流体力学试卷及答案

2020-09-05|考试专区 |

【www.junbimeng.com--考试专区】

篇一：流体力学试题及答案

流体力学复习题

-----2018制

一、填空题

1、1mmH2O= 9.807Pa

2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。

3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。

4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时粘性力与惯性力的对比关系。

5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为Q= Q1 + Q2，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q为Q= Q1 =Q2，总阻抗S为S1+S2。

6、流体紊流运动的特征是脉动现行，处理方法是时均法。

7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。

8、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。

9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力与弹性力的相对比值。

10、稳定流动的流线与迹线重合。

11、理想流体伯努力方程z?p

r?u2

2g?常数中，其中z?p称为r

压管水头。

12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都

存在流线，因而一切平面流动都存在流函数，但是，

只有无旋流动才存在势函数。

13、雷诺数之所以能判别流态，是因为它反映了

惯性力和粘性力的对比关系。

14、流体的主要力学性质有粘滞性、惯性、重力

性、表面张力性和压缩膨胀性。

15、毕托管是广泛应用于测量气体和水流一种仪器。

16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体和粘性气体。作用与液上的力包括质量力，表面力。

17、力学相似的三个方面包括几何相似、运动相

似与动力相似。

18、流体的力学模型是连续介质模型。

19、理想气体伯努力方程

p?（z1-z2）（????g）p?（z1-z2）（????g）??u22中，全称，

-z2）（????g）?p??u22压， p?（z?u221称总压

20、紊流射流的动力特征是各横截面上的动量相

等。

21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 ???u

?dudy；pa?su的

单位为pa.s 。

27、流体流动的状态分为层流和紊流。

二、判断题

1.在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连

续的。（ √ ）

2.管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何

假设的情况下导出的。（ ╳ ）

3.当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊

流。（ ╳ ）

4.紊流实质上是非恒定流。（ √ ）

5.液体的粘性是引起液流水头损失的根源。（ √ ）

6.尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗

糙度的变化关系的试验。（ ╳ ）

7.牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。（ ╳ ）

8.有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损上。（ √ ）

9.串联长管道各管段水头损失可能相等，也可能不相

等。（ √ ）

10.不可压缩液体连续性微分方程只适用于恒定流。（ ╳ ）

11.理想流体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的流

体。（ √ ）

12.自由液面是水平面。（×）

13.粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。（ √ ）

14.直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。( × )

15.圆管层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( √ )

16.牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。 ( √ )

17.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。( √ )

18.层流也一定是均匀流。（×）

19.15℃时水的[动力]粘度小于20℃时水的[动力]粘度。

（ ? ）

20.恒定流时的流线与迹线二者重合。（ √ ）

21.有压管道的测压管水头线只能沿程降低。（ ? ）

22.工业管道的沿程摩阻系数?在紊流粗糙区随R增加而增e

加。 (? )

23.均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。（ ? ）

24.直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√）

25.水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ?×?

26.水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√)

27.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×)

28.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√）

29.静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为

-50 kPa。(√)

30.水深相同的静止水面一定是等压面。 (√)

31.恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×）

32.紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。?√?

33.静水压强的大小与受压面的方位无关。(√)

34.恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。

（×）

35.不可压缩液体连续性微分方程

恒定流。（ ╳ ）

三、选择题

1、按连续介质的概念，流体质点是指D 。

A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒

C、无大小的几何点 D、几何尺寸同流动空间相比是极小

量，又含有大量分子的微元体 ?ux?x??uy?y??uz?z?0只适用于

2、一下哪种流体为非牛顿流体C 。

A、空气 B、清水 C、血液 D、酒精

3、绝对压强P、相对压强p、真空值p、当地大气压强p之absva间的关系是 C。

A、P=p+ pB、p= P+p C、p=p- P absvabsavaabs

4、圆管层流过流断面的流速分布为C 。

A、均匀分布 B、对数曲线分布 C、二次抛物线分

5、一下那些概念属于欧拉法 A。

A、流线 B、迹线 C、液体质点D、液体微

6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数?B 。

A、与雷诺数Re有关 B、与管壁相对粗糙度?有关 d

C、与Re和?有关 D、与和管长l有关 d

7、速度V、长度l、时间t的无量纲组合是 D 。

A、v B、tC、ltvllvt2 D、l vt

8、圆管断面直径由d1突然扩大到d2，若将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失 A 。

A、减小 B、不变 C、增大

9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合C 。

A、均匀规律 B、直线变化规律

C、抛物线变化规律 D、对数曲线规律

10、流线与迹线通常情况下 C 。

A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切

篇二：多套完整流体力学试卷及答案(期末考试)

流体力学试卷及答案一

一、判断题

1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均

值。

3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。5、稳定（定常）流一定是缓变流动。6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。

7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。9、外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为

D?d

。 4

10、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。二、填空题

1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数?h?4cm，通过的流量为2L/s，分析当汞水压差计读数?h?9cm，通过流量为L/s。

2、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是。

3、因次分析的基本原理是：；具体计算方法分为两种。 4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为，其适用条件是。 6、泵的扬程H是指。

7、稳定流的动量方程表达式为。

8、计算水头损失的公式为与。

9、牛顿内摩擦定律的表达式，其适用范围是。 10、压力中心是指。三、简答题

1、稳定流动与不稳定流动。 2、产生流动阻力的原因。 3、串联管路的水力特性。

4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 5、静压强的两个特性。 6、连续介质假设的内容。

7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。 8、因次分析方法的基本原理。 9、欧拉数的定义式及物理意义。 10、压力管路的定义。 11、长管计算的第一类问题。 12、作用水头的定义。 13、喷射泵的工作原理。

第 1 页（共 164 页）

14、动量方程的标量形式。 15、等压面的特性。 16、空间连续性微分方程式及其物理意义。 17、分析局部水头损失产生的原因。 18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 19、流线的特性。四、计算题

1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q1＝0.012m/s，并引

起射流的剩余部分偏转一角度

?。已知射流速度为30m/s，总流量Q0＝0.036m/s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？

2、有泵管路如图所示，流量Q?240m/hour，泵的吸入管长L1?15m，沿程阻力系数?1?0.03，

总局部阻力系数为??1?6；压力管长L2?60m，?1?0.03，??2?10，管径为0.25m。求：（1）已知泵入口处真空表读数6.6mH2O，求吸入高度h1。

（2）两个液面高差h2?24m，求泵的扬程H。

3、水平直管半径为R，不可压缩流体作层流流动，其半径r处点流速为u，并等于管内平均流速V。求证：r?

2R 2

4、如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设d?0.5m，h

?2m，H?2.5m。试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。

5、如图水泵进水系统，h=3m，管径d=0.25m，1﹑2断面间的总水头损失hw?8.5，断面2处的

真空度为

?4.08mH2O，求流量。 γ

参考答案

一、判断题

×√×√× ×××√× 二、填空题

1、 3 L/s

2、 ??

?，斯(m2/s) 3、因次和谐的原理，п定理

4、过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的

a1v12pav

5、 z1???h1?2?2?22?

z2，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力

?2g?2g

只有重力，所取断面为缓变流动

6、单位重量液体所增加的机械能 7、

?uundA??F

lV2V2

8、 hf??，hj??

d2g2g

9、 T???A

，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，μ值始终保持一常数 dy

10、总压力的作用点三、简答题

1、稳定流动与不稳定流动。---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。

2、产生流动阻力的原因。---外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。

3、串联管路的水力特性。---串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。

4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？---不是固定不变的。通过层流边

水力光滑管；???水力粗糙管。层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。???

5、静压强的两个特性。---1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。

6、连续介质假设的内容。---即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。

a1v12pav

7、实际流体总流的伯诺利方程表达式为（z1?，其适用??h1?2?2?22?z2）

?2g?2g

条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。

8、因次分析方法的基本原理。---就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。

Eu?

9、欧拉数的定义式及物理意义。---10、压力管路的定义。---凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。 11、长管计算的第一类问题。——已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。 12、作用水头的定义。----任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m。 13、喷射泵的工作原理。--- 喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用

?V2，其物理意义为压力与惯性力的比。

下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。 14、

?uxundA??Fx，??uyundA??Fy，??uzundA??Fz三个方程为动量方程的

标量形式。 15、等压面的特性。---作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。

???(?ux)?(?uy)?(?uz)16、空间连续性微分方程式及其物理意义。---????0，其物理意

?t?x?y?z

义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为

零。 17、分析局部水头损失产生的原因。---(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b) 流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。 18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。---

Re?

雷诺数：

?VD

?惯性力与粘性力之比

Fr?

gl 惯性力与重力之比富劳德数：

Eu?

?V2压力与惯性力之比

欧拉数： 19、流线的特性。--- (1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。

(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。

(3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。

(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。四、计算题

1、参见教材p.77

2、参见教材p.63/p.70 3、参见教材p.111

篇三：流体力学试卷及答案

一．填空题（共30分，每小题2分）

1.均质不可压缩流体的定义为。

2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而。

3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为。

5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的大小，就能判别出流动方向。

6.产生紊流附加切应力的原因是。

7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的方向。

8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数?与有关。

9.渐变流流线的特征是。

10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为。

11.局部水头损失产生的主要原因是。

12.直径为d的半满管流的水力半径R? 。

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。

14.弗劳德数Fr表征惯性力与之比。

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。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。

题二图

题三图

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Q

2，

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。

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）

题四图

水泵的安装高度Hs?2m时，水泵进口断面的

真空度。

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）

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。

题五图

参考答案：

一．填空题（共30分，每小题2分）

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 + ?U/ ?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)12d14

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/s22?d1?D

h?1.88m h?1.88m

plv2

0??Hs?(???网??弯)?gd2g

v=4Q?2.04m/s?d2

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

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

p1140?103

?1???1.676kg/m3

RT1287?291

p2116?1??1()?1.676?()?1.465kg/m3

p1140

kp1v12kp2v22???k?1?12k?1?22

1.4140?103v121.4116?103v22?????1.4?11.67621.4?11.4652

可得：30459.32+v12?v22

解得：v1?21.618m/s,v2?175.862m/s

G??2v2A2?1.465?175.862?

?4?0.152?4.927kg/s