l流体力学多套完整流体力学试卷及答案(期末考试)

《工程流体力学》流体力学试卷及答案一

一、判断题

1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。

2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。

3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。

4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。

5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。

6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。

7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、

外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为

4

d D -。

10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题

1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h

4=?，通过的流量为s L /2，分析当汞水压差计读数cm h 9=?，

通过流量为 L/s 。

2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。

3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。

4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。

5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。

6、泵的扬程H 是指 。

7、稳定流的动量方程表达式为 。

8、计算水头损失的公式为 与 。

9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 三、简答题

1、 稳定流动与不稳定流动。

2、 产生流动阻力的原因。

3、 串联管路的水力特性。

4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？

5、 静压强的两个特性。

6、 连续介质假设的内容。

7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。 8、 因次分析方法的基本原理。 9、 欧拉数的定义式及物理意义。 10、 压力管路的定义。

11、 长管计算的第一类问题。 12、 作用水头的定义。 13、 喷射泵的工作原理。 14、 动量方程的标量形式。 15、 等压面的特性。

16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。 17、 分析局部水头损失产生的原因。

18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 19、 流线的特性。 四、计算题

1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q 1＝0.012m 3

/s ，并引起射流的剩余部分偏转一角度α。已知

射流速度为30m/s ，总流量Q 0＝0.036m 3

/s ，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？

2、有泵管路如图所示，流量hour m Q

/2403=，泵的吸入管长m L 151=，沿程阻力系数03.01=λ，总局部阻力系数为

61=∑ξ；压力管长m L 602=，03.01=λ，102=∑ξ，管径为m 25.0。 求：（1）已知泵入口处真空表读数O mH 26.6，求吸入高度1h 。 （2）两个液面高差m h 242=，求泵的扬程H 。

5、如图水泵进水系统，h=3m ，管径d=0.25m ，1﹑2断面间的总水头损失g

2V 8.5

h 2

w =，断面2处的真空度为

O mH 4.08γ

p 2=v

，求流量。

参考答案

一、判断题

×√×√× ×××√× 二、填空题

1、 3 L/s

2、 ρμν=，斯(s m /2)

3、 因次和谐的原理，п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、

22

222212111

122z g

v

a p h g v a p z +++=++-γγ，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、

∑?

=F dA uu cs

n ρ

8、

g V d l h f 22λ

=，g V h j 22

ξ= 9、

dy

du

A T μ±=，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 三、简答题

1、 稳定流动与不稳定流动。---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。

2、 产生流动阻力的原因。---外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。

3、 串联管路的水力特性。---串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。

4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？---不是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比

较。水力粗糙管。

水力光滑管；?δδ

5、 静压强的两个特性。---1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。

6、 连续介质假设的内容。---即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。

7、

实际流体总流的伯诺利方程表达式为（22

222212111

122z g

v

a p h g v a p z +++=++-γγ）

，其适用条件是稳定流，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。

8、 因次分析方法的基本原理。---就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。

9、 欧拉数的定义式及物理意义。---2

V p Eu ρ=

，其物理意义为压力与惯性力的比。

10、 压力管路的定义。---凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。

11、 长管计算的第一类问题。——已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。 12、 作用水头的定义。----任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m 。 13、 喷射泵的工作原理。--- 喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。 14、

x cs

n x F dA u u ∑?

=ρ，y cs

n y F dA u u ∑?=ρ，∑?=z cs

n z F dA u u ρ三个方程为动量方程的标量形式。

15、 等压面的特性。---作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。 16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。---

0)()()(=??+??+??+??z

u y u x u t z y x ρρρρ，其物理意义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为零。

17、 分析局部水头损失产生的原因。---(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b) 流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失 ，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。 18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。---

雷诺数：

μρν

VD

VL

=

=

Re 惯性力与粘性力之比

富劳德数：

gl V Fr 2

=

惯性力与重力之比

欧拉数： 2

V p Eu ρ=

压力与惯性力之比

19、 流线的特性。--- (1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。

(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。 (3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。

(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。 四、计算题

1、 参见教材p.77

2、 参见教材p.63/p.70

3、解：列自由液面1-1和2－2断面的伯诺利方程：

g 2v 5

.8g 2v p h 02

2

2v ++γ+= v=v2

得：v=1.49 m/s Q=v s m d /073.04

32=π

答：流量为s m

/073.03

《工程流体力学》试卷二

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

四、选择题

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 、无大小的几何点

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 2、一下哪种流体为非牛顿流体 。 A 、空气 B 、清水 C 、血液 D 、酒精

3、绝对压强P abs 、相对压强p 、真空值p v 、当地大气压强a p 之间的关系是 。

A 、P abs =p+ p v

B 、p= P abs +a p

C 、p v =a p - P abs 4、圆管层流过流断面的流速分布为 。

A 、均匀分布

B 、对数曲线分布

C 、二次抛物线分布 5、一下那些概念属于欧拉法 。

A 、流线

B 、迹线

C 、液体质点

D 、液体微团 6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数

λ 。

A 、与雷诺数Re 有关

B 、与管壁相对粗糙度

d

?有关 C 、与Re 和

d

?

有关 D 、与和管长l 有关 7、速度V 、长度l 、时间t 的无量纲组合是 。 A 、

lt

v

B 、

vl t C 、2

vt l D 、

vt

l 8、圆管断面直径由d 1突然扩大到d 2，若将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失 。 A 、减小 B 、不变 C 、增大

9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合 。

A 、均匀规律

B 、直线变化规律

C 、抛物线变化规律

D 、对数曲线规律

10、流线与流线通常情况下 。

A 、能相交也能相切

B 、仅能相交不能相切

C 、仅能相切不能相交

D 、既不能相交也不能相切 11、速度v ，密度

ρ，压强p 的无量纲集合是 。

A 、v p ρ

B 、p v ρ

C 、

p

v 2

ρ D 、

2

v p

ρ

12、雷诺数代表的是 之比。

A 、惯性力与压力

B 、惯性力与重力

C 、惯性力与表面张力

D 、惯性力与粘性力

13、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 、

2

1 B 、

51 C 、81 D 、16

1 14、一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成

立的条件是 。

A 、理想流体

B 、粘性流体

C 、可压缩流体

D 、不可压

缩流体

15、弹簧管压力表的读数是 。

A 、绝对压强

B 、相对压强

C 、绝对压强加当地大气压

D 、相对压强加当地大气压

16、静水中斜置平面壁的形心淹没深h c 与压力中心淹没深h D 的关系是 。 A 、大于 B 、小于 C 、等于 D 、无规律

17、某风管的断面尺寸为200mm mm 300?，则该风管的当量直径是 。 A 、mm 240 B 、mm 250 C 、mm 300 D 、mm 200

18、有一变直径管流，小管直径d 1，大管直径d 2=2d 1，则两断面雷诺数的关系是 。 A 、21

e 2

1

e R R =

B 、21e e R R =

C 、21e 5.1e R R =

D 、21e 2e R R = 19、下列流体哪个属于牛顿流体 。 A 、汽油 B 、纸浆 C 、血液 D 、沥青 五、简答题。

1、流体静压强的特性是什么？

2、尼古拉兹实验分区级意义是什么？

3、附面层提出的意义？

4、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么？

5、附面层分离的原因是什么？

6、运动粘滞系数r 的物理意义是什么？

7、流体动力粘滞系数u 的物理意义是什么？

8、元流的特性是什么？

9、伯努利方程=++g

2u r p z 2

常数中各项的物理意义？

10、管网水力计算遵循的原则是什么？ 11、水击（水锤）现象及产生的原因是什么？ 12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么？ 13、自由紊流射流的运动、动力特征是什么？ 14、射流弯曲产生的原因？ 15、绕流升力产生的原因？

16、毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器，试画出其示意图，并说明其工作原 。 17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。

18、下式不可压缩流体N-S 方程中，各项的物理意义是什么？

dt du z u y u x u x p

1x 2

z 22y 2

2x 2=

??+??+??+??-）（γρX

六、计算题。

1、有一钢板制风管，断面尺寸为m 5.1mm 200mm 400，管内气流平均速度为

?/s ，气体运动粘滞系数为15.0×28m 10-/s ，判断管内气体的流态？

2、一高压管末端接喷嘴，如下图所示，已知喷嘴出口直径为cm 10，管道直径为40

cm ，水在管中流量Q 为0.43m /s ，求管嘴对水流的

作用力。

3、已知不可压缩流体的流速分量为：

，

，，0u xy 2u y -x u z y 22x =-==问该流动是否为无旋流动？

4、已知平面流动的速度分量为：；

，2y 2x t y u t x u +-=+=求：当t=1是过M （1,1）的流线方程。 5、一车间用直径为5

.0m 的风口送风，风口风速为m 0.6/s ，如长度比例常数为4，确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气

流速度为m 0.3/s ，则车间相应点的速度为多少？（已知空气的运动粘滞系数为2

0000157.0m /s ）

6、对某一桥墩采用模型比例为

16

1

=n m l l 进行实验。已知模型中水流速度为m 76.0/s ，实测模型桥墩受水流作用力为4N 。求原型中相应的流速与作用力。

9、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为mm 50的短管，形成管嘴出流，已知作用水头H=m 5，管嘴出流流量系数u=0.82，

试问：①管嘴出流流量Q ；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？

10、如图所示，一水平射流冲击光滑平板，流量为，，直径为密度

00d ,ρQ 求：①平板所受的冲击力。②流量Q1和Q2。

11、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知m m

100d m m 200d 21==，，两管短长均为

L=m 10m 50=H

，，沿程阻力系数,2.0,3.0,01.0===B A εελ求：管道中水的流量、流速.

参考答案： 一、名词解释。