流體力學題庫

填空題

1.根據(jù)流體的組成分為均質流體和非均質流體。

2.流體靜力學基本方程為或。

3.兩種描述流體運動的方法是拉格朗日法和歐拉法。

4.流體運動的基本形式有平移、旋轉和變形。

5.對于不可壓縮流體，連續(xù)性方程的表達式為（或）o

6.粘性流動中存在兩種不同的流動型態(tài)是層流和湍流（紊流）。

7.無旋流動是指旋度為零的流動。

8.邊界層分離是指邊界層流動脫離物體表面的現(xiàn)象。

9.恒定的不可壓縮流體的一維流動，用平均速度表示的連續(xù)性方程為（或）o

10.水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。

11.流體根據(jù)壓縮性可分為不可壓縮流體流體和可壓縮流體流體。。

12.從運動學的角度來判斷流動能否發(fā)生的條件是看其是否滿足連續(xù)性方程.

13.在邊界層的厚度定義中，通常將處的值定義為名義厚度。

14.連續(xù)性方程是依據(jù)質量守恒導出的，對于恒定流動而言，其積分形式的連續(xù)性方程為

（或）。

15.作用于靜止流體上的力包括質量力和表面力。

16.已知速度場，，，在直角坐標系下某一時刻的流線微分方程式為。

17.圓管層流流動中沿程阻力系數(shù)和雷諾數(shù)的乘積64o

18某段管路上流體產(chǎn)生的總的能量損失用公式表示為%二

O

19.湍流運動中時均速度的定義式為。

20.湍流中總的切應力由粘性切應力和附加切應力兩部分組成。

21.根據(jù)孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標準，孔口出流可分為大孔口

和小孔口兩種。

22.流量系數(shù)、流速系數(shù)和收縮系數(shù)之間的關系式為。

23.動量方程是依據(jù)動量守恒定律導出的，對于恒定流動而言，其微分形式的方

程為。

24.歐拉運動微分方程形式為="++（只寫出x方向

pdxctexdyoz

即可）。

25.雷諾數(shù)的定義就是作用于流體上的慣性力與粘性力之比。

26.根據(jù)出流的下游條件為衡量標準，孔口出流可分為自由出流和淹沒出流

兩種。

27.實際流體總流的伯努利方程形式為z+互+耍=z?+三+翌+勺。

Pg2gpg2g

二.判斷題

1.流體的相對密度是指流體的密度與標準大氣壓下20℃下純水的密度的比

值。（X）

2.作用于靜止流體上的表面力包含正應力和切應力。（X）

3.無旋流動就是有勢流動。（M）

4.動能修正系數(shù)可以小于1。（X）

5.用流動的能量損失是否受管壁粗糙度的影響來定義水力光滑管和水力粗糙管。

（V）

6.并聯(lián)管路中單位質量流體所產(chǎn)生的水頭損失相等。（，）

7.薄壁孔口和厚壁孔口的區(qū)別就在于孔口壁面的厚度。（X）

8.流量系數(shù)的物理意義就是實際流量與理論流量之比。M

9.用流動的能量損失是否受管壁粗糙度的影響來定義水力光滑管和水力粗糙管。

（、/）.

10.液體的粘度大小隨溫度的升高而減小，氣體的粘度大小隨溫度的升高而增

加。

11.流量系數(shù)的物理意義就是理論流量與實際流量之比。（X）

三、簡答題

1.流體質點具有何種特點？引入“流體質點”的意義是什么？

答：流體質點具有宏觀充分小、微觀充分大的特點。（3分）

引入“流體質點”的意義在于，可用連續(xù)函數(shù)描述流體的運動，用高等數(shù)學原理

和方法求解流體力學問題。（2分）

2.歐拉法下的加速度表達式是什么？各項的含義是什么？

答：歐拉法中加速度的表達式為：。（3分）

式中，項稱為當?shù)丶铀俣龋ㄋ怯闪鲌龅姆呛愣ㄐ砸鸬模?，?分）；項稱為

遷移加速度或換位加速度，（它是由流場的非均勻性引起的），（1分）

3.粘性流動中兩種不同的流動型態(tài)是什么？怎樣判別流態(tài)？

答：粘性流動中存在兩種不同的流動型態(tài)：層流與紊流（湍流）（2分）。雷諾研究

了由層流轉變?yōu)槲闪鞯囊?guī)律，并且提出一個參數(shù)即雷諾數(shù)，作為流動型態(tài)判別的

準則（2分）。由層流向紊流轉抿的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)。圓管流動的臨界雷諾

數(shù)為2320（1分）。

4.與特征長度相比，邊界層厚度很薄，能否將此層忽略掉，為什么？

答：不能忽略，（2分）因為在邊界層內粘性力和慣性力屬于同一數(shù)量級的。（3分）

5.“兩個流動系統(tǒng)相似”需要滿足哪些條件？

答：要使兩個流動系統(tǒng)相似，需要滿足幾何相似（I分）、運動相似（1分）、動力相

似（1分）、初始條件（1分）以及邊界條件相似（1分）。

6.在推導普朗特邊界層方程時，依據(jù)什么來確定雷諾數(shù)的量級？

答：在推導普朗特邊界層方程時，是依據(jù)邊界層的特征之一：在邊界層內粘性力

和慣性力屬于同一數(shù)量級來確定雷諾數(shù)的數(shù)量級的。（5分）

7.絕對壓強、大氣壓強、表壓強和真空度之間的換算關系是什么？

答：當絕對壓強,大氣壓強時，絕對壓強二大氣壓強+表壓強；

當絕對壓強v大氣壓強時，真空度二大氣壓強-絕對壓強（5分）。

8.管中湍流的速度結構可劃分為哪幾個區(qū)？

答：管中湍流的速度結構可以劃分為以下三個區(qū)域：

（1）粘性底層區(qū)（2分）；（2）湍流核心區(qū)（2分）；（3）過渡區(qū)（1分）

9.實際流體總流的伯努利方程式表達式是什么？各項的含義是什么？

答：實際流體總流的伯努利方程式為（2分）；式中，項稱為位置水頭或位置

高度；項稱為壓強高度或壓強水頭；項稱為堂位重量流體所具有的動能；

項稱為水頭損失或能量損失。（2分）

四、計算題

1.圖示兩水管以U形壓力計相連,A,B兩點高差1m,U形管內裝水銀,

若讀數(shù)h=0.5米求A,B兩點的壓

差是多少？

解:HA-HB=l-h=0.5m

PB+Y水HB=PA+Y水HA+Y汞hIT

PB-PA=Y7K：HA-HB）+Y^h

△PBA=Y水△H+Y汞h=9800x0.5+13.6x9800x0.5=71540pa

1.25m3臥式圓筒形油管，長4.15m,內徑2.54m,油品相對密度0.7,

油面高度在頂部以上0.2m,求端部園面積上所受的液體的總壓

力的大小和壓力中心的位置?

")2(7S4A314X?542

p=nx?l=^.vx—=0.7x9800x0.2+^^x—~~^^51071.5A^

c水c4(2)4

TTD4

e='-=-------64-----r=0.274〃？

'A(0.2+1.27)x手

yD="+e=1.47+0.274=1.744機

1.在盛有汽油的容器的底部有一直徑d2=20mm的圓閥，該閥用

繩子系于直徑dl的圓柱形浮子上,設浮子及圓閥總質量m=100g,汽

油相對密度0.75,繩長Z=150mm,問圓閥將在油面高度H為多少時開

啟？

解:由題:F?。綠+ps

F浮=G+ps

F浮二YV排

ps=YHA2

yx^-(H-z)=/^+汨x吟

44

H=產(chǎn)g、+d：z=4X0.1X}8+?！埂?。15

222222

號(42J(_J23.14x0.75x9800x(().I-0.02)0.1-0.02

=0.0177+0.15625=0.174m

即H>0.174m

1.水射流以19.8m/s的速度從直徑d=l00mm噴口射出，沖擊一固定

的對稱葉片，葉片的轉角0=135。，求射流對葉片的沖擊力.

缶刀?八I/A19.8x3.14xO.l2八I”？3,

解：。=3=------------=0.15543m/s

4

PiA--R=pQ^Vi-^i)

R=/X20Vo(1-coscr)=1000x0.15543x19.8x(l-cos135。)=5253.645N

1.動力粘度的粘性流體，其流速

分布為，式中，為待定常數(shù)，，，試求切應力分布（4分）及最大

切應力（2分）。

1.解：先確定的值，由速度分布的特點可知

當時，由于粘性作用，，即，已知，解得，從而速度分布

為（1分）；

由于切應力表達式為，得切應力分布為

，代入值得（3分）

由上式可得最大切應力Sa）（2分）

1.如圖所示活塞油缸,其直徑D=12cm,活塞直徑d=l1.96cm,活

塞長度L=14cm,油的產(chǎn)0.65p,當活塞移動速度為0.5m/s時,試求拉

回活塞所需要的力F=?

解：A=JUIL,

〃=0.065P。?5,

Aw=0.5/77/5,

Ay=(D-t7)/2,

F=LIA—=0.065x3.14xll.96xl0_2xl4xl02x-----------------------=8.55N

dy（12-11.96）x102/2

1.水從井A利用虹吸管引到井B中，設已知體積流量為Q=100米3/小時,Hl=3米,Z=6米，不

計虹吸管中的水頭損失，求虹吸管的直徑d,及上端管中的負壓值pc.

解：1.列1,2的伯努利方程：

y2

H+0+0=0+0+^-

2g

V2=q2gHi=J2x9.8x3=7.67tn/s

。=匕與

d_>4x100/3600

=0.068/H=68/n/n

-y^rK-V3.14x7.67

2.列1,3的伯努利方程:

0+0+0=(z-修)+2+匕

y2g

p=—y(z-//,)+—=—9800x6=-58.8x103p=—58.8K優(yōu)

2g

另解:列2,3的伯努利方程:

3

p=—yz.——9800x6=-58.8xIOp(l——58.8%〃”

1.已知流場的速度分布為

1.問:屬幾元流動？

2.求(xyz)=(1,2,3)點的加速度.

obcde

解:1屬二元流動,

2.ux=xy2,

dudu.duOu八o->1I1416_

a-二1x+--x+u.--=0+xy~-y~——y-2xy+-0=-=—=5.33

dt*dx+3Adx333

dudu..dudu=()+盯2.0_；y3.(_y2)+o=；y532

--Y+u,--+it,-Y-+u.---v-—=10.67

dtdxdydx3

du.du.du.du.?13216___

a.=--+M--+u--+u.--=0+xy2-y——y'-X4-JCJJ0=—3=—=5.33

drxVdx5vdyzdx''333

1.已知平面流動的速度分布規(guī)律為

By.By.

U=------7^——I+-------L—―J

2萬(廠+y-)2JI(X~+y~)

求其跡線方程

解：，

流線的微分方程為:

帶入得:

dxdy

---=——xdx-ydy=0廠一)'~=c

為測量輸油管內流量，安裝了圓錐式流量計。若油的相對密度為08管線直徑D=100亳米,

喉道直徑d=50mm,水銀壓差計讀數(shù)Ah=40cm.流量系數(shù)0.9,問每小時流量為若干噸？

解：

M=pQ=pa"\12g，”「油附

4vy油

=0,8x1000X0.9X3/4X0.052"8（36-0.8）X9800X（）4

4V0.8x9800

=15.8256kg/s

_15.8256x3600

1000

1.消防隊員利用消火即筒熄滅火焰，消火即筒口徑d=lcm,水龍

帶端部口徑D=5cm,從消火即筒射出的流速v=20m/s,求消防隊員用

手握住消火即筒所需要的力R（設即筒水頭損失為1m水柱）？

3

Q=匕&=20x3.14x0.01-=1.57x\0^m/s

4

匕=(方匕=(^)x20=0.8/??/5

對l-lz2-2列伯努利方程：

P,V,2.

Y2g2g

2-V2、f202-082、

p.=y——!-+h.=9800x———+I=209480〃。

12gI2x9.8）

Pi=pH=20948（）x3141O.05-=41JJ（）45N

動量方程：

R+P.=pQ（V2-\\）

/?=1000X1.57Xio-3x（20-0.8）-411.1045=-381?/方向向左。

6.已知等直徑圓管的流速分布為，式中為圓管半徑，試求斷面的

平均流速（6分）。

解：在與軸向正交的斷面上，平均流速為：

J5x（1—r/R2）rdrdO

V==、

/2，、R

rr

”、、1X--------

|5x（1-/*■//?■）x2^-r6fr24R“

=Jo________、,0

7lR2~7rR2

（］1、

=10----=2.5m/s

（24）

則斷面平均流速為v=25〃/s（6分）

7,已知不可壓縮流體的速度場為，，，式中，，，，為待

定常數(shù)，求滿足連續(xù)性方程的條件（3分），并求流線方程（5分）。

解：要滿足連續(xù)性方程的條件，即滿足，根據(jù)題意已知速度分布,

從而有（3分）。

流線方程為（1分），即

，積分得（代入）（4分）

9.如圖1所示，有一平板浮在液面上，其水平方向運動速度為，液層厚度

液體的相對密度為0.9,運動粘度為，求平板單位面積所受的阻力。（6分）

解：由相對密度可得流體密度為，

又由已知可得動力粘度〃=0.09/%（3分）

假設液體中的速度分布均為直線規(guī)律，從而可得

11.有直徑，長的圓管水平放置，管中有運動粘度，相對密度為0.85的油,

以的流量通過。求此管兩端的壓強差。（6分）

解：先判斷流動是層流還是湍流

管中平均速度n=華=L27〃z/s（1分）

7ud~

，層流，于是（3分）

從而△〃=W=342744（2分）

a2

12.如圖3所示，相距的平行平板間充滿的油，上板運動速度為，在的距

離上，壓強從降到。求

（l）"二〃（z）的速度分布；（2）單位寬度上的流量；（3）下板的切應力。（9分）

Az

///////~r~n?u

X

圖3

解：（1）速度分布為：（3分）

⑵單位寬度上的流量，.皆+華=6.7人（3分）

（3）下板的切應力為％=〃半

=\6Pa（3分）

az2=0

13.如圖2所示，用畢托管測量氣體管道軸線上的流速，畢托管與傾斜（酒精）比

壓計相連。已知，，，酒精密度，氣體密度，（為平均速度），求氣體

質量流量。（7分）

圖2

解：由于酒精的密度與氣體密度相比而言大得多，于是可得

%皿==J2^Lsina—=7156.8=125〃/s（4分）

VPi\Pi

12

而%=夕以=夕普?=0.49依/s（3分）

1?LI

14.如圖1所示兩種不相混合液體的交界面為。兩種液體的動力粘度分別為

；兩液層厚度分別為，。假定兩種液體中的速度分布均為直線規(guī)律，試求

使底面積的平板以的勻速運動所需的力。（8分）

解：由于兩種液體中的速度分布均為直線規(guī)律，設兩種也交界面處速度為，則

由牛頓內摩擦定律知上層液體對板的阻力為，下層液體的阻力為，又板做勻

速運動，從而，即，（4分）代入數(shù)據(jù)可得（3分），于是所求力（1分）

15.有一水泵站，如圖2所示。當用一根直徑為60的輸水管時，沿程損失水頭

為27o為降低水頭損失，取另一根同一長度的管子與之并聯(lián)，如圖虛線所示,

并聯(lián)后水頭損失降為9.6o假定兩管的沿程阻力系數(shù)相同，兩種情況下的急流

解：依題意由并聯(lián)管道的特點和（3分）

可得，（3分）

得4=51.3a〃（2分）

五、選擇題

1.氣體溫度增加，氣體粘度(A)

A.增加B.不變C.減小D.增加或減小

2.流體流動時，流場各點的參數(shù)不隨時間變化，僅隨空間位置而變，這種流動稱

為(B)

A.非定常流動B.定常流動C.非均勻流D.均勻流

3.在緩變流的同一有效截面中，流體的壓強分布滿足(C)

A.B.P=C

C.D.

4.管路水力計算中的所謂長管是指(C)

A.長度很長的管路

B.總能量損失很大的管路

C.局部能量損失與沿程能量損失相比較可以忽略的管路

D.局部損失與沿程損失均不能忽略的管路

1.1按連續(xù)介質的概念,流體質點是指：(D)

A.流體的分子

B.流體內的固體顆粒

C.幾何的點

D.幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。

1.2與牛頓內摩擦定律直接相關的因素是：(B)

A.切應力和壓強

B.切應力和剪切變形速度；

C.切應力和剪切變形;

D.切應力和流速。

1.3流體運動粘度Y的國際單位是：(A)

A.m2/s;

B.N/m2;

C.kg/m;

D.N.s/m2o

1.4理想流體的特征是:(C)

A.黏度是常數(shù)；

B.不可壓縮；

C.無黏性；

D.符合P/p=RTo

1.5從力學的角度分析,一般流體和固體的區(qū)別在于流體：(C)

A.能承受拉力，平衡時不能承受切應力；

B.不能承受拉力，平衡時能承受切應力；

C,不能承受拉力，平衡時不能承受切應力；

D.能承受拉力，平衡時能承受切應力。

1.6下列流體屬于牛頓流體的是：(A)

A.汽油；

B.紙漿；

C.血液；

D.瀝青。

L7液體的黏性主要來自于液體：(B)

A.分子熱運動;

B.分子間內聚力；

C.易變形性；

D.抗拒變形的能力。

1.8從力學的角度分析.一般流體和固體的區(qū)別在于流體：(C)

A.能承受拉力，平衡時不能承受切應力；

B.不能承受拉力，平衡時能承受切應力；

C.不能承受拉力，平衡時不能承受切應力；

D.能承受拉力，平衡時能承受切應力。

2.1相對壓強的起算基準是：(C)

A.絕對真空；

B.1個標注大氣壓；

C.當?shù)卮髿鈮海?/p>

D.液面的壓強。

2.2金屬壓力表的讀數(shù)值是：(B)

A.絕對壓強；

B.相對壓強；

C.絕對壓強加當?shù)氐挠駨姡?/p>

D.相對壓強加當?shù)卮髿鈮骸?/p>

2.3某點的真空壓強為65000P。,當?shù)卮髿鈮簽镺.IMPa,該點的絕對壓強為:

(C)A.65000PO；

B.55000Pa;

C.35000Pa;

D.165000Pao

2.4絕對壓強Pab與相對壓強P,真空壓強Pv；當?shù)卮髿鈮篜a之間的關系是:

(C)

A.Pab=P+Pv;

B.P=Pab+Pa;

C.Pv=Pa-Pab;

D.P=Pv+Pao

2.5液體中潛體所受浮力的大?。?B)

A.與潛體的密度成正比；

B.與液體的密度成正比；

C.與潛體的淹沒深度成正比；

D.與液體表面的壓強成正比。

2.6靜止流場中的壓強分布規(guī)律：(D)

A.僅適用于不可壓縮流體；

B.僅適用于理想流體；

C.僅適用于黏性流體；

D.既適用于理想流體，也適用于黏性流體。

2.7靜水中斜置平面壁的形心淹沒深度he與壓力中心淹深hD的關系為

he--hD:(C)

A.大于

B.等于;

C.小于；

D.無規(guī)律。

2.8流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是：(D)

A.流體無黏性

B.流體黏度大；

C.質量力有勢；

D.流體正壓。

2.9流體在重力場中做加速，其自由面與——處處正交(D)

A.重力

B.慣性力;

C.重力和慣性力的合力；

D.壓力。

3.1用歐拉法表示流體質點的加速度。等于(D)

B.；

C.

D.o

3.2恒定流是(B)

A.流動隨時間按一定規(guī)律變化；

B.各空間點上的運動要素不隨時間變化;

C.各過流斷面的速度分布相同。

D.遷徙加速度為零。

3.3一維流動限于:(C)

A.流線是直線；

B.速度分布按直線變化；

C.運動參數(shù)是一個空旬坐標和時間變量的函數(shù)。

D.運動參數(shù)不隨時間變化的流動。

3.4均勻流是：(B)

A.當?shù)丶铀俣葹榱悖?/p>

B.遷徙加速度為零；

C.向心加速度為零。

D.合加速度為零。

3.5無旋流動限于：(C)

A.流線是直線的運動；

B.跡線是直線的流動；

C.微團無旋轉的流動，

D.恒定流動。

3.6變直徑管dl=320mm,d2=160mm，流速Vl=1.5m/s.V2=(C)

A.3m/s;

B.4m/s;

C.6m/so

D.9m/So

3.7恒定流動中，流體質點的加速度(D)

A.等于零

B.等于常量；

C.隨時間變化而變化，

D.與時間無關。

3.8在----流動中，流線和跡線重合(C)

A.無旋

B.有旋；

C.恒定。

D.非恒定。

3.9流體微團的運動與剛體運動相比，多了一項一運動(C)

A.平移

B.旋轉；

C.變形。

D.加速。

3.10一維流動的連續(xù)方程VA二C成立的必要條件是)

A.理想流體

B.黏性流體；

C.可壓縮流體。

D.不可壓縮流體。

3.11流線與流線，在通常情況下：(D)

A.能相交，也能相刁；

B.僅能相交，但不能相切；

C.僅能相切，但不能相交;

D.既不能相交也不能相切；

3.12歐拉法——描述流體質點的運動：（B）

A.直接；

B.間接；

C.不能；

D.只在恒定時能；

3.13非恒定流動中，流線和跡線：（C）

A.一定重合；

B.不一定重合；

C.特殊情況下可能重合；

D.一定正交；

D.只在恒定時能；

3.14一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處的必要條件是：（D）

A.理想流體；

B.黏性流體;

C,可壓縮流體；

D.不可壓縮流體；

3.15流體做無旋的特征是：（D）

A.所有的流線是直線；

B.所有的跡線是直線；

C.任意流體元的角變形為零;

D.任一點的渦量為零；

4.1伯努利方程中表示：(A)

A.單位重量流體具有的機械能；

B.單位質量流體具有的機械能；

C.單位體積流體具有的機械能；

D.通過過流斷面流體的總機械能；

4.2黏性流體總水頭線沿程變化是：(A)

A.沿程下降；

B.沿程上升；

C.保持水平；

D.前三種情況都有可能；

4.3黏性流體測壓管水頭沿程變化是：(A)

A.沿程下降；

B.沿程上升；

C.保持水平；

D.前三種情況都有可能；

7.1速度v,長度L,重力加速度g,的無量綱集合是:(D)

A.Lv/g;

B.v/gL;

C.L/gv;

D.v2/gL;

7.2速度v,密度q,壓強p,的無量綱集合是：(D)

A.pp/v;

B.pv/p;

C.pv2/p;

D.p/pv2;

7.3速度v,長度L,時間t,的無量綱集合是：(D)

A.v/Lt;

B.t/Lv;

C.L/vt2;

D.L/vt;

7.4壓強差Ap,密度p,,長度L,流量Q,的無量綱集合是：(D)

A.pQ/ApL2;

B.pL/ApQ;

C.ApLQ/p;

D.；

7.5進行水利模型試驗，要實現(xiàn)壓管流的動力相似，應選取的相似準則是:

(A)

A.雷諾準則；

B.弗勞得準則；

C.歐拉準則；

D.其他；

7.6雷諾數(shù)的物理意義表示：(C)

A.黏性力與重力之比;

B.重力和慣性力之比；

C.慣性力和黏性力之比；

D.壓力與黏性力之比；

7.7壓力輸水管模型實驗比例尺寸為8,模型水管的流量應為原水管流量的:

（C）

A.1/2;

B.1/4;

C.1/8;

D.1/16;

7.8判斷層流和湍流無量綱是：（A）

A.雷諾數(shù)；

B.弗勞得數(shù)；

C.歐拉數(shù)；

D.斯特勞哈爾數(shù)；

7.9在安排水池中的船舶阻力實驗時,首先要考慮滿足的準則是：（B）

A.雷諾數(shù)；

B.弗勞得數(shù)；

C.斯特勞哈爾數(shù)；

D.歐拉數(shù)；

7.10弗勞得數(shù)代表的是一一之比：（B）

A.慣性力和壓力；

B.慣性力和重力;

C.慣性力和表面張力；