第一章
1-4
解： 系统内水的总体积3
8m V =，水的体积膨胀系数V 0.005α=1/℃。 水温升高50T ?=℃时，水的体积膨胀量
3V 80.005502m V V T α?=???=??=。
答：略 1-6
解：油的运动粘度7
214.28
10m s ν--=??，密度3
678kg m
ρ-=?，则油的动力粘度74678 4.2810 2.910Pa s μρν--==??=??。
答：略 1-7
解：水的动力粘度
31.310Pa s μ-=??，密度3999.4k g m
ρ-=?，则水的运动粘度3
6211.310 1.310m s 999.4
μνρ---?===??。
答：略 1-9
解：如图示：在锥体表面距离定点x 处取一宽度为d x 的微圆环，则在x 处的微圆环的半径
sin r x α=。由牛顿粘性定律可得，微圆环所
受到的摩擦阻力
222sin d d 2d U r F A rdx x x
h ωπμωαμμπδδ
=??=??=，
微圆环旋转时所需的微圆力矩为332sin d d d M r F x x πμωα
δ
=?==
所以锥体旋转时所需的总力矩
3
34
cos 3cos cos 0
2sin 2sin d d 4H
H
H x M M x x α
ααπμωα
πμωαδ
δ??
===
?????
?
344342sin tan 4cos 2cos H H πμωα
πμωα
δ
αδα
=
=
答：略 1-10
解：设轴承内轴旋转角速度为ω，所以由牛顿粘性定律可得，内轴表面所受的摩擦阻力
2
22D
U b D
F A Db h ωμπωμμπδδ
?
===
， 内轴旋转的摩擦力矩3
24D b D M F μπωδ
== 克服摩擦需要消耗的功率23
4b D P M μπωωδ
==
所以内轴的圆周角速度1
9.37rad s ω-===? 所以内轴转速60609.37289.50rpm 22 3.14
n ωπ?===? 答：略 1-13
解：润滑油的动力粘度μρν=， 活塞表面所受的摩擦阻力2()2
U V dLV
F A
dL D d h D d πμμμπ===
--， 所以活塞运动所消耗的功率
22
22dLV dLV P FV D d D d
πμπρν===--
4322
3
2 3.149200.914410152.41030.48106 4.42KW (152.6152.4)10
----?????????==-? 答：略
第二章 流体静力学
2-1
解：在图中1－2等压面处列平衡方程：
1A P P =，2B Hg P P gh ρ=+，
因为12P P =，
所以A B Hg P P gh ρ=+， 所以
44A B 3
Hg 2.710( 2.910)0.420m 13.6109.81
P P h g ρ-?--?===?? 答：略 2-2
解：如图示，分别在等压面1-2，3-4处列平衡方程
213air1H O 1P P P gh ρ==+， 224air2H O 2P P P gh ρ==+
因为12g P P H ρ=+煤气，
air1air2air g P P H ρ=+
所以
air1air2H2O 12air 2
1212
12
air 2-(-)(-)--==+H O H O P P g h h gH g h h P P h h gH gH gH H
ρρρρρρ++=
=煤气3
-3100115101.280.53kg m 20
--??（）＝＋＝
答：略 2-3
解：如图示，在1-2等压面处列平衡方程
1A H2O 1P P gh ρ=+ 2a Hg 2P P gh ρ=+
因为12P P =，
所以，A H2O 1a Hg 2=P gh P gh ρρ++， 所以A a Hg 2H2O 1=-P P gh gh ρρ+
3333=101325+13.6109.8190010-109.8180010=213.6KPa --???????
答：略 2-5
解：如图示，设A 点距1-2等压面的距离为1h ，B 点距3-4等压面的距离为2h ，1-2等压面距基准面的距离为3h ，
在等压面1-2处列平衡方程，
212A H O 1P P P gh ρ==+
在等压面3-4处列平衡方程，234B H O 2-P P P gh ρ==
因为23Hg P P gh ρ=+，所以22A H O 1B H O 2Hg -P gh P gh gh ρρρ+=+， 故2Hg A B H O 12=-(+)gh P P g h h ρρ+，
又因为，21354810-h h -=?，223-30410h h h -=+?，所以
-212(548-304)100.244h h h h +=+?=+
所以，2Hg A B H O =-( 2.44)gh P P g h ρρ++，所以
2253A B H O 3
Hg H O - 2.44 2.744 1.944)10109.81 2.440.8409m (-)13.6-1109.81
P P g h g ρρρ+?-???==??（＋＝（） 答：略 2-7 解
：
有
压
力
引
起
的
压
强
F 22
2
445788
=
=
==46059.4Pa 3.140.44
F
F P d d π
π?? 如图示，在等压面1-2处列平衡方程
21a F oi 1H O 2P P P gh gh ρρ=+++，
2a Hg P P gH ρ=+
因为12P P =，所以，
2a F oi 1H O 2a Hg =P P gh gh P gH ρρρ++++，
所以
2-23-2
F oi 1H O 2
3
Hg 46059.4+8009.813010109.815010=
==0.399m 13.6109.81
P gh gh H g
ρρρ++???+?????答：略 2-10
解：如图示，1-1，2-2，3-3分别为等压面，
设2-2面距A-B 面的距离为H ，B 点到3-3面的距离为B h
在1-1等压面处列等压面方程
1A 12Hg 1+()oi P p g h H P gh ρρ=+=+
因为23
B -(-)oi P p g h H ρ=，所以A 13
B H g ()-
(-)o i o i
p g h H
p g h H g
h ρρρ
++=+，
即A 1B 3H g
()oi p g h h p gh ρρ++=+ 在
3-3
等压面处列等压面方程得3B B 2Hg 2+(-)+oi P p g h h gh ρρ=，所以
3-2
A B H g 12
-(
-
)g ()(13.610-830)
9.81(6051)10=
a oi
p p h h ρρ=+=
???+? 答：略
2-14
解：活塞的受力分析如图示， 所以
2
22(-)
--10%4
4
e D D d P P F F
ππ?
?
?=故
2222
422222-4(10%+1)1034 1.17848=9.8110+=1188.43KPa 10 3.14(1010)
e D d F P P D D π-??-??=?+????答：略 2-15
解：当中间隔板受到的液体总压力为零时，隔板两侧的叶位高度肯定相等，且等于h 。在加速度a 和g 的作用下，容器中液体处于相对静止状态，隔板两侧液体的等压面与水平面的夹角分别
为
1
α、
2
α，所以
12tan tan a
g
αα=-
=， 因为12
1212tan tan 22
h h h h l l αα--=-
==-，即1212h h h h l l --=，所以211212h l h l h l l +=+ 因为1
1
2h h a g l --=-，所以2112
1
122111111222()h l h l h l l h l h l a g g l l l l +-+-==+
答：略 2-17
解：（1）由题意得单位质量力
=0x f ，y =0f ，-z f g a =+
由于容器中水处于相对静止状态，所以压强差微分方程为
(d d d )(-)d x y z dp f x f y f z a g z ρρ=++=
当0z =，a p p =，当-z h =，p p =，对方程两边同时积分得
-0
d (-)d a
p
h
p p a g z ρ=?
?，所以--(-)a p p h a g ρ=，
所以3-(-)101325-10 1.5(4.9-9.81)108.69KPa a p p h a g ρ==??=
（2）若-(-)a a p p h a g P ρ==，所以-0a g =，即-2
9.81m s a g ==?
（3）若-(-)0a p p h a g ρ==，则(-)a h a g p ρ=， 即-23101325
9.81=77.36m s 10 1.5
a p a g h ρ=
+=+?? 答：略
作业存在的主要问题：
● 答题格式不规范，必须的公式、图表以及一些符号说明没有在答案中体现。
● 个别学生只列公式，不计算，直接将题后答案搬上去。甚至有同学将一道题的答案写在
了两道题的结果上。 ● 存在较为严重的抄袭现象。
● 书中答案未必正确，不要迷信书中结果。
流体力学作业 第二章 2
2-19
解：如图所示，建立坐标系，设容器的旋转速度为ω，则在0z =，0r r =容器开口处液面的表压
22
22
0(
)22
r r p g z C C g
ρωωρ=-+=
+
又因为在顶盖开口处0z =，0r r =的表压
p gh ρ=。所以有 22
02
r p C gh ρωρ=
+=，所以22
02
r C gh ρωρ=-
，所以在0z =处容器液面的压强公式为
2220()
2
r r p gh ρωρ-=+
，
在容器顶部距中心r 处取微圆环d r ，则微圆环所受到的压力为
2220()
d d 2d 2()d 2
r r F p A rp r r gh r ρωππρ-===+
所以整个容器顶盖受到的总压力为
22222
23
00222200
()
d 2()d 2[()d d ]
2
2
2
d d d d r r r r F F r gh r gh r r r ρωρωρωπρπρ-==+
=-
+????
22222
24
2
24
00220
2[()]2[
]()
2
2
8
2
4
64
d d r r r r d d gh gh ρωρωρωππρωπρπρ=-
+=-
+
当0F =时，即222
24
0()02
4
64
r d d gh ρωππρωρ-
+
=
所以，2
2
2
220
()28
d d r ghd πρωπρ-=，
故144.744rad s ω-=
==?， 所以容器的转速为606044.744
427.27rpm 22n ωππ
?===
2－22 解:
设闸门宽为 1.2m b =，长为10.9m L =。闸门和重物共重10000N ，重心距轴A 的水平间距为
0.3m L =。
（1）求液体作用在闸门上的总压力F
1
1111(sin sin )(sin )22
c L L
F gh A g H L bL g H bL ρρθθρθ==-+
=-
（2）总压力F 的作用点D x
3
1
1111
21223
2
Cy D C C bL I L L
x x L x A bL =+=+=
（3）所以作用在A 点处的力矩为2
112(sin )23
D L g H bL M Fx ρθ-
==
当闸门刚好打开时,有G M F L =,即2
112(sin )23
G L g H bL F L ρθ-
= 所以，
122
133100000.30.9
sin sin 600.862m 22210009.81 1.20.92
G F L L H gbL θρ??=
+=+=????
2－28 解：
如图示，作用在上半球体上的压强左右对称，所以总压力的水平分力为零。根据压力体的概念，上半球体的压力体如图阴影部分所示。垂直分力方向向上，其大小为
23
14()[()()]22232
d d d F gV g V V g πρρρπ==-=-压力体圆柱半球
3
33109.81 3.14210.27KN 2424
g d ρπ???=
==
2－33
解：如图所示：柱形体在液体中所受的水平分力合力为零，仅受竖直向上的浮力作用。 浸没在上层流体（1ρ）中的柱体受到的浮力111F gV ρ=；
浸没在上层流体（2ρ）中的柱体受到的浮力222F gV ρ=，所以柱形体所受到的合力
1211221122()F F F gV gV g V V ρρρρ=+=+=+,方向竖直向上。
2－20
解：如图所示，建立坐标系，当系统静止时，圆筒内液面距底面1h ，圆管内液面高度为1H ,当系统转动时,圆筒内液面高度下降h ，圆管内液面上升H ，根据流体质量守恒定律可知，
2
2
12244d d h H ππ=，即2122
2d h
H d =,
当系统静止时，活塞底面处液面对活塞的压力等于活塞的重力，即2
111()
4
d mg g H h πρ=-。
当系统旋转时，液体压强的分布公式为22
()2r p g z C g
ωρ=-+，
当r R =，11z H H h h =+-+时，0p =， 即22
110(
())2R g H H h h C g
ωρ=-+-++，可得
22
11(
)2R C g H H h h g
ωρ=---+-,所以液体表压的分布公式为
22
22
2221111()
(
)(
)[
]
222r R r R p g z g H H h h g z H H h h g
g
g
ωωωρρρ-=----+-=-++-+在活塞底面半径为r 处取微元环dr ，则作用在活塞表面（0z =）的总力为
11122222211000
()
d 2d 2[]d 2d d d r R F F p r r g H H h h r r g
ωππρ-===++-+???
1
123
22
22110
2[d ()d ]22d d r R g r H H h h r r g
g ωωπρ=++-+-
?
?
1
124222
2
2110
22[()
]8
22
d d r
R r g H H h h g
ωωπρ
πρ=++-+-
24
2
22
1111()64
4
2d gd R H H h h g
πρωπρω=
+
+-+-
因为作用在活塞底面上的总压力F 等于活塞的总重量，即F mg =，所以
24
2
2
22
1111111()()
64
4
24
d gd d R H H h h g H h mg g
πρωπρπωρ+
+-+-
=-=，所以
22
2
2
116(
)
2R g H h g d ωω--=
，因为212
2
2d h H d =，30n πω=，所以2222122122
(8)
3016(1)
2n R d h d g d π-=?+
2－25 解：
设闸门宽为b ，则左侧水体作用在闸门上的总压力为
211123
c gbH F gh A ρρ==，其作用点位置
33311111()()sin 60sin 60
131********sin 602sin 60
Cy D C C H H b b I H H H x x H bH H bH x A =+=+=+=
右侧水体作用在闸门上的总压力为
2
22222sin 60sin 603
c h h gbh F gh A g b ρρρ===
其作用点位置
3
22
222(
)sin 60
122sin 6092sin 60sin 60
Cy D C C h b I h x x h h x A b
=+=+=
当闸门自动开启时，力1F 和2F 对O 点的力矩相等，即
1122(
)()sin 60sin 60D D H h
F x x F x x --=-+，所以 112212
(
)()sin 60sin 60D D H h
F x F x x F F ---=
+
2222
2132())3sin 601839sin 602233
gbH H H gbh h
gbH gbh
ρρρρ---=+
332213)31893H h H h
--=
+
3322132)0.43189320.4
?-?=
+
0.83m =
2-30 解:
如图示,用压流体求解竖直方向上的静水总压力
4567470174324()F g V V V ρ=--
2-32
解：设闸门宽为1 1.2m L =，长为20.9m L =。闸门
和重物共重10000N ，重心距轴A 的水平间距为0.3m L =。以AB 板为X 轴建立坐标系，距A 点X 处取一微元dx ，则微元体的面积为L1dx ，微元体处的压强为
2(sin sin )a p p g H L x ρθθ=+-+
所以微元体所受到的压力为121d d ((sin sin ))d a F pL x p g H L x L x ρθθ==+-+ 该力对A 点的力矩21d d ((sin sin ))d a M x F p g H L x L x x ρθθ==+-+ 所以，整个水施加在闸门上的总力矩为
22
210
d ((sin sin ))d L L a M M p g H L x L x x
ρθθ==+-+??2
120
((sin )sin )d L a L p g H L gx x x ρθρθ=+-+?
22
21210
[(sin )]d sin d L L a L p g H L x x L gx x ρθρθ=+-+??
2
2
2
3
21
10
[(sin )]sin 2
3
L L a x x p g H L L L g ρθρθ
=+-+
232
2211[(sin )]sin 23
a L L p g H L L L g ρθρθ=+-+
若闸门刚好能打开，则M GL =
所以2322211[(sin )]sin 23
a L L
p g H L L L g GL ρθρθ+-+=
332
211222
2121
sin 2(sin )
33(sin )2
a a L L GL L g GL L g g H L p p L L L L ρθρθρθ---=-=- 3
212
12
22(sin )
3sin a L GL L g p
L L H L g
ρθθρ--=+
3
2
0.92(100000.3 1.210009.81sin 60)
3101325
1.20.90.9sin 6010009.81
?-????-?=?+
?=
3
2
1.22(100000.30.910009.81sin 60)
3101325
0.9 1.21.2sin 6010009.81
?-????-?=?+
?=
第三章
解：流场的速度分布为2
2
i 3j 2k x y y z υ=-+
(1) 流动属于三维流动
(2) 222
22d ()()()32d x x x x x x x y z v v v v v x y x y x y a v v v x y y z t t x y z x y z
???????==+++=-+??????? 32223x y x y =-
同理可得：
22d (3)(3)(3)
329d y y y y y y x
y
z
v v v v v y y y a v v v x y
y z y t
t
x
y
z
x y z
?????-?-?-=
=
+++=-+=???????222
223d (2)(2)(2)328d z z z z z z x y z v v v v v z z z a v v v x y y z z t t x y z x y z
???????==+++=-+=???????所以，(3,1,2)
27x a =，(3,1,2)
9y
a =,(3,1,2)
64z
a =
答： 3－2
解：(1) 该流动属于三维流动，
(2) 流场的速度分布为3
3
(42)i (3)j x y xy x y z υ=+++-+
,
d d x x x x x x x y z v v v v v
a v v v t t x y z
????=
=+++???? 333
3
(42)(42)(42)(3)
x y xy x y xy x y xy x y z x y
?++?++=+++-+?? 323(42)(12)(3)(2)x y xy x y x y z x =++++-++d d y y y y y y x
y
z
v v v v v a v v v t t x y z
????=
=+++????
333
3
(3)(3)(42)(3)
x y z x y z x y xy x y z x y
?-+?-+=+++-+?? 3233(42)3(3)x y xy y x y z =++--+
所以，(2,2,3)
2004x
a =，(2,2,3)
108y
a =
解：平面流动的速度分布为2222i j 2()2()
y x v x y x y ππ-ΓΓ=
+++ ，则其流线方程为 d d x y
x y
v v =
，则2222d d 2()2()
x y
x y x y ππ=++，
所以，
2222d d 2()2()
x y
x y x y x y ππΓ-Γ=++
即：d d 0x x y y +=，方程两边积分得：
22
constant 2
x y +=， 所以流线方程为2
2
constant x y += 3-12
解：由题意知：0.02m d =，10.01m d =，20.015m d =，10.3m/s v =，20.6m/s v =， 根据质量流量守恒定律知，12Q Q Q =+，所以
22
22431122()(0.010.30.0150.6) 1.29610m /s 4
4
Q d v d v π
π
-=
+=
?+?=?
所以总管中的流速4
2
2
1.296100.4125m/s 0.024
4
Q
v d π
π
-?=
=
=?
3-30
解：取平板进、出口，平板上面、流体上表面内的流体为控制体，如图所示。由题意知，当y 从0变化到h 时，流速从0线性的增大到v ∞，所以速度梯度为
v y h
∞
。设出口截面2－2上面高度为H ，在2－2截面处的y 处取微元体d y ，则微元体的
流速为
v y h
∞
，微元体的流体质量流量为d v yb y h ρ∞。
由连续方程知，
d d h
h
v bv
v b h v b H by y v b H y y
h h
∞∞∞∞∞??=??+=??+?
?
2
2
2
h
bv hbv y v b H v b H h ∞∞
∞∞=??+?
=??+
所以可得：2
h H =
。 设平板对作用在流体上的力为'
F ，由动量定理知
2
'
0()d h
v
F v Hb v y b y v hb v h
ρρρ∞∞∞∞∞=?+-??
2222
2
d h
v v Hb b y y v hb h ρρρ∞
∞
∞=+-?
232
22
3
h
v y
v Hb b v hb h ρρ
ρ∞∞∞=+- 2
2
2
2
3
bhv bhv bhv ρρρ∞
∞
∞=
+
-
2
6
bhv ρ∞
=-
根据力与反作用力的关系得，流体作用在平板上的力2
'
6
bhv F F ρ∞
==，方向向右。
3－31
解：取泵和管的进、出口以及泵管内的体积为控制体，设系统对水的作用力为'
F ，由动力定理得：
'321()0.0810(120.5)920v F q v v N ρ=-=??-=（方向向左）
，
则水对船的作用力'
920F F N =-=-（负号表示作用力方向与流速方向相反） 3-32
解：取进口表面1-1、出口表面2-2和渐缩弯管内表面内的体积为控制体，建立坐标系，如图所示。由质量守恒定律可知：
2
2
12124
4
d d v v ππ=
，所以
221121215
(
)() 2.510m s 7.5
d v v d -==?=?,
在进口1-1和出口2-2表面列伯努利方程，忽略两截面的高度影响。
2
2
12
122
2
e e v v p p ρρ+
=+
，所以
22
3224
1221()
10(2.510)
6.861021725Pa 2
2
e e v v p p ρ-?-=+
=?+=
设支撑管对流体的水平和竖直方向上的作用力分别为x F 、y F ，由动量定理得：
2
2
111
11(0)4
4
x e d d F p v v ππρ+=
-
2
2
222
22(0)4
4
y e d d F p v v ππρ-=
-
所以
2
2
2
2111111
11(0)()4
4
4
x e e d d d F v v p v p πππρρ=
--=-
+
2
3240.15(10 2.5 6.8610)1322.71N 4
π?=-
?+?=-
2
2
2
2222222
22(0)()4
4
4
y e e d d d F v v p v p πππρρ=
-+=
+
2
320.075(101021725)537.76N 4
π?=
?+=
所以1427.75N F =
==
力F 与水平线之间的夹角537.76
arctan arctan(
)1322.71
y x
F F α==-＝158°
3-37
解：取射流的自由表面、平板壁面和虚线内的圆柱面所包围的体积为控制体。如图所示，建立坐标系。设支撑平板所需的力为F ，在平板壁面处流体的速度为0，由动量定理得：
2
2
3
000.05(0)0.831020(020)651.884
4
d F v v N ππρ
?=-=??
??-=-（负号表示方向
与流速方向相反）。 3－40
解：喷嘴处的出口速度41
45.610 3.011m s 220.9310
v q v A ---?===??? 设转速为n ，则
2sin 60n r v πα=，即230sin 30 3.011sin 45
81.326rpm 2510v n r αππ-??===?? 所以角速度为12281.326
8.516s 6060
n ππω-??=
==。 取洒水器转臂壁面和两喷嘴出口截面内的体积为控制体积。圆柱坐标系固连于洒水器，OZ 轴垂直相外，切向与相对速度同向。由于洒水器左右对称，所以其相对速度v 的径向分量n v 对转轴的力矩为零。只有其周向分量r v 对转轴存在力矩。所以由动量矩定理可得：
4sin 451000 5.6100.25 3.011sin 450.298N m z v r v M q rv q rv ρρ-===?????=?
3－42
解：水的流速122
440.125
4m s 0.2
v q v d ππ-?===??；
第三章中有关动量矩的计算中，特别是计算旋转坐标系的动量矩的过程中，一定要牢记：单
位质量流体的动量矩r v η=?
，即：动量矩矢量是半径矢量与单位质量流体的动量矢量的
向量积。一定要牢记先后顺序，次序颠倒，会影响结果的正负性（结果的方向性）。
第四章
4-1 解:略 4-2
解:要使两者流动相似,必须保证弗劳德数相等,即符合重力相似准则。 (1)模型的堰顶水头'
3
0.15m 20
l h k h ==
= (2) 因为'r r
F F =，所以，
'11'2
2
()
()
v v gl gl =
，11
''2
21()()20
v v l k v l ===
因为'2
v v q l v v q k k k q ==，所以原型上的流量'311
2220.19339.88m s 11
()()2020
v v l v q q k k -===? (3)根据压力相似准则，其欧拉数也相等，即：''
2
''2p p Eu Eu v v
ρρ=== 所以2'
'''22111960
39200Pa 120
v
v p p p v k ρρ===-=- 4-3
流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： 0ρρ=d ，0 γγ=c 30/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：336/1260101026.1m kg =??=-ρ 3/123488.91260m N g =?==ργ 1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.210 41010002956 --?=?=??-=β 299/104.0105.211m N E p p ?=?==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00=??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故： 26400/1027.16108.9140004 .22004.2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?-=?+?-=?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为：
()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?=?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()???? ? ??-?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145 0l E p T V V p T =???? ?????-??+=???? ???-?+=β ()kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=?= μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025-?=?==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 4025-?===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.010 4100089.05=???==-ρνμ 1-8解：2/1147001 .01147.1m N u =?== δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.02 15.0065.021m N d D u u =-?=-==μδμτ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ 第二章 2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。根据等压面理论，有 21p gh p a +=ρ （1） gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2） 由式（1）解出p 2后代入（2），整理得： gz gh p z H g p a 2121)(ρρρ+-=++
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
《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。
1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为0 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T 1和T 2作用，由dy du A T μ=可得 12U 1515T T T A A 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ? ?=+=+=??+= ?--?? （方向与u 相 反） 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： θ ππcos 22dh r dl r dA ? =?= 切应力： θ πσωμμ τcos 2rdh r dA dy du dA dT ?=?=?= 微元阻力矩： dM=dT·r
阻力矩： 2-12 圆柱形容器的半径cm R 15=，高cm H 50=，盛水深cm h 30=，若容器以等 角速度ω绕z 轴旋转，试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。 解：因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半，因此，当容器旋转使水上升到最高时，旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部 h’= 2(H-h)= 40cm 等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为 0222p gz r p +??? ? ??-=ωρ 对于液面，p=p 0 , 则g r z 22 2ω=，可得出2 2r gz =ω 将z=h ’,r=R 代入上式得s R gh /671.1815.04 .08.92' 22 2=??== ω 2-13 装满油的圆柱形容器，直径cm D 80=，油的密度3 /801m kg =ρ，顶盖中心点装有真空表，表的读数为Pa 4900，试求：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小和方向；（2）容器以等角速度1 20-=s ω旋转时，真空表的读数值不变，作用于顶盖上总压力的大小和方向。
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
一、选择题 1、流体传动系统工作过程中，其流体流动存在的损失有( A ) A、沿程损失和局部损失， B、动能损失和势能损失， C、动力损失和静压损失， D、机械损失和容积损失 2、液压千斤顶是依据（ C ）工作的。 A、牛顿内摩擦定律 B、伯努力方程 C、帕斯卡原理 D、欧拉方程 3、描述液体粘性主要是依据（ D ） A、液体静力学原理 B、帕斯卡原理 C、能量守恒定律 D、牛顿内摩擦定律 4、在流场中任意封闭曲线上的每一点流线组成的表面称为流管。与真实管路相比（C ）。 A、完全相同 B、完全无关 C、计算时具有等效性 D、无边界性 5、一般把( C )的假想液体称为理想液体 A、无粘性且可压缩， B、有粘性且可压缩， C、无粘性且不可压缩， D、有粘性且不可压缩 6、进行管路中流动计算时，所用到的流速是( D ) A、最大速度 B、管中心流速 C、边界流速 D、平均流速 7、( A )是能量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、伯努力方程， B、动量方程， C、连续方程， D、静力学方程 8、（ A ）是用来判断液体流动的状态 A、雷诺实验 B、牛顿实验 C、帕斯卡实验 D、伯努力实验 9、黏度的测量一般采用相对黏度的概念表示黏度的大小，各国应用单位不同，我国采用的是（ D ） A、雷氏黏度 B、赛氏黏度 C、动力黏度 D、恩氏黏度 10、流体传动主要是利用液体的( B )来传递能量的 A、动力能 B、压力能， C、势能， D、信号 11、静止液体内任一点处的压力在各个方向上都( B ) A、不相等的， B、相等的， C、不确定的 12、连续性方程是( C )守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、能量， B、数量， C、质量 D、动量 13、流线是流场中的一条条曲线，表示的是（ B ） A、流场的分布情况， B、各质点的运动状态 C、某质点的运动轨迹， D、一定是光滑曲线 14、流体力学分类时常分为（ A ）流体力学 A、工程和理论， B、基础和应用 C、应用和研究， D、理论和基础 15、流体力学研究的对象（ A ） A、液体和气体 B、所有物质， C、水和空气 D、纯牛顿流体 16、27、超音速流动,是指马赫数在( B )时的流动 A、0.7 < M < 1.3 B、1.3 < M ≤5 C、M > 5 D、0.3 ≤M ≤0.7 17、静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液体的（A ）可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。 A、压力能和位能， B、动能和势能， C、压力能和势能 D、位能和动能 18、由液体静力学基本方程式可知，静止液体内的压力随液体深度是呈( A )规律分布的 A、直线， B、曲线， C、抛物线 D、不变 19、我国法定的压力单位为（ A ） A、MPa B、kgf/cm2 C、bar D、mm水柱 20、理想液体作恒定流动时具有（ A ）三种能量形成，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换。 A压力能、位能和动能，B、势能、位能和动能， C、核能、位能和动能， D、压力能、位能和势能 21、研究流体沿程损失系数的是（A） A、尼古拉兹实验 B、雷诺实验 C、伯努力实验 D、达西实验 22、机械油等工作液体随温度升高，其粘度( B ) A、增大， B、减小， C、不变 D、呈现不规则变化
【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
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
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
5.1题 5.3题 解：按小孔出流计算出口流量为： 则每水面下降的微段需要的时间为： 故需要时间为： 5.4解：依据题意，为短管出流水力计算问题。 可以先计算短流量，则灌水时间可求。 2 0.62 1.218/4d Q L s πμ==? =20.82 1.612/4 N N d Q L s πμ==? =0.756 1.512p H m γ = =2 30.62/4 d Q s πμ==? =40bldH dH dT Q = = 2.8 0.5 04080 6900.1939 dH T H s === ? Q =253280.0768V T s Q == =230.0768/m s π==
5.5解：水面最终保持平衡，即说明自流管的流量最终将与两台水泵的抽水量相同。 5.14设并联前的流量为 Q1，并联后左管的流量为Q2 ，则并联后的右管流量为1/2Q2。 利用长管出流方程H=ALQ 平方 有： 5.17解：总扬程包括抬水高度及水头损失， .... 流入 吸出Q Q =A Q = 流入 161C R n == 221133889.80.0110.02580.2 ()4gn R λ???== =25023600d Q π?∴===流入 0.57H m ?=2222112222152()24H ALQ H ALQ AL Q ALQ ===+ = 22 1122520.794Q ALQ ALQ Q =?==2 2g f g l v H H h H d g λ =+=+22 40.07 1.42/0.254 Q v m s d ππ?===?221500 1.42200.02535.5620.2529.8g l v H H m d g λ ∴=+=+??=?98000.0735.56 443.50.55a a QH QH N kW N γγ η η ??=?===
1、1 A prｅｓsure oｆ２10６Ｎ/ｍ2 is apｐlｉed ｔo a maｓs ｏf wａt ｅr that ｉｎitially fｉlled a 1,０00cm3 volume、Ｅｓｔiｍaｔe iｔｓvoｌume ａfter the prｅssｕｒe isａpplied、 将2１０６N/ｍ２得压强施加于初始体积为1,000ｃｍ3得水上，计算加压后水得体积。 (999、1cｍ3) 1、２As shown ｉn Fig、1－9，iｎa heａ ｔinｇsyｓtｅmｔhｅｒe is a dilatatioｎwate ｒtａｎk、Tｈe wｈolｅvolｕme oｆｔｈｅ waｔer inｔhe ｓｙｓｔem ｉｓ8m3、The largｅｓt tempeｒatｕre rise is 5０0C and tｈe coefficient of volume expanｓion iｓv＝0、0 ００５１/K，whａt ｉs tｈe smallesｔcｕ bage ｏf thｅwater bank？ 如图1-10所示,一采暖系统在顶部设一膨胀水 箱,系统内得水总体积为8m３,最大温升500Ｃ,膨胀系数v=0、0０51/K,求该水箱得最小容积？（0、2ｍ３）Ｆiｇ、1-9 Prｏｂｌem 1、2 1、3 Wｈｅn thｅinｃrement ｏf presｓuｒe is ５０kＰa，ｔｈe deｎsｉty of ａcerｔaｉn liquｉd is ０、0２%、Find thｅｂulｋｍodulus ｏf tｈe ｌiquid、 当压强增量为５0ｋPa时,某种液体得密度增加０、０２%。求该液体得体积模量。( ２、51０8Pa) 1、4 Fig、1-10 sｈows the cｒoss－seｃｔ ion of ａｎｏｉｌtａnｋ, its diｍenｓ ions ａｒｅlength a=0、6m, width b=０、4m, heigｈｔＨ=0、5m、Ｔｈe diameｔer of n ｏzｚｌe is ｄ=0、05m, heiｇht h=０、08m、 Ｏil ｆillｓto the uppｅr edge of thｅtank， finｄ: (1)Ｉｆonlｙthe tｈerｍal ｅxpansion cｏefficｉｅｎｔv=6、5１0-４1／K of ｔｈe oil tankｉs ｃonｓiderｅd, wh ａt is thｅvoluｍe Fig、1-１0Ｐｒoblｅm1、4 of oil spilleｄfrom tｈe taｎk when ｔhe temperatuｒe ofｏil iｎｃreases from t1=-200C to t２=20０C? (2)Ｉf thｅlineａr expａnsｉon coｅfficienｔl＝1、210-51/K ｏf ｔhｅoiｌtａnk is consｉdered, what is the result iｎｔhiｓｃaｓe? 图1－1０为一油箱横截面，其尺寸为长a＝0、6m、宽b＝0、４m、高H＝０、５m,油嘴直径d=0、０5ｍ,高h＝０、０８m。由装到齐油箱得上壁,求: (1)如果只考虑油液得热膨胀系数v＝6、51０－41／Ｋ时，油液从ｔ1=-２ 0０Ｃ上升到 t2＝2００Ｃ时,油箱中有多少体积得油溢出？
1、作用在流体的质量力包括 （ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面张力Ｄ 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是： （ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 （ A ） A相重合； B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是（ C ） Ａ p abs=p+p v Ｂ p=p abs+p a Ｃ p v=p a-p abs Ｄ p
= p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌe）一定。
流体力学网上作业题参考答案 第一章：绪论（56） 一、名词解释 1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。 2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均 后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。 4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。 5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。 6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。 7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。 8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。 9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。 10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。 11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。 12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。 13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。 14．牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 二、选择题 1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ）。 A 粘性是流体的固有属性 B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低 4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ） A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气 5. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力 6、在水力学中，单位质量力是指（ C ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 7、运动粘度与动力粘度的关系是（ A ） A μ υ ρ = B g μ υ= C υ μ ρ = D g υ μ=
第一章绪论 思考题 1- 1何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空 间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话， 则含有气泡的液体可以适用连续介质模 型。 习题1 1-3如题图所示，设平行板间隙为 0.5mm ，中间充满液体，上板以 U = 0.25m/s 的速度 平移，施于单位面积的力为 2Pa ,试求液体的粘度为多少？ 解： F A 液体粘度 1-4求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： F du A dy A dL FY dLU 第二章流体静力学 习题2 2-5用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为 m ,试求水面的压强 p o 。 解： P A P 0 水 g(3.0m 1.4m) P A P B 汞 g(2.5m 1.4m) P B P C 水 g(2.5m 1.2 m) P C P D 汞 g(2.3m 1.2m) P D 0 pa du U dy Y 3 FY 2 0.5 10 4 10 3Pa s AU 0.25 8.34 0.2 10 3 6 0.0648Pa s 3.14 (120 140) 10 0.493
2-9 —盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律: (1) P0汞g 2.2m 水g5 2.9m 133416 2.2 9800 2.9 2.65 10 Pa
自由降落; 解： （2） 以等加速度a 向上运动。 p P 0 (g a si n )h （1） 90 ,相对压强P 0 P 0 （2） 90 ,绝对压强P 0 P a P P a h(g a) 2- 12试求开启题图所示水闸闸门所需的单 宽拉力 F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： 闸门所受的单宽静压力 F 1 b 一2—9800[3 (3 2)] 1 2 二 2 4 9.05 10 N F i 作用点 y c 匹 h1 2(h1 h2) 1.25m 3si n60 h (h 1 h 2) F 1 y c F 2 理，F 2 F cos60 所求拉力 F 98.05kN sin60 2-16试定性绘出题图中各 ABC 曲面的压力体图。 答： h 2 2si n60 g[hi (h i h 2)] b C
流体力学课后答案 一、流体静力学实验 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、当时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答：以当时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。（3）在测压管5中，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为。 3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式，从而求得。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容重；为测压管的内径；为毛细升高。常温（）的水，或，。水与玻璃的浸润角很小，可认为。于是有 一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时。相互抵消了。 5、过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平是不是等压面？哪一部分液体是同 一等压面？ 答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面： （1）重力液体； （2）静止； （3）连通； （4）连通介质为同一均质液体； （5）同一水平面 而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 ※6、用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 答：关闭各通气阀，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 ※7、该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm。
工程流体力学课后作业答案-莫乃榕版本
流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： ρρ= d ，0 γγ=c 3 0/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 3 0/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：3 36 /1260101026.1m kg =??=-ρ 3 /123488.91260m N g =?==ργ 1-3 解 ：2 69/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解： N m p V V p /105.2104101000295 6 --?=?=??-=β 2 99 /104.0105.211m N E p p ?=?= = -β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00 =??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。
故： 2 6400/1027.16108.9140004 .22004 .2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?- =?+?- =?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为： ()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?= ?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()? ??? ???- ?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()()) (63.197108.9140001018.01200006.01200 1145 0l E p T V V p T =??? ? ?????-??+= ???? ? ??-?+= β () kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.0100 28 =?=μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025 -?=?==ρμ ν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 40 25 -?===ν