工程流体力学复习题计算题

第18页共20页工程流体力学复习题第一章绪论一、填空题流体力学是以流体为研究对象，研究其和规律的科学。流体力学内容包括、和。流体力学研究方法主要分为、和三种。二、选择题1.流体力学研究的方法不包括。(A)理论分析(B)数值计算(C)实验研究(D)化学分析第二章流体及其物理性质一、填空题流体按其集态的不同可分为和。作用在流体上的力按表现形式分为和两大类。随着温度升高，液体的粘性系数；气体的粘性系数。作用在流体上的力，按作用方式的不同可分为和两类。流体具有容易变形（流动）的特征，这就是流体的。动力粘度与运动粘度v的关系为=。温度升高时，液体的粘度，气体的粘度。满足牛顿内摩擦定律的流体称为流体。对流体的黏度影响很大。ρ=常数的流体称为。是形成液体黏性的主要因素。若润滑油的密度为ρ、动力黏度为μ，则运动黏度=。二、判断题流体在静止时可以承受剪切力、抵抗剪切变形。（）静水压强的大小与受压面的方位无关。（）流体只有运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。（）在连续介质假设的条件下，流体中各种物理量的变化是连续的。（）理想流体就是不考虑黏性的实际不存在的理想化的流体。（）牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。（）压缩系数的导数为体积模量。（）黏性形成流体内摩擦，黏性使流体黏附于它所接触的固体表面。（）流体的压缩系数越大说明流体越难被压缩。（）任何流体都满足牛顿内摩擦定律。（）压缩系数值小的流体，其体积变化率小，较难压缩。（）相对压强可以大于、等于或小于零。（）无论液体处于何种状态下，其黏性是存在的。（）质量力是流体质点受力场的作用力，大小与流体的质量成反比。（）流体的动力粘度μ值越大，这种流体流动时的阻力也越大。（）对于不可压缩液体，动力黏度相等的液体，其运动黏度也相等。（）流体的动力粘度μ值越大，这种流体流动时的阻力也越大（）流体只有运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。（）三、选择题1.连续介质假设意味着。(A)流体分子互相紧连(B)流体的物理量是连续函数；(C)流体分子间有空隙(D)流体不可压缩2.按连续介质的概念，流体质点是。(A)流体的分子(B)单位质量的流体(C)流体内的固体颗粒(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。3.流体的压缩系数κ是在条件下单位压强变化引起的体积变化率。(A)等压(B)等温(C)等密度(D)等体积4.运动粘性系数的单位是。(A)s/m2(B)m2/s(C)N·s/m2(D)N·m/s5.流体动力黏度的国际单位是。(A)(B)(C)(D)6.理想流体是一种的流体。(A)不考虑重量(B)静止不运动(C)运动时没有摩擦力(D)稳定均匀流动7.混合气体的密度可按各种气体的百分数来计算。(A)总体积(B)总质量(C)总压强(D)总重量8.液体的黏性主要来自于液体。(A)分子热运动(B)分子间内聚力(C)易变形性(D)抗拒变形的能力9.流体力学中，单位质量力是指作用在单位流体上的质量力。(A)面积(B)体积(C)质量(D)重量10.流体的体积压缩系数是在条件下单位压强变化引起的体积变化率。(A)等压(B)等温(C)等密度(D)等体积11.水的体积弹性模数空气的弹性模数。(A)小于(B)近似等于(C)大于(D)完全等于12.与牛顿内摩擦定律有关的因素是。(A)压强、速度和粘度(B)流体的粘度、切应力与角变形率(C)切应力、温度、粘度和速度(D)压强、粘度和角变形13.流体力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。(A)面积(B)体积(C)质量(D)重量14.理想流体是一种的流体。(A)不考虑重量(B)静止不运动(C)运动时没有摩擦力(D)稳定均匀流动四、简答题简述温度分别对流体黏度和气体黏度的影响？写出牛顿内摩擦定律的内容及对应的数学表达式？已知水的密度ρ=997.0kg/m3,运动粘度ν=0.893×10-6m2/s，问它的动力粘度μ是多少？简述连续介质假设的内容？简述流体黏性的定义？五、计算题1.某流体在圆筒形容器中。初始阶段，压强为2×106N/m2时，体积为995cm2；之后随着压强下降为1×106N/m2时，体积为1000cm2。求：此流体的压缩系数κ。解：由得2.一平板距离另一固定平板0.5mm，两板间充满流体，上板在每平方米有2N的力作用下以0.25m/s的速度移动，求该流体的黏度。解：因为所以有3.厚壁容器中盛有0.5m3的水，初始压强为2×106Pa，当压强增加到6×106Pa时，水的体积减少了多少？（水的弹性模数E=2×109Pa)解：因为所以4.如右下图所示，面积A=2m2的平板水平放在厚度H=0.01m的油膜上。用力F=10N的水平拉力拉它，使之以速度V=1m/s的速度移动。求油的动力粘度μ。解：因为所以有5.如右下图所示，一块40cm（底边长度）×45cm（底边宽度）×1cm（高）平板，其质量为5kg，底边沿润滑表面匀速下滑，已知：速度u=1m/s，油膜厚度δ=1mm，斜面倾角角度为θ=30°，求：润滑油的动力粘度系数μ的值。（结果保留两位小数，重力加速度g取10m/s2）解：因为所以有第三章流体静力学一、填空题流体静压强的方向沿作用面的方向。在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的方向。相对压强的起算点是。绝对压强小于当地大气压强的负计示压强又称。从几何上说，与之和称为静水头。液体静力学基本方程的物理意义是静止液体中各点单位重量液体具有的相等。当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为面。二、判断题静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。（）静水压强的大小与受压面的方位无关。（）在重力作用下不可压缩静止流体中的等高面为等压面（）当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。（）静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（）绝对压强可以为正值也可以为负值。（）相对压强可以大于、等于或小于零。（）绝对压强总是正的，相对压强有正有负。（）三、选择题1.图示盛水封闭容器中，1、2、3在同一水平面上，则：。(A)p1>p2>p3(B)p1<p2<p3(C)p2>p1>p3(D)p1=p2>p32.如右图所示，用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm，PA-PB为。(A)13.33KPa(B)12.35KPa(C)9.8KPa(D)6.4KPa3.相对压强的起算基准是。(A)绝对真空(B)1个标准大气压(C)当地大气压(D)流面压强4.流体在静止时。(A)即可以承受压力，也可以承受剪切力(B)即不能承受压力，也不能承受剪切力(C)不能承受压力，可以承受剪切力(D)可以承受压力，不能承受剪切力5.绝对压强P与相对压强Pe、真空压强Pv、当地大气压Pa之间的关系是。(A)(B)(C)(D)6.静止液体中同一点各方向的压强。(A)数值相等(B)数值不等(C)仅水平方向数值相等(D)铅直方向数值最大7.静水压强的分布是随淹没深度按规律变化。(A)抛物线(B)线性(C)双曲线(D)指数8.以下关于流体静压强说法中错误的是。(A)流体静压强的方向沿作用面的内法线方向(B)静止流体对固体壁面的压强恒垂直和指向壁面(C)静止流体中任一点上不论来自何方的静压强均相等(D)静止流体对固体接触面上的作用力是一个标量9.定常流动是。(A)流动随时间按一定规律变化(B)流场中任意空间点的运动要素不随时间变化(C)各过流断面的速度分布相同(D)各过流断面的压强相同10.液体静压强的特征是。(A)静压强的方向为作用面的内法线方向(B)静压强的大小与压强的方向无关(C)静压强的方向为作用面的垂线方向(D)静压强的大小与压强的位置无关简答题1.简述流体静压强的两个重要特性？2.简述流体静力学基本方程的物理意义及z、和各自的物理意义。五、计算题1.如右下图所示，用U型水银测压计测量水容器中某点压强，已知H1=15cm，H2=10cm，求A点的压强。()解：选择水和水银的分界面作为等压面，则故A点的压强为2.如右下图所示，U形管压差计与容器A连接，已知h1=0.25m，h2=1.61m，h3=1m。求容器A中水的绝对压强和真空。解：选择水和水银的分界面作为等压面，则则3.如右下图所示两容器底部连通，顶部空气互相隔绝，并装有压力表，P1＝245kPa，P2＝145kPa，试求两容器中水面的高差H。（水的密度为1000kg/m3,g=9.8m/s2）4、解：由公式得第四章流体运动学和动力学基础一、填空题描述流体运动的方法有和。研究流体运动一般可采用法和法，它们分别以流体质点和流场中的空间点为出发点来研究流场中的运动。在流动中，流线和迹线重合。微小截面的流束称为，截面为有限值的流束称为。微小流束的极限为截面积无穷小（dA）的微元流束，即。速度为零的点称为，速度为无穷大的点称为。直径为d的半满管流的水力半径Rh=。定常流动的流线与迹线。处处与流线相垂直的流束截面称为，它可能是平面，也可能是曲面。流场中各点的流动参数与时间无关的流动称为。渐变流流线的特征是。圆管半径r=5m，满管流动时的水力半径R为m；如果正常水深h0=10m，则水力半径R为m是处处与流线相垂直的流束截面称为，它可能是平面，也可能是曲面。流束内流线间的夹角很小，流线曲率半径很大的近乎平行直线的流动称，不符合上述条件的流动称为。在定常流中，与迹线重合。定常流动中，流体的运动参数不随变化。是指流场中某一确定的空间区域，它对选定的参考坐标系是固定不变的。这个区域的周界称为。某风管的断面为矩形，断面尺寸是500mm×800mm，则该风管的水力半径是mm．第四章流体运动学和动力学基础二、判断题欧拉法的着眼点是空间点。（）欧拉法着眼于流场中每个流体质点流动参数随时间的变化。（）根据流体质点速度方向判定，流线可以是折线。（）流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。（）流线可以是折线，但流线之间不能相交。（）圆形管的直径一定是其当量直径。（）。（）总流的过流断面上，流体部分的总长度称为湿周。（）流管中的所有流体称为总流。（）理想流体的总水头线是一条平行于基准线的水平线。（）总流横截面各点的流速不一定相等，也不一定都垂直于截面。（）速度为零的点称为奇点。（）对某一确定的质点而言，其迹线的形状不随时间变化。（）定常流动时，流线与迹线重合。（）有效截面可以是平面，也可以是曲面。（）总流的过流断面上，流体部分的总长度称为湿周。（）系统是一团流体质点的集合，有确定的质量。（）已知某截面为圆形的水管装满水，则其直径一定是其当量直径。（）控制体对选定的参考坐标系是固定不变的。（）流线是工具。（）一圆形管道内充满流动的水，其直径是其水力半径的2倍。（）不同有效截面上的测压管水头一般不相等。（）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（）无论是静止的还是运动的液体，都不存在切力。（）重力作用下不可压缩黏性流体总流的伯努利方程只适用于整个水流都是缓变流的情况。（）水力半径与圆截面的半径是不同的概念。（三、选择题4.变直径管的直径分别为d1=660mm，d2=330mm；假定流体为不可压缩流体，若平均流速v1=1.5m/s，则平均流速v2为。(A)3m/s(B)4m/s(C)6m/s(D)9m/s2.实际流体总水头线沿程的变化是。(A)沿程上升(B)保持水平(C)沿程下降(D)前三种情况都有可能3.流线通常情况下。(A)既不能相交也不能转折(B)仅能相交不能转折(C)仅能转折不能相交(D)能相交也能转折4.下列哪些概念属于欧拉法。(A)迹线(B)流线(C)流体质点(D)流体微团5.伯努利方程中表示。(A)单位重量流体具有的机械能(B)单位质量流体具有的机械能(C)单位体积流体具有的机械能(D)通过有效截面流体所具有的机械能6.在总流伯努利方程中，压强P是渐变流有效截面上的。(A)平均压强(B)某点压强(C)最大压强(D)最小压强7.在同一瞬时，流线上各点流体质点的速度方向总是在该点与此线。(A)重合(B)相交(C)相切(D)平行8.一维流动限于。(A)流线是直线(B)速度分布按直线变化(C)运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数(D)流动参数不随时间变化的流动9.在定常流动中，流体质点的加速度：。(A)等于零(B)等于常数(C)随时间变化而变化(D)与时间无关10.一维流动的连续方程=常数成立的必要条件是。(A)理想流体(B)不可压缩流体(C)黏性流体(D)可压缩流体11.水力半径是。(A)湿周除以有效截面积(B)有效截面积除以湿周的平方(C)有效截面积的平方根(D)有效截面积除以湿周12.粘性流体总水头线沿程的变化是：。(A)沿程下降(B)沿程上升(C)保持水平(D)前三种情况都有可能13.在总流的伯努利方程中的速度v是速度(A)某点(B)截面上最大(C)截面形心处(D)截面平均14实际流体总水头线沿程的变化是：。(A)沿程下降(B)沿程上升(C)保持水平(D)前三种情况都有可能.15.应用总流伯努利方程时，上、下游两过流断面的压强是。(A)必须用绝对压强(B)必须用相对压强(C)必须用相对压压强水头(D)相对压强和绝对压强均可用，但等号前后应统一使用同一种压强16.连续性方程表示：。(A)能量守恒(B)动量守恒(C)质量守恒(D)动量矩守恒17.流体力学中的一维流动是指。(A)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18.哪个关于动量方程式中流速和作用力的说法哪个正确：。(A)流速有方向，作用力没有方向(B)都有方向(C)流速没有方向，作用力有方向(D)都没有方向四、简答题简述湿周的定义及其计算公式？简述定常流动、非定常流动和准定常流动的含义？五、计算题1.某一平面流动的速度分量为：ux=5xt，uy=﹣6yt，试求该流动的流线方程及在t=1瞬时通过点P（1，1）的流线。解：由流线微分方程代入数据，并对等式两侧求积分得：把t=1,P(1,1)代入上式，得：C=1，故流线方程为：2.某一平面流动的速度分量为：ux=x+10t，uy=-y+t+8，试求该流动的流线方程及在t=1瞬时通过点P（-2，-2）的流线。解：由（2分）代入数据，并对等式两侧求积分得：把t=1,P(-2,-2)代入上式，得：C=8/7，故流线方程为：3.如下图所示，管道中水的质量流量Qm=600kg/s，若d1=600mm，d2=400mm。(1)求体积流量Q；(2)求有效截面1-1处平均流速v1及2-2处平均流速v2。解：（1）根据公式，得：（2）根据有，4.如右下图所示，一救火水龙带，喷嘴和泵的相对位置如图所示。泵出口压力（A点压力）为2个标准大气压（表压），泵排出管断面直径为100mm；喷嘴出口C的直径40mm；水龙带的水头损失设为1m；喷嘴水头损失为0.2m。试求喷嘴出口流速、泵的排量。解：（1）取A、C两断面写能量方程：通过A点的水平面为基准面，则，；将各量代入能量方程后，得解得喷嘴出口流速为（2）泵的排量为5.有一输油管道，在内径为40cm的截面上流速为4m/s，求另一内径为10cm截面上的流速以及管道内的质量流量。已知油的相对密度为0.85。解：6.如右下图所示，某半圆拱形通风巷道。已知R0=4m，H=6m。求水力半径R和当量直径D。答：根据题目所述，由公式得水力半径：当量直径：7.有一直径缓慢变化的锥形管，如右下图所示，1-1断面的直径d1=0.3m，中心点的相对压强P1=14.4KN/m2。2-2断面直径d2=0.6m，P2=14.4KN/m2，v2=3m/s，A、B两点高差△h=1.0m。求：⑴判断水流方向；⑵1-1、2-2两断面的水头损失。解：⑴首先利用连续性方程求断面1-1的平均流速。因因水管直径缓慢变化，1-1及2-2断面水流可近似看作缓变流，以过A点的水平面为基准分别计算两断面的总能量：因故管中水流应从A流向B。（2）水头损失第五章相似原理和量纲分析一、填空题物理量单位的种类称为。我们把物理量的属性（类别）称为。雷诺数的物理意义是和之比。常用的量纲分析法有和。通常流体力学中取、和的量纲为基本量纲。力学相似的三个方面包括、和。流体的力学相似主要包括流场的、和。二、判断题1.原型和模型的流场重力作用相似，它们的雷诺数必定相等。（）2.物理量的量纳分为基本量纲和导出量纲。（）3.只要确定了模型与原型的长度比例尺、速度比例尺和密度比例尺，便可由它们确定所有动力学量的比例尺。（）三、选择题1.雷诺数的物理意义表示。(A)黏性力与重力之比(B)重力与惯性力之比(C)惯性力与黏性力之比(D)压力与黏性力之比2.进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是。(A)雷诺准则(B)弗劳德准则(C)欧拉准则(D)其它3.单位质量力的量纲是。(A)LT-2(B)ML2T(C)MLT-2(D)L-1T4.压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的。(A)1/2(B)1/4(C)1/8(D)1/165.若已知基本量纲质量M，长度L和时间T，则力F的量纲为：。(A)M/LT-1(B)MT-2/L(C)MLT2(D)MLT-26.速度v，密度，压强P的无量纲集合是。(A)(B)(C)(D)7.若已知基本量纲质量M，长度L和时间T，则力F的量纲为：。(A)MLT-2(B)MT-2/L(C)MLT2(D)M/LT-1简答题1.简述物理方程量纲一致性原则？2.概述流动相似条件？答：凡属同一类的流动，当单值条件相似而且由单值条件中的物理量所组成的相似准则数相等时，这些流动必定相似。第六章管内流动和水力计算一、填空题1.流体在管道中流动时，流动阻力包括和。2.沿程能量损失是由流体的造成的损失。3.是指流体在有效截面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力。4.雷诺实验中，管中流体分层流动，层与层之间的流体互不掺混，这种流动状态称为。5.一般情况下，沿程损失与的关系可写成，其中指数m与流态有关，层流时m=。6.从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成流与流。7.雷诺发现，黏性流体存在两种不同的流态，分别是和。8.局部损失系数除少数管件可用分析方法求得外，大部分管件都是由测定的。9.圆管层流，已知管路中的断面平均流速为3m/s，则轴心流速为。10.雷诺数的物理意义是和之比。11.雷诺实验中，管中流体分层流动，层与层之间的流体互不掺混，这动状态称为。12.在应用当量直径进行计算时，矩形截面的长边最大不应超过短边的倍，圆环形截面的大直径至少要大于小直径的倍。13.层流中的沿程损失与平均流束的次方式成正比。二、判断题。（）黏性流体的两种流动状态是层流和紊流。（）圆管层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（）黏性是引起流体运动能量损失的根本原因。（）层流也一定是均匀流。（）当量直径是水力半径的2倍。（）（）定常流动一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（）流体流动时切应力与流体的黏性有关，与其他无关。（）粘性流体在圆截面直管道内作层流流动时，其粘性摩擦切应力τ的大小与半径r的二次方成正比关系。（）当管流有效截面流速按抛物线分布时，管中水流为紊流。（）黏性底层的厚度随雷诺数的改变而变化。（）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（）圆管中层流的雷诺数必然大于3000。（）层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（）当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。（）阻力平方区的沿程水头损失系数与断面平均流速v的平方成正比。（）黏性流体在圆管中作层流流动时，流速的分布规律为旋转抛物面。（）对数坐标中的尼古拉兹实验曲线分五个区域。（）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（）当管流有效截面流速按抛物线分布时，管中水流为紊流。（）三、选择题1.当速度一定时，圆管层流的沿程阻力系数：。(A)与雷诺数有关，与壁面粗糙度无关(B)与雷诺数无关，与壁面粗糙度有关(C)与雷诺数有关，与壁面粗糙度有关(D)与雷诺数无关，与壁面粗糙度无关2.判断层流或紊流的无量纲量是。(A)弗劳德数(B)雷诺数(C)欧拉数(D)柯西数3.在圆管流动中，层流的断面流速分布符合。(A)均匀规律(B)直线变化规律(C)抛物线规律(D)对数曲线规律4.圆管流动有效截面上的切应力分布为。(A)在有效截面上是常数(B)管轴处是零，且与半径成正比(C)管壁处是零，向管轴线比(D)对数曲线规律5.雷诺数是判别下列流态的重要的无量纲数(A)急流和缓流(B)均匀流和非均匀流(C)层流和紊流(D)恒定流和非恒定流6.圆管层流中的沿程损失与圆管截面的的