流体力学作业

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。

一.选择题1.牛顿内摩擦定律适用于（）。

A．任何流体B．牛顿流体C．非牛顿流体2.液体不具有的性质是（）。

A．易流动性B．压缩性C．抗拉性D．粘滞性3连续介质假定认为流体（）连续。

A．在宏观上B．在微观上C．分子间D．原子间4.在国际单位制中流体力学基本量纲不包括（）。

A．时间B．质量C．长度D．力．5.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（）A．切向力、正压力B．正压力 C．正压力、重力 D．正压力、切向力、重力6．下述哪些力属于质量力 ( )A．惯性力B．粘性力C．弹性力D．表面张力 E．重力7．某点存在真空时，（）（）A．该点的绝对压强为正值B．该点的相对压强为正值 c.该点的绝对压强为负值D．该点的相对压强为负值8.流体静压强的（）。

A．方向与受压面有关 B．大小与受压面积有关 B．大小与受压面方位无关9.流体静压强的全微分式为（）。

A．B．C．10.压强单位为时，采用了哪种表示法（）。

A．应力单位B．大气压倍数C．液柱高度11.密封容器内液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面（）。

A．高于容器内液面B．低于容器内液面C．等于容器内液面12.流体运动的连续性方程是根据（）原理导出的。

A.动量守恒B. 质量守恒C.能量守恒D. 力的平衡13. 流线和迹线重合的条件为（）。

A.恒定流B.非恒定流C.非恒定均匀流14.总流伯努利方程适用于（）。

A.恒定流B.非恒定流C.可压缩流体15. 总水头线与测压管水头线的基本规律是：（）、（）A.总水头线总是沿程下降的。

B.总水头线总是在测压管水头线的上方。

C.测压管水头线沿程可升可降。

D.测压管水头线总是沿程下降的。

16 管道中液体的雷诺数与（）无关。

A. 温度B. 管径C. 流速D. 管长17.. 某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。

液体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（）。

A. 层流B. 层流向紊流过渡C.紊流18.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（） A呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布19.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（）A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍20.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（）成正比.A. 一次方B. 二次方C. 三次方D. 四次方21..圆管的水力半径是 ( )A. d/2B. d/3C. d/4D. d/5.22谢才公式中谢才系数的单位是（） A. 无量纲 B. C. D. .23. 判断层流和紊流的临界雷诺数是（）A.上临界雷诺数B.下临界雷诺数C.上下临界雷诺数代数平均D.上下临界雷诺数几何平均24.. 对于管道无压流，当充满度分别为（）时，其流量和速度分别达到最大。

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11-3 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：YU dy du A F μμτ===液体粘度sPa AU FY ⋅⨯=⨯⨯==--3310425.0105.02μ1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。

解：s Pa dLU FY dLA Y U dy du A F ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⇒====--0648.0493.010)140120(14.3102.034.863πμπμμτ第二章 流体静力学习题22-5 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 0。

解：Pam g m g p pap m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D CC B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20)2.13.2()2.15.2(g )4.15.2()4.10.3(⨯=⨯-⨯=⨯-⨯=⇒⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ2-9 一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）自由降落；（2）以等加速度a 向上运动。

解：ha g p p )sin (0αρ++=（1）,900=∴=︒-=p p 相对压强α （2）)(,900a g h p p p p a a ++=∴=︒=ρα绝对压强 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。

作业3 答案 (第5章、第6章)第5章一、选择题1. 管道中液体的雷诺数与（ D ）无关。

A. 温度B. 管径C. 流速D. 管长2. 某圆管直径d=30mm ，其中液体平均流速为20cm/s 。

液体粘滞系数为0.0114cm 3/s ，则此管中液体流态为（ B ）。

A. 层流B. 层流向紊流过渡C.紊流3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ D ）A 呈抛物线分布 B. 呈对数线分布C.呈椭圆曲线分布D. 呈双曲线分布4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ C ）A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍D. 1/2倍5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ B ）成正比.A. 一次方B. 二次方C. 三次方D. 四次方6.圆管的水力半径是 ( A )A. d/2B. d/3C.d/4D. d/5.7、 谢才公式中谢才系数的单位是（ C ）A. 无量纲B.s m 21C. s m 23D. s m 28. 判断层流和紊流的临界雷诺数是 （ C ）A.上临界雷诺数B.下临界雷诺数C.上下临界雷诺数代数平均D.上下临界雷诺数几何平均二、判断题1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。

( 正确 )2.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。

( 错误 )3.在过流断面突变处一般发生局部水头损失。

( 正确 )4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍（正确 ） 5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。

（ 错误 ）6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。

（ 正确 ）三、简答题1. 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图)2. 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。

答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字表述或数学公式表述.层流:(Re)f =λ;水力光滑区: (Re)f =λ;过渡粗糙区: )(Re,d K f =λ 粗糙区(阻力平方区) : )(dK f =λ . 3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？答: 管流:νvd=Re 2000Re <(层流) 2000Re > (紊流)明渠水流: νvR =Re 500Re <(层流) 500Re > (紊流)4.雷诺数Re 的物理意义？它为什么能用来判别流态？答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。

流体力学作业第一部分1.流体和固体的主要区别有哪些？答案：流体和固体的主要区别在于液体的易流动性，即固体具有抵抗一定量的拉力、压力和剪切力的能力；而流体可以抵抗压力，但不能承受拉力，特别是静止的流体不能抵抗剪切力，在切向力的作用下可以无限变形。

2.什么类型的力使流体变形？答案：使流体变形的主要力是剪切力，在剪切力作用下，流体可以无线变形。

3.理想流体的定义是什么？答案：理想流体是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。

4. 完全气体的定义是什么？怎么用表达式表达？答案：符合气体状态方程：p=ρRT的气体为理想气体，其表达式就是p=ρRT 式中p——压强；ρ——密度；R——气体常数；T——温度。

5. 马赫数的定义是什么？超音速和亚音速的区别？能否多谈一些？答案：物体运动的速度与声速的比值叫做马赫数，用M表示。

当M>1时，即物体速度大于声速的时候为超声速，当M<1时，即物体的速度小于声速，此时为亚声速，马赫数为1时即为声速，马赫数大于五左右为超高声速。

在大多数情况下，对于马赫数M ≤0.3时，若密度的改变只有平均值的2%，那么气体的流动就认为是不可压缩的；一般来说，马赫数小于0.15时可以将此流动看作不可压缩流动来处理。

6. 层流和湍流的现象，能否描述一下？用什么来判断它们？答案：层流：流体只做轴向运动，而无横向运动，此时水在管中分层流动，各层之间互不干扰、互不相混。

湍流：水剧烈波动，断裂并混杂在许多小旋涡中，处于完全无规则的乱流状态。

比如自来水管中的自来水，当水龙头开的较小的时候为层流，当水龙头开的最大时的状态为湍流状态。

比如雷诺的实验中，当水速较小时染色水为一条直线，湍流时乱作一团。

判断的标准用雷诺数，根据雷诺数的大小来区分是层流还是湍流。

7. 粘度会引起流动产生什么？气体和液体中的粘度产生有什么区别吗？答案：粘度会使流体各层之间产生内摩擦力，引起能量的耗损。

液体的粘性主要是由分子内聚力决定的，即分子之间的引力；而气体的粘度主要是由分子的动量交换决定的。

题目：1．牛顿内摩擦定律适用于（）
选项A：任何流体
选项B：牛顿流体
选项C：非牛顿流体
答案：牛顿流体
题目：2．液体不具有的性质是（）
选项A：粘滞性
选项B：抗拉性
选项C：易流动性
选项D：压缩性
答案：抗拉性
题目：3．连续介质假定认为流体（）连续。

选项A：原子间
选项B：分子间
选项C：在宏观上
选项D：在微观上
答案：分子间
题目：4．在国际制单位制中流体力学基本量纲不包括（）选项A：长度
选项B：质量
选项C：时间
选项D：力
答案：力
题目：5．在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（）选项A：正压力、重力
选项B：切向力、重力
选项C：正压力、切向力、重力
选项D：切向力、正压力
答案：正压力、切向力、重力
题目：6．下属那些力属于质量力（）
选项A：粘滞力
选项B：表面张力
选项C：弹性力
选项D：重力
选项E：惯性力
答案：重力
题目：1．压强和切应力属表面力。

选项A：对
选项B：错
答案：对
题目：2．流体惯性力与加速度方向相同。

选项A：对
选项B：错
答案：错
题目：3．粘滞性可以制止流体流动。

流体⼒学作业11.⼯程流体⼒学《科学出版社》18页，例1－3图1－5是滑动轴承⽰意图，直径60d mm =，长度140L mm =，间隙0.3mm δ=，间隙中充满了运动粘度6235.2810/m s ν-=?，密度3890/kg m ρ=的润滑油。

如果轴的转速500/min n r =，求轴表⾯磨擦阻⼒f F 和所消耗的功率p 的⼤⼩。

解：假设间隙是同⼼环形，因δ d ,间隙中的速度分布直线分布规律()u u r =，轴表⾯的速度梯度为60du rw dn dr πδδ== ⼜运动粘度µ＝ργ＝3.14ⅹ210-（Pa s ?）摩擦表⾯积 A dL π=根据⽜顿内摩擦定律，作⽤在轴表⾯的摩擦阻⼒为 f F ＝duA drµ?＝4.33N 摩擦阻⼒消耗的功为 2260f f d n P F rw F π==?＝6.8W 2. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 46-47页，例2－4试推导装满液体的圆柱形容器，如图2－19所⽰，在下述条件下绕垂直轴作等⾓速度旋转时的压强表达ω式（a ）容器的顶盖中⼼处开⼝（b ）容器的顶盖边缘处开⼝解：等⾓速度旋转时压强的⼀般表达式为：22()2w r p g z c gρ=-+ （1）(a) 顶盖中⼼处开⼝则00,0r z p p ===时，,代⼊（1）式得0c p =，于是压强公式为：220()2w r p p g z gρ=+-（b ）顶盖边缘开⼝，则0,0r R z p p ===时，得此时压强公式为2220()[]2w R r p p g z gρ-=-+3. ⼯程流体⼒学《科学出版社》 55-56页，例2－6如图2－26所⽰⼀弧形闸门，半径7.5R m =，挡着深度 4.8h m =的⽔，其圆⼼⾓43α=，旋转轴的位置距底为 5.8H m =，闸门的⽔平投影 2.7CB a m ==，闸门的宽度 6.4b m = 试求作⽤在闸门上的总压⼒的⼤⼩和压⼒中⼼。

网络教育《工程流体力学》课程作业第1章绪论一、单项选择题1.理想流体是指忽略( C ）的流体。

A。

密度 B。

密度变化 C。

黏度 D。

黏度变化2.不可压缩流体是指忽略( B ）的流体.A.密度 B。

密度变化 C.黏度 D。

黏度变化3。

下列各组流体中,属于牛顿流体的是（ A ）。

A.水、汽油、酒精 B。

水、新拌砼、新拌建筑砂浆C。

泥石流、泥浆、血浆 D。

水、水石流、天然气4.下列各组力中，属于质量力的是（ C ）。

A。

压力、摩擦力 B。

重力、压力 C.重力、惯性力 D.黏性力、重力5。

在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位（ C )上的质量力。

A．面积 B．体积 C．质量 D．重量二、多项选择题1。

下列关于流体黏性的说法中，正确的是（ ABCDE ）。

A。

黏性是流体的固有属性B.流体的黏性具有传递运动和阻碍运动的双重性C。

黏性是运动流体产生机械能损失的根源D。

液体的黏性随着温度的升高而减小E．气体的黏性随着温度的升高而增大2。

牛顿内摩擦定律中的（BDE )。

A.为流体的运动黏度B。

为流体的动力黏度C。

为运动流体的剪切变形D.为运动流体的剪切变形速率E.为运动流体的流速梯度三、判断题单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力.（×）四、简答题简述流体的形态特征和力学特征.形态特征：流体随容器而方圆,没有固定的形状.力学特征:流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。

五、计算题1.某流体的温度从0℃增加至20℃时,其运动黏度增加了15％,密度减小了10％，试求其动力黏度将增加多少(百分数）？【解】设0℃时，流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为；20℃时，各物理量将均产生一增量,即分别为.联立得将代入上式,得2.若某流体的动力粘度=0。

1N.s/m2,粘性切应力N/m2，试求该流体的流速梯度。

【解】由牛顿内摩擦定律，得第2章流体静力学一、单项选择题1．金属压力表的读数为（ B ）A。

绝对压强 B。

第一章 绪论1-6．图示为一水平方向运动的木板，其速度为1m s，平板浮在油面上，油深 1mm δ=，油的0.09807Pa s μ=，求作用于平板单位面积上的阻力？⎡⎤⎣⎦解10.0980798.070.001du Pa dy τμ==⨯= 1-7. 温度为20℃的空气，在直径为2.5cm 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粘滞切应力为多少？ 解: f=m N dyduA/103.410/1031105.2100183.053223-----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πμ 1-8．一底面积为4045cm ⨯，高为1cm 的木板，质量为5kg ，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动，已知1m v s=，1mm δ=，求润滑油的动力黏度？⎡⎤⎣⎦解0T GSin α-= 55255131313T GSin G g g α==⋅=⨯⨯=所以 10.400.451800.001du T A dy μμμ==⨯=但 259.8070.10513180Pa s μ⨯==⋅⨯所以5第二章 流体静力学2-6．封闭容器水面的绝对压强20107.7KNp m=，当地大气压强298.07a KNp m =，试求（1）水深0.8h m =的A 点的绝对压强和相对压强？（2）若容器水面距基准面高度5Z m =，求A 点的测压管高度和测压管水头。

并图示容器内液体各点的测压管水头线；（3）压力表M 和酒精（27.944KNm γ=）测压计h 的读数值？hh 1AM p 0⎡⎤⎣⎦解（1）201107.79.8070.8115.55A KN p p h m γ'=+=+⨯= 2115.5598.0717.48A A a KN p p p m '=-=-=（2）217.481.789.807Ap h m γ=== 25 1.78 6.78n A H Z h m =+=+=（3）20107.798.079.63M a KNp p p m =-=-=9.631.217.944Mp h m γ=== 2-16. 已知水箱真空表M 的读数为0.98kPa ，水箱与油箱的液面差H =1.5m ，水银柱差m 2.02=h ，3m /kg 800=油ρ，求1h 为多少米？解：取等压面1-1，则()()()()()12122211332800.29809800 1.50.2 5.610008009.8a a Hg Hg P P g H h h P gh gh gh P g H h h gmρρρρρρρ-+++=+++-+=-⨯+-⨯+==-⨯油油2-20.图为倾斜水管上测定压差的装置，已知cm 20=z ，压差计液面之差cm 12=h ，求当（1）31kg/m 920=ρ的油时;（2）1ρ为空气时;A 、B 两点的压差分别为多少？解：（1）取等压面1-1 PaghgZ gh P P ghgZ P gh P A B B A 92.1865)12.02.0(980012.08.992011=-⨯+⨯⨯=-+=---=-ρρρρρρ（2）同题（1）可得Pagh gZ P P gZP gh P A B B A 784)12.02.0(9800=-⨯=-=--=-ρρρρ2-36.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 =,求水作用于圆滚门上的水平和铅直分压力?⎡⎤⎣⎦解2212121()2x x x p p p l H H γ=-=- 2219.80710(42)5902KN =⨯⨯⨯-=23439.8074109204z p V Al R lKN γγγππ==∙==⨯⨯⨯=2-44. 一洒水车以等加速度2/98.0s m a =在平地上行驶，水车静止时，B 点位置m x 5.11=，m h 1=，求运动后该点的静水压强。