长沙理工大学2013高等流体力学模拟试卷

---○---○---………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 ………… 中南大学考试试卷2013~2014 学年二学期 流体力学课程 时间100分钟32学时，2学分，闭卷，总分100分，占总评成绩 70 %一、判断题（请在后面的括号中，正确的填√，错误的填×）（15分） 1. 若流体的速度分布梯度为直线，则液流各层的剪切应力大小相等。

（ ） 2. 在连续介质假设条件下，液体中各物理量的变化是连续的。

（ ） 3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。

（ ） 4. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。

（ ） 5. 自由射流的流束上的流体压强处处为大气压。

（ ） 6. 伯努力方程适用于各种流体。

（ ） 7. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。

（ ） 8. 并联管道各分支管路的分支点和汇合点的压强降一定相等。

（ ） 9. 理想流体是不可压缩的流体。

（ ） 10. 完全展开的层流是定常流动。

（ ）二、选择填空题（15分）1. 已知水流的沿程阻力摩擦系数λ 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于( )(1) 层流区 ； (2) 紊流光滑区； (3) 紊流过渡粗糙区 ； (4) 紊流粗糙区 。

2. 在平衡液体中，质量力与等压面( )（1）重合； （2）正交； （3）平行； （4）没有关系。

3. 雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( )（1） 层流和湍流； （2）恒定流和非恒定流； （3） 急流和缓流； （4）均匀流和非均匀流。

4. 在流体力学建模中，当压强或压强降很重要时，会出现（ ）（1）雷诺数； （2）欧拉数； （3）韦伯数； （4）弗劳德数； （5）马赫数。

5. 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。

（ ）（1）运行轨迹是否是圆周曲线 （2）是否绕自身轴旋转（3）流线是否是蜗旋 （4）流线是否是圆周曲线 6. 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（ ）（1）重合 （2）相切 （3）平行 （4）相交7. 关于流体流向的正确说法是（ ）（1）一定是从高压处往低压处流； （2）一定是从流速大处往流速小处流； （3）一定是从机械能大处往机械能小处流； （4）一定是从高处往低处流。

流体力学模拟考试题+参考答案1、离心泵装置中( )的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。

A、排出管路B、调节管路C、吸入管路D、分支管路答案：C2、关小离心泵的出口阀，吸入口处的压力如何变化( )A、减小B、不能确定C、不变D、增大答案：D3、喘振是( )时，所出现的一种不稳定工作状态A、实际流量小于性能曲线所表明的最小流量B、实际流量小于性能曲线所表明的最大流量C、实际流量大于性能曲线所表明的最大流量D、实际流量大于性能曲线所表明的最小流量答案：A4、流体运动时，能量损失的根本原因是由于流体存在着( )A、湍流B、压力C、黏性D、动能答案：C5、气体的黏度随温度升高…….( )A、略有改变B、增大C、减小D、不变答案：B6、流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能将( )A、不变B、增加C、减小答案：C7、低温乙烯泵的泵出口最小流量止回阀在( )打开。

A、泵出口流量小于额定流量的10％B、泵出口流量超过额定流量的10％C、泵出口流量超过额定流量的25％D、泵出口流量小于额定流量的25％答案：D8、流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的( )项A、动能B、静压能C、位能D、总机械能答案：B9、输送小流量，但需高扬程的物料（如精馏塔回流液）。

应选用：( )A、旋涡泵B、齿轮泵C、离心泵D、往复泵答案：A10、当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说( )A、串联泵的工作点处较单台泵的工作点处扬程增大一倍B、当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍C、在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍D、串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍答案：B11、往复泵的流量调节采用( )A、入口支路B、入口阀开度C、出口支路D、出口阀开度答案：C12、在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值( )A、与光滑管一样B、与粗糙度无关C、只取决于ReD、取决于相对粗糙度答案：D13、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。

一、填空题（每题2分，共计20分）1、我国沥青及沥青混合料气候分区采用的指标有：_高温指标、低温指标_和雨量指标。

2、影响路基压实的因素有土质、含水量、压实机具、压实方法；施工中控制__含水量____是首要关键。

3、路面结构可分为_面层、基层、垫层_三层。

4、沥青混合料按照强度构成原理可以分为_密实型、嵌挤型_两大类。

5、石灰土强度形成的机理主要是_离子交换、结晶作用、火山灰作用、碳酸化作用__四种化学和物理化学作用的结果。

6、水泥混凝土路面的主要破坏形式有_断裂、唧泥、错台、拱起__。

7、表征土基承载力的参数指标有__回弹模量E0 地基反应模量K CBR __。

8、边坡滑塌的两种情况是__滑坡、溜方__。

9、水泥混凝土路面的横向接缝有__缩缝、胀缝、施工缝__。

10、铺草皮主要有_种草、铺草皮、植树__等形式，可根据___土质、坡率、流速___等具体情况选用。

三、简答题（每题8分，共计40分）1、半刚性基层材料的特点如何？（1）具有一定的抗拉强度和较强的板体性；（2）环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大的影响；（3）强度和刚度随龄期增长；（4）半刚性材料的刚性大于柔性材料、小于刚性材料（水泥混凝土）：（5）半刚性材料的承载能力和分布荷载的能力大于柔性材料；（6）半刚性材料到达一定厚度后，增加厚度对结构承载能力提高不明显。

（7）半刚性材料的垂直变形（弯沉）明显小于柔性材料；（8）半刚性材料易产生收缩裂缝（干缩与温缩裂缝）。

2、简述边坡防护与加固的区别，并说明边坡防护有哪些类型及适应条件？防护主要是保护表面免受雨水冲刷，防止和延缓软弱岩层表面碎裂剥蚀，从而提高整体稳定性作用，不承受外力作用，而加固主要承受外力作用，保持结构物的稳定性。

边坡防护：1）植物防护，以土质边坡为主；2）工程防护，以石质路堑边坡为主。

3、试列出工业废渣的基本特性，通常使用的石灰稳定工业废渣材料有哪些？（1）水硬性（2）缓凝性（3）抗裂性好，抗磨性差（4）温度影响大（5）板体性通常用石灰稳定的废渣，主要有石灰粉煤灰类及其他废渣类等。

一、内容提要………………………………………………………37 二、例题……………………………………………………………41 三、思考题…………………………………………………………44 四、习题……………………………………………………………45
第四章 流体动力学基础…………………………………53
一、内容提要………………………………………………………53 二、例题……………………………………………………………56 三、思考题…………………………………………………………63 四、习题……………………………………………………………63
内筒侧壁所受切应力τ1 为
摩擦面积为
τ1
=
µ
du dy
=
µ
r2 ω b
A1 = 2π r1 H
相应产生的摩擦力 摩擦力矩为
F1 = A1 τ 1
M1
=
F1 r1
=
2µπ
r12 r2 b
H
ω
内筒底圆表面所受切应力τ 2 为
τ2
=
µ
du dy
=
µ
rω a
相应产生的摩擦力为
dF2
= τ 2dA2
=
µ rω a
p2 = 80atm ,试问需用高压泵应向容器中注入多少体积的水？假设高压 容器是刚体不变形，水受压后温度不变。已知 80atm , 20°C 的水的弹性
模量 E = 2.17 ×109 Pa。 解：注入的水的体积等于水被压缩后减少的体积，把体积弹性模
量表达式右边的微分用差分代替，则 E = − ∆p = − p2 − p1 ∆V V ∆V V
第一章 流体及其物理性质
一、 内容提要
1.流体质点
流体质点是指流体中宏观尺寸非常小 ，而微观尺寸足够大的任意 一个物理实体。流体质点具有下述几层含义：

气体定温过程熵变为：
T p p S m c p ln 2 R g ln 2 m Rg ln 2 T1 p1 p1 106 1 287 ln 5 660.8 J / K 10
热源熵变为：
Q1 264.34 103 S r 660.8J / K Tr 400
(2)假设两条可逆定熵线相交，如图所示
p b
定温 线
c
定 熵
定
熵
线
线
a
v
循环a-b-c-a为正向循环，可输出净功W， 其大小等于abca包围的面积。但循环中 只有b-c过程吸收热量，而没有放热过程， 因此，此循环为单热源热机循环，违反 热力学第二定律的开尔文表述。所以， 假设错误，两条可逆定熵线不可能相交 于一点。
总熵变为：
S1 S S r 660.8 660.8 0
有效能损失：
I 0
(2)实际耗功为：
W Wrev 1 0.2 264.341.2 317.2kJ
过程中热源放出热量为：
Q1 W 317.2kJ
气体熵变为：
T p p S m c p ln 2 R g ln 2 m Rg ln 2 T1 p1 p1 106 1 287 ln 5 660.8 J / K 10
解:(1)由热效率计算式可得热机E输出循环净功 Wnet Wnet t 0.4 Q1 100 所以，Wnet=40kJ 由热泵供暖系数计算公式可得供热量QH
QH QH 3.5 Wnet 40 所以QH=140kJ
'
(2)若E和P都为可逆热机，则
rev
T0 290 1 1 0.71 T1 1000

流体力学模拟试题及参考答案一、单选题（共70题，每题1分，共70分）1.通风机日常维护保养要求做到( )。

A、保持轴承润滑良好，温度不超过65℃；B、保持冷却水畅通，出水温度不超过35℃；C、注意风机有无杂音、振动、地脚螺栓和紧固件是否松动，保持设备清洁，零部件齐全；D、以上三种要求。

正确答案：D2.试比较离心泵下述三种流量调节方式能耗的大小：①阀门调节（节流法）；②旁路调节；③改变泵叶轮的转速或切削叶轮( )A、②>①>③B、①>②>③C、②>③>①D、①>③>②正确答案：A3.密度为l000kg／m3的流体，在φ108×4的管内流动，流速为2m ／s，流体的黏度为lCP（1CP=0.001Pa·s），其Re为( )A、105B、2×107C、2×106D、2×105正确答案：D4.在选择离心通风机时根据( )A、标准风量、标准风压B、实际风量、标准风压C、实际风量、实际风压D、标准风量、实际风压正确答案：B5.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值( )A、与粗糙度无关B、与光滑管一样C、只取决于ReD、取决于相对粗糙度正确答案：D6.离心泵中，F型泵为( )A、多级清水泵B、油泵C、耐腐蚀泵D、单级单吸清水泵正确答案：C7.离心泵效率随流量的变化情况是( )A、Q增大，η先减小后增大B、Q增大，η先增大后减小C、Q增大，η增大D、Q增大，η减小正确答案：B8.关闭出口阀启动离心泵的原因是( )A、轴功率最大B、能量损失最小C、启动电流最小D、处于高效区正确答案：C9.为了防止( )现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀A、叶轮受损B、电机烧坏C、气缚D、汽蚀正确答案：B10.下列说法正确的是( )。

A、管路的扬程和流量取决于泵的扬程和流量；B、泵只能在工作点下工作；C、改变离心泵工作点的常用方法是改变转速。

高等流体力学上机试题
课程名称：
高等流体力学 考生学号：李文强 学 院： 城环 考 生 成 绩：
专 业： 供热、供燃气、通风及空调工程
任课老师 (签名)
日期：
2013 年 1
月 4日
数值模拟的物理模型
房间模型
1、 数学模型
为了简化问题，作如下假设： (1)室内空气低速流动，可视为不可压缩流体； (2)流动为稳态流动； (3)不考虑门的影响(即门在关闭的状态下)； (4)不考虑漏风影响，认为房间气密性良好。 在上述假设下，速度和温度变量的控制方程如下： 连续性方程： ������������������ =0 ������������������ 动量方程： ������������������ ������������������ 1 ������������ ������ ������ 2 ������������ + ������������ = ������������ − + ������������ ������������ ρ ������������������ ρ ������������������ ������������ 能量方程 ������������ ������������ ������ ������ 2 ������ ������ ������ ������������������ + ������������ = + − ������������ ������������ ρ������������ ������������������ ������������ ρ������������ ρ������������ ������������������
壁面均选用无滑移壁面边界条件。

流体力学复习题-----2013制一、填空题1、1mmH 2O= 9.807 Pa2、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=++g 2u r p z 2常数中，其中rp z +称为 测压管 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2u z -z p 2g 21ργγα+-+））（（中，））（（g 21z -z p γγα-+称 势压 ，2u p 2ρ+ 全压 ， 2u z -z p 2g 21ργγα+-+））（（称总压20、紊流射流的动力特征是 各横截面上的动量相等 。

水力学模拟试题（一）一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”）（本大题分15小题，每小题1分，共15分）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、相对压强可以大于、等于或小于零。

（ ）3、重力与其它质量力同时作用时，等压面为水平面。

（ ）4、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。

（ ）5、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

（ ）6、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰，只取决于堰壁厚度δ。

（ ）7、谢才系数C 的单位是m 。

（ ）8、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u 应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u 小。

（ ）9、局部水头损失系数可用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。

（ ）10、总流连续方程2211A v A v =对恒定流和非恒定流均适用。

（ ）11、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。

（ ）12、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。

（ ）13、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（ ）14、液体流动时流线相互平行，该流动一定为均匀流动。

（ ）15、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。

（ ）Ⅲ 单项选择题二、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题分8小题，每小题2分，共16分）1、静止液体中同一点各方向的压强 （ ）（1）数值相等； （2）数值不等；（3）仅水平方向数值相等； （4）铅直方向数值最大。

2、公式gRJ ρτ=不能用于 （ ）（1）均匀流； （2）急变流；（3）明渠流； （4）管流。

3、图示为两种液体盛于容器中、且密度2ρ＞1ρ，则A 、B 两测压管中的液面必为 （ ）（1） B 管高于A 管； （2）A 管高于B 管； （3）AB 两管同高。

4、图示两管道的管长L 、管径d 、流量q 及水温均相同，但测压管水面差h 1>h 2，则两管糙率n 1与n 2的关系为 （ ）（1）n 1＞n 2； （2）n 1＜n 2；（3）n 1=n 2； (4)无法确定。

填空题（每空1分，共20分）1、流体阻抗变形运动的特性称为粘滞性，其大小由粘滞系数来表征，它与切应力以及剪切变形速率之间符合牛顿内摩擦定律。

2、按运动要素是否随时间变化，把液体分为恒定流和非恒定流，其中各点运动要素都不随时间变化的流动称为恒定流。

3、按流体微团是否绕自身轴旋转，将流体运动分为有涡流和无涡流。

4、水头损失的从本质上讲都是液体质点之间相互摩擦和碰撞，或者说，都是液流阻力做功消耗的机械能。

5、液体运动的两种流态是层流和紊流。

6、雷诺数之所以能判别液流形态，是因为它反映了流体惯性力和粘滞力的对比关系。

7、对于不可压缩的液体，三元流动连续性方程为。

8、液体微团运动的四种基本形式分别为：平移、旋转、角变形和线变形。

9、以渠底为基准面，过水断面上单位重量液体具有的总机械能称为断面单位能量。

10、在明渠水流中，从缓流到急流过渡的局部水力现象叫水跌。

11、水流经过泄水建筑物时发生水面连续地光滑跌落的现象称为堰流。

12、在水力计算中，根据堰的体型特点，即按堰壁厚度与水头的相对大小，将堰分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰。

13、确定渗流系数的方法有：经验法、实验室测定法和现场测定法。

二、作图题（共14分）1、绘出图中各挡水面上的静水压强分布图。

（每题4分，共2题）2、绘出图中二向曲面上的铅垂水压力的压力体。

（每题3分三、简答题（每题6分，共2×6=12分）1、有哪两种描述液体运动的方法? 分别叙述这两种方法。

拉格朗日法以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。

欧拉法以考察不同流体质点通过固定的空间的运动情况来了解整个流体空间内的流动情况，即着眼于研究运动要素的分布场。

2、明渠均匀流形成的条件是什么？1、明渠中水流必须是恒定流2、渠道必须是长直棱柱形渠道，糙率系数沿程不变3、明渠中的流量沿程不变4、渠道必须是顺坡一，名词解释：1．连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的介质。

流体力学模考试题（附答案）一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、在流速较小，管径较大或流体粘滞性较大的情况下（）的流动。

A、不会发生层流状态B、不发生紊流状态C、才发生紊流状态D、才发生层流状态正确答案：D2、密度的单位是（）A、千克B、升C、立方米D、千克/立方米正确答案：D3、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、理想流体与实际流体D、均质流体与非均质流体正确答案：C4、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( )A、1B、8C、2D、4正确答案：D5、不可压缩流体的特征是（）。

A、密度不变B、体积不变C、温度不变D、压强不变正确答案：A6、一元流动连续性方程Q＝CA成立的必要条件是（）A、黏性流体B、理想流体C、不可压缩流体D、可压缩流体正确答案：C7、层流的沿程阻力系数（）。

A、与雷诺数及相对粗糙度有关B、仅与相对粗糙度有关C、是常数D、仅与雷诺数有关正确答案：D8、哪种情况要考虑毛细现象（）A、极细的测压管B、流量计C、1升量筒D、测量湖水位正确答案：A9、流体的切应力（）。

A、仅仅取决于内聚力B、仅仅取决于分子的动量交换C、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生D、当流体处于静止状态时不会产生正确答案：D10、伯努利方程中P/ρg表示（）A、单位体积流体具有的机械能B、通过过流断面的流体所具有的总机械能C、单位重量流体具有的压力能D、单位质量流体具有的机械能正确答案：C11、沿程损失的损失系数和哪个参数无关？（）A、雷诺数B、长度C、管径D、表面粗糙度正确答案：B12、管路水力计算中的所谓长管是指( )。

A、总能量损失很大的管路B、局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路C、局部损失与沿程损失均不能忽略的管路D、长度很长的管路正确答案：B13、下列说法正确的是( )A、液体不能承受拉力，但能承受压力B、液体能承受拉力，但不能承受压力C、液体能承受拉力，也能承受压力D、液体不能承受拉力，也不能承受压力正确答案：A14、伯努利方程说明，流体在等直径管内定常流动中，位能增加（）A、压力上升B、压力下降C、压力不变D、都可能正确答案：B15、不随时间变化的流动称为（）A、定常流动B、理想流体C、不可压缩流体D、实际流体正确答案：A16、水平管段中有效截面1和有效截面2的压力方向（ )A、都向右B、与坐标轴方向一致为正C、与坐标轴方向一致为负D、都向左正确答案：B17、水力学中，单位质量力是指作用在单位（）液体上的质量力。

流体力学模拟题含答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、层流时，沿程损失与平均流速的关系是（）。

A、成正比B、成反比C、与平均流速的平方成正比D、与平均流速的平方成反比正确答案：A2、皮托管的工作原理是（）A、连续性方程B、动量方程C、静力学基本方程D、伯努利方程正确答案：D3、一容器中那个位置压力大（）。

A、一样B、表面C、中部D、底部正确答案：D4、皮托管是一种测量( )的仪器。

A、密度B、压力C、测流速D、流量正确答案：C5、辅助蒸汽压力是0.8兆帕，其绝对压力是（）。

A、8千帕B、800千帕C、901千帕D、0.8千帕正确答案：C6、静止的流体中存在（）。

A、压应力和拉应力B、压应力、拉应力和剪切力C、压应力D、压应力和剪切力正确答案：C7、容器中部有一测点，其压力最大时方向是（）。

A、朝上B、一样C、水平D、朝下正确答案：B8、密度和哪些无关（）A、物质B、压力C、温度D、流动速度正确答案：D9、单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能称为（）。

A、位置能头B、速度能头C、压力能头D、绝对压力能头正确答案：A10、在定常管流中，如果两个截面的直径比为d1/d2 = 3，则这两个截面上的速度之比C1/ C2A、43474B、9C、43468D、3正确答案：A11、在一个大气压下，温度为（）度时，纯水的密度为1000kg/m3。

A、0B、1C、4D、-4正确答案：C12、相对压强的起算点是()。

A、液面压强B、１个标准大气压C、当地大气压D、绝对真空正确答案：C13、流体是（）一种物质。

A、不能承受剪切力的B、在任一剪切力的作用下不能保持静止的C、不断膨胀直到充满容器的D、实际上是不可压缩的正确答案：B14、局部损失系数和哪个无关？（）A、流量B、布置方式C、管径D、形状正确答案：A15、伯努利方程不包含的能量有（）A、内能B、压能C、位能D、动能正确答案：A16、过流断面是指与( )的横断面。

水力学模拟试题及答案（一1、选择题「（每小题2分（1在水力学中，单位质量力是指（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。

答案:c（2在平衡液体中，质量力与等压面（a、重合;b、平行c、相交；d、正交。

答案V（3液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为a、1 kN/m2b、2 kN/ni2c、5 kN/ni2d、10 kN/m2答案:b(4水力学中的一维流动是指(a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。

答案V(5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(a、8;b、4;c、2;d、l o答案:b(6已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关, 即可以判断该液体流动属于a、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区（7突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。

已知水击波速c=1000n）/s冰击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为a、1.54mb、2.0m c s 2.45m d、3.22m答案:c（8在明渠中不可以发生的流动是（a、恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。

答案:c（9在缓坡明渠中不可以发生的流动是（。

a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。

答案七（10底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某处水深h = 0.4m,则该处水流的流态为a、缓流;b、急流；c、临界流；答案:b(11闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(成正比。

a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方答案V(12渗流研究的对象是(的运动规律。

a、重力水;b、毛细水;c、气态水；d、薄膜水。

答案力(13测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计b、毕托管C、测压管d、薄壁堰答案七(14按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺XL=100,模型中水深为0.1米, 则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1 米,XQ=1000;b、10 米,g=100;c、1 米AQ =100000;d、10 米,2=100000。

(2)左端盖为一半球面。由曲面上总压力 的求法，将FP分解成三个方向分量FPx， FPy,FPz. FPx=ρg(h+R)Ax=ρg(h+R)πR2=520N 方向水平向左。 由于半球面关于y轴对称，所以FPy=0
Z方向总压力由压力体来求。将半球面分 成AB、BE两部分，AB部分的压力体为 ABCDEA，即图中左斜线部分，记为 VABCDA，它为实压力体，方向向下；BE部 分压力体为BCDEB，即图中右斜线部分， 记为VBCDEB，为虚压力体，方向向上。因 此总压力体为它们的代数和 V=VABCDEA-VBCDEB=VABEA
对于4，5两点有 p5=p4-ρ1g(h5-h4)=99387.05Pa 对于4，6两点有 p6=p4+ρ1gh4=111011.9Pa pM3=p6-pa=9711.9Pa(表压强)
3.某水坝用一长方形闸门封住放水孔， 闸门高h=3m，宽b=4m，闸门两边的水 位分别为h1=5m，h2=2m。闸门垂直放 置，试确定： (1)开启闸门时绳索的拉力F(绳索与水平面 夹角为α=60˚)。图中△h与h、h1、h2 比较很小，计算中忽略不计。 (2)关闭位置时A点处的支承力。
这正好为半球的体积，所以
V
因此方向垂直向下。1 4 3 R 2 3
2 FPz gV g R 3 69.3N 3
所以，总作用力为
FP1
2 2 2 FPx FPy FPz 524 .6 N
合力方向与水平方向夹角
FPz arctan 7.5 FPx
习题课三
流体静力学
一、思考题
1. 一般情况下，平面图形的压力中心D为 什么总在其形心C的下方？在什么情况下， 这两者重合。
答：总压力的作用线与平面的交点为总压力 的作用点，其坐标为 y D y c I cx

一、是非题（正确的划“√”，错误的划“╳”）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、紊流实质上是非恒定流。

（）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、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

（）5、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。

（）6、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。

（）7、不可压缩流体连续性微分方程只适用于恒定流。

（）8、流体的宏观性质粘性规律将应力张量和变形张量以某种关系联系起来。

（）9. 理想液体的流动不一定是有势流动。

（）10. 受到剪切力持续作用时，流体不能产生很大的的变形。

（）11.在流体内部，压强可以向任何方向专递。

（）二、问答题1. 速度势函数具有什么性质？2. 水流运动的流函数具有什么性质？3. 什么是单联通区域，什么是多联通区域？4. 动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν的区别和联系是什么？5. 描述液体运动有哪两种方法？两种方法有什么区别？6. 在什么条件下流线和迹线重合？7. 有人说“均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流”，这种说法是否正确？为什么？8. 对于简单剪切流动，因其流线平行，流体质点作直线运动，所以该流动是无涡流。

这种判断是否正确？为什么？9. 流体力学中的系统是什么意思？它有哪些特点？10. 试分析图中三种情况下水体A受哪些表面力和质量力？（1）静止水池；（2）顺直渠道水流；（3）平面弯道水流。

11. （1）教材上6.1.5和6.1.10两式是什么方程？（2）从单位重量流体能量观点简要说明两方程中各项的物理意义，以及两方程的物理意义？（3）这两个方程在应用条件上有何相同和差异之处？三、填空题（在空格中填写正确答案）1、作用于静止（）液体上的面积力有（），质量力有（）。

2、液体质点的运动形式有（）、（）、（）。

四、单项选择题在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

所以
b 2 v x dy 2axy y f x 2
而 因此
vy
f ' x bx
2ay f ' x bx 2ay x
b 2 f x x C 2
令C=0得流函数为
2axy x 2
b 2 b 2 y 2
谢谢大家!
2V sin
证明：用极坐标表示的平行流流函数和 势函数分别为
1 V r sin
1 V r cos
用极坐标表示的流量为qV点源的流函数和 势函数分别为
qV 2 2
qV 2 ln r 2
根据流动叠加原理，两者叠加后的流函 数和势函数分别为
qV V r sin 2
2.计算证明题
1.已知平面势流的速度势函数 4x 试求速度和流函数。
2
y2
，
解：由速度势函数的定义，得x,y方向的 分速度分别为
vx 8x x
vy 8 y y
所以，合速度为 v v v 且v与水平方向的夹角为
2 x
2 y
8 x2 y2
得
f ' x 0
f x C
令C=0得流函数为
1 3 x y 4 xy y 3
2
4.将速度为V∞、平行于X轴的均匀直线 流与在坐标原点处流量为qV的点源叠加， 试求叠加后组合流动的速度势和流函数。 并证明这个组合流动绕外形方程为 qV r
的平面半体流动。
' y
v x 8x y
2.某平面不可压缩流动的势函数为
ax2 bxy ay 2
其中a,b为常数，求： (1)流函数； (2)在点(x,y)=(1,0)上流体质点的加速度。

工程流体力学第一章思考题1、为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介质？2、非均质液体的密度应该如何表示？3、流体粘度与哪些因素有关？它们随温度是如何变化的？对流体有何影响？4、为什么水通常被视为不可压缩流体？什么情况下要考虑液体的可压缩性和表面张力特性？5、液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？牛顿内摩擦定律的适用条件有哪些？6、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，试标出水体A 顶面和底面切应力的方向。

思考题6图 7、为什么要引入理想液体的概念？它与实际液体有什么区别？8、单位质量力怎样定义的？静止液体和作自由落体运动的液体所受的单位质量力分别为多少？习 题1.1容器中盛有静止液体，此时液体所受到的单位质量力为多少？1.2假设水的体积弹性系数a KP K 6102.2⨯=，欲使其体积减小0.4%，问需要增加多大的压强？1.3当压强的增量为250/KN m ，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。

1.4平板面积为25050cm ⨯,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布,油的密度ρ＝950 kg/m 3，求油的动力粘度和运动粘度。

1.5某种液体充满两平行边界的缝隙δ内，液体的动力粘度为为η，有一面积为 A 的极薄的平板以速度 u 平行于平板移动。

x 为平板距上边界的距离。

求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直线分布）。

()u T A x x ι⎡⎤∆=+⎢⎥∆-⎣⎦第1.4题图 第1.5题图 第1.6题图1.6水流在平板上运动(如第6题图)，流速分布曲线DE 为抛物线形，E 点为抛物线端点，E 点处0=dydu ，水的运动粘度s /m 100.126-⨯=ν，试求cm 4,2,0y =处的切应力（提示：先设流速分布C By Ay u 2++=，利用给出的条件确定待定常数A ，B ，C ）。