)。A.兩管的管徑比B.管長(zhǎng)C.管壁粗糙度D.流量答案：A。突然擴(kuò)大管的局部水頭損失公式\(h_{j}=\left(1-\frac{A_{1}}{A_{2}}\right)^{2}\frac{v_{1}^{2}}{2g}\)，主要與兩管的管徑比（即面積比）有關(guān)。12.并聯(lián)管道中各支管的______。A.流量相等B.能量損失相等C.流速相等D.水頭損失與流量成正比答案：B。并聯(lián)管道各支管的水頭損失相等。13.有壓管流的管徑\(d\)與水力半徑\(R\)之比\(d/R\)______。A.4B.2C.1D.0.5答案：A。對(duì)于有壓圓管流，水力半徑\(R=\frac{A}{\chi}=\frac{\frac{\pid^{2}}{4}}{\pid}=\frac1fcwt1c{4}\)，所以\(d/R=4\)。14.明渠均勻流的水力坡度\(J\)______。A.大于渠底坡度\(i\)B.小于渠底坡度\(i\)C.等于渠底坡度\(i\)D.與渠底坡度無(wú)關(guān)答案：C。明渠均勻流中，水力坡度等于渠底坡度。15.矩形斷面明渠的底寬為\(b\)，水深為\(h\)，則水力半徑\(R\)為______。A.\(\frac{bh}{b+2h}\)B.\(\frac{bh}{b+h}\)C.\(\frac{h}{2}\)D.\(\frac{2}\)答案：A。矩形斷面明渠過流面積\(A=bh\)，濕周\(\chi=b+2h\)，水力半徑\(R=\frac{A}{\chi}=\frac{bh}{b+2h}\)。16.弗勞德數(shù)\(Fr\)反映了______。A.慣性力與重力的比值B.慣性力與粘性力的比值C.重力與粘性力的比值D.壓力與慣性力的比值答案：A。弗勞德數(shù)是慣性力與重力的比值，用于判別明渠水流的流態(tài)。17.緩流的弗勞德數(shù)\(Fr\)______。A.大于1B.等于1C.小于1D.無(wú)法確定答案：C。緩流時(shí)\(Fr\lt1\)，臨界流\(Fr=1\)，急流\(Fr\gt1\)。18.水躍是______。A.急流過渡到緩流的局部水力現(xiàn)象B.緩流過渡到急流的局部水力現(xiàn)象C.層流過渡到紊流的局部水力現(xiàn)象D.紊流過渡到層流的局部水力現(xiàn)象答案：A。水躍是明渠中從急流過渡到緩流時(shí)發(fā)生的一種局部水力現(xiàn)象。19.堰流的流量與堰上水頭的______成正比。A.1/2次方B.3/2次方C.2次方D.3次方答案：B。堰流的基本公式\(Q=m\sqrt{2g}bH_{0}^{3/2}\)，流量與堰上水頭的3/2次方成正比。20.薄壁堰的堰口厚度\(\delta\)與堰上水頭\(H\)之比\(\delta/H\)______。A.小于0.67B.0.67-2.5C.2.5-10D.大于10答案：A。薄壁堰的堰口厚度\(\delta\)與堰上水頭\(H\)之比\(\delta/H\lt0.67\)。二、填空題21.流體的主要力學(xué)性質(zhì)有______、______、______、______等。答案：慣性、粘性、壓縮性、表面張力特性22.流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性是______和______。答案：靜壓強(qiáng)的方向垂直指向作用面；靜止流體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)大小與作用面的方向無(wú)關(guān)23.理想流體伯努利方程的表達(dá)式為______。答案：\(z_{1}+\frac{p_{1}}{\gamma}+\frac{v_{1}^{2}}{2g}=z_{2}+\frac{p_{2}}{\gamma}+\frac{v_{2}^{2}}{2g}\)24.實(shí)際流體總流伯努利方程中動(dòng)能修正系數(shù)\(\alpha\)取值范圍是______，一般取______。答案：\(\alpha\gt1\)；\(\alpha=1.0\)25.圓管層流的沿程阻力系數(shù)\(\lambda\)與雷諾數(shù)\(Re\)的關(guān)系是______。答案：\(\lambda=\frac{64}{Re}\)26.紊流的流速分布比層流______，其斷面平均流速與最大流速的比值比層流______。答案：均勻；大27.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)\(\lambda\)的變化規(guī)律，它與______和______有關(guān)。答案：雷諾數(shù)\(Re\)；相對(duì)粗糙度\(\frac{\Delta}lqnsy6e\)28.有壓管流的水力計(jì)算類型主要有______、______和______。答案：短管水力計(jì)算；長(zhǎng)管水力計(jì)算；串聯(lián)和并聯(lián)管道水力計(jì)算29.明渠水流的流態(tài)分為______、______和______。答案：緩流；臨界流；急流30.水躍的基本方程是根據(jù)______推導(dǎo)出來的。答案：動(dòng)量定理三、判斷題31.流體的粘性是流體抵抗流動(dòng)的能力，粘性越大，流體越容易流動(dòng)。（×）答案分析：粘性越大，流體抵抗變形的能力越強(qiáng)，越不容易流動(dòng)。32.靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與該點(diǎn)的位置和流體的重度有關(guān)。（√）答案分析：根據(jù)流體靜壓強(qiáng)公式\(p=p_{0}+\gammah\)，可知壓強(qiáng)與位置（\(h\)）和流體重度\(\gamma\)有關(guān)。33.伯努利方程只適用于理想流體的恒定流。（×）答案分析：實(shí)際流體的恒定流在一定條件下也可使用伯努利方程，只是要考慮能量損失等因素。34.圓管層流的流速分布是拋物線型，紊流的流速分布是對(duì)數(shù)型。（√）答案分析：這是圓管層流和紊流流速分布的特點(diǎn)。35.沿程水頭損失只發(fā)生在均勻流中。（×）答案分析：沿程水頭損失在非均勻流中也存在，只要有流體流動(dòng)就會(huì)有沿程阻力產(chǎn)生沿程水頭損失。36.局部水頭損失是由于流體的局部邊界形狀變化引起的。（√）答案分析：如管道突然擴(kuò)大、縮小、轉(zhuǎn)彎等局部邊界變化會(huì)使流體產(chǎn)生漩渦等，導(dǎo)致局部水頭損失。37.并聯(lián)管道中各支管的流量一定相等。（×）答案分析：并聯(lián)管道各支管水頭損失相等，但流量不一定相等，流量分配與各支管的阻抗有關(guān)。38.明渠均勻流一定是緩流。（×）答案分析：明渠均勻流可以是緩流、臨界流或急流，取決于渠道的底坡等因素。39.水躍只能發(fā)生在平底渠道中。（×）答案分析：水躍可發(fā)生在平底渠道、順坡渠道等不同底坡的渠道中。40.薄壁堰的流量系數(shù)只與堰的形式有關(guān)。（×）答案分析：薄壁堰的流量系數(shù)不僅與堰的形式有關(guān)，還與堰上水頭、下游水位等因素有關(guān)。四、計(jì)算題41.已知水的密度\(\rho=1000kg/m^{3}\)，動(dòng)力粘性系數(shù)\(\mu=1.14\times10^{-3}Pa\cdots\)，求其運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)\(\nu\)。解：根據(jù)運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)與動(dòng)力粘性系數(shù)的關(guān)系\(\nu=\frac{\mu}{\rho}\)，將\(\rho=1000kg/m^{3}\)，\(\mu=1.14\times10^{-3}Pa\cdots\)代入可得：\(\nu=\frac{1.14\times10^{-3}}{1000}=1.14\times10^{-6}m^{2}/s\)42.一封閉容器內(nèi)盛有水，水面上的壓強(qiáng)\(p_{0}=120kPa\)，當(dāng)?shù)卮髿鈮篭(p_{a}=100kPa\)，求水面下\(h=2m\)處的絕對(duì)壓強(qiáng)\(p_{abs}\)和相對(duì)壓強(qiáng)\(p\)。解：絕對(duì)壓強(qiáng)\(p_{abs}=p_{0}+\gammah\)，水的重度\(\gamma=\rhog=1000\times9.8=9800N/m^{3}\)\(p_{abs}=120\times10^{3}+9800\times2=120000+19600=139600Pa\)相對(duì)壓強(qiáng)\(p=p_{abs}-p_{a}=139600-100000=39600Pa\)43.如圖（這里假設(shè)無(wú)圖但可描述），水在等直徑管中流動(dòng)，已知管內(nèi)徑\(d=100mm\)，流量\(Q=0.02m^{3}/s\)，求管內(nèi)水流的平均流速\(v\)。解：根據(jù)流量公式\(Q=Av\)，其中\(zhòng)(A=\frac{\pid^{2}}{4}=\frac{\pi\times(0.1)^{2}}{4}=0.00785m^{2}\)\(v=\frac{Q}{A}=\frac{0.02}{0.00785}\approx2.55m/s\)44.有一水平放置的突然擴(kuò)大管，已知小管直徑\(d_{1}=50mm\)，大管直徑\(d_{2}=100mm\)，小管中流速\(v_{1}=4m/s\)，求突然擴(kuò)大的局部水頭損失\(h_{j}\)。解：先求大管流速\(v_{2}\)，根據(jù)連續(xù)性方程\(A_{1}v_{1}=A_{2}v_{2}\)，\(\frac{\pid_{1}^{2}}{4}v_{1}=\frac{\pid_{2}^{2}}{4}v_{2}\)，\(v_{2}=v_{1}\left(\frac{d_{1}}{d_{2}}\right)^{2}=4\times\left(\frac{50}{100}\right)^{2}=1m/s\)突然擴(kuò)大局部水頭損失公式\(h_{j}=\left(1-\frac{A_{1}}{A_{2}}\right)^{2}\frac{v_{1}^{2}}{2g}=\left(1-\frac{d_{1}^{2}}{d_{2}^{2}}\right)^{2}\frac{v_{1}^{2}}{2g}=\left(1-\frac{50^{2}}{100^{2}}\right)^{2}\frac{4^{2}}{2\times9.8}\approx0.46m\)45.某并聯(lián)管道，兩支管的管徑分別為\(d_{1}=200mm\)，\(d_{2}=300mm\)，長(zhǎng)度分別為\(l_{1}=500m\)，\(l_{2}=800m\)，沿程阻力系數(shù)分別為\(\lambda_{1}=0.02\)，\(\lambda_{2}=0.015\)，總流量\(Q=0.2m^{3}/s\)，求各支管的流量\(Q_{1}\)和\(Q_{2}\)。解：因?yàn)椴⒙?lián)管道水頭損失相等\(h_{f1}=h_{f2}\)，即\(\lambda_{1}\frac{l_{1}}{d_{1}}\frac{v_{1}^{2}}{2g}=\lambda_{2}\frac{l_{2}}{d_{2}}\frac{v_{2}^{2}}{2g}\)，又\(v=\frac{Q}{A}\)，\(A=\frac{\pid^{2}}{4}\)可得\(\lambda_{1}\frac{l_{1}}{d_{1}}\frac{Q_{1}^{2}}{A_{1}^{2}}=\lambda_{2}\frac{l_{2}}{d_{2}}\frac{Q_{2}^{2}}{A_{2}^{2}}\)，且\(Q=Q_{1}+Q_{2}\)將數(shù)據(jù)代入計(jì)算：\(A_{1}=\frac{\pid_{1}^{2}}{4}=\frac{\pi\times(0.2)^{2}}{4}=0.0314m^{2}\)，\(A_{2}=\frac{\pid_{2}^{2}}{4}=\frac{\pi\times(0.3)^{2}}{4}=0.0707m^{2}\)\(0.02\times\frac{500}{0.2}\times\frac{Q_{1}^{2}}{(0.0314)^{2}}=0.015\times\frac{800}{0.3}\times\frac{Q_{2}^{2}}{(0.0707)^{2}}\)結(jié)合\(Q_{1}+Q_{2}=0.2\)，聯(lián)立求解可得\(Q_{1}\approx0.07m^{3}/s\)，\(Q_{2}\approx0.13m^{3}/s\)46.一矩形斷面明渠，底寬\(b=2m\)，水深\(h=1m\)，流量\(Q=3m^{3}/s\)，求該明渠水流的弗勞德數(shù)\(Fr\)，并判斷流態(tài)。解：先求過水?dāng)嗝婷娣e\(A=bh=2\times1=2m^{2}\)，流速\(v=\frac{Q}{A}=\frac{3}{2}=1.5m/s\)水力半徑\(R=\frac{A}{\chi}=\frac{2}{2+2\times1}=0.5m\)弗勞德數(shù)\(Fr=\frac{v}{\sqrt{gR}}=\frac{1.5}{\sqrt{9.8\times0.5}}\approx0.68\lt1\)，所以水流為緩流。47.有一薄壁堰，堰寬\(b=1m\)，堰上水頭\(H=0.5m\)，流量系數(shù)\(m=0.42\)，求通過堰的流量\(Q\)。解：根據(jù)薄壁堰流量公式\(Q=m\sqrt{2g}bH_{0}^{3/2}\)，這里近似取\(H_{0}=H\)\(Q=0.42\times\sqrt{2\times9.8}\times1\times(0.5)^{3/2}\approx0.42\times4.43\times1\times0.354\approx0.65m^{3}/s\)48.一圓管，管徑\(d=50mm\)，管長(zhǎng)\(l=100m\)，管內(nèi)水流的雷諾數(shù)\(Re=2000\)，沿程阻力系數(shù)\(\lambda=0.032\)，求沿程水頭損失\(h_{f}\)。解：先求流速\(v\)，假設(shè)水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)\(\nu=1\times10^{-6}m^{2}/s\)，由\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，\(v=\frac{Re\nu}mspymsp=\frac{2000\times1\times10^{-6}}{0.05}=0.04m/s\)沿程水頭損失\(h_{f}=\lambda\frac{l}qeb1tqe\frac{v^{2}}{2g}=0.032\times\frac{100