工程流體力學課后習題答案袁恩熙石油工業(yè)出版社

1、工程流體力學一、名詞解釋（10分）1 .理想流體：完全沒有粘性的流體。2 .控制體：流場中某一確定不變的區(qū)域。3 .壓力中心：總壓力的作用點。4 .水力光滑：層流底層厚度大于絕對粗糙度，阻力系數(shù)只是雷諾數(shù)的函數(shù)。5 .流線：同一瞬間相鄰各點速度方向線的連線。6 .層流：流動中粘性力影響為主，流體質(zhì)點間成分層流動主要表現(xiàn)為摩擦。7 .水力坡度：沿流程單位長度的水頭損失。8 .揚程：由于泵的作用使單位重力液體所增加的能量，叫泵的揚程。9 .濕周：與液體接觸的管子斷面的周長。10 .當量長度：把局部水頭損失換算成相當某L當管長的沿程水頭損失時，L當即為當量長度。11 .流體：易流動的物質(zhì)，包括液體和

2、氣體。12 .跡線：流體質(zhì)點運動的軌跡。13 .系統(tǒng)：包含確定不變流體質(zhì)點的任何集合。14 .水力粗糙：當層流底層的厚度小于管壁粗糙度時，即管壁的粗糙突起部分或全部暴露在紊流區(qū)中，造成新的能量損失，此時的管內(nèi)流動即為水力粗糙。15 .壓力體：是由受壓曲面、液體的自由表面或其延長面和由該曲面的最外邊界引向液面或液面延長面的鉛垂面所圍成的封閉體積。16 .短管：計算中不可以忽略的局部水頭損失和流速損失的管路。17 .紊流：雷諾數(shù)大于2000的流動，表現(xiàn)的是液體質(zhì)點的相互撞擊和摻混。18 .粘性：是流體阻止發(fā)生變形的一種特性。19 .當量直徑：對于非圓形的管路，當量直徑等于水力半徑的1/4倍。20

3、.水力半徑：管路的斷面面積與濕周之比。21 .真空壓力：是指流體的絕對壓力低于大氣壓力產(chǎn)生真空的程度。22 .絕對壓力：是以絕對真空為基準計量的壓力。23 .虛壓力體：壓力體和液體在受力曲面的異側(cè)，此壓力體稱作虛壓力體。24 .位變加速度：由位置變化引起的加速度。25 .質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過有效斷面的流體質(zhì)量。26 .實際流體：具有粘性的流體。27 .密度：流體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量。28 .壓縮性：在溫度不變的條件下，流體在壓力作用下體積縮小的性質(zhì)。29 .膨脹性：在壓力不變的條件下，流體溫度升高時，其體積增大的性質(zhì)。30 .等壓面：自由液面、受壓曲面和受壓曲面各端點向上引至自由液面構(gòu)成

4、的封閉曲面所圍成的體積。31 .水頭：液柱的高度。32 .表壓：以當?shù)卮髿鈮簽榛鶞识嬃康膲毫Α?3 .浮體：漂浮在液面上的物體。34 .潛體：完全淹沒在液體中的物體。35 .穩(wěn)定流：流場中每一空間點所有的運動參數(shù)均不隨時間變化。36 .流束：充滿在流管內(nèi)部的流體。37 .體積流量：單位時間內(nèi)所通過的流體體積。38 .緩變流：指流線之間的夾角比較小和流線曲率半徑比較大的流動。39 .動能修正系數(shù)：實際動能與理想40 .量綱：用來表征各種物理量性質(zhì)和種類的。41 .單位：用來度量各種物理量數(shù)值大小的尺度。42 .雷諾數(shù)：表示慣性力與粘滯力的比。43 .自由液面：與大氣相通的液面。44 .重度：流

5、體單位體積內(nèi)所具有的重量。45 .相對密度：某液體的密度與標準大氣壓下4c（277K）純水的密度之比。46 .粘性：是流體阻止發(fā)生變形的一種特性。47 .實壓力體：壓力體和液體在受力曲面的同側(cè)，此壓力體稱作實壓力體。48 .時變加速度：因時間變化引起的加速度。49 .流管：在流場中作一封閉曲線，通過該曲線上各點作流線所構(gòu)成的管狀表面。50 .有效斷面：流束或總流上垂直于流線的斷面。51 .有壓管流：液體完全充滿的管路。52 .簡單管路：單一一條管線，無任何分支的管路。53 .長管：可以忽略管路中的局部水頭損失和流速損失的管路。54 .孔口出流：液體自容器壁或底上的孔洞泄出。55 .小孔口：當孔

6、口的高度小于孔口形心在液面以下深度的1/10時，此孔口叫做小孔口。56 .自由出流：孔口出流于大氣中的流動。57 .淹沒出流：出流于液體中的流動。58 .流速系數(shù)：實際流速與理想流速之比。59 .流量系數(shù)：實際流量與理想流量之比。60 .管嘴：在孔口上接一段長度為3-4倍孔口直徑的短管。二、填空（10分）1 .液體和氣體具有相同的特性，即（不能保持一定的形狀，有很大的流動性）；2 .液體的分子距比氣體的分子距（?。?；3 .（粘性）是流體阻止發(fā)生變形的一種特性；4 .當流體處于（靜止或相對靜止）狀態(tài)時，不存在內(nèi)摩擦力；5 .作用在流體上的力分為（質(zhì)量力）和（表面力）兩大類；6 .流體包括（液體）

7、和（氣體）；7 .流體靜壓力是由（流體自由表面上的靜壓力）和（從該點到自由表面的單位面積上的液柱重力）兩部分組成；8 .流體密度p=960kg/m3,則相對密度8=（0.96）;9 .流體相對密度8=0.95,貝U密度p=（950）kg/m3;10 .靜力學基本方程式的適用條件是（重力作用下的連續(xù)、均質(zhì)、平衡流體）11 .流體密度p=1000kg/m3、粘度科=10-3PA.s,v=(10-6)m2/s;12 .液體中斜平面的壓力中心在形心之（下）；13 .絕對壓力=表壓力+（大氣壓力）；14 .真空度=大氣壓力-（絕對壓力）;）之和。15 .單位重量靜止流體的總比能為（比位能）與（比壓能16

8、 .流體粘度科=10-3PA.S、v=10-6m2/s,p=（1000）kg/m3;17 .液體中垂直平面的形心在壓力中心之（上）；18 .壓力體是由（受壓曲面）、（液體的自由表面或其延長面）和（由該曲面的最外邊界引向液面或液面延長面的鉛垂面所圍成的封閉體積）三部分組成的。19 .靜止流體中任何一點上各個方向的靜壓力（大小相等），與作用方向無關(guān)；20 .靜壓力的方向永遠（沿著作用面的內(nèi)法線方向）；21 .用歐拉法描述流體的流動時，加速度由（時變加速度）和（位變加速度）兩部分組成；22 .流線不能相交也不能（折轉(zhuǎn)）；23 .單位時間內(nèi)通過的流體體積，稱為（體積流量）；24 .動能修正系數(shù)是（實際

9、動能）和（理想動能）的比值；25 .物理量流量Q的量綱為（L3/T）;26 .物理量速度v的量綱為（L/T）;27 .物理量密度p的量綱為（M/L3）;28 .雷諾數(shù)的物理意義為（慣性力）與（粘滯力）的比；29 .圓管中的流體由層流變成紊流的臨界雷諾數(shù)是（2000）;30 .圓管層流斷面的平均流速是最大流速的（0.5）倍；31 .圓管層流斷面的最大流速是平均流速的（2）倍；32 .水力半徑=（斷面面積）/（濕周）；33 .對于圓管來說，水力半徑越大，阻力（越?。?；34 .流體流動存在兩種流動狀態(tài)，即（層流）和（紊流）；35 .雷諾數(shù)越大，表明（慣性力）占主要地位；36 .紊流流動可分為三部分，

10、即（層流底層）、（過渡區(qū)）和（紊流核心區(qū)）；37 .管路中全流程總的水頭損失等于所有（沿程水頭損失）與（局部水頭損失）的總和；38 .從層流轉(zhuǎn)變到紊流時的臨界流速稱為（上臨界流速）；39 .從紊流轉(zhuǎn)變到層流時的臨界流速稱為（下臨界流速）；40 .流體流動阻力分為（沿程阻力）和（局部阻力）兩類；41 .圓管層流斷面的最大流速是在（圓管軸心）處；42 .在圓管層流中的水力摩阻系數(shù)入等于（64/Re）;43 .管路中的局部水頭損失和流速損失在計算中可忽略不計，該管路稱為（長管）；44 .在長輸管路中在某一區(qū)間加大管徑來降低（水力坡度），以達到（延長輸送距離）的目的；45 .在長輸管路中在某一區(qū)間并聯(lián)

11、管線，以達到（降低水頭損失）和（增大輸送量）的目的；46 .發(fā)生水擊現(xiàn)象的物理原因主要是由于液體具有（慣性）和（壓縮性）；47 .串聯(lián)管路的各管段的（流量）相等；48 .串聯(lián)管路的全管段的總水頭損失等于（各管段水頭損失之和）；49 .并聯(lián)管路中各分段管路的（水頭損失）相等；50 .并聯(lián)管路的全管段的總流量等于（各分段管路的流量之和）；三、選擇題：（10分）1、下列那個物質(zhì)不是流體（C離心泵）；2、流體只能抵抗（A壓力）；3、流體不具有的特點是（D分子間引力較大）；4、能形成自由表面的流體是（B聚合物溶液）；5、下列哪個不是作用在流體上的質(zhì)量力（D壓力）；6、流體靜壓力的方向永遠沿著作用面的（A

12、內(nèi)法線方向）；7、下列哪個不是等壓面的特性（B等壓面垂直與等勢面）；8、以絕對真空為基準計量的壓力是（C絕對壓力）；9、流體作用在平面的總壓力與下列哪個因素無關(guān)（B容器的形狀）；10、對于水平平面來說，壓力中心位于（D面積形心處）；11、下列哪個是實壓力體的特點（A液體在曲面之上）；12、下列哪個是虛壓力體的特點（B壓力體內(nèi)無液體）；C位變加速度）；13、用歐拉法描述流體流動時，由于位置變化而引起的加速度稱為（14、用歐拉法描述流體流動時，時變加速度和位變加速度之和稱為（B全加速度）;15、理想流體的流動和實際流體的流動是按照流體是否有（A粘性）的性質(zhì)而分的；B壓縮性）的性質(zhì)而分16、不可壓縮

13、流體的流動和可壓縮流體的流動是按照流體是否有（的;17、下列哪個不是流線的特點（D穩(wěn)定流時，流線與跡線不重合）；18、下列哪個不是流管的特點（C流管內(nèi)外有流體質(zhì)點交換）；19、下列哪個不是流體力學的三大方程（C流線方程）；20、下列哪個不是總流的伯努力方程適用條件（D所取斷面為任意斷面）；21、下列哪個不是系統(tǒng)界面的特性（C不存在能量交換）；22、下列哪個不是控制體周界的特性（A形狀、大小可改變）；23、下列哪個是流體力學常用的基本量綱（BL）;24、下列哪個是流體力學常用的導出量綱（DL/T）;25、若x為任一物理量，其量綱可表示為x=LaM3T丫。若“W0,3=丫=。，則*稱為（3幾何學量

14、綱）；26、若x為任一物理量，其量綱可表示為x=LaM3T丫。若“W0,30,丫=0,則x稱為（C運動學量綱）；x=LaM3丁丫。若aW0,3金。，丫W(wǎng)0,則xx=LaM3Tt。若a=0,3=0,丫=0,則x稱為27、若x為任一物理量，其量綱可表示為稱為（D動力學量綱）；28、若x為任一物理量，其量綱可表示為（A無量綱量）；29、下列運算中可以用有量綱量的是（D哥函數(shù)運算）；30、流體流動阻力產(chǎn)生的根本原因在于（A流體內(nèi)部運動特性）；31、流體流動表現(xiàn)為液體質(zhì)點的摩擦與變形，稱為（B層流狀態(tài)）；32、流體流動表現(xiàn)為液體質(zhì)點的相互碰撞與摻混，稱為（C紊流狀態(tài)）；33、上臨界流速（C大于）下臨界流

15、速；34、判別層流和紊流的標準是（D下臨界雷諾數(shù)）；35、流體運動時，雷諾數(shù)較小，說明（B慣性力較弱）；36、流體運動時，雷諾數(shù)較大，說明（C慣性力較強）；37、圓管層流的最大流速是平均流速的（D2）倍；38、圓管層流的平均流速是最大流速的（A0.5）倍；39、圓管層流的沿程水頭損失與平均流速成（B二次方）的關(guān)系；40、圓管層流的沿程水力摩阻系數(shù)僅取決于（C雷諾數(shù)）；41、當量直徑是水力半徑的（D4）倍；42、當孔口的高度小于孔口形心在液面以下深度的（D1/10）時，稱為小孔口；43、當孔口的高度大于孔口形心在液面以下深度的（D1/10）時，稱為大孔口；44、在長輸管路中常在某一區(qū)間加大管徑來

16、（B降低水力坡度），以達到延長輸送距離的目的；45、在輸油管路中常鋪設(shè)并聯(lián)的付線，以達到（A增大輸送量）的目的；四、簡答題：（10分）1 .液體和氣體有哪些不同性質(zhì)？答：（1）液體的分子距較難縮小，不易壓縮；液體能形成自由液面。（2）氣體的分子距較大，易壓縮；氣體不能形成自由液面，需密封在容器內(nèi)且均勻充滿容器。2 .流體和固體有哪些不同性質(zhì)？答：（1）流體只能抵抗壓力，不能抵抗拉力和切力，不能保持一定的形狀。（2）固體具有抵抗壓力、拉力和切力三種能力，在外力作用下僅發(fā)生很小變形，而且到一定程度后變形就停止。3 .牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容是什么？答：流體內(nèi)摩擦力的大小與流體的性質(zhì)有關(guān)，與流體的速度梯

17、度和接觸面積成正比。4 .液體和氣體的粘性有何區(qū)別？原因是什么？答：答：（1）溫度升高時液體的粘滯系數(shù)降低，流動性增加。這是因為液體的粘性主要是由分子間的內(nèi)聚力造成的。溫度升高時，分子間的內(nèi)聚力減小，粘滯系數(shù)就要降低。（2）溫度升高時，氣體的粘滯系數(shù)增大。造成氣體粘性的主要原因時氣體內(nèi)部分子的熱運動。當溫度升高時，氣體分子的熱運動的速度加大，速度不同的相鄰氣體層之間的質(zhì)量和動量交換隨之加劇，所以，氣體的粘性將增大。5 .作用在流體上的力，包括哪些力？答：作用在流體上的力，按力的表現(xiàn)形式分為質(zhì)量力和表面力兩類。質(zhì)量力包括重力、直線慣性力和離心慣性力；表面力包括壓力和切力。6 .流體靜壓力有哪些特

18、性？答：（1）靜壓力方向永遠沿著作用面的內(nèi)法線方向；（2）靜止流體中任何一點上各個方向的靜壓力大小相等，與作用方向無關(guān)。7 .等壓面及其特性是什么？答：靜壓力相等的各點所組成的面稱為等壓面。等壓面的特性有：（1）等壓面是等勢面；（2）等壓面與質(zhì)量力互相垂直；（3）兩種互不相溶的流體處于平衡時，它們的分界面必為等壓面。8 .何謂壓力體？答：壓力體是由受壓曲面、液體的自由表面或其延長面和由該曲面的最外邊界引向液面或液面延長面的鉛垂面所圍成的封閉體積三部分組成的。9 .歐拉法中加速度如何表示？答：用歐拉法描述流體的流動時，加速度由兩部分組成：時變加速度和位變加速度。10、通常根據(jù)什么將流動分為穩(wěn)定流

19、動和不穩(wěn)定流動、理想流體的流動和實際流體的流動？答：通常根據(jù)流體的流動要素是否隨時間變化，將流動分為穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動；通常根據(jù)把流體看作是否具有粘性，將流動分為理想流體的流動和實際流體的流動。11、流線有何特點？答：（1）不穩(wěn)定流時，流線形狀隨時間變化；（2）穩(wěn)定流時，流線形狀不隨時間變化，流線與跡線重合；（3）流線不能相交也不能折轉(zhuǎn)，只能平緩過渡。12、連續(xù)性方程的物理意義是什么？答：流體在單位時間流出和流入單位體積空間的質(zhì)量差與其內(nèi)部質(zhì)量變化的代數(shù)和為零。13、歐拉運動微分方程的適用條件是什么？答：（1）理想流體；（2）可壓縮和不可壓縮流體；（3）穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流。14、節(jié)流式流量計的

20、基本原理是什么？答：當管路中液體流經(jīng)節(jié)流裝置時，液流斷面收縮，在收縮斷面處流速增加，壓力降低，使節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓差，可通過測量壓差來計量流量的大小。15、常用的節(jié)流式流量計有哪些？答：常用的節(jié)流式流量計有孔板、噴嘴和文丘利管。16、什么叫無量綱量？答：當某一物理量的量綱可簡化為零時，該物理量稱為無量綱量。17、什么叫量綱和諧原理？答：一個正確、完整的反映客觀規(guī)律的物理方程中，各項的量綱是一致的，叫量綱和諧原理。18、什么叫兀定理？答：任何一個物理過程，如果包含有n個物理量，涉及到m個基本量綱，則這個物理過程可由n個物理量組成的（n-m）個無量綱量所表達的關(guān)系式來描述。由于這些無量綱量用兀來表

21、示，這個定理叫兀定理。19、液流阻力是怎樣產(chǎn)生的？答：流體在管道內(nèi)流動，由于管壁界面的限制，使流體與壁面相接觸，發(fā)生流體質(zhì)點與管壁之間的摩擦與撞擊而消耗能量，形成阻力。20、液流阻力表現(xiàn)為哪些形式？答：液流阻力分為沿程阻力和局部阻力兩大類。21、液流阻力是怎樣分類的？答：根據(jù)流體運動邊界狀況的不同，把流體流動的阻力分成類。在邊壁沿程不變的管段上，流動阻力只有沿程不變的切應(yīng)力，稱為沿程阻力；在邊界急劇變化的局部區(qū)段，會產(chǎn)生較大的局部阻力。22、為什么可用水力半徑表示斷面對阻力的影響？答：通常把與液體接觸的管子斷面的周長叫濕周，濕周越長，阻力越大。但是只靠濕周并不能全面地表明管徑大小和形狀對阻力的

22、影響，管路斷面面積的大小也是影響阻力的一個重要因素。水力半徑是斷面面積與濕周的比值，它標志著管路的幾何形狀對阻力的影響。23、層流有什么特點？答：層流主要表現(xiàn)為流體質(zhì)點的摩擦與變形。24、紊流有什么特點？答：紊流主要表現(xiàn)為流體質(zhì)點的相互撞擊與摻混。25、為什么用雷諾數(shù)判別流態(tài)能夠說明流動阻力的物理本質(zhì)？答：雷諾數(shù)能同時反映出流速、管徑和流體物理性質(zhì)對流態(tài)的影響，綜合了引起流動阻力的內(nèi)外因，揭示了流動阻力的物理本質(zhì)。26、在工程上為什么采用下臨界雷諾數(shù)作為判別流態(tài)的標準？答：實驗表明，不論流體的性質(zhì)和管徑如何變化，下臨界雷諾數(shù)接近常數(shù)，但上臨界雷諾數(shù)很不穩(wěn)定，所以，通常采用下臨界雷諾數(shù)作為判別流

23、態(tài)的標準27、簡述絕對粗糙度、平均粗糙度和相對粗糙度的區(qū)別？答：（1）壁面的粗糙突出部分的高度稱為絕對粗糙度；（2）把所有壁面的粗糙突出部分的高度取平均值，該平均值稱為相對粗糙度；（3）絕對粗糙度與管子直徑（或半徑）的比值稱為相對粗糙度。28、水力光滑與水力粗糙如何劃分的？答：（1）當層流底層的厚度大于壁面的絕對粗糙度時，層流底層以外的紊流區(qū)域完全感受不到壁面粗糙度的影響，流體好象在完全光滑的管子中流動一樣，稱為水力光滑；（2）當層流底層的厚度小于壁面的絕對粗糙度時，壁面粗糙度將對紊流流動發(fā)生影響，這種管內(nèi)流動稱為水力粗糙。29、何謂有壓管路？答：管道中流體過水斷面邊界完全與壁面接觸，不存在自由表面的流動管路。30、長管和短管是如何劃分的？答：在管路的水力計算時，根據(jù)沿程水頭損失和局部水頭損失所占的比例，可以把管路分為長管和短管兩大類。如果管路中的局部水頭損失和流速水頭所占的比例很小，在計算中可以忽略不計，這種管路稱為長管。反之，如果管路中的局部水頭損失和流速水頭所占的比例較大，在計算中可以不能忽略，這種管路稱為短管。31、長管的水力計算通