工程流体力学试题与答案

工程流体力学答案..一、题目1. 静力学章节（基础难度）一容器内盛有密度为\(\rho = 1000kg/m^{3}\)的水，液面上的压强\(p_{0}=1\times10^{5}Pa\)。

在水中有一点\(A\)，其在液面下的深度\(h= 2m\)，求点\(A\)的压强。

2. 动力学章节（中等难度）已知某不可压缩理想流体做定常流动，其速度场为\(u = x^{2}t\)，\(v=2yt\)，\(w = 0\)。

求\(t = 1s\)时，点\((1,1,0)\)处的加速度。

3. 粘性流体力学章节（较难难度）直径\(d = 0.1m\)的水平圆管，输送动力粘度\(\mu=0.01Pa\cdot s\)的油液，流量\(Q = 0.005m^{3}/s\)。

求在管长\(L = 10m\)上的沿程水头损失\(h_{f}\)。

二、答案1. 对于静力学问题：根据液体静压强公式\(p = p_{0}+\rho gh\)，将\(p_{0}=1\times10^{5}Pa\)，\(\rho = 1000kg/m^{3}\)，\(g = 9.8m/s^{2}\)，\(h = 2m\)代入可得：\(p = 1\times10^{5}+1000\times9.8\times2\)\(p = 1\times10^{5}+19600\)\(p = 119600Pa\)。

2. 对于动力学问题：首先求加速度的分量：\(a_{x}=\frac{\partial u}{\partial t}+u\frac{\partial u}{\partialx}+v\frac{\partial u}{\partial y}+w\frac{\partial u}{\partial z}\) \(\frac{\partial u}{\partial t}=x^{2}\)，\(\frac{\partial u}{\partial x} =2xt\)，\(\frac{\partial u}{\partial y}=0\)，\(\frac{\partial u}{\partial z}=0\)当\(t = 1s\)，\(x = 1\)，\(y = 1\)时，\(u = 1\times1\times1 = 1\)，\(v=2\times1\times1= 2\)\(a_{x}=1+(1\times2\times1\times1)+(2\times0)+(0\times0)=3m/s^{2}\)\(a_{y}=\frac{\partial v}{\partial t}+u\frac{\partial v}{\partialx}+v\frac{\partial v}{\partial y}+w\frac{\partial v}{\partial z}\) \(\frac{\partial v}{\partial t}=2y\)，\(\frac{\partial v}{\partial x}=0\)，\(\frac{\partial v}{\partial y}=2t\)，\(\frac{\partial v}{\partial z}=0\)当\(t = 1s\)，\(x = 1\)，\(y = 1\)时，\(a_{y}=2+(1\times0)+(2\times1\times 2)+(0\times0)=2m/s^{2}\) \(a_{z}=0\)所以点\((1,1,0)\)处的加速度\(\vec{a}=(3\vec{i}+2\vec{j})m/s^{2}\)。

《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。

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。

一、判断题( 对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共12分) 1．无黏性流体的特征是黏度为常数。

2．流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。

3．静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。

4．连通管中的任一水平面都是等压面。

5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。

6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。

7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。

8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。

9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。

10.在平行平面缝隙流动中，使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。

11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。

12.亚声速加速管也是超声速扩压管。

二、选择题（每题2分，共18分）1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。

已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为（ ） A ．10Pa ； B ．15Pa ； C ．20Pa ； D ．25Pa ；2. 在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线（ ）A ．相切；B ．重合；C ．平行；D ．相交。

3. 实际流体总水头线的沿程变化是：A ．保持水平；B ．沿程上升；C ．沿程下降；D ．前三种情况都有可能。

4．圆管层流，实测管轴上流速为0.4m/s ，则断面平均流速为（ ） A ．0.4m/s B ．0.32m/s C ．0.2m/s D ．0.1m/s5．绝对压强abs p ，相对压强p ，真空度v p ，当地大气压a p 之间的关系是： A ．v abs p p p +=； B ．abs a v p p p -=； C ．a abs p p p +=；D ．a v p p p +=。

6．下列说法正确的是：A ．水一定从高处向低处流动；B ．水一定从压强大的地方向压强小的地方流动；C．水总是从流速大的地方向流速小的地方流动；D．以上说法都错误。