一、填 空 题
1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。
3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和
11.77a γ=N/m 3。
7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。
8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示
9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。
10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。
11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。
14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。
15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。
20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k
v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。
22．对圆管来说，临界雷诺数值=k Re 2000。
23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
24．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。 25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re
68(
11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 27．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4
a R =
，当量直径de 等于a d e =。 28．正三角形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于a x A R 12
3==
，当量直径de 等于a R 3
3
4=
。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。
30．层流运动时，沿程阻力系数λ与(Re)f 有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与
(Re)f 有关，在过渡区与)(Re,
d K f 有关，在粗糙区与)(d
K
f 有关。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。
32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为
3
2
1
1111s s s s
+
+
=
。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V 孔口/V
管嘴等于
82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82
.060
.0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z
u y u x u z
y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 35．淹没出流是指液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间 时的流动。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。
38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。
39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。
40．容积泵与风机又可分为往复式和回转式。
41．根据流体的流动情况，可将泵和风机分为以下四种类别：离心式泵与风机；轴流式泵与风机；混流式泵与风机和贯流式泵与风机。
42．风机的压头（全压）p 是指单位体积气体通过风机所获的的能量增量。
43．单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。风机的容积流量，特指风机进口处的容积流量。
44．泵或风机所提供的流量与设备本身效率之间的关系，用)(3Q f =η来表示。 45．泵或风机的工作点是泵与风机的性能曲线 与管路的性能曲线 的交点。
46．泵的扬程H 的定义是：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量 增值。 47．安装角是指叶片进、出口处的切线 与圆周速度反方向 之间的交角。 48．泵和风机的全效率等于容积效率 ，水力效率 及机械效率 的乘积。 49．当泵的扬程一定时，增加叶轮转速可以相应的减少 轮径。
50．附面层的分离发生在减速增压 区。附面层外主流区的流动属于有势 流动。附面层内的流动属于有旋 流动。 二、判 断 题
1．当平面水平放置时，压力中心与平面形心重合。 对 2．一个工程大气压等于98kPa,相当于10m 水柱的压强。对 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对
5．当静止液体受到表面压强作用后，将毫不改变地传递到液体内部各点。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错
7．某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对
8．流场中液体质点通过空间点时，所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。对 9．恒定流时，流线随的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。错
10．渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同。对 11．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错
12．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。对
13．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 14．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 15．水泵的扬程就是指它的提水高度。错
16．管嘴出流的局部水头损失可有两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面出突然缩小产生的局部水头损失。错
17．当流速分布比较均匀时，则动能修正系数的值接近于零。错
18．流速分布越不均匀，动能修正系数的值越小。错
19．在水流过水断面面积相等的前提下，湿周愈大，水力半径愈小。对
20．圆形管的直径就是其水力半径。错
21．为了减少摩擦阻力，必须把物体做成流线型。错
22．在研究紊流边界层的阻力特征时，所谓粗糙区是指粘性底层的实际厚度Δ小于粗糙高度。对
23．水泵的安装高度取决于水泵的允许真空值、供水流量和水头损失。对
24．大孔口与小孔口都可认为其断面上压强、流速分布均匀，各点作用水头可以认为是一常数。错
三、简答题
1．什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？
答：粘滞性是当流体流动时，在流体内部显示出的内摩擦力性质。
牛顿内摩擦定律是：
du
T A
dy
μ
=；不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。
2．在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？
答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。
3．什么是理想流体？
答：理想流体即指无粘性流体，是不考虑流体的粘性的理想化的流体。
4．什么是实际流体？
答：考虑流体的粘性的流体。
5．什么是不可压缩流体？
答：不计流体的压缩性和热胀性的而对流体物理性质的简化。
6．为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？
答：由于流体在静止时，不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
7．为什么水平面必是等压面？
答：由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。
8．什么是等压面？满足等压面的三个条件是什么？
答：在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足
等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9．什么是阿基米德原理？
答：无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积，也就是物体排开液体的体积。
10．潜体或浮体在重力G和浮力P的作用，会出现哪三种情况？
答：（1）重力大于浮力，则物体下沉至底；（2）重力等于浮力，则物体可在任一水深处维持平衡；（3）重力小于浮力，则物体浮出液体表面，直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11．等角速旋转运动液体的特征有那些？
答：（1）等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇；（2）在同一水平面上的轴心压强最低，边缘压强最高。
12．什么是绝对压强和相对压强？
答：绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
p为零点起算的压强。
相对压强：当地同高程的大气压强
a
13．什么叫自由表面？
答：和大气相通的表面叫自由表面。
14．什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？
答：流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。
区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流体质点在某一固定瞬间运动方向的曲线。而迹线则是在时间过程中表示同一流体质点运动的曲线。
15．什么是流场？
答：我们把流体流动占据的空间称为流场，流体力学的主要任务就是研究流场中的流动。16．什么是欧拉法？
答：通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
17．什么是拉格朗日法？
答：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。
18．什么是恒定流动？什么是非恒定流动？
答：动平衡的流动，各点流速不随时间变化，由流速决定的压强、粘性力也不随时间变化，这种流动称之为恒定流动反之为非恒定流动。
23．什么是沿程损失？
答：在沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。
24．什么是局部损失？
答：在边壁急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域中及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失为局部损失。 22．什么是单位压能？ 答：
p
γ
是断面压强作用使流体沿测压管所能上升的高度，水力学中称为压强水头，表示压力作功所能提供给单位重量流体的能量，称为单位压能。 26．为什么虹吸管能将水输送到一定的高度？ 答： 因为虹吸管内出现了真空。 25．什么是水力半径？什么是当量直径？
答：水力半径R 的定义为过流断面面积A 和湿周χ之比，即χ
A
R =；当量直径R de 4=。
27．什么是气蚀现象？产生气蚀现象的原因是什么？
答：气蚀是指浸蚀破坏材料之意，它是空气泡现象所产生的后果。
原因有下：泵的安装位置高出吸液面的高差太大；泵安装地点的大气压较低；泵所输送的液体温度过高。
四、计 算 题
1． 图示为一采暖系统图。由于水温升高引起水的体积膨胀，为了防止管道及暖气片胀裂，特在系统顶部设置一膨胀水箱，使水的体积有自由膨胀的余地。若系统内水的总体积
8V =m 3，加热前后温差50t =o C ，水的膨胀系数0005.0=α，求膨胀水箱的最小容积。
[解] 由dV V
dT
α=得：
0.0005850dV V dT α=??=??
0.2=m 3
故膨胀水箱的最小容积为0.2m 3
2． 有一矩形底孔闸门，高 3h =m ，宽 2b =m ，上游水深 16h =m 下游水深25h =m 。试用图解法及解析法求作用于闸门上的水静压力及作用点？
[解] A h A h P P P c c ?'
?-??=-=γγ下上 )5.35.4(6807.9-?= 59=kN 作用于闸门中心 图解h b A h h P ??=?-?=γγ)(21 9.807659=?=kN
3． 宽为1m ，长为AB 的矩形闸门，倾角为?45，左侧水深 13h =m ，右侧水深 22h =m 。试用图解法求作用于闸门上的水静压力及其作用点？
[解] 压强分布图略，根据图计算如下：
22
1212
11sin 45sin 4522
P P P h h γγ=-=??-??
1
1
9.80739.807222=
??-?? 62.327.6534.65=-=kN
1122D P y P y P y ?=?-?
1122
D P y P y y P
?-?=
1222
62.327.65)
3245324534.65h h ??-?+????=
62.327.65334.65
?=
17691 2.4634.65
-==m 4．20.4h =m ，闸门可绕C 点转动。求闸门自动打开的水深h 为多少米。
[解] 故 2
111
1
120.1()c
b h l J y A h h b h ?=?==-??m
C 点是合力作用点的极限点，当其高于C 点闸门自动打开。
)2
(1.012112
1h h h -?=
2111010
0.5 1.3312212
h h h =
+=+=m 即 1.33h ?m 时，闸门便自动打开。
5． 有一圆滚门，长度 10l =m ，直径 4D =m ，上游水深 14H =m ，下游水深22H =m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 [解]
2221211
()2
x P P P l H H γ=-=??-
221
9.80710(42)2
=
???- 590=kN
2
34
z P V A l R l γγγπ=?=??=????
39.807410
4
π
=??? 920=kN
6． 一弧形闸门AB ，宽 4b =m ，圆心角 ?=45?，半径 2r =m ，闸门转轴恰与水面齐平，求作用于闸门的水静压力及作用点。
[解] 2sin =?=?γh
21
449.80739.22
x P h b γγ=
??==?=kN z P V b γγ=?=??面积
()b γ=??-扇形面积三角形面积 2211(
)9.8074(1)822
b r h π
γπ=??-=??- 22.4=kN
45.2P =
=kN
7． 油沿管线流动，A 断面流速为2m/s ，不计损失，求开口C 管中的液面高度。 [解] 2)1
.015.0()(
2
2?=?=A B A B v d d v 4.5=m/s
通过B 断面中心作基准面，写A 、B 两断面的能 能量方程：
025.40225.12.12
2+++=++g
p g γ
2
212.7(2 4.5)2p
g
γ
=+
- 2.70.83=-
1.86=m
8． 用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速u 如图。测得A 点的比压计读数60h ?=mm 汞柱。
（1）求该点的流速u ；（2）若管中流体是密度为0.8g/cm 3的油，h ?仍不变，该点流速为若干，不计损失。
[解] γ
γA B
p g u p =+22
h p p g u B A ??-=-=)(212
γ
γγγγ
当管中通水时：
h h ??=??-6.121γ
γ
γ
3.85u ===m/s
当管中通油时：
h h ??=??-=??-16807
.98.0807
.98.04.1331γγγ
4.31u ===m/s
9． 水由管中铅直流出，求流量及测压计读数。水流无损失。
[解] 写出管口断面，圆盘周边断面的能量方程：
g v
g v 2002032
221++=++
3222
12
2=-g
v
g v
2211v A v A ?=?
2
1
211
2(0.05)40.30.001A v v v A π
π?=
=?? 2
110.05 2.10.30.0014
v v =
=??? 所
以
322)1.2(2
1
21=-?g
v g v
882.01
1.23
222
1=-=g v
12 4.15
v ==m/s 211(0.05) 4.150.008154
Q Av π
==
?=m 3/s
写管出口、圆盘测压管连接处的能量方程：
γ
p
g v =+232
1 )882.03(+?=∴γp
由等压面规律得：
h p ??=?+15.1γγ
1
11
9.807( 1.5)(30.882 1.5) 5.3820.395395133.4
h p m γγγγ?=
?+=
++=?==mm 10． 直径为1700d =mm 的管道在支承水平面上分支为2500d =mm 的两支管，A-A 断面压强为70kN/m 2，管道流量0.6Q =m 3/s ，两支管流量相等：（1）不计水头损失，求支墩受水平推力。（2）水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。
[解] 1121
0.6
1.56(0.7)4Q v A π=
==?m/s 222
20.3
1.53(0.5)4
Q v A π===?m/s
g
v
p g v p 222
22211
+=+γγ
γ
γγγ1
2212
22
11
2
253.1256.122p g g p g v g v p p ≈
-+=-+=
2170p p ==kN/m 2
写能量方程式：
Rx v Q A p v Q A p +??+?=+30cos )(222221111ρρ
??+?-+=30cos )(22222111v Q A p v Q A p Rx ρρ
]53.13.01000)7.0(4
70000[356.16.01000)7.0(4
7000022??+?
-??+?
=π
π
30801393219 3.219N =+==kN
当记入损失时：
g
v g v p g v p 25222
2222211
++=+γγ 264.15p =kN/m 2
同理
35.24Rx =kN
11．油在管中以1v =m/s 的速度流动，油的密度920ρ=kg/m 3，3l =m ，25d =mm 水银压差计测得9h =cm ，试求（1）油在管中的流态？（2）油的运动粘滞系数υ？（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计的读数有什何变化？ [解] （1）若为层流：
2
2
v d l h f ρλ??=
2
64
)(2v d l d v g h ????=?-?ρυρρ油汞 2
2
320.09(13600920)9.807l v d υ???-?=
2
3231920
(0.025)
υ????=
2440.09126809.8(2.5)100.7910323920
γ--????==???m 2/s
校核是否为层流 31610
79.0025
.01Re 4
=??=
=
-υ
vd
所以为层流。
（3）若倒流：
则下端压强大于上端压强，h 仍为9cm 。
12．油的流量77Q =cm 3/s ，流过直径6d =mm 的细管，在2l =m 长的管段两端水银压差计读数30h =cm ，油的密度900ρ=kg/m 3，求油的μ和υ值。 [解] 设若为层流 2
77
2.720.785(0.6)
v =
=?m/s 2
2
f l v p d ρλ?=??
2
()2
v
l h g d ρρρλ??-?=??油汞油
2
60.3127009.8(0.006)8.610232900 2.72
υ-???==????m 2/s
638.6109007.7510μυρ--=?=??=?Pas
验证：6
2.720.006
Re 189720008.610u d
υ
-??==
=??
故为层流。
13． 水箱侧壁接出一根由两段不同的管径所组成的管道。已知1150d =mm ，275d =mm ，
50l =m ，管道的当量糙度0.6K =mm ，水温为20o C 。若管道的出口流速22v =m/s ，求
（1）水位H 。（2）绘出总水头线和测压管水头线。
[解]（1）22
22175()2()0.5150
d v v d ==?=1m/s 11
60.50.15
Re 742571.0110v d υ-??=
=
=?1
226
0.50.15
Re 742571.0110
v d υ-??===?2 10.6
()0.004150K d =
= 20.6
()0.00875
K d =
= 由叶迪图可知 0.03λ=1；0.037λ=2
22
1122
121222l v l v h d g d g
λλ=??+??
f 22
50(0.5)5020.030.0370.1520.0752g g
=??+?? 0.1275 5.03 5.16=+= m
0.5λζ= 0.5]0.375ζ=??=22
1油2A 75[1-(
)]=0.5[1-()A 150
22
120.50.3750.006370.080.08622m v v h g g
=?+?=+=
2
2
0.2 5.160.086 5.442f m v H h h g
=++=++=
210.012752v g =m ； 2
2
0.22v g
=m （2）水头线略。
14． 一隔板将水箱分为A 、B 两格，隔板上有直径140d =mm 的薄壁孔口，如题下图，B 箱底部有一直径的圆柱形管嘴，管嘴长0.1l =m ，A 箱水深13H =m 恒定不变。（1）分析出流恒定条件（2H 不变的条件）。（2）在恒定出流时，B 箱中水深2H 等于多少？（3）水箱流量1Q 为何值？
[解] （1）21Q Q =时，2H 恒定不变。
（2）24~31.0d m l ==，为管嘴出流，1d 为空 孔口出流。取 10.6μ=
1122A A μμ?=?
222212220.6[2(3)]0.82[2(0.1)]A g H A g H ??-=??+
222
24
22222224
10.820.820.33(0.1)(0.1)0.59(0.1)0.60.60.4
A H H H H A ??-=+=+=?+?? 2230.059(10.59) 1.59H H -=+=
2 2.9411.59 1.85H ==m
（3
）2210.60.040.358104
Q A π
μ-=?=?
?=?m 3/s
15．某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm ，长度100l =mm ，02.0=λ，从管嘴入口到出口的局部阻力系数5.0=∑ζ，求管嘴的流速系数和流量系数（见图5-4图）
。 [解] 3
4l d ?为短管出流。故
0.707?=
===
0.707μ?==
16． 如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为30m/s 。此时静压箱内应保持多少压强？空气密度为 1.2ρ=kg/m 3。 [解]
v ?==0000a p p p p p ?=-=-=。即静压箱中相对压强为1.08kN/m 2
17． 某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa ，孔口直径为20mm ，空气温度为
20o C ，8.0=μ。要求通风量为1m 3/s 。问需要布置多少孔口？
[解] 在通风工程中，对于多孔板送风，流量系数μ采用
0.8
41Q A 0.8(0.01)11.5104
π
μ-=?=?
?=?m 3/s 1Q nQ =；411872()11.510
Q n Q -=
==?个 18． 水从A 水箱通过直径为10cm 的孔口流入B 水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程13H =m 保持不变。
（1）B 水箱中无水时，求通过孔口的流量。
（2）B 水箱水面高程22H =m 时，求通过孔口的流量。
（3）A 箱水面压力为2000Pa ，13H =m 时，而B 水箱水面压力为0，22H =m 时，求通
过孔口的流量。
[解]
（1）221
0.620.1 3.72104
Q A μπ-=?=??=?m 3/s
（2）22
10.620.1 2.16104
Q A μπ-=?=??=?m 3/s
（3）21
0.620.14
Q A μπ=?=??
20.620.1 2.36104
π
-=?
?=?m 3/s
19． 如图示管路中输送气体，采用U 形差压计测量压强差为h m 液体。试推导通过孔板的流量公式。
[解] Q μμ=?=?
式中h 以米计，1γ为差压计用的液体容重。γ为
流动气体的容重。
20． 如上题图孔板流量计，输送20o C 空气，测量100h =mmH 2O 。
62.0=μ，100d =mm ，求Q 。 [解]
Q μ=?
0.620.10.24
π
=?
?=m 3/s
21． 某供热系统，原流量为0.005m 3/s ，总水头损失5h =mH 2O ，现在要把流量增加到
0.0085m 3/s ，试问水泵应供给多大压头。
[解]
21
1f h
S Q =?∑
22
22110.0085(
)5()14.450.0050
f f Q h h Q ==?=∑∑mH 2O 22． 两水池用虹吸管连通，上下游水位差2H
=m ，管长13l =m ，25l =m ，34l =m ，直
径200d =mm ，上游水面至管顶高度1h =m 。已知026.0=λ，进口网5.1=ζ（每个弯头），出口0.1=ζ，求： （1）虹吸管中的流量；
（2）管中压强最底点的位置及其最大负压值。
[解] 写上、下游水面的能量方程：
22222
12()(0.02102 1.51)15.222220.22l v v v l v v H d g g g d g g
λζλζ=??+?=??+=?++?+=?
∑22
0.1315215.215.2
v H g ===
1.6v ==m/s
220.2 1.65104
Q A v π
-=?=
??=?m 3/s
压强最低点在2l 末端，则
222
120(10 1.5)222p l l v v v h g d g g
λγ+=+++++
20
8
[1(12.50.02)][10.131513.3] 2.7520.2
p v g γ=-++=-+?=-m 23． 如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m ，ζ给于图中，流量3
4010Q -=?m 3/s ，03.0=λ。求：
（1）吸水管及压水管的S 数。 （2）求水泵所需水头。 （3）绘制总水头线。
[解] （1）S 数：
1242420
8()8(0.03 3.2)0.251180.25l d S d g g
λζππ+?+=
==????∑ 22424260
8()8(0.03 1.7)0.221000.2l d S d g g
λζππ+?+=
==????∑ 2
22321
212()2218(4010) 3.54h S Q
S Q S S Q -=?+?=+?=??=∑m 20 3.5423.54H Z h =+=+=∑m
24． 有一简单并联管路如下图，总流量3
8010Q -=?m 3/s ，02.0=λ，求各管段的流量及两节点间的水头损失。第一支路1200d =mm ，1600l =m ，第二支路2200d =mm ，
2360l =m 。
[解]
= 112425
1880.02600
30900.2l d S d g g
λππ???=
==????
2224251880.02360
18600.2l d S d g g
λππ???=
==????
110.01820.02320.041455.543
==+=+= 2
1
5820.0414
S ∴=
= 节点间的水头损失2
2
5820.08 3.72h S Q =?=?=
m
10.0350Q =
==m 3
/s 20.045Q =
==m 3/s 校核 120.08Q Q +=m 3/s
25．三层供水管路，各管路的S 值皆为6
10s 2/m 5，层高均为5m 。设a 点的压力水头为20m ，求1Q 、2Q 、3Q ，并比较三流量，得出结论来。（忽略a 处流速水头）
[解] 2
11h S Q H =?=
41 4.4610Q -=
==?m 3/s 以二、三层楼分支点，分别写出能量方程，设分支
点水头为1H ，则
对二层：
2
112H S Q =? ；
2Q =
对三层：
211352H S Q =+?；
3Q =
写上述分支点A 点的能量方程
211235()H H S Q Q =+++
2211231235()15()H H S Q Q S Q Q =--+=-+
上式代入2Q 及3Q ，则
2111111
51515[]2H H H S S S S -=-=-+
111533515222H H H -=--=--
111535335()22244
H H
H =--=-
平方 222
11111122
35(5)353535(5)2()2[2]424444H H H H H H -=-
-=-+ 化简得：22
11710350H H --=， 114H =
m
42 3.7410Q -=
=?m 3
/s 43 2.1210Q -=
===?m 3
/s 123Q Q Q ??
26．岗位送风所设风口向下，距地面4m 。要求在工作区（距地1.5m 高范围）造成直径为1.5m 射流截面，限定轴心速度为2m/s ，求喷嘴直径及出口流量。 [解]
（1）0 3.4R r a S =+?
0 6.8 1.5 6.80.08(4 1.5)0.14d D a S =-?=-?-=m
（2）00.07
0.672
0.6720.588 2.50.08
n r S S a ==?=?= 为主体段。
（3）0
00.08 2.50.2940.2940.072 6.520.9660.966
m a s r v v ??++=
=?=m/s 20000.07 6.520.1Q A v π=?=??=m 3/s
27． 已知煤气管路的直径为20厘米，长度为3000米，气体绝对压强1980p =kPa ，
1300T =K ，0.012λ=，煤气的490R =J/kg ?K ， 1.3K =。当出口的外界压力为490kPa
时求质量流量G 。 [解] 流体为等温流动，故
G ==
5.17====kg/s
28． 空气自01960p =kPa ，温度293K 的气罐中流出，沿长度20l =米，2D =厘米的管道流入2293p =kPa 的介质中。设流动为等温过程0.015λ=不计局部阻力，求出口流量。 [解
]
G =
=
=
=
=0.552=kg/s
29．求半径为1r 和2r 的两流线间流量的表达式，流速均为（a ）0r u =，u c r θ=;（b ）0r u =，
2u r θω=。
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量
9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。
第一章习题答案 选择题（单选题） 1.1 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 ）几何的点；（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。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807 899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3 。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。
【1-1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时，体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1，弹性系数为13.72×106Pa ，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？ 【解】（1）由1 β=-=P p dV Vdp E 可得，由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积，可由 1β= t t dV V dT
全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 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1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.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)，原设计操纵方法是：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( )
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 B.相交 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
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
【2012年】《液压与气压传动》继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作
用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统常使用液压油液作为工作介质。 1.3 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
流体力学与叶栅理论 课程考试试题 一、 选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（ ）； 重力（ ）； 离心力（ ）； 浮力（ ）； 压力（ ）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（ ） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程阻力也将增大一倍。（ ） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相等。（ ） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（ ） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（ ） 二、 回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数410Re ，问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？ 3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D =120.2mm ，d =119.8mm ，L =160mm ，
间隙内充满μ=·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图 3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分） 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d2=0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分）
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（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。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
习 题 六 1． 已知不可压缩平面流动的速度分布u=x 2+2x-4y ，v=-2xy-2y 。确定流动：（1）是否满足 连续性条件；（2）是否有旋；（3）驻点位置；（4）如存在速度势函数和流函数，求出它 们。4题 2． 已知不可压缩平面流动的速度势为：（1）?= r Q ln 2π；（2）?=x y arctan 2πΓ。求： （1）速度分布；（2）流函数和流动图案。5题图 3． 求以下平面流动的涡量场，并判断由给定涡量场能否唯一地确定相应的速度场。 （1） u=-y ，v=0；（2）u=-（x+y ），v=y ；（3）u=-y ，v=x ； 4． 已知平面流场的速度分布量为：r>a ，u=222y x y a +-ω，v=2 22y x x a +ω；r ≤a ，u=-y ω，v=x ω。ω为常数，a 为半径，求图中三条封闭曲线C 1，C 2，C 3的环量1Γ，2Γ，3Γ。 5． 证明以下分别用速度势和流函数表示的两个流场实际实际上是同一流场： 22y x x -+=?和y xy +=2ψ 6． 不压缩流体平面流动的速度势为x y x +-=2 2 ?，求其相应的流函数。 7． 在（1，0）和（-1，0）两点各有强度为4π的点源，试求在（0，0），（0，1），（0，-1）， （1，1）的速度。 8． 两个速度环量相等且为s m /102 =Γ的旋涡，分别位于y=3±处。求（1）原点处的分 速度u ，v ；（2）A （4，0）点处的u ，v ；（3）B （6，5）点处的u ，v ；（4）流线方程。15题图 9． 已知不可压缩流体平面流动的速度势为2 2 y x -=?，求在点（2，1.5）处的压强。设 驻点的压强为101kN/m 2 ，流体的密度为3 /19.1m kg =ρ。 10． 根据固定壁面可以和流线等价交换的原则，决定如下平面流动的速度势和沿壁面的 速度分布。 （1） 一强度为Q 的点源位于（a ，0）处，y 轴为固定壁面。 （2） 一强度为Q 的点汇位于（0，a ）处，x 轴为固定壁面。 11． x 轴上的两点（a ，0），（-a ，0）处分别放置强度为Q 的一个点源和一个点汇。证 明叠加后组合流动的流函数为： 2 222arctan 2a y x ay Q -+= πψ 12． 速度为V ∞的平行流和强度为Q 的点源叠加，形成绕半无穷体的流动。求其流函数 和速度势，并证明柱形体的外形方程为r=Q （θπθπsin 2/)∞-V ，它的宽度为Q/ V ∞。 13． 在平面xoy 上的点（a ，0），（-a ，0）处各放置一个强度为Q 的点源，在点（0，a ），
第二章 流体静力学 2-1如果地面上空气压力为0.101325MPa ，求距地面100m 和1000m 高空处的压力。 答：取空气密度为( )3 /226.1m kg =ρ，并注意到()()Pa a 6 10MP 1=。 （1）100米高空处： ()()()()()()() Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 5 23501000122.11203101325100/81.9/226.11001325.1?=-=??-?=-=ρ （2）1000米高空处： ()()() ()()()() Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 5 23501089298.0120271013251000/81.9/226.11001325.1?=-=??-?=-=ρ 2-2 如果海面压力为一个工程大气压，求潜艇下潜深度为50m 、500m 和5000m 时所承受海水的压力分别为多少？ 答：取海水密度为( )3 3 /10025.1m kg ?=ρ，并注意到所求压力为相对压力。 （1）当水深为50米时： () ( ) ()()Pa m s m m kg gh p 523310028.550/81.9/10025.1?=???==ρ。 （2）当水深为500米时： ()() ()()Pa m s m m kg gh p 623310028.5500/81.9/10025.1?=???==ρ。 （3）当水深为5000米时： ()() ()()Pa m s m m kg gh p 723310028.55000/81.9/10025.1?=???==ρ。 2-3试决定图示装置中A ，B 两点间的压力差。已知：mm 500h 1=，mm 200h 2=， mm 150h 3=，mm 250h 4=，mm 400h 5=；酒精重度31/7848m N =γ，水银重度 32/133400m N =γ，水的重度33/9810m N =γ。 答：设A ，B 两点的压力分别为A p 和B p ，1,2,3,4各个点处的压力分别为1p ，2p ，3 p 和4p 。根据各个等压面的关系有： 131h p p A γ+=， 2221h p p γ+=，
第一章 绪论 １－1 连续介质假设的条件是什么? 答：所研究问题中物体的特征尺度Ｌ,远远大于流体分子的平均自由行程l ，即l/L<<1。 1-2 设稀薄气体的分子自由行程是几米的数量级,问下列二种情况连续介质假设是否成立? （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时; (2)假象地球在这样的稀薄气体中运动时。 答：（1）不成立。 (2）成立。 1-3 粘性流体在静止时有没有切应力?理想流体在运动时有没有切应力?静止流体没有粘性吗？ 答：（1）由于0=dy dv ,因此0==dy dv μτ,没有剪切应力。 （2)对于理想流体,由于粘性系数0=μ,因此0==dy dv μ τ，没有剪切应力。 （3）粘性是流体的根本属性。只是在静止流体中，由于流场的速度为0,流体的粘性没有表现出来。 1－4 在水池和风洞中进行船模试验时,需要测定由下式定义的无因次数（雷诺数）ν UL =Re ,其中U 为试验速度,L 为船模长度，ν为流体的运动粘性系数。如果s m U /20=，m L 4=,温度由C ?10增到C ?40时，分别计算在水池和风洞中试验时的Re 数。(C ?10时 水和空气的运动粘性系数为410013.0-?和410014.0-?，C ?40时水和空气的运动粘性系 数为4100075.0-?和410179.0-?)。 答：C ?10时水的Re 为：()() 72410154.6/10013.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν。 C ?10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν 。 C ?40时水的Re 为：()() 82410067.1/100075.04)/(20Re ?=??== -s m m s m UL ν。
工程流体力学习题及答案（1） 1 某种液体的比重为3，试求其比容。 （答：3.3×10-4米3/公斤） 2 体积为5.26米3的某种油，质量为4480公斤，试求这种油的比重、密度与重度。 （答：0.85；851公斤/米3；8348牛/米3） 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3，试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 （答：800公斤力/米3；81.56公斤力·秒2/米4；1.25×10-3米3/公斤力） 4 试计算空气在温度t=4℃，绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答：42.4牛/米3；4.33公斤/米3；0.231米3/公斤） 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃，绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 （答：104牛/米3；10.6公斤/米3；0.09厘米3/公斤 ） 6 空气在蓄热室内于定压下，温度自20℃增高为400℃，问空气的体积增加了多少倍？ （答：1.3倍） 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃，烟气经烟道及其中设置的换热器后，至烟道出 口温度下降为500=t 出℃，若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3，求烟道入口与出口处烟气的密度。 （答：298.0=ρ人公斤/米3；452.0=ρ出 公斤/米3） 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 （答：15.49牛/米3） 9 已知速度为抛物线分布，如图示 y=0，4，8，12，17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3，求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ，其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ，
流体力学与叶栅理论课程考试试题 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（）；重力（）； 离心力（）；浮力（）； 压力（）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程 阻力也将增大一倍。（） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相 等。（） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（） 二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4 Re ， 10
3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图
3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如 确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分） 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d =0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水2 流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分） 题4图 5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直 径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各 在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20 分）
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错
第十一章习题简答 11-1 有一梯形断面渠道，底宽b = 3.0m ，边坡系数m =，底坡i = ，粗糙系数i = ，n = ，渠中发生均匀流时的水深h =1.6m 。试求通过渠中的流量Q 及流 速v 。 解：过流断面的面积为2 64.86.1)6.15.13()(m h mh b A =??+=+= 湿周m m h b x 76.85.116.1231222=+??+=++= 所以，通过渠中的流量s m nx A i Q /14.1876 .802.064.80018.033 23 521323521=??== 而流速s m A Q v /1.264 .814 .18=== 11-2 某梯形断面渠道，设计流量Q =12m 3/ s 。已知底宽b = 3m ，边坡系数m =，底坡i = ，粗糙系数n = 。试求水深h 。 解：过流断面面积h h h mh b A )25.13()(+=+= 湿周h h m h b x 2.3325.11231222+=+??+=++= 流量模数s m i Q K /7.169005 .0123=== 又3 2356 161111-=? ?? ??=?? ? ??==x A n x A x A n A R R n A R AC K () ()3 23522.3325.131-++=h h h n 假定一系列h 值，代入上式便可求得对应的K 值，计算结果列于表内，并绘出K=f(h)曲线，如下图所示。当K=169.7m 3/s 时，得h=1.015m 。 (课本答案为12.04m ，显然是错的，不可能水深有那么深的。) h(m) 0 1 K(m 3/s) 0 00.20.40.60.8 11.20 20 40 60 80 100120140160180200 K(m 3 /s) h (m ) 11-3 有一梯形断面渠道，底坡 i =，边坡系数 m =1，粗糙系数 n =，过水断面面积 。试求水力最优断面及相应的最大流量。若改为矩形断面，仍欲维持原有流量， 且其粗糙系数及底坡i 保持不变，问其最佳尺寸如何 解：梯形过流断面面积2 10)(m h mh b A m m m =+= —————————————— ① 水力最优梯形断面的宽深比为 83.0)111(2)1(222=-+=-+== m m h b m m m β —————— ② 由①②两式可得 b m =1.94m ，h m =2.34m 湿周56.81134.2294.1122 =+??+=++=m h b x m m
第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计，内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3，测压计读数h 1=100mm ，h 2=115mm 。与水相比，U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计（图3-43）的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知：H =3m ， h 1=1.4m ，h 2=2.5m ，h 3=1.2m ，h 4=2.3m ，水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图
【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2。试确定：（1） 容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？ 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ，0=y f ，g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = （1） ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ