工程流体力学试卷答案

《工程流体力学》试卷试卷说明：重力加速度取10m/s2,水的密度取1000kg/m3，水银密度取13.6×103kg/m3，标准大气压取0.1Mpa，动能修正系数和动量修正系数均取1，π取3.14，所有计算结果均保留两位不为零小数（即小于0.1的保留两位有效数字）。

一、填空题（共5空，每空2分，共10分）1.压力输水管模型实验，长度比尺,4，模型流量与原型流量之比应为（）；如果是明渠流实验，模型流量与原型流量之比应为（）。

2.长管各并联管段的（）相等；各串联管段的（）相等。

3.水泵汽蚀现象发生的原因是（）。

二、判断题（每题2分，共10分）1. 应用动量方程时，流体所受合力不应考虑质量力。

（）2.流线是欧拉法的描述，迹线属于拉格朗日法的描述，二者是没有关系的。

（）3.流线是一组同心圆的流体一定属于有旋流动。

（）4.雷诺实验中，层流过渡到紊流有一个过程，紊流过渡到层流则是突然变化。

（）5.大部分局部阻力系数需要通过实验得到，小部分可以计算得到。

（）三、单项选择题（每题2分，共10分）1.运动粘度ν的国际单位是（）A．kg/mB．m/s2C．m2/sD．N/m22.均匀流（）A．迁移加速度为0B．当地加速度为0C．流速不随时间变化D．各点流速均相同3.雷诺数的物理意义表示（）A．黏滞力与重力之比B．重力与惯性力之比C．惯性力与黏滞力之比D．压力与黏滞力之比4.比较在正常工作条件下，作用水头H，直径d相等时，小孔口的流量Q（）和圆柱形外管嘴的流量QnA．Q>QnB．Q<QnC．Q=QnD．无法确定5. 下图中曲面ABCD的压力体绘制，正确的是（）A．B．C．D．以上均不正确四、计算题（共7题，每题10分，共70分）1.如图所示的皮托管，测量风管中空气的点流速，若图中U形水柱计液柱高差为1cm，空气密度为1.2kg/m3，求测点空气流速。

2.如图所示的矩形闸门，高h=3m，宽b=2m，上游水深h1=6m，下游水深h2=5m，求闸门上的静水压力和作用点。

《流体力学》试题及答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 下列哪个选项不属于流体力学的三大基本方程？A. 连续性方程B. 动量方程C. 能量方程D. 牛顿第二定律答案：D2. 在不可压缩流体中，流速和压力之间的关系可以用下列哪个方程表示？A. 伯努利方程B. 欧拉方程C. 纳维-斯托克斯方程D. 帕斯卡方程答案：A3. 下列哪个现象表明流体具有粘性？A. 流体流动时产生涡旋B. 流体流动时产生湍流C. 流体流动时产生层流D. 流体流动时产生摩擦力答案：D4. 在下列哪种情况下，流体的动能和势能相等？A. 静止流体B. 均匀流动的流体C. 垂直下落的流体D. 水平流动的流体答案：C5. 下列哪个因素不会影响流体的临界雷诺数？A. 流体的粘度B. 流体的密度C. 流体的流速D. 流体的温度答案：D二、填空题（每题5分，共25分）6. 流体力学是研究______在力的作用下运动规律的科学。

答案：流体7. 不可压缩流体的连续性方程可以表示为______。

答案：ρV = 常数8. 在恒定流场中，流体质点的速度矢量对时间的导数称为______。

答案：加速度矢量9. 伯努利方程是______方程在不可压缩流体中的应用。

答案：能量10. 流体的湍流流动特点为______、______和______。

答案：随机性、三维性、非线性三、计算题（每题25分，共50分）11. 一个直径为10cm的管道，流体的流速为2m/s，流体的密度为800kg/m³，求管道中流体的流量。

解：流量Q = ρvA其中，ρ为流体密度，v为流速，A为管道截面积。

A = π(d/2)² = π(0.05)² = 0.00785m²Q = 800kg/m³ 2m/s 0.00785m² = 12.44 kg/s答案：管道中流体的流量为12.44 kg/s。

12. 一个直径为20cm的圆柱形储罐，储罐内充满水，水面高度为1m。

《工程流体力学》习题答案第一章流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4ºC 时33/9800/1000m N m kg ==水水γρ 相对密度：水水γγρρ==d 所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =⨯===⨯==水水γγρρ1-2.甘油在温度0ºC 时密度为1.26g/cm 3，求以国际单位表示的密度和重度。

解：33/1000/1m kg cm g = g ργ=333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =⨯==⇒==ργρ 1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：dpVdV Pa E p p-==ββ)(1MPa Pa E E VVVV p p6.191096.101.07=⨯==∆=∆=∆β 1-4.容积4m 3的水，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该水的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。

解：1956105.2104101000---⨯=⨯--=∆∆-=Pa p V V p β Pa E p89104105.211⨯=⨯==-β 1-5. 用200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC ，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。

若汽油的膨胀系数为0.0006ºC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。

试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pV dT T V dV ∂∂+∂∂=00V TVT V V T T ββ=∂∂⇒∂∂=00V p V p V V p p ββ-=∂∂⇒∂∂-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=∂∂+∂∂=从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p E V T T V V dpV dT V dV T p pp T T T VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=--=-⎰⎰⎰βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-⨯⨯=∆-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0⨯=⋅⋅=βV dp V dV p p 18.0140001⨯-=⋅⋅-=β（1大气压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?解：s Pa P sPa s mPa P cP ⋅=⋅=⋅==--1.0110110132()cSt St s m 3131.0/101.310009.01028253==⨯=⨯⨯==--ρμν 1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？解：89.0==水ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s 1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ⨯=⨯⨯==-μτ 1-9.如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---μ第二章 流体静力学2-1. 如图所示的U 形管中装有水银与水，试求：（1）A 、C 两点的绝对压力及表压各为多少？ （2）A 、B 两点的高度差为多少？解：① p A 表＝γh 水＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pap A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhg h hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ⇒h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。

《工程流体力学》考题及答案一、 单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）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。

错选、多选或未选均无分。

1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ）A 、牛顿流体B 、非牛顿流体C 、理想流体D 、无黏流体2．牛顿内摩擦定律yu d d μτ=中的y u d d 为运动流体的（ ） A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率3．金属测压计的读数为（ ）A 、绝对压强p 'B 、相对压强pC 、真空压强v pD 、当地大气压a p4．文丘里管可用来测量（ ）A 、点流速B 、点压强C 、断面平均流速D 、流量5．在工程流体力学中，常取的基本量纲为（ ）A 、质量量纲M 、长度量纲L 、时间量纲TB 、流量量纲Q 、长度量纲L 、时间量纲TC 、流速量纲V 、长度量纲L 、时间量纲TD 、加速度量纲A 、长度量纲L 、时间量纲T6．静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力x c x c x A gh A p P ρ==，式中的（ ）A 、c p 为受压面形心处的绝对压强B 、c p 为压力中心处的相对压强C 、x A 为受压曲面的面积D 、x A 为受压曲面在铅垂面上的投影面积7．圆管层流运动的断面流速分布为（ ）A 、平面B 、抛物面C 、双曲面D 、对数曲面8．已知不可压缩流体的流速场为0),(),,(===z y x u x f u z y f u ，则该流动属于（ ）A 、一元流B 、二元流C 、三元流D 、非恒定流9．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ）A 、4/hB 、3/hC 、2/hD 、h10．渗流系数比尺=k λ（ ）A 、l λ（长度比尺）B 、v λ（流速比尺）C 、Q λ（流量比尺）D 、t λ（时间比尺）二、多项选择题（本大题共3小题，每小题4分，共12分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

工程流体力学试卷及答案6套试卷 11．如图所示有一圆形容器，内装三种液体，上层为比重 d 1 0.8 的油，中层为比重 d 2 1的水，下层为比重 d 3 13.6的水银。

已知各层的高度均为 h 0.5m ，容器直径D 1m ，试求：（1）A 、B 点的相对压强；（ 2）A 、 B 点的绝对压强（用水柱高度表示）；（3）容器底面 EF 上的相对总压力。

半浸没在海水中，海水的比重为 1.025，为使它完全淹没在海水中在球的下面系一混凝土块，混凝土块的密度m 2 400kg/m 3 ，试求所需混凝土块的重量。

3．一平面流动的 x 方向的速度分量为 u 3ax 3ay ，在点（0，0）处 u v 0，试求：通过A （0，0），B （1，1）两点联线的单位宽度流量。

4．在水深 d 45m 的海面上有一前进波，波高 H 4m ，波长 80 m ，试求：（1）水面下 7m 深处水质点所受的压强；（2）用图表示该质点在波动时的最高位置和最低位置。

5．试用瑞利法求理想流体经圆形孔口出流的流量关系式孔口直径 d ，作用水头 H0 和重力加速度 g有关。

6．如图所示平板闸门下出流，已知： H 4m ， h e1m ，闸门宽 B 3m ，流量 Q 20m 3/s ，不计水头损失，试求：作用在闸门上的动水总压力。

试卷 21. 如图所示一封闭容器水表面绝对压强 pab 85 kPa ，中间玻璃管两端是开口的，当既无空气通过玻璃管进入容器，又无水进入玻璃管时，求玻璃管应该伸入水面下的深度 h 。

假设孔口的出流量 Q 与 p ab题6 h e 图题1图322. 已知平面流动的速度势0.04x3axy2，x、y 单位为m，的单位为m2/s，试求：（1）常数a；（2）点A（0，0）和B（3，4）间的压强差p。

（设流体的密度1000kg/m3）3．如图所示管路，已知容器 B 的初始水位为h1 ，截面积为A，当管中流入和流出随时间变化的流量分别为Q1（t）和Q2（t）时，写出容器B中水深h（t）的表达题 3 图题 4 图4．如图所示为射流推进船的简图。

《工程流体力学》试题及答案一、选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪个选项不是流体力学的分支？A. 流体静力学B. 流体动力学C. 流体力学实验D. 流体力学数值模拟答案：C2. 下列哪种流体是不可压缩流体？A. 水蒸气B. 液体C. 气体D. 所有流体答案：B3. 下列哪个方程描述了流体运动的基本规律？A. 连续性方程B. 动量方程C. 能量方程D. 上述都是答案：D4. 在伯努利方程中，流速增加时，压力会？A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：B5. 下列哪个因素对流体流动的影响最小？A. 流体的粘度B. 流体的密度C. 流体的温度D. 流体的流速答案：C二、填空题（每题3分，共15分）1. 流体力学研究的对象是______。

答案：流体2. 流体的连续性方程表达了______与______之间的关系。

答案：流量，流速3. 流体力学中的动量方程是由______和______推导得出的。

答案：牛顿第二定律，动量定理4. 在伯努利方程中，流速与压力之间的关系为：流速越______，压力越______。

答案：大，小5. 流体力学实验中，常用的测量流体流速的仪器是______。

答案：流速仪三、计算题（每题20分，共60分）1. 已知一圆柱形管道，直径为0.2米，管道中水流速度为2米/秒，水的密度为1000千克/立方米，水的粘度为0.001帕·秒。

求管道中的压力分布。

解答：首先，根据连续性方程，计算管道中的流量Q：Q = A v = π (d/2)^2 v = π (0.2/2)^2 2 = 0.0628 m^3/s然后，根据伯努利方程，计算管道中的压力分布：P1 + 1/2 ρ v1^2 + ρ g h1 = P2 + 1/2 ρ v2^2 + ρ g h2由于管道为水平管道，h1 = h2，所以可以简化为：P1 + 1/2 ρ v1^2 = P2 + 1/2 ρ v2^2代入已知数据，得到：P1 + 1/2 1000 2^2 = P2 + 1/2 1000 2^2解得：P1 = P2所以，管道中的压力分布为均匀分布。

]一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”）（本大题分10小题，每小题1.5分，共15分）1、在连续介质假设的条件小，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、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。

（√）4、谢才系数C的单位是m （×）5、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。

（√）6、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。

（√）7、公式22fl vhd gλ=既适用于层流，也适用于紊流。

（√）8、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（√）9、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。

（√）10、局部水头损失系数可以用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。

（×）二、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题分5小题，每小题2分，共10分）1、静止液体中同一点各方向的压强（(1) ）（1）数字相等（2）数值不相等（3）仅水平方向数值相等（3）铅直方向数值最大2、可以形成均匀急流的明渠底坡是（(2) ）（1）缓坡（2）陡坡（3）平坡（4）负坡3、宽顶堰流量系数m的最大值为（（2））（1）0.30 （2）0.385 （3）0.502 （4）0.754、流函数（(3) ）（1）在等势面上为常数（2）只有在无旋流中才存在（3）沿流线为常数（4）表达了速度与压强的关系三、思考题（4×8=32分）1．图（a）表示一水闸正在提升闸门放水，图(b)表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是非符合A1V1=A2V2的连续方程？为什么？答：不符合，因连续方程适用条件为：恒定流；而以上两种情况均为非恒定流。

2．何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？答：一、比能曲线：当流量Q ，过水断面形状，尺寸一定时，断面比能Es 随水深h 的变化关系曲线：22()2s Q E h f h gA α=+=二、特征：1）一条二次曲线，下端以水平轴线为渐进线，h →0，Es →∞；曲线上端与以坐标轴成45°角直线为渐近线h →∞，Es →∞；2）当h 由0→∞，Es 由∞→∞，其中有一最小值Esmin ，相应的水深为hk ；3）最小比能Esmin 相应K 点将曲线分成上下两支，上支Fr<1,为缓流；下支Fr>1，急流； 4）临界水深hk 可判断流态：（1）当h=hk 临界流； （2）当h>hk 缓流； （3）当h<hk 急流。

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程亠、名词解释。

1、雷诺数2、流线37、湿周8、恒定流动12、流场13、无旋流动17、浓差或温差射流18自动模型区1、是非题1.2.3.4.5.6.7.8.9. 、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、O流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。

平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。

附面层分离只能发生在增压减速区。

等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。

相对静止状态的等压面一定也是水平面。

平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。

流体的静压是指流体的点静压。

流线和等势线一定正交。

附面层内的流体流动是粘性有旋流动。

10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小11.12.13.14.15. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。

超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。

相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。

附面层外的流体流动时理想无旋流动。

16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。

17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；()(((((((((((((((()))))))))))))))) 温度降低粘滞性增大。

18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。

三、填空题。

1、1mmHO=2Pa2、描述流体运动的方法有和___________ 。

3、流体的主要力学模型是指 _________________ 、______________ 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与的对比关系。

5、流量Q和Q，阻抗为S 和S的两管路并联，则并联后总管路的流量Q1 2 1 2为，总阻抗S为。

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程一、名词解释。

1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、是非题。

1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。

( ）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。

（）3.附面层分离只能发生在增压减速区。

（ )4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。

( ）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面. （）6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。

（）7.流体的静压是指流体的点静压。

（）8.流线和等势线一定正交。

( )9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。

（）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加,压力减小.（ )11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。

（）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小,压力增加。

（）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心. （）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。

（）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。

（）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。

（ )17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大.( ）18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关. （）三、填空题。

1、1mmH2O= Pa2、描述流体运动的方法有和。

3、流体的主要力学模型是指、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与的对比关系。

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，总阻抗S为。

第 1 章绪论选择题（ a ）流体的分子； （ b ）流体内的固体颗粒； 【1.1 】 按连续介质的概念，流体质点是指：（ 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； （ ）切应力和流速。

ddv dv解：牛顿内摩擦定律是dy，而且速度梯度dy是流体微团的剪切变形速度dddt ，故dt 。

（ b ）【1.3 】 流体运动黏度 υ 的国际单位是： （ a ） m 2/s ；（ ） N/m 2 ；（ ） kg/m ；（ ）N ·s/m 2。

bcd解：流体的运动黏度 υ 的国际单位是 m 2 /s 。

（ a ）p 【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。

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 dkdp0.5 10 9 1 105120 000 。

（ 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； （ ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力； （ ）不能承受拉力，bc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。

《工程流体力学》试题(一)一、填空1．我们所学的流体力学中描述流体运动的方法常采用( )法。

2. 伯努利方程是( )定律在流体力学中的应用。

3．管道的总水力损失等于( )之和。

4．流线是某一瞬时在流场中假想的曲线, 在这条曲线上的各流体质点的速度方向都与该曲线( )。

5．在虹吸管中，压力最低点的数值，不能低于( )，否则液体汽化，从而破坏虹吸现象。

6．等压面上的每一空间点上的单位质量力，必与等压面（）7．皮托管原理依据是( )，而文丘里流量计(或喷嘴、孔板流量计等) 原理依据则是( )。

8．等压面上任一点的质量力方向是( )等压面。

9．根据雷诺数可以判断流体的流动状态，如管内流动时，Re( )为层流。

10．当流体的流动处于紊流粗糙管区时，其沿程损失系数与（）无关，只与相对粗糙度有关。

11．描述流体运动的方法有拉格朗日法和（）。

12．流场中运动的流体若存在加速度，它包括（）加速度和迁移加速度。

13．紊流流场中流体不仅受到摩擦切应力作用，还受到（）切应力作用。

14．工程上，流体在流管中流动时，雷诺数（）时，流动为层流。

15. 流体是由无数的一个紧挨一个的( )组成的稠密而无间隙的连续介质, 这就是流体的( )假设。

16. 不考虑粘性的流体是( )流体, 反之是( ), 符合牛顿内摩擦定律的流体是( )流体, 反之是( )流体。

17. 在平衡流体中, 静压力相等的各点所组成的面称( ), 并且通过每一点的等压面与该点所受的( )力互相垂直。

18. 流线是某一瞬时在流场中假想的曲线, 在这条曲线上的各流体质点的速度方向都与该曲线( ); 涡线是角速度场中一条假想的曲线, 在同一瞬时处在这条曲线上的所有流体质点旋转角速度都与该曲线( )。

二、判断并改错1．理想流体是指不考虑粘性的流体；不可压缩流体是指忽略密度变化的流体。

这两种近似处理和流体连续介质假设一样都是流体力学中主要的力学模型。

( 2．质量力只有重力的静止流体，其等压面一定是水平面。

(完整版)工程流体力学习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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 γτμ=。

（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。

工程流体力学历年试卷及答案一、判断题1、×2、√3、×4、×5、×6、×7、×8、√9、√ 10、√二、填空题1、32、ν=μ/ρ3、因次和谐的原理，π定理4、过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力，只有重力，所取断面为缓变流动 6、单位重量液体所增加的机械能 7、∫cs ρuu ndA=ΣF 8、hf=λ。

hj=ξ d2g/2g 9、T=±μA/du，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，μ值始终保持一常数 10、总压力的作用点5.正确表述：等压面在相对静止状态下一定是水平面。

6.正确表述：平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。

7.正确表述：流体的静压是指流体的点静压力。

8.正确表述：流线和等势线一定是正交的。

9.正确表述：附面层内的流体流动是粘性有旋流动。

10.正确表述：亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。

11.正确表述：相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。

12.正确表述：XXX绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。

13.正确表述：壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。

14.正确表述：相邻两流线的流函数值之差，是此两流线间的单宽流量。

15.正确表述：附面层外的流体流动时是理想无旋流动。

16.正确表述：处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。

17.正确表述：流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少，温度降低粘滞性增大。

18.正确表述：流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他因素无关。

1.1mmHg = 133.32 Pa2.描述流体运动的方法有流线法和迹线法。

3.流体的主要力学模型是指牛顿力学模型、欧拉力学模型和不可压缩性模型。

4.雷诺数是反映流体惯性力和粘性力对比关系的准数。

5.并联后总管路的流量Q为Q1+Q2，总阻抗S为S1S2/(S1+S2)。

试卷 11．如图所示有一圆形容器，内装三种液体，上层为比重 d1 0.8的油，中 层为比重 d2 1的水，下层为比重 d3 13.6的水银。

已知各层的高度均为 h 0.5m ， 容器直径 D 1m ，试求：（1）A 、B 点的相对压强；（ 2）A 、 B 点的绝对压强（用水柱高度表示） ； （3）容器底面 EF 上的相对总压力。

半浸没在海水中，海水的比重为 1.025，为使 它完全淹没在海水中在球的下面系一混凝土块，混凝土块的密度m2 400kg/m3 ，试求所需混凝土块的重量。

3．一平面流动的 x 方向的速度分量为 u 3ax 3ay，在点（0，0）处 u v 0， 试求：通过A （0，0），B （1，1）两点联线的单位宽度流量。

4．在水深 d 45m 的海面上有一前进波，波高 H 4m ，波长 80 m ，试求：（1）水面下 7m 深处水质点所受的压强；（2）用图表示该质点在波动时的最高位置和最低位置。

5．试用瑞利法求理想流体经圆形孔口出流的流量关系式 孔口直径 d ，作用水头 H0和重力加速度 g有关。

6．如图所示平板闸门下出流，已知： H 4m ， h e1m ， 闸门宽 B 3m ，流量 Q 20m 3/s ，不计水头损失，试求： 作用在闸门上的动水总压力。

试卷 21. 如图所示一封闭容器水表面绝对压强pab 85kPa ， 中间玻璃管两端是开口的，当既无空气通过玻璃管 进入容器，又无水进入玻璃管时，求玻璃管应该 伸入水面下的深度 h 。

假设孔口的出流量 Q与p ab题6 h e图题1图322. 已知平面流动的速度势0.04x3axy2，x、y 单位为m，的单位为m2/s，试求：（1）常数a；（2）点A（0，0）和B（3，4）间的压强差p。

（设流体的密度1000kg/m3）3．如图所示管路，已知容器 B 的初始水位为h1 ，截面积为A，当管中流入和流出随时间变化的流量分别为Q1（t）和Q2（t）时，写出容器B中水深h（t）的表达题 3 图题 4 图4．如图所示为射流推进船的简图。

工程流体力学习题详解第一章流体地物理性质【1－1】500cm3地某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg，试求其密度和相对密度.【解】【1－2】体积为5m3地水，在温度不变地条件下，当压强从98000Pa增加到4.9×105Pa时，体积减少1升.求水地压缩系数和弹性系数.【解】由压缩系数公式【1－3】温度为20℃，流量为60 m3/h地水流入加热器，如果水地体积膨胀系数βt=0.00055K-1，问加热到80℃后从加热器中流出时地体积流量变为多少？【解】根据膨胀系数则【1－4】图中表示浮在油面上地平板，其水动速度为u=1m/s，δ=10mm，油品地粘度μ=0.9807Pa·s，求作用在平板单位面积上地阻【解】根据牛顿内摩擦定律则【1－5】已知半径为R圆管中地流速分布为式中c为常数.试求管中地切应力τ与r地关系.【解】根据牛顿内摩擦定律则习题1-5图第二章流体静力学【2－1】容器中装有水和空气，求A、B、C和D【解】题2－1图【2－2】如图所示地U 形管中装有水银与水，试求：(1)A 、C 两点地绝对压力及表压力各为多少？ (2)求A 、B 两点地高度差h ？ 【解】 (1)(2)选取U 形管中水银地最低液面为等压面，则 得 【2－3】在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw 及ρo ，油层高度为h 1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R ，水银面与液面地高度差为h 2，试导出容器上方空间地压力p 与读数R 地关系式.【解】选取压力计中水银最低液面为等压面，则得 【2－4】油罐内装有相对密度为0.7地汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为 1.26地甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管.同时，压力管地另一支引入油罐底以上地0.4m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高度差△h =0.7m 来计算油罐内地油深H =?【解】选取U 形管中甘油最低液面为等压面，由气体各点压力相等，可知油罐底以上0.4m 处地油压即为压力管中气体压力，则得【2－5】图示两水管以U 形压力计相连，A 、B 两点高差1m ，U 形管内装有水银，若读数△h =0.5m ，求A 、B 两点地压力差为多少？【解】选取U 形管内水银最低液面为等压面，设B 点到水银最高液面地垂直高度为x ，则得【2－6】图示油罐发油装置，将直径为d 地圆管伸进罐内，端部切成45°角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面地铰链旋转，借助绳系上来开启.已知油深H =5m ，圆管直径d =600mm ，油品相对密度0.85，不计盖板重力及铰链地摩擦力，求提升此盖板B题2－3图题2－4图所需地力地大小？（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b 和短轴2a ，就可算出盖板面积A =πab ）.【解】分析如图所示以管端面上地铰链为支点，根据力矩平衡其中可得【2－7】图示一个安全闸门，宽为0.6m ，高为1.0m.距底边0.4m 处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转.不计各处地摩擦力，问门前水深h 为多深时，闸门即可自行打开？水深h 小，即D 点上移.当D 好平衡.即得 【2－8】有一压力贮油箱（见图），其宽度（垂直于纸面方向）b =2m ，箱内油层厚h 1=1.9m ，密度ρ0=800kg/m 3，油层下有积水，厚度h 2=0.4m ，箱底有一U 型水银压差计，所测之值如图所示，试求作用在半径R =1m 地圆柱面AB 上地总压力（大小和方向）.【解】分析如图所示，首先需确定自由液面，选取水银压差计最低液面为等压面，则由p B 不为零可知等效自由液面地高度曲面水平受力曲面垂直受力则【2－9】一个直径2m ，长5m 地圆柱体放置在图示地斜坡上.求圆柱体所受地水平力和浮力.【解】分析如图所示，因为斜坡地倾斜角为60°，故/ρo g题2－8题2－9经D 点过圆心地直径与自由液面交于F 点.BC 段和CD 段水平方向地投影面积相同，力方向相反，相互抵消，故 圆柱体所受地水平力圆柱体所受地浮力【2－10】图示一个直径D =2m ，长L =1m 地圆柱体，其左半边为油和水，油和水地深度均为1m.已知油地密度为ρ=800kg/m 3，求圆柱体所受水平力和浮力.【解】因为左半边为不同液体，故分别来分析AB 段和BC 段曲面地受力情况.AB 曲面受力BC 曲面受力则，圆柱体受力（方向向上）【2－11】图示一个直径为 1.2m 地钢球安装在一直径为1m 地阀座上，管内外水面地高度如图所示.试求球体所受到地浮力.【解】分析如图所示，图中实压力体（＋）为一圆柱体，其直径为1.0m【2－12】图示一盛水地密闭容器，中间用隔板将其分隔为上下两部分.隔板中有一直径d =25cm 地圆孔，并用一个直径D =50cm 质量M =139kg 地圆球堵塞.设容器顶部压力表读数p M =5000Pa ，求测压管中水面高x 大于若干时，圆球即被总压力向上顶开？【解】分析如图所示，图中虚压力体（－）为一球体和圆柱体体积之和 根据受力分析可知则 ※【2－13】水车长3m ，宽 1.5m ，高1.8m ，盛水深1.2m ，见图2-2.试问为使水不益处，加速度a 地允许值是多少.【解】根据自由夜面（即等压面方程）题2－10图题2－11图图2－13图得第三章 流体运动学【3－1】已知流场地速度分布为 u =x 2y i -3y j +2z 2k（1）属几元流动？（2）求（x , y , z ）=（3, 1, 2）点地加速度？ 【解】（1）由流场地速度分布可知流动属三元流动. （2）由加速度公式得故过（3, 1, 2）点地加速度其矢量形式为：【3－2】已知流场速度分布为u x =x 2，u y =y 2，u z =z 2，试求（x , y , z ）=（2, 4, 8）点地迁移加速度？【解】由流场地迁移加速度得故过（2, 4, 8）点地迁移加速度【3－3】有一段收缩管如图.已知u 1=8m/s ，u 2=2m/s ，l =1.5m.试求2点地迁移加速度.【解】由已知条件可知流场地迁移加速度为其中：则2点地迁移加速度为【3－4】某一平面流动地速度分量为u x =-4y ，u y =4x .求流线方程.【解】由流线微分方程得解得流线方程【3－5】已知平面流动地速度为，式中B 为常数.求流线方程.【解】由已知条件可知平面流动地速度分量题3－3 图代入流线微分方程中，则解得流线方程【3－6】用直径200mm地管输送相对密度为0.7地汽油，使流速不超过1.2m/s，问每秒最多输送多少kg？【解】由流量公式可知则【3－7】截面为300mm×400mm地矩形孔道，风量为2700m3/h，求平均流速.如风道出口处截面收缩为150mm×400mm，求该处断面平均流速.【解】由流量公式可知则如风道出口处截面收缩为150mm×400mm，则【3－8】已知流场地速度分布为u x=y+z，u y=z+x，u z=x+y，判断流场流动是否有旋？【解】由旋转角速度可知故为无旋流动.【3－9】下列流线方程所代表地流场，哪个是有旋运动？（1）2Axy=C（2）Ax+By=C（3）A ln xy2=C【解】由流线方程即为流函数地等值线方程，可得（1）速度分布旋转角速度可知故为无旋流动.（2）速度分布旋转角速度可知故为无旋流动.（3）速度分布旋转角速度可知故为有旋流动.【3－10】已知流场速度分布为u x =-cx ，u y =-cy ，u z =0，c 为常数.求：（1）欧拉加速度a =？；（2）流动是否有旋?（3）是否角变形?（4）求流线方程.【解】（1）由加速度公式得（2）旋转角速度可知故为无旋流动.（3）由角变形速度公式可知为无角变形.（4）将速度分布代入流线微分方程解微分方程，可得流线方程第四章 流体动力学【4－1】直径d =100mm 地虹吸管，位置如附图中所示.求流量和2、3地压力.不计水头损失.【解】选取4点所在断面和1点所在断面列伯努力方程，以过4点地水平线为基准线.得，则选取1、2点所在断面列伯努利方程，以过1点地水平线为基准线（v 2=v 4）得选取1、3点所在断面列伯努利方程，以过1点地水平线为基准线（v 3=v 4）得【4－2】一个倒置地U 形测压管，上部为相对密度0.8地油，用来测定水管中点地速度.若读数△h =200mm ，求管中流速u =?【解】选取如图所示1－1、2－2断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线同时，选取U 形测压管中油地最高液面为等压面，则题 4－1图题 4－2图【4－3】图示为一文丘里管和压力计，试推导体积流量和压力计读数之间地关系式.当z 1=z 2时，ρ=1000kg/m 3，ρH =13.6×103kg/m 3，d 1=500mm ，d 2=50mm ，H =0.4m ，流量系数α=0.9时，求Q =？【解】列1－1、2－2所在断面地伯努利方程、以过1－1断面中心点地水平线为基准线.选取压力计中汞地最低液面为等压面，则 又由、，得所以【4－4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa ，阀门打开后，读数降为9.8kPa.设从管路进口至装表处地水头损失为流速水头地2倍，求管路中地平均流速.【解】当管路阀门关闭时，由压力表度数可确定管路轴线到自有液面地高度H当管路打开时，列1－1和2－2断面地伯努利方程，则得【4－5】为了在直径D =160mm 地管线上自动掺入另一种油品，安装了如下装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内.若压力表读数为2.3×105Pa ，吼道直径d =40mm ，T 管流量Q ＝30 l/s ，油品地相对密度为0.9.欲掺入地油品地相对密度为0.8，油池油面距喉道高度H =1.5m ，如果掺入油量约为原输量地10%左右，B 管水头损失设为0.5m ，试确定B 管地管径.【解】列1－1和2－2断面地伯努利方程，则 其中得列3－3和4－4自有液面地伯努利方程，以4－4断面为基准面，则其中、，代入上式，得27mm 【4－6】一变直径地管段AB ，直径d A =0.2m ，d B ＝0.4m ，高差h =1.0m ，用压力表测得p A =70kPa ，p B =40kPa ，用流量计测得流量Q =0.2m 3/s.试判断水在管段中流动地方向.题 4－4图题 4－5图题 4－3图【解】列A 点和B 点所在断面地伯努利方程则故流动方向为A -B .【4－7】泄水管路如附图所示，已知直径d 1=125mm ，d 2=100mm ，d 3=75mm ，汞比压力计读数h =175mm ，不计阻力，求流量和压力表读数.【解】列1－1、2－2断面地波努利方程又由（即） 可得、、 列压力表所在断面和出口断面地伯努利方程可得【4－8】如图所示，敞开水池中地水沿变截面管路排出地质量流量Q m =14kg/s ，若d 1＝100mm ，d 2＝75mm ，d 3＝50mm ，不计损失，求所需地水头H ，以及第二段管段中央M 点地压力，并绘制测压管水头线.【解】列1－1和3－3断面地伯努利方程，则其中 、 得列M 点所在断面2－2和3－3断面地伯努利方程，则 得【4－9】由断面为0.2m 2和0.1 m 2地两根管子组成地水平输水管系从水箱流入大气中：○1若不计损失，（a ）求断面流速v 1及v 2；（b ）绘总水头线及测压管水头线；（c ）求进口A点地压力.○2计入损失：第一段地水头损失为流速水头地4倍，第二段为3倍，（a ）求断面流速v 1及v 2；（b ）绘制总水头线及测压管水头线；（c ）根据所绘制水头线求各管段中间点地压力.【解】（1）列自有液面和管子出口断面地伯努利方程，则得 又由得列A 点所在断面和管子出口断面地伯努利方程，则3 题 4－8图1题 4－6图题 4－7图得（2）列自有液面和管子出口断面地伯努利方程，则由得、 细管断中点地压力为：粗管断中点地压力为： 【4－10】用73.5×103W 地水泵抽水，泵地效率为90％，管径为0.3m ，全管路地水头损失为1m ，吸水管水头损失为0.2m ，试求抽水量、管内流速及泵前真空表地读数.【解】列两自由液面地伯努利方程，则得H =30m又由得列最低自由液面和真空表所在断面地伯努利方程，则得 故真空表地度数为26.62kPa.【4－11】图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s ，问水泵地功率为多少？设全管路地水头损失为2m ，泵地效率为80％.若压水管路地水头损失为1.7m ，则压力表上地读数为若干？【解】列自由液面和出口断面地伯努利方程，则其中v 1＝20m/s得H =42.4m又由 得列压力表所在断面和出口断面地伯努利方程，则其中v 2A 2＝v 1A 1 得【4－12】图示离心泵以20m 3/h 地流量将相对密度为0.8地油品从地下罐送到山上洞库油罐.地下油罐油面压力为2×104Pa ，洞库油罐油面压力为3×104Pa.设泵地效率为0.8，电动机效率为0.9，两罐液面差为40m ，全管路水头损失设为5m.求泵及电动机地额定功率（即输入功率）应为若干？题 4－9图【解】列两油罐液面地伯努利方程，则得 又由 得、【4－13】输油管线上水平90°转变处，设固定支座.所输油品δ=0.8，管径d =300mm ，通过流量Q =100 l/s ，断面1处压力为2.23×105Pa.断面2处压力为2.11×105Pa.求支座受压力地大小和方向？【解】选取1－1和2－2断面及管壁围成地空间为控制体，建立如图所示坐标系.列x 方向动量方程其中 得列y 方向动量方程其中得【4－14】水流经过60°渐细弯头AB ，已知A 处管径d A ＝0.5m ，B 处管径d B ＝0.25m ，通过地流量为0.1m 3/s ，B 处压力p B ＝1.8×105Pa.设弯头在同一水平面上摩擦力不计，求弯所受推力.【解】选取A 和B 断面及管壁围成地空间为控制体，建立如图所示坐标系. 列x 方向动量方程其中p A 可由列A 断面和B 断面地伯努利方程得、 、得列y 方向动量方程题 4－12图x得，则【4－15】消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒出口直径d =1cm ，入口直径D =5cm.从消火唧筒设出地流速v =20m/s.求消防队员手握住消火唧筒所需要地力（设唧筒水头损失为1m ）？【解】选取消火唧筒地出口断面和入口断面与管壁围成地空间为控制体，建立如图所示坐标系.列x 方向地动量方程 其中p 1可由列1－1和2－2断面地伯努利方程求得又由、得【4－16】嵌入支座地一段输水管，如图所示，其直径由D 1=0.15m 变化为D 2=0.1m.当支座前端管内压力p =4×105Pa ，流量Q =0.018m 3/s ，求该管段中支座所受地轴向力？【解】取1－1、2－2断面及管壁围成地空间为控制体，建立如图所示坐标系. 列x 方向即轴向动量方程其中p 1可由1－1和2－2断面地伯努利方程求得又由、、、 得【4－17】水射流以19.8m/s 地速度从直径d =0.1m 地喷口射出，冲击一个固定地对称叶片，叶片地转角α=135°，求射流叶片地冲击力.若叶片以12m/s 地速度后退，而喷口仍固定不动，冲击力将为多大？【解】建立如图所示坐标系 （1）列x 方向地动量方程其中则（2）若叶片以12m/s 地速度后退，其流体相对叶片地速度v =7.8m/s ，代入上式得.题 4－17图第五章量纲分析与相似原理【5－1】试用量纲分析法分析自由落体在重力影响下降落距离s地公式为s＝kgt2，假设s 和物体质量m、重力加速度g和时间t有关.【解】应用瑞利法（1）分析物理现象，假定（2）写出量纲方程或（3）利用量纲和谐原理确定上式中地指数解得回代到物理方程中得【5－2】检查以下各综合数是否为无量纲数：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）.【解】（1）展开量纲公式为有量纲量.（2）展开量纲公式为有量纲量.（3）展开量纲公式为有量纲量.（4）展开量纲公式为有量纲量.（5）展开量纲公式为无量纲数.【5－3】假设泵地输出功率是液体密度ρ，重力加速度g，流量Q，和扬程H地函数，试用量纲分析法建立其关系.【解】利用瑞利法，取比重γ=ρg（1）分析物理现象，假定（2）写出量纲方程或（3）利用量纲和谐原理确定上式中地指数解得回代到物理方程中得【5－4】假设理想液体通过小孔地流量Q与小孔地直径d，液体密度ρ以及压差有关，用量纲分析法建立理想液体地流量表达式.【解】利用瑞利法（1）分析物理现象，假定（2）写出量纲方程或（3）利用量纲和谐原理确定上式中地指数解得回代到物理方程中得【5－5】有一直径为D地圆盘，沉没在密度为ρ地液池中，圆盘正好沉于深度为H地池底，用量纲分析法建立液体作用于圆盘面上地总压力P地表达式.【解】利用π定理（1）分析物理现象（2）选取H、g、ρ为基本量，它们地量纲公式为，，其量纲指数地行列式为所以这三个基本物理量地量纲是独立地，可以作为基本量纲.（3）写出5－3＝2个无量纲π项，（4）根据量纲和谐原理，可确定各π项地指数，则，（5）无量纲关系式可写为或总压力【5－6】用一圆管直径为20cm，输送υ=4×10-5m2/s地油品，流量为12 l/s.若在实验室内用5cm直径地圆管作模型实验，假如采用（1）20℃地水，（2）υ=17×106m2/s地空气，则模型流量各为多少时才能满足粘滞力地相似？【解】依题意有Re p＝Re m，或（1）查表可知20℃地水地运动粘度为1.007×10-6m2/s，由此可得（2）若为空气，则【5－7】一长为3m地模型船以2m/s地速度在淡水中拖曳时，测得地阻力为50N，试求（1）若原型船长45m，以多大地速度行驶才能与模型船动力相似.（2）当原型船以上面（1）中求得地速度在海中航行时，所需地拖曳力（海水密度为淡水地1.025倍.该流动雷诺数很大，不需考虑粘滞力相似，仅考虑重力相似.）【解】欲保持重力相似应维持弗劳德数相等，即或（1）所以有（2）由同名力相似可知则有第六章粘性流体动力学基础【6－1】用直径为100mm地管路输送相对密度为0.85地柴油，在温度20℃时，其运动粘度为6.7×10-6m2/s，欲保持层流，问平均流速不能超过多少？最大输送量为多少？【解】预保持层流，Re≤2000即则【6－2】用管路输送相对密度为0.9，粘度为0.045Pa·s地原油，维持平均速度不超过1m/s，若保持在层流地状态下输送，则管径最大不能超过多少？【解】预保持层流，Re≤2000即其中则【6－3】相对密度为0.88地柴油，沿内径100mm地管路输送，流量为1.66 l/s.求临界状态时柴油应有地粘度为若干？【解】根据临界状态时即得【6－4】用直径D=100mm管道，输送流量为10 l/s地水，如水温为5℃.试确定管内水地流态.如果该管输送同样质量流量地石油，已知石油地相对密度ρ=850kg/m3，运动粘滞系数为1.14×10-4m2/s，试确定石油地流态.【解】查表（P9）得水在温度为5℃时地运动粘度为1.519×10-6m2/s.根据已知条件可知故为紊流.因该管输送同样质量流量地石油，其体积流量为则故为层流.【6－5】沿直径为200mm地管道输送润滑油，流量9000kg/h，润滑油地密度ρ=900kg/m3，运动粘度系数冬季为1.1×10-4m2/s，夏季为3.55×10-5m2/s，试判断冬夏两季润滑油在管路中地流动状态.【解】由雷诺数可知冬季为层流.夏季为层流.【6－6】管径400mm，测得层流状态下管轴心处最大速度为4m/s，求断面平均流速？此平均流速相当于半径为若干处地实际流速？【解】由圆管层流速度分布公式平均流速为最大流速地一半，可知平均流速同时可得令可得【6－7】运动粘度为4×10-5m2/s地流体地直径d＝1cm地管径以v=4m/s地速度流动，求每M管长上地沿程损失.【解】由雷诺数流动状态为层流，则【6－8】水管直径d＝250mm长度l＝300m，绝对粗糙度△=0.25mm.设已知流量Q=95 l/s，运动粘度为1×10-6m2/s，求沿程损失.【解】雷诺数相对粗糙度查莫迪图（P120）得【6－9】相对密度0.8地石油以流量50 l/s沿直径为150mm，绝对粗糙度△=0.25mm.地管线流动，石油地运动粘度为1×10-6m2/s，试求每km管线上地压降（设地形平坦，不计高差）.若管线全程长10km，终点比起点高20cm，终点压强为98000Pa，则起点应具备地压头为若干？【解】（1）雷诺数相对粗糙度查莫迪图（P120）得又由得（2）列起点和终点地伯努利方程得【6－10】如图所示，某设备需润滑油地流量为Q =0.4cm 3/s ，油从高位邮箱经d ＝6mm ，l =5m 管道供给.设输油管道终端为大气压，油地运动粘度为1.5×10-4m 2/s ，求沿程损失是多少？油箱液面高h 应为多少？【解】雷诺数流动状态为层流，则列输油管道终端和自由液面地伯努利方程得【6－11】为了测量沿程阻力系数，在直径0.305m 、长200km 地输油管道上进行现场实验.输送地油品为相对密度0.82地煤油.每昼夜输送量为5500t.管道终点地标高为27m,起点地标高为152m.起点压降保持在4.9MPa ，终点压强为0.2MPa.油地运动粘滞系数为 2.5×10-6m 2/s.试根据实验结果计算沿程阻力系数λ值.并将实验结果与按经验公式所计算地结果进行对比.（设绝对粗糙度△=0.15mm ）.【解】（1）根据实验结果计算沿程阻力系数 列起点和终点地伯努利方程式，则又其中，则得（2）按经验公式计算（P 120） 雷诺数因所以其流动状态为水力光滑，则沿程阻力系数（查表6-2）为【6－12】相对密度为1.2、粘度为1.73mPa·s 地盐水，以6.95 l/s 地流量流过内径为0.08m 地铁管，已知其沿程阻力系数λ=0.042.管路中有一90°弯头，其局部阻力系数ζ=0.13.试确定此弯头地局部水头损失及相当长度.【解】（1）由局部水头公式（2）相当长度 令，即，则可得【6－13】图示地给水管路.已知L 1=25m ，L 2=10m ，D 1=0.15m ，D 2=0.125m ，，λ1=0.037，λ2=0.039，闸门开启1/4，其阻力系数ζ=17，流量为15 l/s.试求水池中地水头H .题6－10图【解】列自有液面和出口断面地伯努利方程式其中 故【6－14】图示两水箱由一根钢管连通，管长100m ，管径0.1m.管路上有全开闸阀一个，R /D ＝4.0地90°弯头两个.水温10℃.当液面稳定时，流量为6.5 l/s ，求此时液面差H 为若干？设△=0.15mm.【解】此管路属长管，列两液面地伯努利方程由雷诺数其中10℃时水 相对粗糙度查莫迪图得故【6－15】如图所示有一定位压力水箱，其中封闭水箱液面上地表压强p =0.118MPa ，水由其中流出，并沿着由三个不同直径地管路所组成地管路流到开口容器中.H 1＝1m ，H 2＝3m ，管路截面积A 1＝1.5A 3，A 2＝2A 3，A 3＝0.002m 2.试确定水地流量Q .【解】设第三段管路地速度为v 3，由连续性方程可知v 2=0.5 v 3，v 1=0.67 v 3 四处局部阻力系数依次为列两液面地伯努利方程，因管路较短，仅考虑局部水头，则解得【6－16】图示一管路全长l ＝30m ，管壁粗糙度△=0.5mm ，管径d ＝20cm ，水流断面平均流速v =0.1m/s ，水温为10℃，求沿程水头损失.若管路上装有两个节门（开度均为1/2），一个弯头（90°折管）进口为流线型，求局部水头损失.若流速v =4m/s ，l =300m ，其它条件均不变时，求沿程及局部水头损失.【解】(1)10℃时水地，则因故题6－13图题6－14图题6－15图题6－16图(2)查莫迪图得第七章 压力管路 孔口和管嘴出流【7－1】如图所示为水泵抽水系统，已知l 1=20m ，l 2=268m ，d 1=0.25m ，d 2=0.2m ，ζ1=3，ζ2=0.2，ζ3=0.2，ζ4=0.5，ζ5=1，λ=0.03，流量Q =4×10-3m 3/s.求：（1）水泵所需水头；（2）绘制总水头线.【解】列两自由液面地伯努利方程其中：故 【7－2】用长为50m 地自流管（钢管）将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔.已知泵吸水管地直径为200mm ，长为6m ，泵地排水量为0.064m 3/s ，滤水网地阻力系数ζ1=ζ2=6，弯头阻力系数，自流管和吸水管地阻力系数ζ=0.03.试求：（1）当水池水面与水井水面地高差h 不超过2m 时，自流管地直径D =?；（2）水泵地安装高度H 为2m 时，进口断面A －A 地压力.【解】（1）列两自由液面地能量方程则 （2）列水井自由液面和A -A 断面地伯努利方程，则得【7－3】水箱泄水管，由两段管子串联而成，直径d 1=150mm ，d 2=75mm ，管长l 1=l 2=50m ，△=0.6mm ，水温20℃，出口速度v 2=2m/s ，求水箱水头H ，并绘制水头线图.【解】查表可知， 20℃时水地运动粘度υ=1.007×10-6m 2/s 由出口速度可知各管段雷诺数各管段相对粗糙度题7－2图题7－3图查莫迪图可知 ，列自由液面和出口地波努力方程，则得【7－4】往车间送水地输水管段路由两管段串联而成，第一管段地管径d 1=150mm ，长度L 1=800m ，第二管段地直径d 2=125mm ，长度L 2=600m ，管壁地绝对粗糙度都为△=0.5mm,设压力水塔具有地水头H =20m ，局部阻力忽略不计，求出阀门全开时最大可能流量Q （λ1=0.029，λ2=0.027）.【解】列自有液面和出口断面地伯努利方程又有 可解得则流量【7－5】有一中等直径钢管并联管路，流过地总水量Q =0.08m 3/s ，钢管地直径d 1=150mm ，d 2=200mm ，长度L 1=500m ，L 2=800m.求并联管中地流量Q 1、Q 2及A 、B 两点间地水头损失（设并联管路沿程阻力系数均为λ=0.039）.【解】由并联管路地特点h f 1=h f 2，有其中，又有得 ， 则A 、B 两点间地水头损失 【7－6】有A 、B 两水池，其间用旧钢管连接，如图所示.已知各管长L 1=L 2=L 3=1000m ，直径d 1=d 2=d 3=40cm ，沿程阻力系数均为λ=0.012，两水池高差△z =12.5m ，求A 池流入B 池地流量为多少？【解】这里L 1和L 2管段为并联管段，即两管段起点在同一水平面上，有 列两自由液面地伯努利方程且有 ，得，题7－4图题7－5图Q 2L 2d 2【7－7】 图示水平输液系统（A 、B 、C 、D 在同一水平面上）；终点均通大气，被输液体相对密度δ=0.9，输送量为200t/h.设管径，管长，沿程阻力系数分别如下： L 1=1km ，L 2=L 3=4km ；D 1=200mm ，D 2=D 3=150mm ；λ1=0.025，λ2=λ3=0.030.求：（1）各管流量及沿程水头损失；（2）若泵前真空表读数为450mm 汞柱，则泵地扬程为若干？（按长管计算）.【解】（1）因终点均通大气，故可B -C 和B -D 为并联管路，又因D 2=D 3，则，得（2）列真空表所在断面和C 点所在断面地伯努利方程，按长管计算可忽略速度水头和局部水头，则则有【7－8】有一薄壁圆形孔口，其直径为10mm ，水头为2m ，现测得过流收缩断面地直径d c 为8mm ，在32.8s 时间内，经过孔口流出地水量为0.01m 3.试求该孔口地收缩系数ε、流量系数μ、流速系数φ及孔口局部阻力系数ζ.【解】孔口地收缩系数列自由液面和收缩断面地伯努利方程，则其中，于是从而得其中流速系数，则得流量系数【7－9】如图示一储水罐，在水罐地铅直侧壁有面积相同地两个圆形小孔A 和B ，位于距底部不同地高度上.孔口A 为薄壁孔口，孔口B 为圆边孔口，其水面高度H 0=10m.（此题有误）问：（1）通过A 、B 两孔口地流量相同时，H 1与H 2应成何种关系？D题7－7图 题7－8图题7－9图（2）如果由于腐蚀，使槽壁形成一直径d =0.0015m 地小孔C ，C 距槽底H 3=5m ，求一昼夜通过C 地漏水量.【解】（1）由孔口流量公式由 得（2）设经过一昼夜后液面下降到H （H 为高于H 3地高度），由孔口变水头出流公式，可得则漏水量【7－10】两水箱用一直径d 1=40mm 地薄壁孔连通，下水箱底部又接一直径d 2=30mm 地圆柱形管嘴，长l =100mm ，若上游水深H 1=3m 保持恒定，求流动恒定后地流量和下游水深H 2.【解】此题即为淹没出流和管嘴出流地叠加，当流动恒定后，即淹没出流地流量等于管嘴出流地流量 淹没出流流量公式和管嘴出流流量公式由，即得【7－11】输油钢管直径（外径）为100mm ，（壁厚为4mm ）输送相对密度0.85地原油，输送量为15l/s ，管长为2000m ，如果关死管路阀门地时间为2.2s ，问水击压力为多少？若关死阀门地时间延长为20s ，问水击压力为多少？【解】（1）由因为故（2）因为T M =20>t 0=2.37，故由经验公式【7－12】 相对密度0.856地原油，沿内径305mm ，壁厚10mm 地钢管输送.输量300t/h.钢管弹性系数2.06×1011Pa ；原油弹性系数1.32×109Pa.试计算原油中地声速和最大水击压力.【解】（1）原油中地声速最大水击压力。

一\选择题部分(1在水力学中,单位质量力是指(答案:ca、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。

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

(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/m2c、5 kN/m2d、10 kN/m2答案:b(4水力学中的一维流动是指(答案:da、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。

(5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(答案:ba、8;b、4;c、2;d、1。

(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答案:ca、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=1000m/s,水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为答案:ca、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m(8在明渠中不可以发生的流动是(答案:ca、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。

(9在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:b。

a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。

(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答案:ba、缓流;b、急流;c、临界流;(11闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案:d 成正比。

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

a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。

(13测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:ba、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰(14按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=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答案:da、1米,λQ =1000;b、10米,λQ =100;c、1米,λQ =100000;d、10米,λQ=100000。

工程流体力学考试试卷一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5．减弱水击强度的措施二． 填空 （10分）1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。

2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。

3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。

4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。

5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。

三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。

（15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ，y xy y 22--=υ （20分）1． 检查流动是否连续； 2．检查流动是否有旋；3．求流场驻点位置；4．求流函数。

五．水射流以20sm/的速度从直径mmd100=的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度θ，求：（20分）45=1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力；2．当叶片以12sm/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。

第（五）题图六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24，ml l l l 1004321====，mmd d d 100421===，mmd 2003=，025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。

（20分）第（六）题图参考答案一．1．流动参数不随时间变化的流动；2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（∆<δ）；3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似；5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。

二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度；第2 页 共2 页2．AdAA q V AV ⎰==υ/，⎰∆∆=Tdt T 01υυ； 3．yx t ya y y y x y ∂∂+∂∂+∂∂=υυυυ； 4．AV dA A220⎰=υα；5．νVdR e =（粘性力运动惯性力）。