流体力学试题及答案.docx
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流体力学试题及答案
流体力学复习题
-----2013 制
一、填空题
1、1mmH2O=9.807Pa
2、描述流体运动的方法有欧拉法 和 拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、 无粘性
和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动
时 粘性力与惯性力的对比关系。
5、流量 Q1 和 Q2,阻抗为 S1 和 S2 的两管路并联,则并
联
后总管路的流量 Q 为 Q= Q1 + Q2,总阻抗 S 为。
串联后总管路的流量 Q 为 Q=Q1=Q2,总阻抗 S 为 S1+S2
。
6、流体紊流运动的特征是脉动现行,处理方
法是时均法。
7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力
和局部阻力。
8、流体微团的基本运动形式有:
平移运动、旋转
流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了
惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
r2g
2
= 常数中,其中 z +
p
r
称为
测压管水头。
12、一切平面流动的流场,无论是有旋流动或是无旋流动
都存在 流线,因而一切平面流动都存在流函数,
但是,只有无旋流动才存在势函数。
13、雷诺数之所以能判别 流态,是因为它反映了
惯性力和粘性力的对比关系。
14、流体的主要力学性质有 粘滞性、惯性、重力
性 、表面张力性和 压缩膨胀性。
15、毕托管是广泛应用于测量气体和 水流一种仪器。
16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体
和粘性气体。
作用与液上的力包括质量力, 表面力。
17、力学相似的三个方面包括 几何相似、 运动
相似与动力相似。
18、流体的力学模型是连续介质模型。
19、理想气体伯努力方程 p (z1 - z 2)(γ α
- γ g)
ρu 2
2
中,
+
p (z1 - z 2)(γ α - γ g)
称 势压 , p +
ρu 2
2
全压
,
++
p (z1 - z 2)(γ α - γ g)
ρu 2
2
称总压
20、紊流射流的动力特征是各横截面上的动量相等
。
21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式
τ = + u
-
du
dy
;pa ⋅ s
,u 的
单位为 pa.s。
27、流体流动的状态分为 层流和 紊流。
二、判断题
1.在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连
续的。
( √ )
2.管道突然扩大的局部水头损失系数 ζ 的公式是在没有任何
假设的情况下导出的。
( ╳ )
3.当管流过水断面流速按抛物线规律分布时,管中水流为紊
流。
( ╳ )
4.紊流实质上是非恒定流。
( √ )
5.液体的粘性是引起液流水头损失的根源。
( √ )
6.尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗
糙度的变化关系的试验。
( ╳ )
7.牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
( ╳ )
8.有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损上。
( √
)
9.串联长管道各管段水头损失可能相等,也可能不相等。
( √ )
10.不可压缩液体连续性微分方程 只适用于恒定流。
( ╳
)
11.理想流体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的流
体。
( √ )
12.自由液面是水平面。
(×)
13.粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
( √ )
14.直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
( × )
15.圆管层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
( √ )
16.牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。
( √ )
17.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
( √ )
18.层流也一定是均匀流。
(×)
19.15℃时水的[动力]粘度小于 20℃时水的[动力]粘度。
(
⨯ )
20.恒定流时的流线与迹线二者重合。
(√)
21.有压管道的测压管水头线只能沿程降低。
(⨯ )
22.工业管道的沿程摩阻系数 λ 在紊流粗糙区随 R e 增加而增加
。
(⨯)
23.均匀流的同一过水断面上,各点流速相等。
(⨯
)
24.直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
(√)
25.水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
(×)
26.水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)
27.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)
28.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
(√)
29.静止水体中,某点的真空压强为 50kPa,则该点相对压强
为-50 kPa。
(√)
30.水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)
31.恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
(×)
32.紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
(√)
33.静水压强的大小与受压面的方位无关。
(√)
34.恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。
(×)
35.不可压缩液体连续性微分方程
∂ux
∂x
+
∂u y
∂y
+
∂uz
∂z
= 0 只适用于
恒定流。
( ╳ )
三、选择题
1、按连续介质的概念,流体质点是指D。
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C。
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
pa 之间的关系是
A、P abs =p+ p v
C 。
B、p= P abs + pa
C、p v = pa - P abs
4、圆管层流过流断面的流速分布为C。
A、均匀分布B、对数曲线分布C、二次抛物线分
5、一下那些概念属于欧拉法 A。
A、流线B、迹线C、液体质点D、液体微
6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数 λ
B 。
A、与雷诺数 Re 有关B、与管壁相对粗糙度 ∆ 有关
d
C、与 Re 和 ∆ 有关D、与和管长 l 有关
d
7、速度 V、长度 l、时间 t 的无量纲组合是D。
A、 v
lt
B、
t
vl
C、
l
vt 2
D、
l
vt
8、圆管断面直径由 d1 突然扩大到 d2,若将一次扩大改为
两级扩大,则该扩大的局部水头损失A。
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C。
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、流线与迹线通常情况下C。
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D。
A、
ρp
v
B、
ρv
p
C、
ρv 2
p
D、
p
ρv 2
12、雷诺数代表的是D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、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D。
A、理想流体B、粘性流体
C、可压缩流体D 、不可压缩流体
14、静水中斜置平面壁的形心淹没深 hc 与压力中心淹没深
hD 的关系是B。
A、大于B、小于C、等于D、无规律
15、有一变直径管流,小管直径 d1,大管直径 d2=2d1,则
两断面雷诺数的关系是D。
2
C、 Re1 = 1.5Re2
B、 Re1 = Re2
D、 Re1 = 2Re2
16、下列流体哪个属于牛顿流体A。
A、汽油B、纸浆C、血液D、沥青
四、名词解释
1、雷诺数:
是反应流体流动状态的数,雷诺数的大小反应
了流体流动时,流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线:
流场中,在某一时刻,给点的切线方向与通过该
点的流体质点的流速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体:
压力体是指三个面所封闭的流体体积,即底面
是受压曲面,顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面
或者其延长面上的投影面,中间是通过受压曲面边界线所
作的铅直投影面。
4、牛顿流体:
把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流
体称为牛顿流体。
5、欧拉法:
研究流体力学的一种方法,是指通过描述物理
量在空间的分布来研究流体运动的方法。
6、拉格朗日法:
通过描述每一质点的运动达到了解流体运
动的方法称为拉格朗日法。
7、湿周:
过流断面上流体与固体壁面接触的周界称湿周。
8、恒定流动:
流场中,流体流速及由流速决定的压强、粘
性力、惯性力等也不随时间变化的流动。
9、流场:
充满流体的空间。
10、无旋流动:
流动微团的旋转角速度为零的流动。
11、贴附现象:
贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大
静压减少,而射流下部静压大,上下压差致使射流不得脱
离顶棚。
12、有旋流动:
运动流体微团的旋转角速度不全为零的流
动。
五、计算题
1、如图所示,一水平射流冲击光滑平板,流量为
,
Q0 , 密度ρ,直径为d 0 求:
①平板所受的冲击力。
②流量
Q1,v1 y
X
d 0
v0,Q0
R
Q2,v 2
、建立如图所示的坐标:
设平板对水流的冲击力为 R(方向与 x 轴正方向相同),如图中所示:
Q1 和 Q2
射流出口速度:
v0 =
Q
2
=
4Q
πd0
4
由于平板是光滑的,所以仅有法向力,由动量方程(x 轴方向)得:
R=流出动量-流入动量
=
=
0 - ρQ0 (-V0sinθ)= ρQ0V0sinθ
4ρQ0 sinθ
πd 0
所以平板所受冲击力大小与 R 相等,方向相反。
由连续性方程可得:
Q0=Q1+Q2-------①
由于射流是水平方向,且置于大气中,所以压力能不变,能量损失不计,由能量方程得:
v0
2g
2g 2g
=
平板切线方向(y 轴方向)无摩擦力,
∑ F = 0 满足动量守恒;
-
即;0=(ρQ1v1 - ρQ2 v 2) ρQ0 v0cosθ
化简得:
Q1 -Q 2 = Q0cosθ ------------②
联立方程①②解得:
Q1 =
1
2
Q0 (1 + cosθ)
Q 2 =
1
2
Q0 (1 - cosθ)
2、 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 d1 = 200mm,d 2 = 100mm ,两管短长均为 L=
50m,H = 10m ,沿程阻力系数 λ = 0.01,εA = 0.3,εB = 0.2, 求:
管道中
水的流量、流速.
d1
d 2
AB
C
选取水平面为截面 1-1,出口处为断面 2-2,由伯努利方程知:
z1 +
p1
γ
+
v0
2g
= z2 +
p2
γ
+
v1
2g
+ λ
l v1
d1 2g
+ λ
l v2
d 2 2g
+ εA
v1
2g
+ εB
v2
2g
连续性方程可知:
v1 A1 = v2 A2
所以
v1
v2
d 2
d1
1
4
所以 10 + 0 + 0 = 0 + 0 +
v1
2g
+ 0.01
50 v1
200 2g
+ 0.01
50 4v1
100 2g
+ 0.3
v1
2g
+ 0.2
4v1
2g
1000
所以 v1 = 1.51m /s,所以 v2 = 4v1 = 6.04m /s
1000
1
4
1
4
⨯ 3.14 ⨯ (
200 2
1000
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