工程流體力學(xué)習(xí)題及答案

1、第1章緒論選擇題【1.1】按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指：（）流體的分子；（b）流體內(nèi)的固體顆粒；（c）幾何的點(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。解：流體質(zhì)點(diǎn)是指體積小到可以看作一個(gè)幾何點(diǎn)，但它又含有大量的分子，且具有諸如速度、密度及壓強(qiáng)等物理量的流體微團(tuán)。 （）【1.2】與牛頓內(nèi)摩擦定律直接相關(guān)的因素是：（）切應(yīng)力和壓強(qiáng)；（b）切應(yīng)力和剪切變形速度；（c）切應(yīng)力和剪切變形；（d）切應(yīng)力和流速。解：牛頓內(nèi)摩擦定律是，而且速度梯度是流體微團(tuán)的剪切變形速度，故。 （）【1.3】流體運(yùn)動(dòng)黏度的國(guó)際單位是：（）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·

2、s/m2。解：流體的運(yùn)動(dòng)黏度的國(guó)際單位是。 （）【1.4】理想流體的特征是：（）黏度是常數(shù)；（b）不可壓縮；（c）無(wú)黏性；（d）符合。解：不考慮黏性的流體稱(chēng)為理想流體。 （）【1.5】當(dāng)水的壓強(qiáng)增加一個(gè)大氣壓時(shí)，水的密度增大約為：（）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。解：當(dāng)水的壓強(qiáng)增加一個(gè)大氣壓時(shí)，其密度增大約。 （）【1.6】從力學(xué)的角度分析，一般流體和固體的區(qū)別在于流體：（）能承受拉力，平衡時(shí)不能承受切應(yīng)力；（b）不能承受拉力，平衡時(shí)能承受切應(yīng)力；（c）不能承受拉力，平衡時(shí)不能承受切應(yīng)力；（d）能承受拉力，平衡時(shí)也能承受切應(yīng)力。解：流體的特

3、性是既不能承受拉力，同時(shí)具有很大的流動(dòng)性，即平衡時(shí)不能承受切應(yīng)力。 （）【1.7】下列流體哪個(gè)屬牛頓流體：（）汽油；（b）紙漿；（c）血液；（d）瀝青。解：滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱(chēng)為牛頓流體。 （）【1.8】時(shí)空氣和水的運(yùn)動(dòng)黏度，這說(shuō)明：在運(yùn)動(dòng)中（）空氣比水的黏性力大；（b）空氣比水的黏性力?。唬╟）空氣與水的黏性力接近；（d）不能直接比較。解：空氣的運(yùn)動(dòng)黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空氣的近800倍，因此水的黏度反而比空氣大近50倍，而黏性力除了同流體的黏度有關(guān)，還和速度梯度有關(guān)，因此它們不能直接比較。 （） 【1.9】液體的黏性主要來(lái)自于液體：（）分子熱運(yùn)動(dòng)；（b）分子間內(nèi)聚力；（

4、c）易變形性；（d）抗拒變形的能力。解：液體的黏性主要由分子內(nèi)聚力決定。 （）第2章 流體靜力學(xué)選擇題：【2.1】 相對(duì)壓強(qiáng)的起算基準(zhǔn)是：（）絕對(duì)真空；（b）1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；（c）當(dāng) 地大氣壓；（d）液面壓強(qiáng)。解：相對(duì)壓強(qiáng)是絕對(duì)壓強(qiáng)和當(dāng)?shù)卮髿鈮褐睢?（c）【2.2】 金屬壓力表的讀值是：（）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?；（d）相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?解：金屬壓力表的讀數(shù)值是相對(duì)壓強(qiáng)。 （b）【2.3】 某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)為65 000Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa，該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為：（）65 000 Pa；（b）55 000 Pa；（c）35 000 Pa；（d）165

5、000 Pa。解：真空壓強(qiáng)是當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)它的絕對(duì)值。故該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)。 （c）【2.4】 絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)p、真空壓強(qiáng)、當(dāng)?shù)卮髿鈮褐g的關(guān)系是：（）；（b）；（c）；（d）。解：絕對(duì)壓強(qiáng)當(dāng)?shù)卮髿鈮合鄬?duì)壓強(qiáng)，當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)，其絕對(duì)值即為真空壓強(qiáng)。即，故。 （c）【2.5】 在封閉容器上裝有U形水銀測(cè)壓計(jì)，其中1、2、3點(diǎn)位于同一水平面上，其壓強(qiáng)關(guān)系為：（）p1>p> p3；（b）p1=p= p3；（c）p1<p< p3；（d）p2<p1<p3。解：設(shè)該封閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為，則，顯然，而，顯然。 （c） 【2.6】 用形水銀壓差計(jì)測(cè)量水管內(nèi)、兩點(diǎn)的壓

6、強(qiáng)差，水銀面高度hp10cm，pA-pB為：（）13.33kPa；（b）12.35kPa；（c）9.8kPa；（d）6.4kPa。解：由于故。 （b）【2.7】在液體中潛體所受浮力的大?。海ǎ┡c潛體的密度成正比；（b）與液體的密度成正比；（c）與潛體的淹沒(méi)深度成正比；（d）與液體表面的壓強(qiáng)成反比。解：根據(jù)阿基米德原理，浮力的大小等于該物體所排開(kāi)液體的重量，故浮力的大小與液體的密度成正比。 （b）【2.8】 靜止流場(chǎng)中的壓強(qiáng)分布規(guī)律：（）僅適用于不可壓縮流體；（b）僅適用于理想流體；（c）僅適用于粘性流體；（d）既適用于理想流體，也適用于粘性流體。解：由于靜止流場(chǎng)均可作為理想流體，因此其壓強(qiáng)分布

7、規(guī)律既適用于理想流體，也適用于粘性流體。 （d）【2.9】 靜水中斜置平面壁的形心淹深與壓力中心淹深的關(guān)系為 ：（）大于；（b）等于；（c）小于；（d）無(wú)規(guī)律。解：由于平壁上的壓強(qiáng)隨著水深的增加而增加，因此壓力中心淹深hD要比平壁形心淹深大。 （c）【2.10】流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是：（）流體無(wú)粘性；（b）流體粘度大；（c）質(zhì)量力有勢(shì)；（d）流體正壓。解：流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是質(zhì)量力有勢(shì) （c）【2.11】液體在重力場(chǎng)中作加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其自由面與 處處正交：（）重力；（b）慣性力；（c）重力和慣性力的合力；（d）壓力。解：由于流體作加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量力除了重力外還有慣性力，由于

8、質(zhì)量力與等壓面是正交的，很顯然答案是 （c）計(jì)算題：【2.12】試決定圖示裝置中A、B兩點(diǎn)間的壓強(qiáng)差。已知h1=500mm，h2=200mm，h3=150mm，h4=250mm ，h5=400mm，酒精1=7 848N/m3，水銀2=133 400 N/m3，水3=9 810 N/m3。 解：由于 而 因此 即 【2.13】試對(duì)下列兩種情況求A液體中M點(diǎn)處的壓強(qiáng)（見(jiàn)圖）：（1）A液體是水，B液體是水銀，y=60cm，z=30cm；（2）A液體是比重為0.8的油，B液體是比重為1.25的氯化鈣溶液，y=80cm，z=20cm。解（1）由于 而 （2） 【2.14】在斜管微壓計(jì)中，加壓后無(wú)水酒精（

9、比重為0.793）的液面較未加壓時(shí)的液面變化為y=12cm。試求所加的壓強(qiáng)p為多大。設(shè)容器及斜管的斷面分別為A和，。 解：加壓后容器的液面下降 則 【2.19】 矩形閘門(mén)AB寬為1.0m，左側(cè)油深h1=1m ，水深h2=2m，油的比重為0.795，閘門(mén)傾角=60º，試求閘門(mén)上的液體總壓力及作用點(diǎn)的位置。解：設(shè)油，水在閘門(mén)AB上的分界點(diǎn)為E，則油和水在閘門(mén)上靜壓力分布如圖所示?，F(xiàn)將壓力圖F分解成三部分，而， 其中 油水故總壓力設(shè)總壓力作用在閘門(mén)AB上的作用點(diǎn)為D，實(shí)質(zhì)是求水壓力圖的形狀中心離開(kāi)A點(diǎn)的距離。由合力矩定理，故 或者 【2.24】如圖所示一儲(chǔ)水容器，容器壁上裝有3個(gè)直徑為d=

10、0.5m的半球形蓋，設(shè)h=2.0m，H=2.5m，試求作用在每個(gè)球蓋上的靜水壓力。 解：對(duì)于蓋，其壓力體體積為 （方向）對(duì)于b蓋，其壓力體體積為 （方向）對(duì)于蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩個(gè)分力，其中 水平方向分力（方向） 鉛重方向分力（方向）【2.30】某空載船由內(nèi)河出海時(shí)，吃水減少了20cm，接著在港口裝了一些貨物，吃水增加了15cm。設(shè)最初船的空載排水量為1 000t，問(wèn)該船在港口裝了多少貨物。設(shè)吃水線附近船的側(cè)面為直壁，設(shè)海水的密度為=1 026kg/m3。解：由于船的最初排水量為，即它的排水體積為，它未裝貨時(shí)，在海水中的排水體積為，按題意，在吃水線附近穿的側(cè)壁為直壁，則吃水線附近的

11、水 線面積為 因此載貨量第3章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)選擇題：【3.1】用歐拉法表示流體質(zhì)點(diǎn)的加速度等于：（）；（）；（）；（）。解：用歐拉法表示的流體質(zhì)點(diǎn)的加速度為 （d）【3.2】恒定流是：（）流動(dòng)隨時(shí)間按一定規(guī)律變化；（）各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化；（）各過(guò)流斷面的速度分布相同；（）遷移加速度為零。解：恒定流是指用歐拉法來(lái)觀察流體的運(yùn)動(dòng)，在任何固定的空間點(diǎn)若流體質(zhì)點(diǎn)的所有物理量皆不隨時(shí)間而變化的流動(dòng). （b）【3.3】一元流動(dòng)限于：（）流線是直線；（）速度分布按直線變化；（）運(yùn)動(dòng)參數(shù)是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)；（）運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。解：一維流動(dòng)指流動(dòng)參數(shù)可簡(jiǎn)化成一個(gè)空間坐標(biāo)的函數(shù)。

12、 （c）【3.4】均勻流是：（）當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱?；（）遷移加速度為零；（）向心加速度為零；（）合加速度為零。解：按歐拉法流體質(zhì)點(diǎn)的加速度由當(dāng)?shù)丶铀俣群妥兾患铀俣龋ㄒ喾Q(chēng)遷移加速度）這兩部分組成，若變位加速度等于零，稱(chēng)為均勻流動(dòng) （b）【3.5】無(wú)旋運(yùn)動(dòng)限于：（）流線是直線的流動(dòng)；（）跡線是直線的流動(dòng)；（）微團(tuán)無(wú)旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)；（）恒定流動(dòng)。解：無(wú)旋運(yùn)動(dòng)也稱(chēng)勢(shì)流，是指流體微團(tuán)作無(wú)旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)，或旋度等于零的流動(dòng)。 （d）【3.6】變直徑管，直徑，流速。為：（）；（）；（）；（）。解：按連續(xù)性方程，故 （c）【3.7】平面流動(dòng)具有流函數(shù)的條件是：（）理想流體；（）無(wú)旋流動(dòng)；（）具有流速勢(shì)；（）滿足連續(xù)性。解

13、：平面流動(dòng)只要滿足連續(xù)方程，則流函數(shù)是存在的。 （d）【3.8】恒定流動(dòng)中，流體質(zhì)點(diǎn)的加速度：（）等于零；（）等于常數(shù)；（）隨時(shí)間變化而變化；（）與時(shí)間無(wú)關(guān)。解：所謂恒定流動(dòng)（定常流動(dòng)）是用歐拉法來(lái)描述的，指任意一空間點(diǎn)觀察流體質(zhì)點(diǎn)的物理量均不隨時(shí)間而變化，但要注意的是這并不表示流體質(zhì)點(diǎn)無(wú)加速度。（）【3.9】在 流動(dòng)中，流線和跡線重合：（）無(wú)旋；（）有旋；（）恒定；（）非恒定。解：對(duì)于恒定流動(dòng)，流線和跡線在形式上是重合的。（）【3.10】流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)與剛體運(yùn)動(dòng)相比，多了一項(xiàng) 運(yùn)動(dòng)：（）平移；（）旋轉(zhuǎn)；（）變形；（）加速。解：流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)由以下三種運(yùn)動(dòng)：平移、旋轉(zhuǎn)、變形迭加而成。而剛體是不

14、變形的物體。（）【3.11】一維流動(dòng)的連續(xù)性方程VA=C成立的必要條件是：（）理想流體；（）粘性流體；（）可壓縮流體；（）不可壓縮流體。解：一維流動(dòng)的連續(xù)方程成立的條件是不可壓縮流體，倘若是可壓縮流體，則連續(xù)方程為（）【3.12】流線與流線，在通常情況下：（）能相交，也能相切；（）僅能相交，但不能相切；（）僅能相切，但不能相交；（）既不能相交，也不能相切。解：流線和流線在通常情況下是不能相交的，除非相交點(diǎn)該處的速度為零（稱(chēng)為駐點(diǎn)），但通常情況下兩條流線可以相切。（）【3.13】歐拉法 描述流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)：（）直接；（）間接；（）不能；（）只在恒定時(shí)能。解：歐拉法也稱(chēng)空間點(diǎn)法，它是占據(jù)某一個(gè)空間

15、點(diǎn)去觀察經(jīng)過(guò)這一空間點(diǎn)上的流體質(zhì)點(diǎn)的物理量，因而是間接的。而拉格朗日法（質(zhì)點(diǎn)法）是直接跟隨質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)觀察它的物理量 （）【3.14】非恒定流動(dòng)中，流線與跡線：（）一定重合；（）一定不重合；（）特殊情況下可能重合；（）一定正交。解：對(duì)于恒定流動(dòng)，流線和跡線在形式上一定重合，但對(duì)于非恒定流動(dòng)，在某些特殊情況下也可能重合，舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子，如果流體質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，盡管是非恒定的，但流線和跡線可能是重合。（）【3.15】一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的必要條件是：（）理想流體；（）粘性流體；（）可壓縮流體；（）不可壓縮流體。解：這道題的解釋同3.11題一樣的。（）【3.16】速度勢(shì)

16、函數(shù)存在于 流動(dòng)中：（）不可壓縮流體；（）平面連續(xù)；（）所有無(wú)旋；（）任意平面。解：速度勢(shì)函數(shù)（速度勢(shì)）存在的條件是勢(shì)流（無(wú)旋流動(dòng)）（）【3.17】流體作無(wú)旋運(yùn)動(dòng)的特征是：（）所有流線都是直線；（）所有跡線都是直線；（）任意流體元的角變形為零；（）任意一點(diǎn)的渦量都為零。解：流體作無(wú)旋運(yùn)動(dòng)特征是任意一點(diǎn)的渦量都為零。（）【3.18】速度勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)同時(shí)存在的前提條件是：（）兩維不可壓縮連續(xù)運(yùn)動(dòng)；（）兩維不可壓縮連續(xù)且無(wú)旋運(yùn)動(dòng)；（）三維不可壓縮連續(xù)運(yùn)動(dòng)；（）三維不可壓縮連續(xù)運(yùn)動(dòng)。解：流函數(shù)存在條件是不可壓縮流體平面流動(dòng)，而速度勢(shì)存在條件是無(wú)旋流動(dòng)，即流動(dòng)是平面勢(shì)流。（）計(jì)算題【3.19】設(shè)流體質(zhì)

17、點(diǎn)的軌跡方程為其中C1、C2、C3為常數(shù)。試求（1）t=0時(shí)位于，處的流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡方程；（2）求任意流體質(zhì)點(diǎn)的速度；（3）用Euler法表示上面流動(dòng)的速度場(chǎng)；（4）用Euler法直接求加速度場(chǎng)和用Lagrange法求得質(zhì)點(diǎn)的加速度后再換算成Euler法的加速度場(chǎng)，兩者結(jié)果是否相同。解：（1）以， ，代入軌跡方程，得 故得當(dāng)時(shí)位于流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡方程為（）（2）求任意質(zhì)點(diǎn)的速度（）（3）若用Euler法表示該速度場(chǎng)由（）式解出；即 （） （）式對(duì)t求導(dǎo)并將（）式代入得 （） （4）用Euler法求加速度場(chǎng) 由（）式Lagrange法求加速度場(chǎng)為 （）將（）式代入（）式 得 兩種結(jié)果完全相同【3.

18、20】已知流場(chǎng)中的速度分布為 （1）試問(wèn)此流動(dòng)是否恒定。（2）求流體質(zhì)點(diǎn)在通過(guò)場(chǎng)中（1,1,1）點(diǎn)時(shí)的加速度。解：（1）由于速度場(chǎng)與時(shí)間t有關(guān)，該流動(dòng)為非恒定流動(dòng)。（2） 將 代入上式，得【3.22】已知流動(dòng)的速度分布為其中為常數(shù)。（1）試求流線方程，并繪制流線圖；（2）判斷流動(dòng)是否有旋，若無(wú)旋，則求速度勢(shì)并繪制等勢(shì)線。 解：對(duì)于二維流動(dòng)的流線微分方程為 即 消去 得 積分 得 或者 若取一系列不同的數(shù)值，可得到流線族雙曲線族，它們的漸近 線為如圖 有關(guān)流線的指向，可由流速分布來(lái)確定。 對(duì)于 ,當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)， 對(duì)于 , 當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，據(jù)此可畫(huà)出流線的方向判別流動(dòng)是否有旋，只要判別是否為零， 所以流

19、動(dòng)是有旋的，不存在速度勢(shì)。【3.29】下列兩個(gè)流動(dòng)，哪個(gè)有旋？哪個(gè)無(wú)旋？哪個(gè)有角變形？哪個(gè)無(wú)角變形？（1）， （2）， 式中、是常數(shù)。解：（1）判別流動(dòng)是否有旋，只有判別是否等于零。 所以 流動(dòng)為有旋流動(dòng)。角變形所以流動(dòng)無(wú)角變形。(2) 故流動(dòng)為無(wú)旋 同理【3.30】已知平面流動(dòng)的速度分布，。試確定流動(dòng)：（1）是否滿足連續(xù)性方程；（2）是否有旋；（3）如存在速度勢(shì)和流函數(shù)，求出和。 解：（1）由是否為零 得 故滿足連續(xù)性方程 （2）由二維流動(dòng)的 得 故流動(dòng)有旋 （3）此流場(chǎng)為不可壓縮流動(dòng)的有旋二維流動(dòng)，存在流函數(shù) 而速度勢(shì)不存在 積分得 故 ， 因此（常數(shù)可以作為零）第4章理想流體動(dòng)力學(xué)選擇題

20、【4.1】 如圖等直徑水管，AA為過(guò)流斷面，BB為水平面，1、2、3、4為面上各點(diǎn)，各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有以下關(guān)系：（）；（）；（）；（）。 解：對(duì)于恒定漸變流過(guò)流斷面上的動(dòng)壓強(qiáng)按靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律，即 ，故在同一過(guò)流斷面上滿足 （）【4.2】伯努利方程中表示（）單位重量流體具有的機(jī)械能；（）單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；（）單位體積流體具有的機(jī)械能；（）通過(guò)過(guò)流斷面流體的總機(jī)械能。解：伯努利方程表示單位重量流體所具有的位置勢(shì)能、壓強(qiáng)勢(shì)能和動(dòng)能之和或者是總機(jī)械能。故 （）【4.3】水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，斷面形心的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系：（）；（）；（）；（）不定。解：水平放置的漸擴(kuò)管由于斷面1和2形

21、心高度不變，但因此（）【4.4】粘性流體總水頭線沿程的變化是：（）沿程下降；（）沿程上升；（）保持水平；（）前三種情況都有可能。解：粘性流體由于沿程有能量損失，因此總水頭線沿程總是下降的 （）【4.5】粘性流體測(cè)壓管水頭線沿程的變化是：（）沿程下降；（）沿程上升；（）保持水平；（）前三種情況都有可能。解：粘性流體測(cè)壓管水頭線表示單位重量流體所具有的勢(shì)能，因此沿程的變化是不一定的。 （）計(jì)算題【4.6】如圖，設(shè)一虹吸管a=2m,h=6m,d=15cm。試求：（1）管內(nèi)的流量；（2）管內(nèi)最高點(diǎn)S的壓強(qiáng)；（3）若h不變，點(diǎn)S繼續(xù)升高（即a增大，而上端管口始終浸入水內(nèi)），問(wèn)使吸虹管內(nèi)的水不能連續(xù)流動(dòng)的

22、a值為多大。解：(1)以水箱底面為基準(zhǔn)，對(duì)自由液面上的點(diǎn)1和虹吸管下端出口處2建立1-2流線伯努利方程，則其中，則 管內(nèi)體積流量 (2)以管口2處為基準(zhǔn)，對(duì)自由液面1處及管內(nèi)最高點(diǎn)列1-流 線伯努利方程。則其中 ,即9 807即點(diǎn)的真空壓強(qiáng)(3)當(dāng)不變，點(diǎn)增大時(shí)，當(dāng)點(diǎn)的壓強(qiáng)等于水的汽化壓強(qiáng)時(shí)，此時(shí)點(diǎn)發(fā)生水的汽化，管內(nèi)的流動(dòng)即中止。查表，在常溫下（15）水的汽化壓強(qiáng)為1 697（絕對(duì)壓強(qiáng)）以管口2為基準(zhǔn)，列點(diǎn)的伯努利方程，其中 ，（大氣絕對(duì)壓強(qiáng)）即 本題要注意的是伯努利方程中兩邊的壓強(qiáng)計(jì)示方式要相同，由于為絕對(duì)壓強(qiáng)，因此出口處也要絕對(duì)壓強(qiáng)?！?.8】如圖，水從密閉容器中恒定出流，經(jīng)一變截面管而流

23、入大氣中，已知H=7m,= 0.3,A1=A3=50cm2，A2=100cm2，A4=25cm2，若不計(jì)流動(dòng)損失，試求：（1）各截面上的流速、流經(jīng)管路的體積流量；（2）各截面上的總水頭。解：（1）以管口4為基準(zhǔn)，從密閉容器自由液面上0點(diǎn)到變截面管出口處4列04流線伯努利方程， 其中 ， 即 由連續(xù)性原理，由于 故 又由于 故 由于 故 流經(jīng)管路的體積流量（2）以管口為基準(zhǔn)，該處總水頭等于，由于不計(jì)粘性損失，因此各截面上總水頭均等于?！?.9】如圖，在水箱側(cè)壁同一鉛垂線上開(kāi)了上下兩個(gè)小孔，若兩股射流在O點(diǎn)相交,試證明。解： 列容器自由液面0至小孔1及2流線的伯努利方程，可得到小孔處出流速度。此公

24、式稱(chēng)托里拆利公式（Toricelli），它在形式上與初始速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)一樣，這是不考慮流體粘性的結(jié)果。由 公式，分別算出流體下落距離所需的時(shí)間，其中經(jīng)過(guò)及時(shí)間后，兩孔射流在某處相交，它們的水平距離相等，即 ，其中 ，因此 即 【4.14】如圖，一消防水槍?zhuān)蛏蟽A角水管直徑D=150mm，壓力表讀數(shù)p=3m水柱高，噴嘴直徑d=75mm，求噴出流速，噴至最高點(diǎn)的高程及在最高點(diǎn)的射流直徑。解：不計(jì)重力，對(duì)壓力表截面1處至噴咀出口2處列伯努利方程 其中 得 另外，由連續(xù)方程 得 上式代入式得 因此 設(shè)最高點(diǎn)位置為，則根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的上拋運(yùn)動(dòng)有 射流至最高點(diǎn)時(shí)，僅有水平速度，列噴咀出口處2至 最高點(diǎn)處

25、3的伯努利方程（在大氣中壓強(qiáng)均為零）。 得 或者水平速度始終是不變的 由連續(xù)方程，最高點(diǎn)射流直徑為 故 【4.15】如圖，水以V=10m/s的速度從內(nèi)徑為50mm的噴管中噴出，噴管的一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為100mm水管的法蘭上，如不計(jì)損失，試求作用在連接螺栓上的拉力。解：由連續(xù)方程故對(duì)噴管的入口及出口列總流伯努利方程其中得取控制面,并建立坐標(biāo)如圖,設(shè)噴管對(duì)流體的作用力為。 動(dòng)量定理為即故則作用在連接螺栓上的拉力大小為220.8方向同方向相反.第7章 粘性流體動(dòng)力學(xué)選擇題：7.1 速度v、長(zhǎng)度l、重力加速度g的無(wú)量綱集合是：（a）；（b）；（c）；（d）。解：（）。7.2 速度v、密度、壓強(qiáng)p

26、的無(wú)量綱集合是：（a）；（b）；（c）；（d）。 解：（）。7.3 速度v、長(zhǎng)度l、時(shí)間t的無(wú)量綱集合是：（a）；（b）；（c）；（d）。解：（）。7.4 壓強(qiáng)差、密度、長(zhǎng)度l、流量Q的無(wú)量綱集合是：（a）；（b）；（c）；（d）。解：（）。7.5 進(jìn)行水力模型實(shí)驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)有壓管流的動(dòng)力相似，應(yīng)選的相似準(zhǔn)則是：（a）雷諾準(zhǔn)則；（b）弗勞德準(zhǔn)則；（c）歐拉準(zhǔn)則；（d）其它。解：對(duì)于有壓管流進(jìn)行水力模型實(shí)驗(yàn)，主要是粘性力相似，因此取雷諾數(shù)相等（）7.6 雷諾數(shù)的物理意義表示：（a）粘性力與重力之比；（b）重力與慣性力之比；（c）慣性力與粘性力之比；（d）壓力與粘性力之比。解：雷諾數(shù)的物理定義是慣性

27、力與粘性力之比（）7.7 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）1/2；（b）1/4；（c）1/8；（d）1/16。解：壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)取雷諾數(shù)相等即，若， 則，而（）7.8判斷層流或紊流的無(wú)量綱量是：（a）弗勞德數(shù)；（b）雷諾數(shù)；（c）歐拉數(shù)；（d）斯特勞哈爾數(shù)。解：判斷層流和紊流的無(wú)量綱數(shù)為雷諾數(shù)，當(dāng)為層流，否則為紊流。（b）7.9在安排水池中的船舶阻力試驗(yàn)時(shí)，首先考慮要滿足的相似準(zhǔn)則是：（a）雷諾數(shù)；（b）弗勞德數(shù)；（c）斯特勞哈爾數(shù)；（d）歐拉數(shù)。 解：在安排船模阻力試驗(yàn)時(shí)，理論上要滿足雷諾準(zhǔn)則和弗勞德準(zhǔn)則，但數(shù)和數(shù)同時(shí)分別相等是很難實(shí)現(xiàn)的，而且

28、數(shù)相等在試驗(yàn)條件又存在困難，因此一般是取實(shí)船 和船模的弗勞德數(shù)相等。（b）7.10弗勞德數(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。 解：（b）7.11在安排管道閥門(mén)阻力試驗(yàn)時(shí)，首先考慮要滿足的相似準(zhǔn)則是：（a）雷諾數(shù)；（b）弗勞德數(shù)；（c）斯特勞哈爾數(shù)；（d）歐拉數(shù)。 解：由于管道閥門(mén)阻力試驗(yàn)是粘性阻力，因此應(yīng)滿足雷諾數(shù)相等。（b）7.12歐拉數(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。 解：（）第8章 圓管中的流動(dòng)選擇題：8.1 水在垂直管內(nèi)由上向下流動(dòng)，相距l(xiāng)的兩斷面間

29、，測(cè) 壓管水頭差h，兩斷面間沿程水頭損失，則：（a）；（b）；（c）；（d）。 解：上測(cè)壓管斷面為1，下測(cè)壓管斷面為2，設(shè)上測(cè)壓管高度為,下測(cè)壓管高度為，列12伯努利方程，由于速度相等，故，故，答案為()。8.2 圓管流動(dòng)過(guò)流斷面上的切應(yīng)力分布為：（a）在過(guò)流 斷面上是常數(shù)；（b）管軸處是零，且與半徑成正比；（c）管壁處是零，向管軸線性增大；（d）按拋物線分布。 解：由于圓管中呈層流，過(guò)流斷面上速度分布為拋物線分布，設(shè)為，由牛頓內(nèi)摩擦定律(c為常數(shù))，故在管軸中心處，切應(yīng)力為零,處,切應(yīng)力為最大，且與半徑成正比，稱(chēng)為切應(yīng)力呈K字分布，答案(b)。8.3 在圓管流動(dòng)中，紊流的斷面流速分布符合：（

30、a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對(duì)數(shù)曲線規(guī)律。 解：由于紊流的復(fù)雜性，圓管的紊流速度分布由半經(jīng)驗(yàn)公式確定符合對(duì)數(shù)分布規(guī)律或者指數(shù)分布規(guī)律。答案(d)。8.4 在圓管流動(dòng)中，層流的斷面流速分布符合：（a）均勻規(guī)律；（b）直線變化規(guī)律；（c）拋物線規(guī)律；（d）對(duì)數(shù)曲線規(guī)律。解：對(duì)圓管層流流速分布符合拋物線規(guī)律。答案(c)。8.5 變直徑管流，小管直徑，大管直徑，兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是：（a）；（b）；（c）；（d）。解：圓管的雷諾數(shù)為，由于小管直徑處的流速是大管直徑處流速的4倍，即,故,答案(d)。8.6 圓管層流，實(shí)測(cè)管軸上流速為，則斷面平均流速為：（a）；（b）；（c）；（d）。 解：圓管層流中，管軸處的流速為最大，而斷面平均流速是最大流速的一半，因此平均流速為0.2，答案(c)。8.7 圓管紊流過(guò)渡區(qū)的沿程摩阻因數(shù)：（a）與雷諾數(shù)有關(guān)；（b）與管壁相對(duì)粗糙有關(guān)；（c）與及有關(guān)；（d）與及管長(zhǎng)l有關(guān)。解：從實(shí)驗(yàn)可知，紊流過(guò)渡區(qū)的沿程摩阻因數(shù)與雷諾數(shù)及相對(duì)粗糙 度均有關(guān)。答案(c)。8.8圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻因數(shù)：（a）與雷諾數(shù)有關(guān)；