(8)重庆大学流体力学本科课堂测试题集讲解
重庆大学流体力学本科课堂测试题集
一元流体动力学基础
1.直径为150mm 的给水管道，输水量为h kg /7.980，试求断面平均流速。
解：由流量公式vA Q ρ= 注意：()vA Q s kg h kg ρ=?→//
A
Q v ρ=
得：s m v /0154.0= 2.断面为300mm ×400mm 的矩形风道,风量为2700m 3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm ×400mm,求该断面的平均流速
解：由流量公式vA Q = 得：A Q v = 由连续性方程知2211A v A v = 得：s m v /5.122=
3.水从水箱流经直径d 1=10cm,d 2=5cm,d 3=2.5cm 的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求
(1)容积流量及质量流量;(2)1d 及2d 管段的流速
解：(1)由s m A v Q /0049.03
33==
质量流量s kg Q /9.4=ρ
(2)由连续性方程：
33223311,A v A v A v A v ==
得：s m v s m v /5.2,/625.021==
4.设计输水量为h kg /1.2942的给水管道，流速限制在9.0∽s m /4.1之间。试确定管道直径，根据所选直径求流速。直径应是mm 50的倍数。
解：vA Q ρ= 将9.0=v ∽s m /4.1代入得343.0=d ∽m 275.0
∵直径是mm 50的倍数，所以取m d 3.0=
代入vA Q ρ= 得m v 18.1=
5.圆形风道，流量是10000m 3/h,，流速不超过20 m/s 。试设计直径，根据所定直径求流速。直径规定为50 mm 的倍数。
解：vA Q = 将s m v /20≤代入得：mm d 5.420≥ 取mm d 450=
代入vA Q = 得：s m v /5.17=
6.在直径为d 圆形风道断面上，用下法选定五个点，以测局部风速。设想用和管轴同心但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分。测点即位于等分此部分面积的圆周上，这样测得的流速代表相应断面的平均流速。（1）试计算各测点到
管心的距离，表为直径的倍数。（2）若各点流速为54321u u u u u ，，，，，空气密度为ρ，求
质量流量G 。
解：（1）由题设得测点到管心的距离依次为1r ……5r ∵10310222
1S r S r ==ππ 42d S π= ∴d r d r 102310221== 同理d r 1025
3= d r 1027
4= d r 1029
5= （2））（5125
14u u d v S G ????????+==π
ρ
ρ 7.某蒸汽管干管的始端蒸汽流速为25 m/s ，密度为2.62 kg/ m 3.干管前段直径为50 mm ，接出直径40 mm 支管后，干管后段直径改为45 mm 。如果支管末端密度降为2.30 kg/m 3，干管
后段末端密度降为2.24 kg/m 3，但两管质量流量相同，求两管终端流速。 解：由题意可得支干终干始支
干）（）（）（vA vA vA Q Q ρρρ===2
1 得：???==s m v s m v /8.22/18支
干终 8.空气流速由超音速过渡到亚超音速时，要经过冲击波。如果在冲击波前，风道中流速为
=v 660 m/s ，密度为=ρ 1 kg/m 3。冲击波后速度降至=v 250 m/s 。求冲击波后的密度。
解：2211Q Q ρρ= 又面积相等
321
12/64.2m kg v v ==ρρ
9.管道由不同直径的两管前后相连接组成，小管直径A d =0.2 m ，大管直径B d =0.4 m 。水在
管中流动时，A 点压强A p =70kN/ m 2，B 点压强B p =40kN/ m 2。B 点流速B v =1 m/s 。试判断
水在管中流动方向。并计算水流经过两断面间的水头损失。
解：设水流方向B A →
由连续性方程知：B B A A A v A v =
得：s m v A /4=
由能量方程知： 12222220h Z g v p g v p B B A A
+++=++γγ 得：0824.212>=m h
∴水流方向B A →
10.油沿管线流动,A 断面流速为2 m/s,不记损失,求开口C 管中的液面高度。
解：由连续性方程知：2211A v A v =
得：s m v /5.4
2= 由能量方程得：
g
v p g v p 2022.1222211++=++γγ 其中：m p 5.11
=γ 代入数据解得：m p 86.12=γ
11.水沿管线下流,若压力计的读数相同,求需要的小管直径
0d ，不计损失。
解：由连续性方程：0011A v A v = 由能量方程得g v 221+3=g
v 220 得面积m d A 12.000=?
12.用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速u 。如图，测得A 点的比压计读数
h ?=60mm 汞柱。(1)求该点的流速u ，(2)若管中流体密度为0.8g/cm 3的油,h ?不变,该点流
速为若干,不计损失。
解：设水银容重为‘γ
（1）1u =()
g h ρρρ?-’2=3.85m/s
（2）2u =()
g h 222ρρρ?-‘=4.31m/s
13.水由图中喷嘴流出,管嘴出口d =75 mm ，不考虑损失，计算H 值以m 计，p 值2
/m kN 计。
解：gH v 23=
由连续性方程得：332211A v A v A v ==
由1—2断面列能量方程：g v P g v P Z 22222211
+=++γγ 由断面压强公式：22211175.0)175.0(Z P Z Z P 水汞水γγγ+?+=+++ 列水箱水面至喷口处方程：g
v H 223= 得：m H 8.11= 列压力表至喷口处方程：g v g v P 2223222
=+γ 得：2/79m kN P = 14.计算管线流量,管出口d=50mm,求出A,B,C,D 各点的压强,不计水头损失
解：对出口D ，4222?==g h g v
d ?
由连续性方程知c b a v v v ==
又d d a a A v A v = 得：a d v v 9=
由A →D 列能量方程
g v g v p d a a
2032022++=++γ 得：2
/68m kN p a =
同理可得：2/48.0m kN p b -=2/1.20m kN p c -=0=d p
15.水由管中铅直流出,求流量及测压计读数.水流无损失
解：设水容重为γ，水银容重为1γ
由连续性方程b b a a A v A v =
205.04）（π
=a A 001.06.0??==πδπd A b 由能量方程知g
v g v b a 2002322++=+ 解得：=Q s m A v a a /00815.03
=
列管口到水银测压计出口的方程：
h g v a 1225.13γγγ=++）（ 得：mm h 395=汞柱
16.同一水箱上下两孔口出流,求证:在射流交点处, h 1y 1=h 2y 2
解：1h =g v 221，g
v h 2222= 21121gt y =，2222
1gt y = ∵2211t v t v =
∴2211y h y h =
17.一压缩空气罐与文丘里式的引射管连接h d d ，，21均为已知,问气罐压强0p 多大方才能
将B 池水抽空出。
解：设水的容重为γ，g v p 2220γ= g
v g v p 2222211=+γ
h p γ-=1 2211A v A v =
得： 14120-???? ??≥d d h
p γ
18.如图，闸门关闭时的压力表读数为49 kN/ 2
m ，闸门打开后，压力表读数为0.98 kN/ m 2，由管进口到闸门的水头损失为1 m ，求管中的平均流速。
解: 由能量方程得2112
22-++=h g p g v p γ： 又m h 121=- 得：s m v /74.8=
19.由断面为0.2m 2和0.1 m 2的两根管子所组成的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和v 2.（B ）绘总水头线及测压管水头线；（C ）求进口A 点的
压强。（2）计算损失：第一段为4g v 221,第二段为3g
v 222.（A ）求断面流速v 1和v 2.（B ）绘总水头线及测压管水头线；（C ）根据水头线求各段中间的压强，不计局部损失。
解：（1）s m gH v /85.822==，又1122v A v A =
得：s m v /43.41=
m g
v m g v 42,12221== 由能量方程g v p A
200402
1++=++γ 得：2/41.29m kN p A =
（2）由能量方程g
v g v g v 232424222122++=,212v v = 得：s m v /9.32=,s m v /98.11=
m g
v m g v 4.024,2.02212
1== m g
v m g v 4.223,8.022222== 由图，p 是梯形中位线
2
11/2.334.338.32
1m kN p m p =?=+=）（ 2p 是三角形中位线
222/76.112.14.22
1m kN p m p =?=?=
20.高层楼房煤气立管B ，C 两个供气点各供应Q=0.02m 3/s
的煤气量。假设煤气的密度为0.6kg/m 3，管径为50mm ，压
强损失AB 段为3ρ22
1v 计算，BC 段为4221v ρ计算，假定
C 点保持余压为2/300m N ，
求A 点酒精（3/9.7m kN =酒γ）液面应有的高度（空气密度为1.2 kg/m 3）
解：列C A →断面方程
2
42322222121221v v v p Z Z g v p c c A ρρργγρ+++=--++））（（空气 即：
g
v v v g v h 246.0236.026.03000606.02.126.022212221?+?++=--++）（）（酒γ 224v d Q π
= 1242v d Q π
= 得：mm h 7.44=
21.锅炉省煤器的进口处测得烟气负压h 1=10.5mm O H 2，
出口负压h 2=20mm O H 2。如炉外空气密度=ρ 1.2kg/m 3，
烟气得平均密度‘
ρ=0.6kg/m 3，两测压断面高差H=5m,
试求烟气通过省煤器的压强损失。 解：损）（）（p v p Z Z v p a ++=-?-++2
22
21221ργγρ 即：损水‘水）（）（p h g h +-=--+-2150γρργ
a p p 68.63=损
22.烟囱直径d=1m 。通过烟气量G=176.2kg/h ，烟气密度=ρ0.7kg/m 3，周围气体的密度
a ρ 1.2kg/m 3
，烟气压强损失1p =0.035γdg Hv 22
计算,要保证底部（1断面）负压不小于10mm O H 2，烟囱高度至少为多少？求2H 高度上的压强，绘烟囱全高程1-M -2的压强分
布。计算时1-1断面流速很低，忽略不计。
解：vA G ρ= 得：s m v /1.9=
由能量方程得：
ρργγd
Hv v H p A 2035.020)(02
2
1++=-++ 即：035.027.027.0)0()7.02.1(2
2?+=--+-d
Hv v H g h 水γ 得：m H 6.32≥
又断面1—1至M 断面的能量方程得： ρργγd
Hv v p H p m A 22035.02)(210221++=-++ 即：
)035.027.0(2127.0)02()7.02.1(2
2?++=--+-d
Hv v p H g h m 水γ 得：a m p p 5.63-=
a p h 07.98807.910-=?-=-水γ
a p gH 8.159)7.02.1(=-
总能量=a p 7.6107.988.159=-
a p v 292
2
=ρ =m p 三角形中位线（负值）a p 5.63297.618.1592
1-=+--=）（ 23.图为矿井树直和横向坑道相连，竖井高为200m ，坑道长为300m ，坑道和竖洞内保 持恒温=t 15℃，密度=ρ 1.18 kg/m 3，坑外气温在清晨为5℃，密度0ρ=1.29kg/m 3，中午为
20℃，密度=ρ 1.16kg/m 3，问早午空气的气流流向及气流流速v 的大小。假定总损失9g v 22
γ。
解：在清晨时0ρρ<，气体从矿井流出
由能量方程ρρ?ρρ2
922
20v v h g +=-）（ 200=h ?
18.129.10-=-ρρ
得：s m v /03.6=
中午时0ρρ>，气体由外向内注入
2
922
20v v h g ρρ?ρρ+=-）（ 200-=h ?
18.116.10-=-ρρ
得：s m v /58.2=
24.图为一水平风管，空气自断面1-1流向断面2-2，已知断面1-1的压强=1p 150mm O H 2，v 1=15m/s ，断面2-2的压强=2p 140mm O H 2，v 2=10m/s ，空气密度=ρ 1.29kg/m 3，求两断
面的压强损失。
解：损p v p v p ++=+2
2222211ρρ 解得：2/5.178m N p =损
25.图为开式试验段风洞，射流喷口直径d =1m ，若在直径D =4m 的进风口壁侧装测压管，其
读数为h =64mm O H 2，空气密度=ρ 1.29kg/m 3，不计损失，求喷口风速。
解：设进口出口风速分别为21v v ，
连续性方程2211A v A v = 得：2116
1v v = 由能量方程：2
222211v v p ρρ=+ 又h p γ=1
得：s m v /312=
26.定性绘制图中管路系统的总水头线和测压管水头线。
27.利用20题的数据绘制煤气立管ABC 的各种压强线。
解：由题 831606.02.12
4.206.07.449.7221221=?-++?=--++g Z Z g v p a A ）（）（）（ρρρ
()()35312=--Z Z g a ρρ
4782
21=+v p A ρ 85.1242
21=v ρ 2.31222
=v ρ
28.高压管末端的喷嘴如图，出口直径d=10cm ，管端直径D=40cm ，流量Q=0.4m 3/s ，喷嘴和管以法兰盘连接，共用12个螺栓，不计水和管嘴的重量，求每个螺栓受力多少？
解：由连续性方程：
2211A v A v Q ==
得：s m v s m v /96.50/17.321==， 由能量方程得：2
222211v v p ρρ=+ 得：a Mp p 29.11=
由动量定理得：()1211v v Q F A p -=-ρ
得：kN F 34.143=
根据牛顿第三定律，螺栓受力为F - 所以每个螺栓受力为kN F 95.1112
= 29.径为d 1=700mm 的管道在支承水平面上分支为d 2=500的两支管，A-A 断面压强为2/70m kN ，管道流量s m Q /6.03=，两支管流量相等：（1）不计水头损失，求支墩受水平推力。（2）水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。
解：设受水平推力为R ，管道流速和支管流速分别为21v v ，，压强为21p p ，
（1）R v Q A p v Q A p ++=+022********cos 2
）（ρρ ① 22
1385.04m d A ==π，22196.0m A =
s m A Q v /56.11
1==，s m v /53.12= 能量方程2
2222211v p v p ρρ+=+ 得：22/05.70m kN p = ②
②代入①得：kN R 294.3=
（2）R v Q A p v Q A p ++=+）（‘
222211112
ρρ ③ 252222222211v v p v p ρρρ++=+’ 得：a Kp p 19.64'2= ④
④代入③得：kN R 301.5=
30.水流经1800弯管自喷嘴流出，如管径D=75mm ，喷嘴直径d=25mm ，管道前端测压
表读数M=60kN/m 2，求法兰盘接头A 处，上、下螺栓的受力情况。假定螺栓上下前后共安装四个，上下螺栓中心距离为150mm ，弯管喷嘴和水重力为100N ，作用位置如图。
解：控制体是水，螺栓力不可列到控制体上
由图：R Qv Qv A p =++2111ρρ
g
v g v p 23.0222211=++γ 2211A v A v =
解N R 5.334=
N R F F 25.1672
==+下上 ① 方向与R 相反
取管和水为研究对象，0=∑M
30075753002Q v F F G ρ+=+下上
∴N F F 8.149=-下上 ②
由①②解：N F N F 5.158,7.8==下上
31.下部水箱重224N ，其中盛水重897N ，如果此箱放在秤台上，受如图的恒定流作用。问秤的读数是多少？
解：从上部出口及下部出口知：
8.121g v = 到达下部水面：
）（68.122+=g v
?Q =s m d g A v 3211187.048.12=?
=π
下落冲力21Qv F ρ= 从下部出口冲力12Qv F ρ=
?()1221v v Q F F F -=-=ρN 1198=
?读数N 23191198897224=++=
32.求水流对1m 宽的挑流坎AB 作用的水平分力和铅直分力。假定A 、B 两断面间水重 为2.69kN ，而且断面B 流出的流动可以认为是自由射流。
解：由连续性方程知：
1100h v h v =（其中 m h 1.20=）
0—1：g
v h g v h 222
11200+=+（其中m h 6.01=） ?s m v 66.51= ?s m h v Q 2114.3==
同理1—2： g
v h g v h 22222211+=+ （其中m h 9.02=） 解得：s m v 11.52=
动量方程：
x ：()121v v Q F P x x -=-ρ
y ：()02-=-y y V Q G F ρ 其中：6.02
6.01?==g A gh P c ρρ
45cos 22v v x =， 45sin 22v v y =
?KN F x 7.8=，KN F y 98.14=
33.水流垂直于底面的宽度为1.2m ，求它对建筑物的水平作用力。 解：g
v h g v h 22222211+=+
其中：m h 5.11=,m h 9.02=
由连续性方程2211h v h v =得：
s m v 572.21=,s m v 287.42=
?2.12222?==h v A v Q ?2.12111??=H h g P ρ,2.12
222??=H h g P ρ 由动量方程：()1221v v Q R P P -=--ρ
解得N R 23.5=
34.喷嘴直径25mm ，每个喷嘴流量为s L 7，若涡轮以min 100r 旋转，计算它的功率。
解：由22A v Q =得：s m v 268.142= ?s m v r v v 8260
1006.0222=??-=-=πω‘ ?NM r Qv M 4.134042=-=’ρ
?ωM N =s J 1405260
1004.134=??=π 35.已知平面流动的速度分量为：()222y x y u x +-
=πΓ，()222y x x u y +=πΓ，式中Г为常数， 求流线方程并画出若干条流线。
解：由题意得y
x u dy u dx = 0=+ydy xdx
积分：c y x =+22
流线为同心圆
36.已知平面流动的速度分量为：2
t x u x +=，2t y u y +-=，试求：t=0和t=1时，过M(1,1)
点的流线方程。 解：由题意得y
x u dy u dx = 即：22t
y dy t x dx +-=+ 设2t x u +=,dx du =
2t y v +-=,dy dv -= 原式：
0=+v
dv u du 积分：c uv = ?()()c t y t x =+-+22
当1110-====c y x t ，，， ∴1=xy 当0111====c y x t ，，， ∴()()011=+-+y x 即：()()011=-+y x
流体力学试题及答案
全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.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.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( )
C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个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 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学试题及答案2
流体力学试题 一、判断题（每题1分，共10分） 1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ ） 2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。 （ ） 3、公式g v d l h f 22 λ=既适用于层流，也适用于紊流。 （ ） 4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。 （ ） 5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。 （ ） 6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。 （ ） 7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。 （ ） 8、圆形管的直径就是其水力半径。 （ ） 9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。 （ ） 10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。 （ ） 二、填空题（每空2分，共20分） 1、流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。 2、当压力体与液体在 时为实压力体，否则为虚压力体。 3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__ 和__ __。 4、简单管路是指 和 沿程不发生变化的管路系统。 5、局部阻力系数与 、 、 有关。 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、不可压缩流体指忽略 的流体。 A ．密度 B ．密度变化 C ．粘度 D ．粘度变化 2、连续介质模型意味着 。 A ．流体分子之间没有间隙 B ．流体中的物理参数是连续函数 C ．流体分子之间有间隙 D ．流体不可压缩 3、已知不可压缩流体的流速场为u x =f （y ，z ），u y =f （x ），u z =0，则该流动为 。 A ．恒定一元流 B ．恒定二元流 C ．恒定三元流 D ．非恒定均匀流 4、静水压力的方向 。 A ．与受力面平行 B ．与受力面斜交
工程流体力学A卷及答案
工程流体力学 A 卷 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15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y u 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．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R （ ） A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0< 重庆大学 流体力学 课程试卷 2005~2006学年 第 2 学期 开课学院： 城环学院 课程号： 考试日期： 2006.7.3 考试方式： 考试时间： 120 分钟 1.作用在流体上的力按作用方式分有： 和 力。 2．液体静力学基本方程p z c g ρ+=的几何意义为液体中任意两点的 相等；则物理意义为 。 3. 尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系 数λ的因素不同，其中紊流光滑区影响λ的因素为 ，紊流粗糙区影响λ的因素为 。 4．圆管均匀流中，切应力与点到管轴的距离r 成 ，管轴 处切应力的值为 。 5.管嘴出流的工作条件是：(1) 、(2) 。 二、名词解释（共10分，每小题5分） 1. 理想流体模型 2. 临界水深 三、计算题（共70分） 1. 如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，已知：圆柱体直径D=1m ，垂直于图面长L=1m ；左池敞口，水深H=6m ；右池密闭，h=1m ， 。求：作用在圆柱体闸门 题1图 2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l /s ，水塔距与水池液面高差H =20m ，吸水管长度l 1=200m ，管径d 1=250mm ，压力管长度l 2=600m ，管径d 2=200mm 。水泵真空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ 2 =0.02，各局部阻力系数分别为：1 2.5ξ=, 20.5ξ= 3 1.1ξ=，4=ξ管水头线。 命 题人：龙天渝 组题人： 审题人： 命题 时间： 学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 第一章绪论 一、学习导引 1.主要概念 质量力，表面力，粘性，粘滞力，压缩系数，热胀系数。 注：（1）绝大多数流动问题中质量力仅是重力。其单位质量力F在直角坐标系内习惯选取为： F=（0，0，-g） （2）粘性时流动介质自身的物理属性，而粘滞力是流体在产生剪切流动时该属性的表现。 2.主要公式 牛顿剪切公式： 或： 二、难点分析 1.用欧拉观点描述流体流动，在对控制体内流体进行表面力受力分析时，应包括所有各个可能的表面的受力。这些表面可能是自由面或与周围流体或面壁的接触面。 2.牛顿剪切公式反映的应力与变形率的关系仅仅在牛顿流体作所谓的纯剪切运动时才成立，对于一般的流动则是广义牛顿公式。 三、典型例题 例1-1. 一底面积为40cm345cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知速度v=1/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘滞系数。 解：设木块所受的摩擦力为T。 ∵木块均匀下滑, ∴ T - Gsinα=0 T=Gsinα=539.835/13=18.8N 又有牛顿剪切公式得： μ=Tδ/(Av)=18.830.001/(0.4030.4531)=0.105Pa2S 例1-2. 一圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，椎体与固定壁间的距离δ =1mm，全部为润滑油（μ=0.1Pa2S）充满。当旋角速度ω=16s-1, 椎体底部半径R=0.3m，高H=0.5m时，求作用于圆锥的阻力矩。 解：设圆锥体表面微元圆台表面积为ds，所受切应力为dT，阻力矩为dM。 ds=2πr(H2+R2)1/2dh 由牛顿剪切公式： dT=μ3ds3du/dy=μ3ds3ωr/δ dM=dT3r r=Rh/H 圆锥体所受阻力矩M： M= 考试试卷（A B 卷） 学年第 学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1. 流体质点只有质量没有大小。（F ） 2. 温度升高液体的表面张力系数增大。（F ） 3. 液滴内的压强比大气压小。（ F ） 4. 声音传播过程是一个等熵过程。（T ） 5. 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（T ） 6. 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（F ） 7. 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（F ） 8. 定常流动中，流体运动的加速度为零。（F ） 9. 气体的粘性随温度的升高而增大。（T ） 10. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。 （T ） 11. 理想流体定常流动，流线与等势线重合。 （F ） 12. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程 才成立。（F ） 13. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。 （F ） 14. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T ） 15. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等 因素的影响。（T ） 16. 压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。 （F ） 17. 不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（F ） 18. 如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F ） 19. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。（T ） 20. 不可压缩流体在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差，而与曲线形状无关。（T ） 二、填空题（10分） 1. 在欧拉坐标系中，流体的加速度包括时变加速度和 位变加速度 两部分，如果流场中时变加速度为零，则称流动为 定常流动 ，否则流动称为 非定常流动 。 2. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用 雷诺数来判别流态，管道流动的临界雷诺数为 2320 。 3. 已知三维流场的速度分布为：0,4,2==+=w x v t y u ，试求t=0时刻,经过点（1,1）的流线方程122 2=-y x ；点（1,1）处的加速度为i ρ89+。 4. 平面流动速度分布为：2 2y ax u -=，by xy v --=，如果流体不可压缩，试求a= 0.5 ；b= 0 。 5. 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为 481m/s 。 2009年重庆大学流体力学 辅导班笔记 适用专业 .081403☆市政上程 .081404供热、供燃气、通风及空调上程 .081421★城市环境与生态上程(建筑环境与设备上程专业) .081421★城镇建设安全上程 .083001.☆环境科学 .083002☆环境工程 注意事项: 1、考试试卷与答题纸是分开的，答题一律答到试卷上; 2、考试的时一候会给步骤分，所以答题不要怕麻烦，该写的不能省略; 3、题型:参照历年真题； 4、不要押题，猜题，笔记上讲过的题目并不是说要考的题目，主要掌握的还是方法，要想考高分一定要全全面复习，多做题目; 5、笔记中的章节结合教材《水力学》(修订版)严新华主编，科学技术文献出版社& 《流体力学学习辅导与习题精编》蔡增基主编，中国建筑工业出版社； 6、历年真题中的概念题反复出现，望重视，从历年考题的大题可以初步了解考试的重点; 2009年重庆大学流体力学辅导班笔记 第一部分不考的内容 《流体力学》龙天渝、蔡增基主编，中国建筑工业出版社2004年此书中打*的章节不考 以下章节以《水力学(工程流体力学)》(修订版)严新华主编为准，具体考试内容后面笔记会详细涉及。 第一章绪论 ●表面张力不考 第二章水静力学 ●浮体、潜体不考，本章的一些证明不考(如压强公式的证明) 第三章一元恒定流动动力学 ●考试重点章节，动量方程为重点; ●恒定气体伯努利方程建环考，给排环境不考； ●恒定平面势流问题：关于应力和应变率的关系不考，关于微团的流动只需了解，需知道液体微团运动的意义，恒定平面势流中势流的叠加不考，流函数，势函数的关系重点(必考)。 ●不可压缩流体运动微分方程:方程的意义要会写，紊流的基本方程， A卷 B卷 开卷闭卷 其他 ， 222 7.7kN()4 z H O H O D P V L πγγ=?=? ?=↑ 7.7kN()z P P ==↑过圆柱中心 2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l/s ，水塔距与水池液面高差H=20m 水管长度l1=200m ，管径d1=250mm ，压力管长度l2=600m ，管径d2=200mm 空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，分别为： EMBED Equation.DSMT4 1 2.5ξ=, 20.5ξ= 2 f h g p z g p z ++ + =+ + 222 2 2 22 1 1 1υγ υγ 18 .908.96 .1902++=+ p p 2=9.8kN/m 2 （1分） 控制体，受力分析如图： （2分）615.06.194 2.04 2 12 1=??= = ππp d P kN 308.08.94 2.04 2 22 2=??= = ππp d P kN （5分） 列x 动量方程： ) 185.3185.3(1.01308.0615.0) (1221--??=-+--=-+=∑R Q R P P F x υυρ R=1.56kN 4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有 涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分） 解： 加速度 （4分） 22x y a k x a k y == 流函数ψ （4分） c kxy kydx dy kx dx u dy u y x +-=--=-=??ψ （4分） 000)( 5.0=-=??- ??=y u x u x y z ω 是无旋流 （3分） C ky kx kydy xdx k dy u dx u y x ++-=+-=+=??2 2 5.05.0? 5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。（10分） 1．绝对压强p abs与相对压强p 、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是： A. p abs =p+p v； B. p=p abs－p a C. p v= p a－p abs D. p=p abs+p a 2．如图所示 A. p0=p a； B. p0>p a； C. p0 f水银；D、不一定。 5．流动有势的充分必要条件是( )。 A. 流动是无旋的； B. 必须是平面流动； C. 必须是无旋的平面流动； D. 流线是直线的流动。 6．雷诺数Re 反映了( )的对比关系 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力7．一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设当地大气压为1个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为___ 水柱（）。 A. 2m B. 1m C. 8m D. －2m 8．如图所示，下述静力学方程哪个正确？B 9．下列压强分布图中哪个是错误的？B 10．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 一．名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1．粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流 动)，其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形 式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性 或粘性 2．迹线——流体质点的运动轨迹曲线 流线——同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线 方向与流体在该点的速度矢量方向一致 3．层流——流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混 4．量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和 第1页共4页 A卷 流体力学期末试卷B卷 第1学期开课学院：课程号：考试日期： 考试方式：开卷闭卷其他考试时间：120 分钟 一、填空题（共20 分，每空 2 分） 1. 作用在流体上的力按作用方式分有：质量力和表面力。 （4 分） p 2．液体静力学基本方程z c 的几何意义为液体中任意两点的测压 g 管水头相等；则物理意义为单位重量流体具有的位能不变。（4分） 3.尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系 数的因素不同，其中紊流光滑区影响的因素为 Re ，紊流粗糙区影响 的因素为 5 6 /d。（4分） H 4．圆管均匀流 3 l 2d 2 4 中，切应力与点到管 2 H z l 1d 1 轴的距离 r 成 1 正比，管轴处 切应力的值为0。（4分） 5.管嘴出流的工作条件是：（1）作用水头 H0<9m 、(2)管嘴长度 l<3~4d。（4 分） 二、名词解释（共10 分，每小题 5 分） 1.理想流体模型 答：当流体粘性较小，忽略它对计算精度不产生影响，因而假定流体不 具粘性，按理想流体计算，这个假定称理想流体模型。（5 分） 2.临界水深 答：明渠流动中，流量一定，断面形式一定，相应于比能最小时的水深。（5 分） 三、计算题（共70 分） 1.如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，已知：圆柱体直径D=1m，垂直于图面长 L=1m；左池敞口，水深 H=6m；右池密闭， h=1m，且装有 U 形水银测压管，测压管读数 h 368mm 。求：作用在圆柱体闸门上的静水总压力。（15 分） 解： 1)右液面压强水头：（ 5 分） h0水p0右 /水Hg h / 水 5.0mH 2O 故有：h h0水 6 H mH 2O 2)作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力：（5分） P x0 一．填空题（共30分，每小题2分） 1.均质不可压缩流体的定义为。 2. 在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 。 3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的大小，就能判别出流动方向。 6.产生紊流附加切应力的原因是。 7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与有关。 9.渐变流流线的特征是。 10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为。 11.局部水头损失产生的主要原因是。 12.直径为d的半满管流的水力半径R=。 13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速 x u和 y u满足方程。 14.弗劳德数Fr表征惯性力与之比。 15.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量。 二．（14分）如图所示，一箱形容器，高 1.5 h m =，宽（垂直于纸面）2 b m =，箱内充满水，压力表的读数为2 20/ kN m，用一半径1 r m =的园柱封住箱的一角，求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3 D m =，主管流量3 35/ Q m s =，分叉管直径2 d m =，两分叉管流量均为2 Q，分叉管转角0 60 θ=，1-1断面中点的压强2 294/ p kN m =，不计水头损失，求水流对支座的作用力。 题二图题三图 四.（14分）如图所示，长 50L m =、直径0.21D m =的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径0.2d mm =，管长6l m =， 泵的抽水量30.064/Q m s =，滤 水网的局部阻力系数12 6.0ξξ==，弯头的局部阻力系数 30.3ξ=，自流管和吸水管的沿程阻力系数0.02λ=。假定自流 管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水 井的水面高差h ；（2）水泵的安装高度2s H m =时，水泵进口断 面的真空度。 五．（14分）油在管中以1/v m s =的速度向下流动，油 的密度3920/kg m ρ=，管长3l m =，管径25d mm =，水银 压差计测得9h cm =.试求：(1)油在管中的流态；（2）油的运动 粘度ν；（3）若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化（水银密度313600/kg m ρ'=） 六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数 1.4k =，气体常数287/R J kg K =?）的质量流量。已知进口断面的直径为1400d mm =，绝对压强为21140/p kN m =，温度为0118T C =，喉部断面2150d mm =，22116/p kN m =，假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。 参考答案： 一．填空题（共30分，每小题2分） 1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。 2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。 3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0 。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 总机械能 大小，就能判别出流动方向。 题四图 题五图 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20s m/的速度从直径mm d100 =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12s m/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， m l l l l 1004321====， mm d d d 100421===， mm d 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 一元流体动力学基础 1.直径为150mm 的给水管道，输水量为h kg /7.980，试求断面平均流速。 解：由流量公式vA Q ρ= 注意：()vA Q s kg h kg ρ=?→// A Q v ρ= 得：s m v /0154.0= 2.断面为300mm ×400mm 的矩形风道,风量为2700m 3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm ×400mm,求该断面的平均流速 解：由流量公式vA Q = 得：A Q v = 由连续性方程知2211A v A v = 得：s m v /5.122= 3.水从水箱流经直径d 1=10cm,d 2=5cm,d 3=2.5cm 的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求 (1)容积流量及质量流量;(2)1d 及2d 管段的流速 解：(1)由s m A v Q /0049.0333== 质量流量s kg Q /9.4=ρ (2)由连续性方程： 33223311,A v A v A v A v == 得：s m v s m v /5.2,/625.021== 4.设计输水量为h kg /1.2942的给水管道，流速限制在9.0∽s m /4.1之间。试确定管道直径，根据所选直径求流速。直径应是mm 50的倍数。 解：vA Q ρ= 将9.0=v ∽s m /4.1代入得343.0=d ∽m 275.0 ∵直径是mm 50的倍数，所以取m d 3.0= 代入vA Q ρ= 得m v 18.1= 5.圆形风道，流量是10000m 3/h,，流速不超过20 m/s 。试设计直径，根据所定直径求流速。直径规定为50 mm 的倍数。 解：vA Q = 将s m v /20≤代入得：mm d 5.420≥ 取mm d 450= 代入vA Q = 得：s m v /5.17= 6.在直径为d 圆形风道断面上，用下法选定五个点，以测局部风速。设想用和管轴同心但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分。测点即位于等分此部分面积的圆周上，这样测得的流速代表相应断面的平均流速。（1）试计算各测点到管心的距离，表为直径的倍数。（2）若各点流速为54321u u u u u ，，，，，空气密度为ρ，求 中国矿业大学2007～2008学年第 2 学期 《工程流体力学》试卷（）卷 课程编号：03034 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 学院化工班级姓名学号 一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分） 粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分） 1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小，增大； B.增大，减小； C.减小，不变； D.减小，减小2．等角速度ω旋转容器，半径为R，内盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )； A.相同； B.不相同； 底部所受总压力( ) 。 A.相等； B.不相等。 3．某点的真空度为65000 Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A. 65000Pa； B. 55000Pa； C. 35000Pa； D. 165000Pa。 4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心; 5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 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。6．流动有势的充分必要条件是( )。 A．流动是无旋的；B．必须是平面流动； C．必须是无旋的平面流动；D．流线是直线的流动。 7．动力粘滞系数的单位是( )。 A N ·s/m B. N ·s/m 2 C. m 2/s D. m/s 8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr ' 和由紊流向层流过渡的临界流速v cr 之间的关系是( )。 A. v cr '＜v cr ； B. v cr '＞v cr ； C. v cr '＝v cr ； D. 不 确 定 9．在如图所示的密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： A. p 1=p 2=p 3； B. p 1>p 2>p 3； C. p 1 流体力学与叶栅理论课程考试试题 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（）；重力（）； 离心力（）；浮力（）； 压力（）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程 阻力也将增大一倍。（） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相 等。（） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（） 二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4 Re ， 10 问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？ 3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 间隙内充满μ=·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图 3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υ =？（10分） m 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d =0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水2 流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分） 题4图 5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直径d =600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各在D 1 点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=，求总流量Q=？（20分） 题5图 流体力学表面张力： 1.连续性原理只适用于理想流体的定常流动。（错）连续性方程即是质量守恒定律,适用于一切流体.可压和不可压的稳定流管,定常非定常等流动都适用. 2.“巷小风大”生动地体现了流体的可压缩性。（质量守恒）（错） 3．流体做定常流动时，各点流速可以不同；…………………………..（对）同一地点的速度不随时间变化。 4.黏滞力总是阻碍流体质量元的运动。………………………………..（对） 运动快的流层给运动慢的流层以加速力,运动慢的物体给运动快物体以黏滞力。 5．黏滞性流体不可做定常流动；…………………………………….….（错）点的确定 6.液体表面张力的方向垂直于张力线并且和液面垂直（相切）。（错） 7.多个小水滴汇合成一个大水滴时要释放能量。（对）8．表面张力存在，使得液体表面积和表面能都不断减小，直至最小；（对） 9.肥皂泡的半径增加时，其内外压强差也随之增加。………………..（错） 10. 毛细现象是由于液体润湿（不润湿）固体引起的。（对） 11.同一流线上各点流速大小相同。（错） 液体表面积越大，其表面张力系数越小。（错）13.大水滴变成小水滴，水的总能量增大。（对） 14.降低水温和加入洗涤剂都可以减小水的表面张力系数。 （ 错 ） 15.理想流体作定常流动时，通过同一横截面的流量不随时间发生变化。（ 对 ） 1.黏滞性流体在圆水平管中做层流时，下列说法中正确的是（ D ） A.管道中各处的流速相等； B.流层之间的摩擦力与速度梯度dy dv 成反（正）比； C.流量与管道直径的立方（四次方）成正比；D.管道轴心的流速大于管壁处的流速； 2. 内直径为3cm 的水管里的水在压强4?105Pa 作用下以1m/s 的流速流入10m 高的楼房室内的内直径为1cm 的水管. 取重力加速度为10m/s 2, 水的密度为 103kg/m 3. 设水为理想流体, 则室内水管内水的流速和压强分别为 ( C ) A. 3m/s, 2.96?105Pa B. 3m/s, 3.04?105Pa C. 9m/s, 2.6?105Pa D. 9m/s, 3.4?105Pa 3.下列说法正确的是………………………………………………………（ A ） A.生活中倒水时，水流越来越细是伯努利方程的体现 B.定常流动是理想流体所特有的，黏性流体不能做定常流动 C.管径越小，毛细管内液面上升的高度越高（可能下降）变化高度 D.钢针能够浮在水面上是由于钢针质量小，受到的浮力小于（等于）重力。表面张力 4.关于液体表面张力，下列说法正确的是…………………………（ ） A.温度越高，液体的表面张力系数越大（小） B.水中加入活性剂的目的是为了增大水的表面张力系数（减小，易于流动） [考研类试卷]2009年重庆大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷 一、填空题 请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。 1 粘性流体静止时__________(有，无)切应力，因为__________。理想流体运动时__________(有，无)切应力，因为__________。 2 直角坐标系下的流线方程为：__________。当流动__________时，流线和迹线相同。 3 连续方程、动量方程和能量方程是分别根据__________、__________和 __________定律导出的；伯努利方程是由__________方程沿流管(流线)积分所得。 4 粘性流体运动的雷诺数Re=__________，雷诺数的物理意义是__________。 5 按从大到小的顺序写出边界层三种厚度：__________，__________， __________。 6 已知不可压流场在X方向的速度分量为u=a(x2-y2)，Z方向的速度分量为w=b，a 和b均为常数，试根据连续方程求Y方向的速度分量。 7 如图附录4—1所示，水从圆形喷管水平射出到一块垂直方向的平板上，然后按相同的速度大小和流量分别沿上下方向流走。已知需要固定平板的力F的大小是70N，假设流动为一维、定常、无摩擦流动。求： (1)喷管出口速度V2。(2)质量流量。(3)水银压力计的计数h。(0℃水的密度ρwater=1000kg／m3，水银的密度 ρmercury=13550kg／m3) 8 考虑两个平行平板之间的粘性不可压缩流体的运动，流体动力粘性系数为μ。设两板为无限平面，间距为2h。下板不动，上板以均匀速度U沿如图附录4—2所示 X方向运动。设沿流向压力梯度为常数，运动定常，流体所受外力不计。求：(1)平板间的速度分布u(y)。 (2)压力梯度满足什么条件时，两平板之间的总流量为 0。 C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。 答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流 (2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -? (2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽 一、判断题（每题1分，共10分） 1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ ） 2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。 （ ） 3、公式g v d l h f 22 λ=既适用于层流，也适用于紊流。 （ ） 4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。 （ ） 5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。 （ ） 6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。 （ ） 7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。 （ ） 8、圆形管的直径就是其水力半径。 （ ） 9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。 （ ） 10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。 （ ） 二、填空题（每空2分，共20分） 1、流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。 2、当压力体与液体在 时为实压力体，否则为虚压力体。 3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__ 和__ __。 4、简单管路是指 和 沿程不发生变化的管路系统。 5、局部阻力系数与 、 、 有关。 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、不可压缩流体指忽略 的流体。 A ．密度 B ．密度变化 C ．粘度 D ．粘度变化 2、连续介质模型意味着 。 A ．流体分子之间没有间隙 B ．流体中的物理参数是连续函数 C ．流体分子之间有间隙 D ．流体不可压缩 3、已知不可压缩流体的流速场为u x =f （y ，z ），u y =f （x ），u z =0，则该流动为 。 A ．恒定一元流 B ．恒定二元流 C ．恒定三元流 D ．非恒定均匀流 4、静水压力的方向 。 A ．与受力面平行 B ．与受力面斜交 流体力学基础期末考试试卷 姓名＿＿___＿＿___ 学号___＿__＿__＿ 班级________＿＿ 得分__＿__＿____ 一、简答题(30分） 1. 什么是粘性?气体与液体的粘性随温度变化趋势有什么不同？为什么？ 答:相邻两层流体做相对运动时存在内摩擦作用,称为粘性力。粘性是流体抵抗剪切变形能力的一种量度。 液体间粘性力主要由分子内聚力形成,气体间粘性力主要由分子动量交换形成的,所以导致气体与液体粘性随温度变化趋势不同，具体表现为：液体粘性随温度升高而降低(温度升高,分子间距增大,内聚力降低),气体粘性随温度升高而升高（温度升高,分子运动加剧,动量交换加剧）。 2. 简述单位与量纲的联系与区别，简述Re, Ｆｒ的物理意义 答:单位是某一物理参数的量度，包含了物理量的物理特性与尺度。量纲表示物理量的物理特性。 R ｅ是惯性力与粘性力的比较，Fr 是惯性力与重力的比较。 3. 什么是边界层厚度，位移厚度及动量厚度? 答:边界层厚度是速度等于外流速度的99%时的厚度；位移厚度--将由于不滑移条件造成的质量亏损折算成无粘性流体的流量相应的厚度，又称为质量亏损厚度;动量厚度-－将由于不滑移条件造成的动量流量亏损折算成无粘性流体的动量流量相应的厚度。 4. 什么是流线,迹线及烟线? 答:流线:流场中的一条曲线,曲线上各点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。 迹线：流体质点在空间运动时描绘出来的曲线。 烟线:从流场中的一个固定点向流场中连续地注入与流体密度相同的染色液,该染色液形成一条纤细色线,称为脉线。或另定义如下,把相继经过流场同一空间点的流体质点在某瞬时连接起来得到的一条线。 5. 简述层流与湍流的区别 答:层流：是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动，互不混合，其流动行为可以预测。 湍流：是流体的一种流动状态。流体运动具有随机性,强混合性与有旋性,其流动行为不可预测,本质上是三维，非定常的。 二、运算题 1. (1５分）拉格朗日变数 (ａ, b, c ） 给出的流体运动规律为： 2222)1(,)1(,--+=+==t ce z t b y ae x t t 1）求以欧拉方法描述的速度 ２）流动是否定常？ 3）求加速度 答：1）设速度场三个分量为 ｕ，v,w 消去拉氏变数: 222, , 11y zt u x v w t t =-= = ++22t x u ae t -?==-?2 2(1)2(1)1y b t v b t t t ?+= =+=?+22223 2(1)2[(1)(1)]1t t z ce t t w ce t t t t ---?+==+-+=?+重庆大学流体力学课程试卷
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