工程流體力學(xué)試題含答案

《工程流體力學(xué)》復(fù)習(xí)題及參考答案

一、名詞解釋。

1.雷諾數(shù)2.流線3.壓力體4.牛頓流體5.歐拉法6.拉格朗日法

7、濕周8、恒定流動(dòng)9、附面層10、卡門(mén)渦街11.自由紊流射流

12.流場(chǎng)13.無(wú)旋流動(dòng)14.貼附現(xiàn)象15.有旋流動(dòng)16.自由射流

17,濃差或溫差射流18、音速19.穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21.3主點(diǎn)

22、自動(dòng)模型區(qū)

二、是非題。

1.流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。（）

2.平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。（）

3.附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。（）

4.等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度和壓力都減少。（）

5.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面。（）

6.平面流只存在流函數(shù)，無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)。（）

7.流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。（）

8.流線和等勢(shì)線一定正交。（）

9.附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。（）

10.亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度增加，壓力減小。（）

11.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。（）

12.超音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度減小，壓力增加。（）

13.壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。（）

14.相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。（）

15.附面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無(wú)旋流動(dòng)。（）

16.處于靜止或相對(duì)平衡液體的水平面是等壓面。（）

17.流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯

性增大。（）

流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無(wú)關(guān)。（）

三、填空題。

1.lmmH2O=Pa

2.描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有和。

3.流體的主要力學(xué)模型是指、和不可壓縮性。

4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，它反映了流體流動(dòng)時(shí)

與的對(duì)比關(guān)系。

5.流量Q1和Q2,阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q

為，總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量Q

為，總阻抗S為。

6.流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是，處理方法是。

7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力包括和。

8、流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有：、和。

9、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無(wú)因次數(shù)，他反映了

與的相對(duì)比值。

10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線o

11.理想流休伯努力方程常數(shù)中，其中稱(chēng)為水頭。

12.一切平面流動(dòng)的流場(chǎng)，無(wú)論是有旋流動(dòng)或是無(wú)旋流動(dòng)都存

在，因而一切平面流動(dòng)都存在，但是，只有無(wú)旋流動(dòng)才存

在。

13、雷諾數(shù)之所以能判別，是因?yàn)樗从沉?/p>

和的對(duì)比關(guān)系。

14.流體的主要力學(xué)性質(zhì)有、、

、和。

15.畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量和一種儀器。

16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為和。作用與液上

的力包括，。

17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括、與o

18、流體的力學(xué)模型是模型。

19、理想氣體伯努力方程中，稱(chēng)，稱(chēng)全壓，

稱(chēng)總壓。

20、紊流射流的動(dòng)力特征是o

21.流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式，u的單位為。

22.濃差或溫差射流的熱力特征是。

23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，運(yùn)

動(dòng)和運(yùn)動(dòng)四種基本運(yùn)動(dòng)形式符合而成。

24、幾何相似是力學(xué)相似的，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的，

動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的。

25.歐拉準(zhǔn)數(shù)是和的相對(duì)比值。

26.馬赫數(shù)M反映了慣性力和相對(duì)比值。

27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為和o

28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了和相對(duì)比值。

四、選擇題。

1.按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指。

A.流體的分子B.流體內(nèi)的固體顆粒C.無(wú)大小的幾何點(diǎn)

D、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體

2.一下哪種流體為非牛頓流體。

A.空氣B.清水C.血液D.酒精

3.絕對(duì)壓強(qiáng)P、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值p、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)之間的關(guān)系

是

A.P=p+pB.p=P+C.p=-P

4.圓管層流過(guò)流斷面的流速分布為。

A.均勻分布B.對(duì)數(shù)曲線分布C.二次拋物線分布

5.一下那些概念屬于歐拉法。

A.流線B.跡線C.液體質(zhì)點(diǎn)D.液體微團(tuán)

6.圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)。

A.與雷諾數(shù)Re有關(guān)B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)

C.與Re和有關(guān)D,與和管長(zhǎng)1有關(guān)

7、速度V、長(zhǎng)度1、時(shí)間t的無(wú)量綱組合是o

A.B.C.D.

8、圓管斷面直徑由dl突然擴(kuò)大到d2,若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大，則該擴(kuò)

大的局部水頭損失。

A.減小B.不變C.增大

9、在圓管流動(dòng)中，層流的斷面速度分布符合。

A.均勻規(guī)律B、直線變化規(guī)律C、拋物線變化規(guī)律D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律

10、流線與流線通常情況下o

A.能相交也能相切B.僅能相交不能相切

C.僅能相切不能相交D.既不能相交也不能相切

11、速度v,密度，壓強(qiáng)p的無(wú)量綱集合是。

A.B.C.D.

12.雷諾數(shù)代表的是之比。

A.慣性力與壓力B、慣性力與重力

C.慣性力與表面張力D.慣性力與粘性力

13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)度比尺為8,模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流

量的。

A.B.C.D.

14、一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件

是。

A.理想流體B.拈性流體C.可壓縮流體D.不可壓縮流體

15.彈簧管壓力表的讀數(shù)是。

A.絕對(duì)壓強(qiáng)B、相對(duì)壓強(qiáng)

C.絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋.相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

16.靜水中斜置平面壁的形心淹沒(méi)深he與壓力中心淹沒(méi)深hD的關(guān)系

是。

A.大于B.小于C.等于D.尢規(guī)律

17、某風(fēng)管的斷面尺寸為，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是。

A.B.C.D.

18、有一變直徑管流，小管直徑dl,大管直徑d2=2dl,則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)

系是。

A.B、C、D、

19、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體。

A.汽油B.紙漿C.血液D.瀝青

2

1件z5ux3u02/、dux

pdx6x_dy~dz~dt

五、計(jì)算題。

1.有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為/s,氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為15.OX/s,

判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)？

2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，己知噴嘴出口直徑為，管道直徑為

40，水在管中流量Q為0.4/s,求管嘴對(duì)水流的作用力。

3.已知不可壓縮流體的流速分量為：?jiǎn)栐摿鲃?dòng)是否為無(wú)旋流動(dòng)？

4.已知平面流動(dòng)的速度分量為：求：當(dāng)t=l是過(guò)M(1,1)的流線方程。

5、一車(chē)間用直徑為的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為/s,如長(zhǎng)度比例常數(shù)為4,

確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為/s,則車(chē)間相

應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？(己知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為/s)

6.對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為/s,實(shí)測(cè)

模型橋墩受水流作用力為4No求原型中相應(yīng)的流速與作用力。

7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600逐漸減小到300,水流方向偏

轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/，求作用于彎管上的力

的大小和方向，①當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；②當(dāng)通過(guò)的流量為876L/S時(shí)；

60°

8、一弧形閘門(mén)AB,寬閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門(mén)的水靜壓

力。

9、如下圖所示，一水箱側(cè)面開(kāi)孔并接有一直徑為的短管，形成管嘴出流,

已知作用水頭H二,管嘴出流流量系數(shù)u=0.82,試問(wèn)：①管嘴出流流量

Q;②靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？③合適的管嘴長(zhǎng)度

是多少？

10、如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：①平板所受的沖擊力。

②流量Q1和Q2o

11、如下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知，兩

管短長(zhǎng)均為L(zhǎng)二，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.

H

A

BC

參考答案：

一、名詞解釋。

1.雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，

流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。

2.流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉

速方向重合的空間曲線稱(chēng)為流線。

3、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面：頂

面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長(zhǎng)面上的投影面，中間是通

過(guò)受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面.

4.牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱(chēng)為牛頓流體。

5.歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)

研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。

6.拉格朗日法：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱(chēng)為拉

格朗日法。

7、濕周：過(guò)流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱(chēng)為濕周。

8、恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力

等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。

9、附面層：粘性較小的流體在繞過(guò)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在

緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。

10、卡門(mén)渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形

成旋渦，并交替釋放出來(lái)，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱(chēng)為卡門(mén)渦街。

11.自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴

射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。

12.流場(chǎng)：充滿流體的空間。

13.無(wú)旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。

14.貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流

下部靜壓人，上下壓差致使刖流不得脫離頂棚。

15.有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。

16.自由射流：氣體自孔口或條縫向無(wú)限空間噴射所形成的流動(dòng)。

17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周?chē)鷼怏w濃度或溫度有差

異所引起的射流。

18、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。

19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)的流動(dòng)。

20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過(guò)程而變化的液體。

21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為冬的點(diǎn)。

22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性和該

準(zhǔn)數(shù)無(wú)關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍

稱(chēng)為自動(dòng)模型區(qū)。

二、是非題。

1.錯(cuò)誤2.正確3.正確4.錯(cuò)誤5.錯(cuò)誤6.正確7、正確

8、正確9、正確10、正確11.正確12、正確13、正確14、正確

15.正確16、錯(cuò)誤：7、錯(cuò)誤18、錯(cuò)誤

三、填空題。

1.9.807；

2.歐拉法；拉格朗日法；

3.連續(xù)介質(zhì)；無(wú)粘性；

4.慣性力；粘性力；

5.Q=Q1+Q2;;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；

6.脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；

7、沿程阻力；局部阻力；

8、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；

9、慣性力；彈性力；

10、重合；

11.測(cè)壓管；

12.流線；流函數(shù)；勢(shì)函數(shù)；

13.流態(tài)；慣性力；粘性力

14.慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性;

15.氣體；水流；

16.理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；表面力；

17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；

18、連續(xù)介質(zhì)；

19、勢(shì)壓；p+今；p+（z「z?）（九一4）十多；

20、各橫截面上的動(dòng)量相等；

21.；

22.各截面的相對(duì)熔值相等；

23.平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角變形；

24.前提；目的；保證；

25.壓力；

26.彈性力：

27、層流；紊流；

28、重力；慣性力：

四、選擇題。

1-5:DCCCA6-10:BDACC11-15:DDCDB16-19:BADA

五、計(jì)算題。

I解?

所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。

2.解：如圖所示，由連續(xù)性方程得:

=3、18m/s

—x3.14x(

以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程

0+五+工=()+出■+*■,止匕時(shí)p,=0

Y2g/2g

則：/

設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F,沿水流方向列動(dòng)量方程，并取得:

PM_尸=々2(v2-v,)

^=p.A-pQ<v2-v,)

=1295.4x1x3.14x(—)2-1000X0.4X5L°~3J8

41001000

=162.7-19.1

=143.6ZN

3.①檢查流動(dòng)是否無(wú)旋：

—=-^y

ex

兩者相等，故為無(wú)旋流動(dòng)

②求速度勢(shì)函數(shù)：

d°=uxdx+uydy

=(x2-y2)dx-2xydy

=x2dx-dxy2

4.根據(jù)流線方程定義得流線方程:

dx_dy

dx_dy

x+t2-y+t2

當(dāng)t=l時(shí)，

化簡(jiǎn)得：xdy+ydx+dy-dx=0

積分：xy+y-x+c=O

流線通過(guò)（1,1）點(diǎn)：即1Xl+lT+c=O得：c=-l

將c=-l帶入上式，得xy+y-x-l=O

化簡(jiǎn)得：（x+1）（y-1）二0

5、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為：

dm若=0.125

原型雷諾數(shù)為:Ren=6.0X0.5/0.0000157=191082.8>50000

所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），則阻力平方區(qū)的

最低雷諾數(shù)為50000貝IJ：相應(yīng)的模型氣流出口速度Vm為：

VmXO.125/0.0000157=50000

Vm=6.28m/s

流速比尺為：

若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.Om/s,則互間相應(yīng)點(diǎn)的速度為：

Vn=vxl=3.0X0.955=2.87m/s

6.經(jīng)分析可知，此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)

數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍?/p>

22

V

Fn二Vm

rn=產(chǎn)產(chǎn)m

LgnLngm

△Pn_.

包=Eu『

PK叫

由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得:

所以：/S

由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得：

由：F=Apx/

2

得育嗡4//

二戶方=「3

mni/w

，3

所以：工二*XF,.=1GX4=16384N

tn

7、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示:

P2,U2

當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：

Pl=P2=172kN/m2

設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖

X方向：

Y方向：

=0-172X1/4X3.14X(300/1000)2X0.86

=-10.5kN

對(duì)彎管的合力：

方向?yàn)?a=arctan(Fy/Fx)

=14°

當(dāng)有流動(dòng)時(shí)：

由連續(xù)性方程得：

解得：/s/s

忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，歹U斷面的方程:

且+互=正+或

72gy2g

帶入數(shù)據(jù)解得:P2/r=10.21120=10.2X9.8=100Kn/

列動(dòng)量方程：

X方向：

帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN

同理：y方向：

代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn

合力為：R==45.IKn

方向?yàn)椋篴=arctan(Fy/Fx)

=19.7

8、解:

oc=h=41ni

F=-hrhb=-xV2x9.8xV2x4=39.2ZN

'22

2

Fv=%x3.14r-g〃〃）=9.8x4x（1x3.14x22—g也收=22.3ZN

F=fF；+F；=45.MN

9、①Q(mào)=uA42gH=0.82x3.14x（x磷）“2x10x5=0.016Im3/s

②孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí)，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體

具有粘滯性，流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光滑

的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。

③L二（3—4）D=（3—4）義50=150—200mm

10、建立如圖所示的坐標(biāo)：

設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為R（方向與x軸正方向相同），如圖中所示：

射流出口速度：

由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動(dòng)量方程（x軸方向）得：

R二流出動(dòng)量-流入動(dòng)量

0-（一匕）sin6）=/X20vosin0

_4p0；sin。

所以平板所受沖擊力大小與R