中國(guó)石油大學(xué)工程流體力學(xué)試題集

1、中國(guó)石油大學(xué)工程流體力學(xué)試題集簡(jiǎn)答題1. 水擊現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因2. 雷諾數(shù)、富勞得數(shù)、歐拉數(shù)的物理意義3. 什么是流線、跡線，其主要區(qū)別4. 壓力管路的主要特點(diǎn)5. 什么是壓力體6. 流體靜壓力的兩個(gè)重要特性7. 串聯(lián)、并聯(lián)管路的主要特點(diǎn)8. 系統(tǒng)、控制體（系統(tǒng)和控制體的異同點(diǎn)）9. 氣體和液體粘度隨溫度變化有何不同10. 歐拉平衡關(guān)系式及其適用條件11. 質(zhì)量力、表面力的作用面及大小12. 研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法及其它們的主要區(qū)別解答題13. 矩形閘門(mén)AB可繞其頂端的A軸旋轉(zhuǎn)，由固定在閘門(mén)上的一個(gè)重物來(lái)保持閘門(mén)的關(guān)閉。已知閘門(mén)寬120cm，長(zhǎng)90cm，整個(gè)閘門(mén)和重物共重1000kg，重心在G

2、點(diǎn)處，G點(diǎn)與A點(diǎn)的水平距離為30cm，閘 門(mén)與水平面的夾角，求水深為多少時(shí)閘門(mén)剛好打開(kāi)?14. 設(shè)流場(chǎng)的速度分布為試確定（1）流場(chǎng)的當(dāng)?shù)丶铀俣?；?）時(shí)，在點(diǎn)上流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。15. 高速水流在淺水明渠中流動(dòng)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生水躍現(xiàn)象，其水位將急劇上升（如圖中(a)所示），其簡(jiǎn)化模型如圖(b)所示。設(shè)水躍前后流速在截面上分布為均勻的，壓力沿水深的變化與靜水相同。如果流動(dòng)是定常的，壁面上的摩阻可以不考慮。求證：（1）；（2）水躍只有在時(shí)才有可能發(fā)生；（3）水躍過(guò)程中單位質(zhì)量流體的機(jī)械能損失為。V2h2h2V2 V1h1h1V1 (a) (b) 16. 有一粘度為、密度為的流體在兩塊平板內(nèi)作

3、充分發(fā)展的層流流動(dòng)，平板寬度為h，兩塊平板之間的距離為，在L長(zhǎng)度上的壓降為，上下兩塊平板均靜止。 求：（1）流體的速度分布； （2）流速等于平均流速的位置。yx17. 已知，檢查此流動(dòng)是否是勢(shì)流？并求該流動(dòng)的勢(shì)函數(shù)，流函數(shù)，跡線方程。18. 有一串并聯(lián)管路，連接兩個(gè)水池，兩水池的水面差為6m，管路直徑d1=100cm，d2=d3=50cm,，每段管長(zhǎng)均為200m，沿程阻力系數(shù)為：10.016，20.01，30.02。忽略局部阻力，如圖所示，求l1管段的流量Q。 19. 如圖所示，一圓柱體放在不同液體中，已知其長(zhǎng)度L=10m，D2m，油的相對(duì)密度為0.8，深度為，求作用在圓柱上的各分力大小和方向

4、。油水20. 已知流場(chǎng)中速度分量分別為：，求時(shí)刻t=2，過(guò)點(diǎn)（0，1）的流線。21. 如圖所示，溢流壩內(nèi)外水位高度分別為h1、h2，水的密度為，求水流對(duì)壩體的作用力。h2h122. 如圖所示，運(yùn)動(dòng)平板與固定平板間的縫隙為h0.1mm，中間液體的動(dòng)力粘度0.1Pa·s，上板長(zhǎng)L10cm，寬b10cm。上板運(yùn)動(dòng)速度為u1.0m/s，相對(duì)壓強(qiáng)0 Pa，106 Pa，求維持平板運(yùn)動(dòng)所需的拉力LP1huP223. 不可壓縮流體的速度分量為：，。流動(dòng)是否連續(xù)？是否無(wú)旋？求速度勢(shì)函數(shù)。24. 圖所示，已知H20m，l1150m，l280m，l380m，l4200m，d1100mm，d2100mm，

5、d380mm，d4120mm，=0.025，求管路系統(tǒng)的水流量。l3HQQl4l1l225. 一矩形閘門(mén)兩面受到水的壓力，右邊水深5米，左邊水深3米，閘門(mén)與水平面成45°傾斜角，閘門(mén)寬度1米，求作用在閘門(mén)上的總壓力及作用點(diǎn)。H2H126. 已知某一流場(chǎng)中的速度分量，為常數(shù)，求流線和跡線。27. 圖示一管路系統(tǒng)，CD管中的水由A、B兩水池聯(lián)合供應(yīng)。已知米、米，米，米，米，升/秒。求、及。35mL0 d0 Q0L2 d2 Q2L1 d1 Q11m30mCBAD28. 有一圓形滾門(mén)，長(zhǎng)1米（垂直圖面方向），直徑D4米，兩側(cè)有水，上游水深4米，下游水深2米，求作用在門(mén)上的總壓力大小。2m4m

6、D 29. 設(shè)一平面流場(chǎng)，其速度表達(dá)式是：，求t=0時(shí)，過(guò)（-1，-1）點(diǎn)的流線和跡線30. 密度為的不可壓縮流體以均勻速度 進(jìn)入半徑為R的水平圓直管，出口處速度分布為：，R為管半徑，進(jìn)出口壓力分別為P1、P2。求：1）最大流速；2）流過(guò)圓管的流量；3）管壁對(duì)流體的作用力。uP1P231. 如下圖所示，設(shè)有一具有自由表面的薄層粘性流體的穩(wěn)定層流，流體密度為，粘度為，求1.流動(dòng)的速度分布；2.自由界面下具有與平均流速相同速度的流體層的深度。32. 已知平面流動(dòng)的流函數(shù)，求平面流動(dòng)的勢(shì)函數(shù)、速度分量。33. 充分發(fā)展的粘性流體層流，沿平板下流時(shí)，厚度b為常數(shù)，且0，重力加速度為g，求其流速分布關(guān)系

7、式。34. 如圖所示，水從水頭為h1的大容器經(jīng)過(guò)小孔流出射向一塊無(wú)重量的大平板，該平板蓋住了另一個(gè)大容器的一個(gè)水位為h2的小孔。設(shè)兩小孔的面積相同。如果射流對(duì)平板的沖擊力恰好與它受到的靜水壓力相等，求h1/h2。h1h235. 已知平面流動(dòng)的流函數(shù)，求勢(shì)函數(shù)，并證明流速與距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離的平方成正比。緒論 1學(xué)時(shí)流體力學(xué)的定義及學(xué)科范疇，流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、應(yīng)用領(lǐng)域及研究?jī)?nèi)容和研究方法，流體力學(xué)在石油工業(yè)中的地位和作用，單位制介紹（國(guó)際單位制，物理單位制，工程單位制），本課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求。第一章 流體及其主要物理性質(zhì) 3學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：流體的概念、流體的主要物理性質(zhì)、牛頓內(nèi)摩擦定律、作用在流

8、體上的力。1流體的概念及連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 0.5學(xué)時(shí)流體的概念，流體的基本特征，連續(xù)介質(zhì)模型及其引入的目的意義。2流體的主要物理性質(zhì) 1.5學(xué)時(shí)密度、重度、相對(duì)密度、壓縮性、膨脹性、粘性、表面張力等；流體分類：理想流體與實(shí)際流體、可壓縮流體與不可壓縮流體、牛頓流體與非牛頓流體。3. 作用在流體上的力 1學(xué)時(shí)作用在流體上力的分類，單位質(zhì)量力的概念。第二章 流體靜力學(xué) 8學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：靜壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性、流體平衡微分方程式、等壓面的概念及特性、靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用、幾種質(zhì)量力作用下流體的平衡、平面上流體總壓力的大小、方向和作用點(diǎn)位置的確定、曲面上流體總壓力的大小、方向和作用點(diǎn)位置的確定，壓力體

9、的概念及畫(huà)法。1流體靜壓強(qiáng)及其特性 1學(xué)時(shí)流體靜壓強(qiáng)的概念、兩個(gè)重要特性及其證明。2流體平衡微分方程式 1學(xué)時(shí)流體平衡微分方程（歐拉平衡方程）的推導(dǎo)方法與物理意義，歐拉平衡方程的全微分形式，力函數(shù)與有勢(shì)的力的概念，等壓面概念及特性，等壓面微分方程式。3重力作用下的流體平衡 1學(xué)時(shí)流體靜力學(xué)基本方程式及其幾何意義和物理意義，各種壓強(qiáng)（絕對(duì)壓力、表壓、真空壓力）的表示方法，壓強(qiáng)的度量單位，壓強(qiáng)分布圖。4測(cè)壓計(jì) 1學(xué)時(shí)各種液式測(cè)壓計(jì)的計(jì)算，金屬測(cè)壓計(jì)簡(jiǎn)介。5靜止流體作用在平面上的總壓力 1學(xué)時(shí)靜止流體作用在任意形狀平面上總壓力的大小、方向以及作用點(diǎn)的計(jì)算方法。6靜止流體作用在曲面上的總壓力 2學(xué)時(shí)靜

10、止流體作用在曲面上總壓力的大小、方向以及作用點(diǎn)的計(jì)算方法，浮力的概念。7幾種質(zhì)量力作用下的流體平衡 1學(xué)時(shí)等加速水平直線運(yùn)動(dòng)流體的相對(duì)平衡，等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)流體的相對(duì)平衡。第三章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 10學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：拉格朗日法和歐拉法，流體運(yùn)動(dòng)的基本概念，一元連續(xù)性方程的熟練應(yīng)用和空間運(yùn)動(dòng)連續(xù)性方程的推導(dǎo)及物理意義，理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程的推導(dǎo)，實(shí)際流體總流的伯努利方程的推導(dǎo)及熟練應(yīng)用，緩變流的概念及特性、動(dòng)能修正系數(shù)及其物理意義，伯努利方程的幾何表示，動(dòng)量方程的熟練應(yīng)用。 1研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法 1學(xué)時(shí)歐拉法、拉格朗日法及其關(guān)系，歐拉法中加速度流場(chǎng)的描述。2流體運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念 1學(xué)

11、時(shí)定常流和非定常流，跡線和流線，流管、流束和總流，有效斷面、流量和平均流速。3連續(xù)性方程 1學(xué)時(shí)一元定常流動(dòng)的連續(xù)性方程，空間運(yùn)動(dòng)連續(xù)性微分方程。4理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程及流線伯努利方程 1學(xué)時(shí)理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程（歐拉方程）的推導(dǎo)，理想流體沿流線的伯努利方程的推導(dǎo)。5實(shí)際流體總流伯努利方程及其應(yīng)用 3學(xué)時(shí)實(shí)際流體總流的伯努利方程的推導(dǎo)，緩變流斷面和動(dòng)能修正系數(shù)的概念、特性、引入意義，伯努利方程的應(yīng)用（一般的水力計(jì)算、節(jié)流式流量計(jì)、測(cè)速管、流動(dòng)吸力等），水頭線及水力坡降。6泵對(duì)液流能量的增加 1學(xué)時(shí)管路中設(shè)有泵站系統(tǒng)情況下管流伯努利方程的應(yīng)用，泵的排量、揚(yáng)程和功率。7定常總流的動(dòng)量方程及其應(yīng)用

12、2學(xué)時(shí)定常總流動(dòng)量方程的推導(dǎo)及應(yīng)用（彎管推力、射流的反推力及自由射流對(duì)擋板的沖擊力計(jì)算）。第四章 流體阻力和水頭損失 8學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：水力半徑、當(dāng)量直徑等基本概念及相關(guān)計(jì)算，管路中流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因，雷諾實(shí)驗(yàn)，層流、湍流的特征及判別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際流動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程式的應(yīng)用，量綱分析的瑞利法及p定理，相似準(zhǔn)數(shù)，圓管層流流動(dòng)規(guī)律，湍流的基本概念，層流邊層、水力光滑與水力粗糙，沿程阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)分析，莫迪圖的理解及應(yīng)用，沿程水頭損失及局部水頭損失的計(jì)算。1管路中流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因及分類 0.5學(xué)時(shí)濕周、水力半徑、當(dāng)量直徑、粗糙度等基本概念，流動(dòng)阻力產(chǎn)生原因（內(nèi)因及外因），水頭損失的分類。2兩種流動(dòng)狀態(tài)

13、及判別標(biāo)準(zhǔn) 1學(xué)時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)，層流、湍流的特點(diǎn)及判別標(biāo)準(zhǔn)，雷諾數(shù)。3實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程式 0.5學(xué)時(shí)實(shí)際流動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程式（N-S方程）的推導(dǎo)思路簡(jiǎn)介、物理意義及其應(yīng)用。4因次分析和相似原理 2學(xué)時(shí)因次的齊次性原理，因次分析的瑞利法及p定理，流動(dòng)相似的條件：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似，常用相似準(zhǔn)數(shù)（雷諾數(shù)、富勞德數(shù)、歐拉數(shù)等）定義、物理意義及其在模型試驗(yàn)中的應(yīng)用。5圓管層流分析 1學(xué)時(shí)應(yīng)用N-S方程分析圓管層流的流速分布、流量、切應(yīng)力以及沿程水頭損失等，得到圓管層流流動(dòng)規(guī)律。6圓管湍流分析 1學(xué)時(shí)湍流的產(chǎn)生和特性，湍流的時(shí)間平均方法，雷諾分解，湍流平均運(yùn)動(dòng)的基本方程（連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)方程），

14、圓管內(nèi)湍流結(jié)構(gòu)，圓管內(nèi)平均速度分布，水力光滑和水力粗糙的概念。7湍流沿程水頭損失的分析及計(jì)算 1學(xué)時(shí)計(jì)算沿程水頭損失的達(dá)西公式，沿程阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)分析及計(jì)算，莫迪圖的理解及應(yīng)用，非圓管沿程水頭損失的計(jì)算。8局部水頭損失分析及計(jì)算 1學(xué)時(shí)局部水頭損失產(chǎn)生的原因及計(jì)算，包達(dá)公式，局部阻力系數(shù)的確定。第五章 壓力管路的水力計(jì)算 6學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：壓力管路、管路特性曲線、串聯(lián)和并聯(lián)、長(zhǎng)管和短管、孔口和管嘴等基本概念，長(zhǎng)管、短管的水力計(jì)算，串聯(lián)、并聯(lián)管路的水力特征，孔口、管嘴泄流的特點(diǎn)及定水頭和變水頭兩種情況下的水力計(jì)算問(wèn)題，水擊現(xiàn)象與水擊壓力的計(jì)算。1管路特性曲線 0.5學(xué)時(shí)壓力管路、長(zhǎng)管和短管、簡(jiǎn)

15、單管路和復(fù)雜管路等基本概念，管路特性曲線。2長(zhǎng)管的水力計(jì)算 1.5學(xué)時(shí)工程中常見(jiàn)的長(zhǎng)管計(jì)算的三類問(wèn)題，簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算，復(fù)雜長(zhǎng)管（串聯(lián)管路、并聯(lián)管路以及分支管路）的水力計(jì)算及實(shí)例。3短管的水力計(jì)算 1學(xué)時(shí)綜合阻力系數(shù)、作用水頭的概念，流量計(jì)算通式，短管的水力計(jì)算。4孔口與管嘴泄流 2學(xué)時(shí)孔口、管嘴的定義和泄流特點(diǎn)，定水頭孔口、管嘴出流流量的計(jì)算及比較，變水頭孔口、管嘴泄流排空時(shí)間的計(jì)算。5壓力管路中的水擊現(xiàn)象 1學(xué)時(shí)水擊的定義、產(chǎn)生原因，水擊波的傳播過(guò)程，水擊分類，水擊壓力的計(jì)算，水擊的預(yù)防。第六章 非牛頓流體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ) 4學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：非牛頓流體的分類及其流變曲線和流變方程，塑性流體管流受力分析，塑性流體的結(jié)構(gòu)流，塑性流體和冪律流體的流動(dòng)規(guī)律。1非牛頓流體的分類