下载文档原格式
第一章习题简答1-3 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10m 3，加温前后温差为50°С，在其温度范围内水的体积膨胀系数αv＝0.0005/℃。
求膨胀水箱的最小容积V min 。
题1-3图解：由液体的热胀系数公式dTdVV 1V =α ， 据题意， αv ＝0.0005/℃，V=10m 3，dT=50°С 故膨胀水箱的最小容积325.050100005.0m VdT dV V =⨯⨯==α1-5 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dyduAT μ=可得 12U 1515T T T AA 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ⎛⎫=+=+=⨯⨯+= ⎪--⎝⎭（方向与u 相反）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=ay 2+c 由题意可得方程组⎪⎩⎪⎨⎧+-=+=ca ca 22)001.00125.0(03.00125.00 解得a = -1250，c =0.195 则 u=-1250y 2+0.195则y dy y d dy du 2500)195.01250(2-=+-= Pa dyduAT 561048.4)0125.02500(1025.0103.18--⨯-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯==∴πμ （与课本后的答案不一样。
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==dydvμτ，没有剪切应力。
（2）对于理想流体，由于粘性系数0=μ，因此0==dydvμτ，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）νUL=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 ⨯=⨯⨯==-sm m s m ULν。
C ︒10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ⨯=⨯⨯==-sm m s m ULν。
C ︒40时水的Re 为：()()82410067.1/100075.04)/(20Re ⨯=⨯⨯==-sm m s m ULν。
C ︒40时空气的Re 为：()()62410469.4/10179.04)/(20Re ⨯=⨯⨯==-sm m s m ULν。
水力学练习题及参考答案一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
（√）2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。
(×)3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
×4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。
(√)5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
（×）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
（×）6、达西定律适用于所有的渗流。
（×）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。
（√）8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
(√)9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
(√)10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
（×）11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
√12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。
(√)13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
(×)14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。
(√)15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
（√）16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
×17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
（√）20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
×21、缓坡上可以出现均匀的急流。
(√)22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。
(√)24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
（×）27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
流体力学习题库（含答案）一、单选题（共70题，每题1分，共70分）1、低温泵的气相平衡线的作用是防止泵的( )。
A、憋压B、超温C、汽蚀D、汽缚正确答案：D2、若被输送液体的黏度增大时，离心泵的效率( )。
A、减小B、增大C、不变D、不定正确答案：A3、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为( )A、395mmHgB、350mmHgC、410mmHg正确答案：A4、单位质量的流体所具有的( )称为流体的比容。
A、位能B、动能C、体积D、黏度正确答案：C5、喷射泵是利用流体流动时的( )的原理来工作的。
A、动能转化为静压能B、热能转化为静压能C、静压能转化为动能正确答案：C6、机械密封与填料密封相比( )的功率消耗较大。
A、填料密封B、机械密封C、差不多正确答案：A7、下列不属于离心泵的主要构件是 ( )A、泵轴B、泵壳C、叶轮D、轴封装置正确答案：A8、一台离心泵开动不久，泵入口处的真空度正常，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。
发生故障的原因是( )A、吸入管路堵塞B、忘了灌水C、吸入管路漏气D、压出管路堵塞正确答案：A9、某液体在内径为D0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为D2（D2=D0/2）的管子时，若流体为层流，则压降ΔP为原来的( )倍。
A、32B、8C、4D、16正确答案：A10、造成离心泵气缚原因是( )A、泵不能抽水B、安装高度太高C、入口管路阻力太大D、泵内流体平均密度太小正确答案：D11、离心泵的轴功率N和流量Q的关系为( )A、Q增大，N增大B、Q增大，N先增大后减小C、Q增大，N减小D、Q增大，N先减小后增大正确答案：A12、在静止的连通的同一种连续流体内，任意一点的压强增大时，其他各点的压强则( )A、减小B、不变C、相应增大D、不一定正确答案：C13、往复泵的流量调节采用( )A、出口支路B、出口阀开度C、入口阀开度D、入口支路正确答案：A14、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、汽蚀B、电机烧坏C、气缚D、叶轮受损正确答案：B15、某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应( )A、停泵向泵内灌液B、降低泵的安装高度C、检查进口管路是否漏液D、检查出口管阻力是否过大正确答案：C16、选离心泵是根据泵的( )A、扬程和轴功率选择B、转速和轴功率选择C、轴功率和流量选择D、扬程和流量选择正确答案：D17、流体运动时，能量损失的根本原因是由于流体存在着 ( )。
(完整版)流体力学练习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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/s3、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 -=πB ．gz =πC ．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-MLtB . []21--t MLC . []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（ ）。
第1章 绪论【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 γτμ=。
（b ）【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m2/s ；（b ）N/m2；（c ）kg/m ；（d ）N 〃s/m2。
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RTp =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 1d 0.51011020 000k p ρρ-==⨯⨯⨯=。
（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。
流体力学习题集答案《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章流体力学的基本概念1-1. 是非题(正确的打“√”，错误的打“?”)1. 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。
（√）2. 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。
（√ ）3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
（√ ）4. 牛顿内摩擦定律适用于所有的流体。
（ ? ）5. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
（ ? ）6. 有旋运动就是流体作圆周运动。
（ ? ）7. 温度升高时，空气的粘度减小。
（ ? ）8. 流体力学中用欧拉法研究每个质点的轨迹。
（ ? ） 9. 平衡流体不能抵抗剪切力。
（√ ） 10. 静止流体不显示粘性。
（√ ）11. 速度梯度实质上是流体的粘性。
（√ ）12. 流体运动的速度梯度是剪切变形角速度。
（√ ） 13. 恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
（ ? ）14. 牛顿内摩擦定律中，粘度系数m 和v 均与压力和温度有关。
（ ? ） 15. 迹线与流线分别是Lagrange 和Euler 几何描述；它们是对同一事物的不同说法；因此迹线就是流线，流线就是迹线。
（ ? ）16. 如果流体的线变形速度θ=θx +θy +θz =0,则流体为不可压缩流体。
（√ ） 17. 如果流体的角变形速度ω=ωx +ωy +ωz =0,则流体为无旋流动。
（√ ） 18. 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关，而且还与作用面积的大小、体积和密度有关。
（ ? ）19. 对于平衡流体，其表面力就是压强。
（√ ）20. 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面。
（ ? ）1-2已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：x y z f axf b f cz=?=??=?，物体的密度2lx ry nz ρπ=++，坐标量度单位为m ；其中，0a =，0.1b N kg =，()0.5c N kg m =?；52.0l kg m =，0r =，41.0n kg m =。
习题解答2-9解L H L H H ⋅⋅=⋅⋅⋅=αγαγsin 2sin 2P 2左()()()αααααααsin 32sin 6sin 2 sin /sin /2/12/sin /sin 2 3H H H L H H H HAZ J ZC Z C C D =+=+=+= ααsin 3sin H x Z H x x D D -=⎪⎭⎫⎝⎛--= ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⋅ααγαsin 3sin 2sin 3P P 2H x L H H x x D 左左L h ⋅⋅=αγsin 2P 2右 αs i n 32'h Z D = ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=⋅ααγαsin 3sin 2sin 3P P 2'h x L h h x x D右右平衡时有：⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅ααγααγsin 3sin 2sin 3sin 222h x L h H x L H ＝ 所以 ⎪⎭⎫⎝⎛-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅ααs i n 3s i n 322h x h H x H ＝有 m h H h H x 795.060sin )4.02(34.02sin )(322332233=︒--=--=α2-13解L d L d L d Ry 22216316181γπγπγπ=+=()L d d d L H H L H L H Rx 22222212221834121212121γγγγγ=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=+=N 9236100.49.810001632=⨯⨯⨯⨯=π＋Ry N 5880100.49.81000832=⨯⨯⨯⨯=RxN 588010949923658802222==+=+=y x R R R︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=50.5758809236arctg arctg x yR R θ 2-16解（不能直接利用教材上的公式）盖板上任意点上的压力()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=︒+=z h z h p 2245sin γγ ()A z J J J A z h dA z dA z h zdA z h z p c c z z c A AAD ⋅+=⋅+⋅⋅⋅+=︒+=⋅⎰⎰⎰22 222245sin ，＝γγγγγ其中：42244332322542213223222224442 22d d d d J d d d b a J d ab A d z z c c ππππππππ=⋅+==⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=====，434232543225224222d d h d d d h z p D γππγπγπγ+⋅⋅=⋅+⋅⋅⋅=⋅433254d hd z p d T D γπγπ+=⋅=⋅ ()()6587N0.6528320.69.81000 583232542232＝＝⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+=+=h d h d d hd T ππγγπγπ2-17解r d r H 3 4==，，由图可知 21h h =球冠edc 和fgh 的体积分别为：()321 2456/41r r r r V ππ=-=球冠edc 曲面上的压力体为abedc ，重量为γπγππγπ33221244924533411341r r r r V r d F =⎪⎭⎫⎝⎛-⋅⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=部分球面ef －rg 上作用力等于同体积水的重量。
一、问答题
(1) 简述边界层分离的原因。
答：边界层分离的原因在于逆压强梯度（0>dx
dp ）作用和物面粘性滞止效应的共同影响，使物面附近的流体不断减速，最终由于惯性力不能克服上述阻力而停滞，边界层便开始脱落，即边界层开始分离。
(2) 判断下述论点的正确性，并说明理由。
“水一定是从高处往低处流动的。
”
答：上述论点是错误的。
水往何处流取决于总水头。
水是不可压缩粘性流体，由不可压缩粘性流体能量方程： w h V gz p V gz p +++=++222
2222111ρρ 可知：不可压缩粘性流体流动过程会产生阻力损失，流动导致总水头减少，两处的总水头满足上式，所以水只能从总水头高处流向总水头低处。
(３) 粘性流体在管内作湍流流动时，何为“水力粗糙”？
答：当层流底层厚度小于粗糙度δ<ε时，管壁粗糙凸出部分暴露在湍流区中，导致流体产生碰撞、冲击，形成漩涡，增加能量损失。
这种情况称为“水力粗糙”。
（4）已知流场中的速度分布为⎪⎩
⎪⎨⎧=-=+=xy t xz t yz u ωυ
（１）说明此流动是否恒定？
（２）求流体质点在通过流场中点（１，１，１）时的加速度。
答案：（１）因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；
（２）⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=2
13z y x a t a t a
（5）如图所示为一吸水装置，已知321h h h 、、，若甲、乙两水箱的水位保持不变，忽略流动的水头损失，试问要从甲水箱将水吸入喉道，喷嘴断面面积2A 与喉道断面面积1A 之比：1
2A A 与321h h h 、、之间应满足什么条件？ 解题要点：1）取过喷嘴轴线的水平面为基准面，对1-1与
2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
2）再对水箱乙与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
3）结合稳定总流的连续性方程2211u A u A = 解得：要从甲水箱将水吸入喉道，应满足2
3112h h h A A +≥ （6）左图为一水箱带一收缩圆锥喷嘴，水位高h 。
请判断下列说法是否正确：
1） h 为常数时点2的加速度为零，点1有迁移加速度；
2）h 随时间变化时，2点只有当地加速度，点1既有当地加速度又有迁移加速度。
二、计算题
1、实际流体在圆管中作层流流动时, 截面平均流速是管内中心流速的 1/2 倍。
若将管子换为管径比原管径大20%管子，沿程阻力损失将是原来的 48.2 ％。
2、在101.33kPa 下用20℃的清水测定某离心泵抗气蚀性能，于某流量下测得泵内恰好发生气蚀时，泵入口处的压强为60.1kPa ，据此求得此时的允许吸上真空度为 4.2 m 水柱。
3、如图所示，水在压强作用下从密封的下水箱沿竖直管道流入上水箱
中，已知h ＝50cm ，H ＝3m ，管道直径D ＝25mm ，λ＝0.02，各局部
阻力系数分别为ζ1＝0.5，ζ2＝5.0，ζ3＝1.0，求：为维持稳定的管中
流速V ＝1m/s ，下水箱的液面压强应保持在多少Pa?
解：以下水箱液面为基准面，列两液面的伯努利方程：
j f w h h h H h h H g
p +++=++=)()(0ρ
局部水头损失：()()m g g V h j 332.0215.00.50.122
2
321=⨯++=++=ζζζ
总水头损失：m h h h j f w 475.0=+=
所以，Pa h h H g p w 38995)(0=++=ρ
4、已知：一个水平放置的90º弯管输送水
d 1＝150mm ，d 2＝100mm
p 1＝3.06×105Pa ，Q ＝0.03m 3/s
求：1）p 2是多少？
2）水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。
2
1
求解要点：s m d d V V s m d Q V /825.3)(/70.14221121
1====
π
取1-1、2-2两断面列伯努利方程
2
2222211V p V p +=+ρρ 求得 Pa p 52100.3⨯=
对选取的控制体列动量方程：
x 方向：)0(111V Q R A p x -=-ρ
y 方向：)0(222-=-V Q A p R y ρ
解得，y x R R ,
22y x R R R +=
36.24==x y
R R arctg θ
所以，水流对弯管壁的作用力为R 的反作用力，大小相等，方向相反。
6、如图输水管道，拟用U 形水银压差计连接于直角弯
管处测量管中水流量，已知：d 1＝300mm ，d 2＝100mm ，
压差计的最大量程读数Δh max ＝800mm ，水流量范围Q
＝10～100L/s 。
试问：(1)该压差计的量程是否满足测量的需求？
(2)当Δh ＝300mm 时，水流量为多少？
（注：忽略水头损失，水银密度为13600kg/m 3，
水的密度1000 kg/m 3）
解（要点）：（1）以0－0断面为基准面，列1－1、2－2两断面的能量方程：
()2g V 2g V 0222211
++∆+=++γγp h z p ()2g V V 21222
1-+∆+=-h z p p γ
以最大流量计算对应的压差计读数 s m A Q V /42.13.014.31.04211=⨯⨯==， s m A Q V /74.121.014.31.04222=⨯⨯==
由等压面a －a 得压强关系：h p z p H g ∆-=-γγ21 则 z h p p H g γγ+∆=-21
(1) )
(2)( ,2)(212221222
1ρρρργργγγγγ--=∆∴==-+∆+=+∆=-Hg Hg Hg Hg g V V h g g g
V V h z z h p p 代入数据求 m a x
648h mm h ∆<=∆ 所以该压差计的量程能满足流量测量的需求。
(2) 将连续性方程：41
22221)(22d d g V g V =代入方程（1）得：： )
(2))(
1(41222ρρρ--=∆Hg g d d V h 代入数据 0.004V )100013600(2)
)300100(
1(10003.022422=--=g V 求得：s L d V .Q .V /68785066
82222=⨯==
当Δh ＝300mm 时，水流量为68L/s。
