流體力學(xué)習(xí)題解答..

1、流體力學(xué)習(xí)題解答一、填  空 題1流體力學(xué)中三個(gè)主要力學(xué)模型是（1）連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體力學(xué)模型（3）無(wú)粘性流體力學(xué)模型。2在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)或某一點(diǎn)的壓強(qiáng)。4均勻流過(guò)流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，壓強(qiáng)為mmHg時(shí)的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱(chēng)為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的

2、性質(zhì)，稱(chēng)為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱(chēng)為流體的彈性模量 ，以來(lái)表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強(qiáng)的變化，將等值地傳到其他各點(diǎn)（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強(qiáng)等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強(qiáng)的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線(xiàn)方向。12液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。=13靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測(cè)壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在需要測(cè)定的容器孔口上，另一端開(kāi)口，直接和大氣相通。15在微壓計(jì)測(cè)量氣體壓強(qiáng)時(shí)，其傾角為，測(cè)得cm 則h=10cm。16作用于曲面上的水靜壓力的

3、鉛直分力等于其壓力體內(nèi)的水重。17通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱(chēng)為歐拉法。19靜壓、動(dòng)壓和位壓之和以表示，稱(chēng)為總壓。20液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為紊流。21由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速，其中稱(chēng)為上臨界速度，稱(chēng)為下臨界速度。22對(duì)圓管來(lái)說(shuō)，臨界雷諾數(shù)值。23圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，且成反比，而和管壁粗糙無(wú)關(guān)。24根據(jù)繁榮變化特征，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)可分為五個(gè)阻力區(qū)，分別是層流區(qū)；臨界區(qū)；紊流光滑區(qū)；紊流過(guò)渡區(qū)和紊流粗糙區(qū)。26速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱(chēng)為局部損失。28正三

4、角形斷面管道(邊長(zhǎng)為a)，其水力半徑R等于，當(dāng)量直徑de等于。29濕周是指過(guò)流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。30層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿程阻力系數(shù)與有關(guān)，紊流運(yùn)動(dòng)沿程阻力系數(shù)在光滑管區(qū)與有關(guān)，在過(guò)渡區(qū)與有關(guān)，在粗糙區(qū)與有關(guān)。33不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是。38幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似。即形成此空間任意相應(yīng)兩線(xiàn)段夾角相同，任意相應(yīng)線(xiàn)段長(zhǎng)度保持一定的比例 。二、判 斷 題1當(dāng)平面水平放置時(shí)，壓力中心與平面形心重合。 對(duì)2一個(gè)工程大氣壓等于98kPa,相當(dāng)于10m水柱的壓強(qiáng)。對(duì)3靜止液體自由表面的壓強(qiáng)，一定是大氣壓。錯(cuò)4靜止液體的自由表面是一個(gè)水平面，也是等壓面。對(duì)5當(dāng)靜止液體受到表面壓強(qiáng)

5、作用后，將毫不改變地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)。對(duì)6當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為零時(shí)，稱(chēng)為絕對(duì)真空。錯(cuò)7某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)即稱(chēng)該點(diǎn)產(chǎn)生真空。對(duì)8流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流體叫恒定流。對(duì)9恒定流時(shí)，流線(xiàn)隨的形狀不隨時(shí)間變化，流線(xiàn)不一定與跡線(xiàn)相重合。錯(cuò)10漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律相同。對(duì) 11流線(xiàn)是光滑的曲線(xiàn)，不能是折線(xiàn)，流線(xiàn)之間可以相交。錯(cuò)12一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷面流速的4倍。對(duì) 13彎管曲率半徑Rc與管徑d之比愈大，則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯(cuò)14隨流動(dòng)雷諾數(shù)增大，管流

6、壁面粘性底層的厚度也愈大。錯(cuò)15水泵的揚(yáng)程就是指它的提水高度。錯(cuò)16管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯(cuò)17當(dāng)流速分布比較均勻時(shí)，則動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于零。錯(cuò)18流速分布越不均勻，動(dòng)能修正系數(shù)的值越小。錯(cuò)19在水流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等的前提下，濕周愈大，水力半徑愈小。對(duì)20圓形管的直徑就是其水力半徑。錯(cuò)21為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線(xiàn)型。錯(cuò)22在研究紊流邊界層的阻力特征時(shí)，所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實(shí)際厚度小于粗糙高度。對(duì)三、簡(jiǎn) 答 題1什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿(mǎn)足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？

7、答： 粘滯性是當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 牛頓內(nèi)摩擦定律是： ；不滿(mǎn)足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。2在流體力學(xué)當(dāng)中，三個(gè)主要的力學(xué)模型是指哪三個(gè)？答：（1）連續(xù)介質(zhì)；（2）無(wú)粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無(wú)粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實(shí)際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計(jì)流體的壓縮性和熱脹性的而對(duì)流體物理性質(zhì)的簡(jiǎn)化。7為什么水平面必是等壓面？答：由于深度相等的點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同，這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見(jiàn)水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即水平面必是等壓面。8什么是等壓面？滿(mǎn)

8、足等壓面的三個(gè)條件是什么？答： 在同一種液體中,如果各處的壓強(qiáng)均相等由各壓強(qiáng)相等的點(diǎn)組成的面稱(chēng)為等壓面。滿(mǎn)足等壓面的三個(gè)條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。12什么是絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)？答： 絕對(duì)壓強(qiáng)：以毫無(wú)一點(diǎn)氣體存在的絕對(duì)真空為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)：當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)為零點(diǎn)起算的壓強(qiáng)。13什么叫自由表面？答： 和大氣相通的表面叫自由表面。14什么是流線(xiàn)？什么是跡線(xiàn)？流線(xiàn)與跡線(xiàn)的區(qū)別是什么？答： 流線(xiàn)是某一瞬時(shí)在流場(chǎng)中畫(huà)出的一條空間曲線(xiàn)，此瞬時(shí)在曲線(xiàn)上任一點(diǎn)的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的速度方向重合，這條曲線(xiàn)叫流線(xiàn)。 區(qū)別：跡線(xiàn)是流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間過(guò)程中所走過(guò)的軌跡線(xiàn)。流線(xiàn)是由無(wú)究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的

9、，它是表示這無(wú)究多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在某一固定瞬間運(yùn)動(dòng)方向的曲線(xiàn)。而跡線(xiàn)則是在時(shí)間過(guò)程中表示同一流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線(xiàn)。15什么是流場(chǎng)？答：我們把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱(chēng)為流場(chǎng)，流體力學(xué)的主要任務(wù)就是研究流場(chǎng)中的流動(dòng)。16什么是歐拉法？答：通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱(chēng)為歐拉法。17什么是拉格朗日法？答：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法。18什么是恒定流動(dòng)？什么是非恒定流動(dòng)？答： 動(dòng)平衡的流動(dòng)，各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化，由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力也不隨時(shí)間變化，這種流動(dòng)稱(chēng)之為恒定流動(dòng)反之為非恒定流動(dòng)。19什么是沿程損失？答： 在沿程不變的管段上，流動(dòng)阻力沿程也基本不變，稱(chēng)這類(lèi)阻力為沿程

10、阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。20什么是局部損失？答：在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱(chēng)為局部阻力。克服局部阻力的能量損失為局部損失。24什么叫流管、流束、過(guò)流斷面和元流？答：在流場(chǎng)內(nèi)，取任意非流線(xiàn)的封閉曲線(xiàn)L，經(jīng)此曲線(xiàn)上全部點(diǎn)做流線(xiàn)，這些流線(xiàn)組成的管狀流面，稱(chēng)為流管。流管以?xún)?nèi)的流體，稱(chēng)為流束。垂直于流束的斷面稱(chēng)為流束的過(guò)流斷面，當(dāng)流束的過(guò)流斷面無(wú)限小時(shí)，這根流束就稱(chēng)為元流。29什么是幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似？答： 幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似，即形成此空間任意相應(yīng)兩線(xiàn)段交角相同，任意相應(yīng)線(xiàn)段長(zhǎng)度保持一定的比例。運(yùn)動(dòng)相似是指兩流動(dòng)的相

11、應(yīng)流線(xiàn)幾何相似，即相應(yīng)點(diǎn)的流速大小成比例，方向相同。動(dòng)力相似是指要求同名力作用，相應(yīng)的同名力成比例。四、計(jì) 算 題2 有一矩形底孔閘門(mén)，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門(mén)上的水靜壓力及作用點(diǎn)？ 解 kN 作用于閘門(mén)中心 圖解 kN3 寬為1m，長(zhǎng)為AB的矩形閘門(mén)，傾角為，左側(cè)水深 m，右側(cè)水深 m。試用圖解法求作用于閘門(mén)上的水靜壓力及其作用點(diǎn)？ 解 壓強(qiáng)分布圖略，根據(jù)圖計(jì)算如下： kN m5 有一圓滾門(mén)，長(zhǎng)度 m，直徑 m，上游水深 m，下游水深m，求作用于圓滾門(mén)上的水平和鉛直分壓力。 解 kN kN6 一弧形閘門(mén)AB，寬 m，圓心角 ，半徑 m，閘門(mén)轉(zhuǎn)軸

12、恰與水面齊平，求作用于閘門(mén)的水靜壓力及作用點(diǎn)。 解 kN kN kN7 油沿管線(xiàn)流動(dòng)，A斷面流速為2m/s，不計(jì)損失，求開(kāi)口C管中的液面高度。 解 m/s 通過(guò)B斷面中心作基準(zhǔn)面，寫(xiě)A、B兩斷面的能 能量方程： m8 用水銀比壓計(jì)量測(cè)管中水流，過(guò)流斷面中點(diǎn)流速u(mài)如圖。測(cè)得A點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)mm汞柱。（1）求該點(diǎn)的流速u(mài)；（2）若管中流體是密度為g/cm3的油，仍不變，該點(diǎn)流速為若干，不計(jì)損失。 解 當(dāng)管中通水時(shí)： m/s當(dāng)管中通油時(shí)： m/s10 直徑為mm的管道在支承水平面上分支為mm的兩支管，A-A斷面壓強(qiáng)為kN/m2，管道流量m3/s，兩支管流量相等：（1）不計(jì)水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。 解 m/s m/s kN/m2寫(xiě)能量方程式：kN當(dāng)記入損失時(shí)：kN/m2同理kN12油的流量cm3/s，流過(guò)直徑mm的細(xì)管，在m長(zhǎng)的管段兩端水銀壓差計(jì)讀數(shù)cm，油的密度kg/m3，求油的和值。 解 設(shè)若為層流 m/s m2/sPas驗(yàn)證：故為層流。（2）水頭線(xiàn)略。14 一隔板將水箱分為A、