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流体力学复习题2
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流体动力学答案
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篇一：流体力学试题及答案s="txt">工程流体力学试题 课程代码：02250 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量B.体积 C.温度D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1B.等于临界马赫数 C.大于1D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加
B.减小 C.不变
D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积B.总质量C.总比容D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg)
D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流
B.非定常流 C.非均匀流D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线
D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合
C.相切D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( )
A.F1=F2=F3 B.F1&F2&F3 C.F1&F2&F3 D.F1=F3&F2 11.三个容积完全相等的容器，联接如图示，先将阀门a,b关闭，阀门c开启。压强计p指示为0。将容器I充入压缩空气，绝对压强为300KPa，容器Ⅲ抽成真空度为30KPa。先关闭阀门c,再开启阀门a和b。这时，压强计p的读数应该是(设当地大气压是100KPa) A.56.7KPa B.76.7KPa C.90.0KPa D.110.0Kpa
12.下列说法中，正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒
D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒 13.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足( ) A.+Z=CB.p=C C. +D. +Z+ 14.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3D.2000
15.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为 大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )
A.v水&v油 B.v水&v油 C.v水=v油 D.难以确定的 16.粘性流体绕流平板时，边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数Rexcr值为( ) A.～15～3×106D.2×105～3×105 17.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re的增大，其沿程损失 系数λ将( ) A.增大
B.减小C.不变
D.增大或减小 18.水自水箱经管路流出如图所示，若把管路阀门再关小一些，则在阀门前后的测压管1与2的液面高度变化将是 ( ) A.h1升高，h2降低 B.h1降低，h2升高 C.h1与h2都降低 D.h1与h2都升高
19.流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的( )次方成正比。 A.1
B.1.75 C.1.75～2
D.2 20.管路水力计算中的所谓长管是指( ) A.长度很长的管路 B.总能量损失很大的管路 C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路 D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路 二、名词解释(每小题2分，共10分) 21.流体的密度 22.等压面 23.定常流动 24.水力光滑管与水力粗糙管 25.气体一维定常等熵流动的极限状态 三、简答题(每小题5分，共20分) 26.混合气体密度如何计算，并列出计算公式。 27.对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中的哪些面是等压面? 28.什么是有效截面?流道中流线互相平行时，有效截面形式如何? 29.什么是紊流的时均速度?写出紊流时均速度轴向分量的定义式，指出式中各符号的含义。 四、计算题(50分)篇二：流体力学试卷及答案s="txt">1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。 2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而降低
。 3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的
总机械能大小，就能判别出流动方向。 6.产生紊流附加切应力的原因是 脉动 。 7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的内法线
方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数?与速度梯度
有关。 9.渐变流流线的特征是
近似为平行直线。 10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为恒定流
。 11.局部水头损失产生的主要原因是漩涡
。 12.直径为d的半满管流的水力半径R? d/4 。 13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速ux和uy满足 方程 ?Ux/ ?t + ?Uy/ ?t =0
。 14.弗劳德数Fr表征惯性力与 重力 之比。 15.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大
。 二．（14分）如图所示，一箱形容器，高h?1.5m，宽（垂直于纸面）b?2m， 箱内充满水，压力表的读数为20kN/m2，用一半径r?1m的园柱封住箱的一角， 求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 解： px??ghc(hb)??g(20h?)(hb)?82.05kN(???)g2 pz??gv 31v?(?r2??0.52?H?0.5)b82 20H??2.04g v?4.64 pz?45.53kN 三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管 直径D?3m，主管流量Q?35m3/s，分叉管直径d?2m，两分叉管流量均为Q2，分叉管转角??600，1-1断面中点的压强p?294kN/m2，不计水头损失，求水流对支座的作用力。 解： Q1v1??4.95(m/s)2d14 Q2v2?v3??5.57(m/s)12d24 222p2?p1??(v1?v2)?290.8(KN/m)Fx=2(P2A2+?Q2V2)cos?-P1A1-?QV1=-1240(kN)向左 FY=2(P2A2+?Q2V2)sin??1750(KN)向上 四.（14分）如图所示，长L?50m、直径D?0.21m的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径d?0.2mm，管长l?6m， 泵的抽水量Q?0.064m3/s，滤水网的局部阻力系数?1??2?6.0，弯头的局部阻力系数?3?0.3，自流管和吸水管的沿程阻力系数??0.02。假定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水井的水面高差h；（2）水泵的安装高度Hs?2m时，水泵进口断面的真空度。 lv12 h?(?1??)d2g 解： v1?4Q4Q??1.85m/s?d12?D2 h?1.88m h?1.88m plv2 0??Hs?(???网??弯)?gd2g v=4Q?2.04m/s2?d pv?36.04kpa 五．（14分）油在管中以v?1m/s的速度向下流动，油的密度 ??920kg/m3，管长l?3m，管径d?25mm，水银压差计测得h?9cm. 试求：(1)油在管中的流态；（2）油的运动粘度?；（3）若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化？（水银密度???13600kg/m3）.解：假定流动为层流 p1p2lv2 ?z1??z2???g?gd2g p2??Hgg?h=p1?(z1?z2??h)?g ?Hglv2 (?1)?h=??d2g 64 Re 解得：Re?316故假设成立，流动为层流 vdRe???? ??0.025?7.91?105 316 六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数k?1.4，气体常数R?287J/kg?K）的质量流量。已知进口断面的直径为d1?400mm，绝对压强为p1?140kN/m2，温度为T1?180C，喉部断面d2?150mm，p2?116kN/m2， 假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。 解： T1?273?18?291k p ?1???1.676kg/m3 RT p()?1.676?()?1.465kg/m3 p1140 kp1v12kp2v22???k?1?12k?1?22 1..?????1.4?11..4652 可得：?v22 解得：v1?21.618m/s,v2?175.862m/s G??2v2A2?1.465?175.862?? 4?0.152?4.927kg/s
二、题（10分）．伯努利方程中 z?p ???v2 2g表示 A．单位重量流体具有的机械能； B．单位质量流体具有的机械能； C．单位体积流体具有的机械能； D．通过过流断面的流体所具有的总机械能。 2．动量方程A．仅适用于理想流体的流动B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流 3．流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。 A．1 B．1.75C．1.75~2
D．2 4．相对压强的起量点是 A. 绝对真空； B. 1个标准大气压； C. 液面压强。D. 当地大气压强； 5．工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为 A．13800
B．2320 C．2000D．1000 三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
四、计算题（12分） 如右图，直径为d?150mm的圆柱，固定不动。内径为 d??151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为 l?250mm。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速为n=100r/min，测得转矩为T?9.091N?m。求甘油的动力粘 性系数?。 五、计算题（20分） 如右图所示，已知dA?150mm，dB?75mm，a?2.4m，水的流量Q?0.02m，pA?pB?1172m。 2vA(1)如果A、B之间的水头损失表示为?，试求?值。 2g32 (2)求出水银差压计中的读数h。 六、计算题（20分） 如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。 七、计算题（10分） 如图有一并联管，已知d1=100mm， l1=80m，?1=0.021； d2=75mm，l2=50m， ?2=0.025；Q=30l/s，求Q1、Q2。
答案一、判断题（每题2分，共20分） 1. 液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√ 2. 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的 作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。√ 3. 若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方 程为5x?4y?3z?0。 4．流线和迹线实质是一回事。 25. 流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数(W?p?u)的值在任一点上保持?2 不变。 6．同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流√ 7．实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。 8．实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。 9．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re有关。 10. 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√ 二、选择题（每题3分，共15分） 1．A2．C 3．A4．D5．C 三、画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
实压力体EE’A 虚压力体EE’D’D
实压力体D’DBB’ 四、计算题（12分） 解：
F?μAduv?μA
（7分） dyh πdnd?-d?0.62mm
（３分） ；h?602 0.15??100?d
T?Fr?F 9.091????0.15?0.25?260?0.62?10-3A?πdl；v???0.792Pa?s（12分）
五、计算题（20分） 解：（1）以B 为基准，取A、B 断面列伯努利方程篇三：流体力学答案3
为防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，通常在水暖系统顶部设有膨胀水箱，若系统内水的总体积为10m3，加温前后温差为50°С，在其温度范围内水的体积膨胀系数α＝0.0005/℃。求膨胀水箱的最小容积Vmin。v 题1-3图 解：由液体的热胀系数公式?V? 1dV ，
VdT 据题意， αv＝0.0005/℃，V=10m3，dT=50°С 故膨胀水箱的最小容积 dV??VVdT?0.?0.25m3 1-4 压缩机压缩空气，绝对压强从9.8067?10Pa升高到5.8840?10Pa，温度从20℃升高到78℃，问空气体积减少了多少？ 解：将空气近似作为理想气体来研究，则由 4 5 P ? ?RT得出 ?? P RT P19. 故?1???1.166kg/m3 RTP25. ?2???5.841kg/m3 RTm ?V? V1?V2?1?2?2??15.841?1.166 ????80% mV1?25.841 ?m
?1 1-5 如图，在相距δ＝40mm的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa?s的液体，液体中 有一长为a＝60mm的薄平板以u＝15m/s的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h＝10mm时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。解：平板受到上下两侧黏滞切力T1和T2作用，由T??A du 可得 dy T?T1?T2??A 反） UU1515?? ??A?0.7?0.06?????84N（方向与u相 ??hh0.04?0.010.01?? 1-6 两平行平板相距0.5mm，其间充满流体，下板固定，上板在2 N/m2的力作用下以 0.25m/s匀速移动，求该流体的动力黏度μ。 解：由于两平板间相距很小，且上平板移动速度不大，则可认为平板间每层流体的速度分布是直线分布，则T??A duu ??A，得流体的动力黏度为 dy? TT?0.5?10?3 ?????2??4?10?4Pa?s uAu0.25A ? 1-7 温度为20°С的空气，在直径为2.5cm的管中流动，距管壁上1mm处的空气速度为3cm/s。求作用于单位长度管壁上的黏滞切力为多少？ 解：温度为20°С的空气的黏度为18.3×10-6 Pa?s 如图建立坐标系，且设u=ay2+c 由题意可得方程组 2??0?a0.0125?c ?2 ?)?c?0.03?a(0. 解得a= -1250，c=0.195
则 u=-.195 dud(?.195)则???2500y dydy?T??A du ?18.3?10?6???0.025?1?(?5)??4.48?10?5Pa dy （与课本后的答案不一样。） 1-8 如图，有一底面积为0.8m×0.2m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度为1m/s，平板与固定边界的距离δ＝10mm，油的动力粘度μ＝1.15Pa?s，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。 题1-8图 解：
T??A duu1??A?1.15?0.8?0.2??18.4N dy?0.01
1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s等速旋转，该锥体与固定的外锥体之间的间隙δ＝1mm，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa?s的润滑油，若锥体顶部直径d＝0.6m，锥体的高度H＝0.5m，求所需的旋转力矩M。 题1-9图 解：取微元体，微元面积： dA?2?r?dl?2?r? 切应力：dT???dA?? dh cos? dur?2?rdh?dA??? dy?cos? 微元阻力矩：dM=dT?r 阻力矩：
第二章习题简答 2-1
题2-1图示中的A、B点的相对压强各为多少？(单位用N/m2和mH2O表示) 题2-1图
解： PA??ghA???3.5?3???4900Pa??0.5mH2OPB??ghB??3?29400Pa?3mH2O
已知题2-2图中z = 1m， h = 2m，试求A点的相对压强。 解：取等压面1-1，则 PA??gz???gh PA??gz??gh??(1?2)??9.8?10Pa 3 h2?0.2m，?油?800kg/m，求h1为多少米？ 3
已知箱真空表M的读数为0.98kPa，箱与油箱的液面差H=1.5m，水银柱差
解：取等压面1-1，则
Pa?P??g?H?h1?h2??Pa??油gh1??Hggh2 ?Hggh2?P??g?H?h2?h1? ???油g .2?980??0.2?? .8?5.6m
2-4 为了精确测定密度为?的液体中A、B两点的微小压差，特设计图示微压计。测定时的各液面差如图示。试求?与??的关系及同一高程上A、B两点的压差。 解：如图取等压面1-1，则 ?'gb??g?b?a? （对于a段空气产生的压力忽略不计）得 ??b?a??a??'????1?? b ? b? pA??gH?pB??'gH a ?p?pA?pB??gH??'gH??gH b 取等压面2-2，则
图示密闭容器，压力表的示值为4900N/m2，压力表中心比A点高0.4m，A点在水面下1.5m,求水面压强。
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