工程流體力學(xué)習(xí)題與答案

1、.第 1章 緒論選擇題a】 d（ ）a】 dvdyvy t tb（ ）。a】 （ m。222 m/s。a（ ）p a】 合。c（ ）a】當(dāng)水的壓強增加一個大氣壓時，水的密度增大約為：（ ）（b）c）d）。解 ： 當(dāng) 水 的 壓 強 增 加 一 個 大 氣 壓 時 ， 其 密 度 增 大 約d1dp 1 95a（ ）。a】 c（ ）a1.7】下列流體哪個屬牛頓流體：（ 油bcd）瀝青。a（ ） m m 6 615 C221.8】空氣水，a d（ ）a】 第 2章 流體靜力學(xué)b（ ）選擇題：Word范文.abc】 相對壓強的起算基準是：（ ）絕對真空；（ ）1個標準大氣壓；（ ）當(dāng)?shù)卮髿鈮?；（d）

2、液面壓強。）abc】 金屬壓力表的讀值是：（ ）絕對壓強；（ ）相對壓強 ）絕對壓強加當(dāng)?shù)卮髿鈮?；（d）相對壓強加當(dāng)?shù)卮髿鈮?。）?某點的真空壓強為 ，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?，該點的絕對壓強為：a（ ） ） （ ） （ ） 。bcd解：真空壓強是當(dāng)相對壓強為負值時它的絕對值。故該點的絕對壓強p 0.1ab 64。）ppp】 絕對壓強與相對壓強 p、真空壓強、當(dāng)?shù)卮髿鈮簆 p p之間的關(guān)系是：aabvp p pp p pp p pa（ ）b）c）（d）。aabvabavaabvp p p pp p p。ab）abavva】 在封閉容器上裝有 U形水銀測壓計，其中 1、2、3點位于同一水平面上，a p p

3、 p ） ） = = （ ） ） 。3b p p pc p p pd p p p13131213p0p pp p解：設(shè)該封閉容器內(nèi)氣體壓強為，則，顯然，而2203p 2h php p2 。1氣體1H g）pBA0h321hhp水汞習(xí)題2.5圖習(xí)題2.6圖】用形水銀壓差計測量水管內(nèi)兩點的壓強差，水銀面高度 h，pp-p a） （b）（c）d）。ABh hp Ahh p H OH OpBH OHgp222p p )HOh p9 故。）ABHg【2.7】在液體中潛體所受浮力的大?。海╝ ）與潛體的密度成正比；（b）與液體的密度成正比；（c）與潛體的淹沒深度成正比；（d）與液體表面的壓強成反比。）ab

4、】 靜止流場中的壓強分布規(guī)律：（ ）僅適用于不可壓縮流體；（ ）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Word范文.于粘性流體。（d）hChDhChD【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a：（ ）小于 ）無規(guī)律。 h bcdDhC（c） ab【】流體處于平衡狀態(tài)的必要條件是：（ ）流體無粘性；（ ）流體粘度大；（c）質(zhì)量力有勢；（d）流體正壓。（c）a處處正交：（ ）重【】液體在重力場中作加速直線運動時，其自由面與b）慣性力；（c）重力和慣性力的合力；（d）壓力。（c）計算題：【】試決定圖示裝置中 A、B 兩點間的壓強差。已知 h，

5、h，1 ，水銀2h，h ，h，酒精 334512 ，水 。333酒精AB4水水hh215h1h4h33321水銀習(xí)題2.12圖p h p h而A3 122 2( h p p h p h h321 3B5432 4p p (h h ) h h 2B5432 41 3 p p h h h h h h即AB2 23542 41 33 1 () h h h h h3542 41 33 1133 4000.29 810(0.40.25)133 4000.257 8480.159 8100.5Word范文.55 419.3Pa55.419kPa】試對下列兩種情況求 A 液體中 M 點處的壓強（1）A 液體

6、是水，B 液體是水銀，y ，z 2）A 液體是比重為 的油，B 液體是比重為 的氯化鈣溶液，y ，z 。z312液體 p zyp12BM p 液體p1B3p p y z y習(xí)題2.13圖而M3ABA134 0000.39 8100.646.086kPap z y）MBA1.259 8100.20.89 8100.88.731kPa】在斜管微壓計中，加壓后無水酒精（比重為 ）的液面較未加壓時的液面變化為 y 。試求所加的壓強 p 為多大。設(shè)容器及斜管的斷面分別1a1 8100為 A 和 ，aA，。pAyhp=0時液面a習(xí)題2.14圖 hA )( sinp y) ( sinh yA則 9()8】矩

7、形閘門 AB 寬為 h h ，油的比重為 ，12閘門傾角 試求閘門上的液體總壓力及作用點的位置。 AB F F FF F F FF ， ， ，312312Word范文.h1 160h2260p h 0.7959 81017 799PaE1油p p h 7 7999 810227 419PaBE2水11F p I 74221EF p EBI7 7992.3118 016N2E11F (p p )I 7223BEF F F F 4 504 18 016 22 661 45.18kN123F AB 開A212F F F ( )F ( )3231232124 504 1.15518 016( 2.31

8、1.155)22 ( 2.311.155)323AD45 180故2.35mh ADsina 2.35sin60 2.035mDpAAFh油p11EEFF水FhOF1H2Fha3FpD22BpBBBy習(xí)題2.20圖習(xí)題2.19圖】如圖所示一儲水容器，容器壁上裝有 3 個直徑為 d 的半球形蓋，設(shè)h ，H ，試求作用在每個球蓋上的靜水壓力。Word范文.VaVFHFchFxcFVbpb習(xí)題2.24圖Va解：對于 蓋，其壓力體體積為pa1 1hV (H ) d d232 42 6a1 2334F V 9 za（方向）paV對于 b蓋，其壓力體體積為pb1hV (H ) d d322 4b1 233

9、4F V 9 zb（方向）pbc對于 蓋，靜水壓力可分解成水平及鉛重兩個分力，其中9 F H d 水平方向分力 2244（方向）9 F V 鉛重方向分力 3c（方向）】某空載船由內(nèi)河出海時，吃水減少了 ，接著在港口裝了一些貨物，吃水增加了 。設(shè)最初船的空載排水量為 1，問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 。解：由于船的最初排水量為它未裝貨時，在海水中的排水體積為1 000t，即它的排水體積為1 000m 3，1V 974.66m3，按題意，在吃水線附近穿的側(cè)壁為直壁，則吃水線附近的水1S 2W 126.70.151 02619.50t191.3 kN線面積為因

10、此載貨量Word范文.第 3 章流體運動學(xué)選擇題：d r2v(v)vb tc ） ）ta2【】用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度a ）；v(v)vd t（ ）。dv v a vdt t解：用歐拉法表示的流體質(zhì)點的加速度為v）ab【】恒定流是：（ 動隨時間按一定規(guī)律變化；（ 空間點上的運動要cd素不隨時間變化；（ 過流斷面的速度分布相同；（ 移加速度為零。解：恒定流是指用歐拉法來觀察流體的運動，在任何固定的空間點若流體質(zhì)點的所有物理量皆不隨時間而變化的流動.（b）ab【】一元流動限于：（ ）流線是直線；（ ）速度分布按直線變化；（ ）運cd動參數(shù)是一個空間坐標和時間變量的函數(shù)；（ 動參數(shù)不隨時間變化的

11、流動。解：一維流動指流動參數(shù)可簡化成一個空間坐標的函數(shù)。（c）ab【】均勻流是：（ ）當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱?；?）遷移加速度為零 ）向心加cd速度為零；（ ）合加速度為零。解：按歐拉法流體質(zhì)點的加速度由當(dāng)?shù)丶铀俣群妥兾患铀俣龋ㄒ喾Q遷移加速度）這兩部分組成，若變位加速度等于零，稱為均勻流動（b）ab【】無旋運動限于：（ ）流線是直線的流動；（ ）跡線是直線的流動；（ ）cd微團無旋轉(zhuǎn)的流動；（ 定流動旋運動也稱勢流，是指流體微團作無旋轉(zhuǎn)的流動，或旋度等于零的流動。d 320mm d 160mm（d）V 1.5m/s Va。 ）【】變直徑管，直徑，流速12123m/sb 4m/sc 6m/sd 9m/s

12、 ）（ ）（ ）。V d V d21224412解：按連續(xù)性方程，故 2d12V V 21 d 2（c）ab【】平面流動具有流函數(shù)的條件是：（ ）理想流體；（ ）無旋流動；（ ）cd具有流速勢；（ ）滿足連續(xù)性。解：平面流動只要滿足連續(xù)方程，則流函數(shù)是存在的。（d）abc【】恒定流動中，流體質(zhì)點的加速度：（ ）等于零；（ ）等于常數(shù)；（ ）d隨時間變化而變化；（ ）與時間無關(guān)。解：所謂恒定流動（定常流動）是用歐拉法來描述的，指任意一空間點Word范文.觀察流體質(zhì)點的物理量均不隨時間而變化，但要注意的是這并不表示流d（ ）體質(zhì)點無加速度。abc流動中，流線和跡線重合：（ ）有旋；（ ）恒定；【】

13、在d（ 恒定。解于恒定流動，流線和跡線在形式上是重合的。（ ）cab ）【】流體微團的運動與剛體運動相比，多了一項cd旋轉(zhuǎn)；（ ）變形；（ ）加速。解：流體微團的運動由以下三種運動：平移、旋轉(zhuǎn)、變形迭加而成。而c（ ）剛體是不變形的物體。ab【】一維流動的連續(xù)性方程 VA=C 成立的必要條件是：（ ）理想流體；（ ）cd粘性流體；（ ）可壓縮流體；（ ）不可壓縮流體。VAC解：一維流動的連續(xù)方程壓縮流體，則連續(xù)方程為成立的條件是不可壓縮流體，倘若是可CVAd（ ）ab【線與流線，在通常情況下：（ 相交，也 能相交，cd但不能相切；（ 能相切，但不能相交；（ 不能相交，也不能相切。解：流線和流線

14、在通常情況下是不能相交的，除非相交點該處的速度為c（ ）零（稱為駐點），但通常情況下兩條流線可以相切。ab描述流體質(zhì)點的運動：（ ）直接；（ ）間接 ）不能；c【】歐拉法d（ ）只在恒定時能。解：歐拉法也稱空間點法，它是占據(jù)某一個空間點去觀察經(jīng)過這一空間點上的流體質(zhì)點的物理量，因而是間接的。而拉格朗日法（質(zhì)點法）是b（ ）直接跟隨質(zhì)點運動觀察它的物理量abc【】非恒定流動中，流線與跡線：（ ）一定重合；（ ）一定不重合；（ ）d特殊情況下可能重合 ）一定正交。解：對于恒定流動，流線和跡線在形式上一定重合，但對于非恒定流動，在某些特殊情況下也可能重合，舉一個簡單例子，如果流體質(zhì)點作直線c（ ）運

15、動，盡管是非恒定的，但流線和跡線可能是重合。【 】一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的必要條Word范文.abcd ）理想流體；（ ）粘性流體；（ ）可壓縮流體；（ ）不可壓縮流體。d（ ）解：這道題的解釋同 題一樣的。ab ）不可壓縮流體；（ ）平面連續(xù)；【 】速度勢函數(shù)存在于cd（ ）所有無旋；（ ）任意平面。c（ ）解：速度勢函數(shù)（速度勢）存在的條件是勢流（無旋流動）ab【】流體作無旋運動的特征是：（ ）所有流線都是直線；（ ）所有跡線都cd ）任意流體元的角變形為零；（ ）任意一點的渦量都為零。d（ ）解：流體作無旋運動特征是任意一點的渦量都為零。a【】速度勢函數(shù)和

16、流函數(shù)同時存在的前提條件是：（ ）兩維不可壓縮連續(xù)運b動；（ ）兩維不可壓縮連續(xù)且無旋運動；（ ）三維不可壓縮連續(xù)運動；cd（ ）三維不可壓縮連續(xù)運動。解：流函數(shù)存在條件是不可壓縮流體平面流動，而速度勢存在條件是無b（ ）旋流動，即流動是平面勢流。計算題【】設(shè)流體質(zhì)點的軌跡方程為xCe t1t1y C e tt2z C3y bx az c其中 C 、C 、C 為常數(shù)。試求（1）t=0 時位于，處的123流體質(zhì)點的軌跡方程；（2）求任意流體質(zhì)點的速度；（3）用 法表示上面流動的速度場；（4 法直接求加速度場和用 法求得質(zhì)點的加速度后再換算成 法的加速度場，兩者結(jié)果是否相同。1）以t0，yb，代入

17、軌跡方程，得xaz ca c 11c 1b2cc3c a11b1c2c c故得3t0時位于(a,b,c)流體質(zhì)點的軌跡方程為當(dāng) ( 1)e 1x attb1)e t1ytz ca（ ）Word范文.xu ce 1tt1 yv c e 1tt2 0wb（ ）a,b,ca ；1et1a xt1 1yt1 1bet c zc即（）ac（ t xu (a1)e 1 xttt y b1)e 1 yt2vttzw 0td（ ）u ua u v wt x y zuux1(xt) xt1v vvyvza u v wyt x 1(yt2) yt1w w ut xwywza zvw0a Word范文.x2a x(

18、atbt0t2 y2atyz2 z2at2e（ ）ce 得 1a x tx yt1aya 0z【】已知流場中的速度分布為u tv t w （1問此流動是否恒定。（2流體質(zhì)點在通過場中（ 時的加速度。t u ua u v wt x y zuux）1 z(xz t) y(xy)v vvyvza u v wyt x 1 z(yzt) x(xy)w w ut xwywza zvw y(yzt) x(xzt)x 1,y 1,z 1將 3atx1taya 2z【】已知流動的速度分布為Word范文.u ay(yx )22vax(yx)22a其中 1）試求流線方程，并繪制流線圖；（2）判斷流動是否有旋，若無旋

19、，則求速度勢 并繪制等勢線。ydx dyuvOxxy) ax(y x )2ay(yx222即a(yx)xdxydy22得習(xí)題3.22圖得121 y2x22cx2 y c2c若 y x ( )u y2x2ax(y x )v220y0, 當(dāng)| y| x|u當(dāng)| y|x|0uy0, 當(dāng)|y|x|0u當(dāng)| y|x|0urotvv u ax(y x ) ay(y x 2222x y xy a(y x )2ax a(y x )2ay222222 2ax 2ay 022Word范文.b 4 3 3u【列兩個流動，哪個有旋？哪個無旋？哪個有角變形？哪個無角變形？u ayv w0（1），x y2x y2u vw

20、022（2），a c式中 、 是常數(shù)。rotvw v 000y zu w000z xv u a(a)2ax yv 2k1 v u 1() aa)0(2 x y 21 w v 1( ) 02 y z 21 u w 1 ( ) 02 z x2w v 000y zu w000z xv u c(x y )2 c(x y )2 222222 x y0(x y )(x y )22 222 2c(x y )22(x y )22 2 0 0yzxzu x 2x4y v 2xy2y2【知平面流動的速度分布，確定流動：（1）是否滿足連續(xù)性方程；（23）如存在速度勢和流函數(shù)，求出 和 。divv得Word范文.u

21、v 2x22x20 x yrotvv u 2y(0 x y得 u x22x4yy x y2xy2y f (x)22v22yx2xy2y f(x) 2xy2y故( ) 0f x( )f x C， x y2xy2y22第 4 章 理想流體動力學(xué)選擇題【】 如圖等直徑水管，AA 為過流斷面，BB 為水平面，1、2、3、4 為面p p1p p3a上各點，各點的運動參數(shù)有以下關(guān)系：（ ）b ）；42ppppz 1 z z3 z 312g4gg2g4c（ ）d（ ）。4BB2A習(xí)題4.1圖Word范文.pppz cz 1 z 12g2gc（ ）2paVz 2gga表示（ ）單位重量流體具有的機械能；】伯努

22、利方程中b（ ）單位質(zhì)量流體具有的機械能；（ ）單位體積流體具有的機械能；cd（ ）通過過流斷面流體的總機械能。pv2zg2ga（ ）水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心的壓強，有以下關(guān)系：】p p1p pp p1a（ ）b ）c（ ）d（ ）不定。2212V Vp p1c1和2（ ）221ab粘性流體總水頭線沿程的變化是：（ ）沿程下降 ）沿程上升；】cd（ ）保持水平；（ ）前三種情況都有可能。a（ ）a粘性流體測壓管水頭線沿程的變化是：（ ）沿程上bcd ）保持水平；（ ）前三種情況都有可能。d（ ）計算題】如圖，設(shè)一虹吸管 a=,h=,d=12）管內(nèi)最高點 S3 h不變，點 S繼

23、續(xù)升高（即 a增大，而上端管口始終浸入水內(nèi)），問使吸虹管內(nèi)的水不能連續(xù)流動的 a值為多大。S解：a 1 2 d11h2 2pv22z z 1122gz 2 21g z212z z h，12習(xí)題4.6圖p p 0，12v 01v 2 29.816 10.85ms2則m3Qv d 22s442SS21 列 流Word范文.p vp v2s21gz z s1 2 21sgz h z h y,s1p 0 v0,1,1v v 10.85m/ss2v10.852222gp (y )s(2)2即9p 78.46kPavS即 pyhSS當(dāng) 點 sS Pa 2S21p v2sp v 222gz s z 2s 2

24、g2z h y z0，s2v vs，2p 1 697 Pa p 1 01325Pas，2p p11y hs6629即p s如圖，水從密閉容器中恒定出流，經(jīng)一變截面管而流入大氣中，已知】patH =失，試1截面上的流速、流經(jīng)管路的體積流量；（2截面,A=A ，A ，A ，若不計流動損2 2 21324上的總水頭。 4 0 4列4p vp v 220g24gz z 40 204z H z0，40p ，p 004v 00pmv 2g(H ) 29.81(73) 14s4即Word范文.v2242g 2p00A Av v0故1133Av A vA又 3 34 4AH1故2AA25v 147m/s3Av

25、3444A34504A v A v習(xí)題4.8圖2 24 4A25v 2v 4143.5m4sA2100故m3Q A v 2510 14 0.0354s4 410m10m?！咳鐖D，在水箱側(cè)壁同一鉛垂線上開了上下兩個小孔，若兩股射流在 Oh z h z1 1點相交,試證明。2 2 0 1及 2v 2gh1y 22y 由2y2yt 1，t 12g2gt t1 及 2vt v t1 1即，2 200v 2gh v 2ghh，211112h2y2y22gh 2gh212z1g2gz1即2h y h y1122習(xí)題4.9圖 】如圖，一消防水槍，向上傾角水管直徑 D= ，壓力表讀數(shù)p= 水柱高，噴嘴直徑 d

26、= ，求噴出流速，噴至最高點的高程及在最高點的射流直徑。12p V1p V22 1g22 2 2gp1Word范文.p02V22V 2g36g21a( )得D V d V22441275V d 22V 1V V 2150D224得V22V226(a)V 2ymaxV a) 222max )22y V V 2至323VV232g222gV V 0.82g 2222得3V V 32d 為3d V d V2234423V7.926.86d d37580.6mm2V故321水VpFdd11xV2 圖習(xí)題4.15圖】如圖，水以 V= 的速度從內(nèi)徑為 的噴管中噴出，噴管的一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為 水管的法

27、蘭上，如不計損失，試求作Word范文.用在連接螺栓上的拉力。Vd V d2224411 2d2V V 21d 故1p V1p V 221g2 2gp 0得 2 2p V V 1 221221F 。F VV Axn xAF p d 1(V V d 1 d212122444111即故F 1 1 22222444220.8NN .F第 7 章 粘性流體動力學(xué)選擇題：gvl 速度 v、長度 l、重力加速度 g 的無量綱集合是：（a） b） c）；v2d （d）vpv2ppv 速度 v、密度 、壓強 p 的無量綱集合是：（a）b）c）pv2d。 （d）vtl2 速度 v度 l間 t 的無量綱集合是：（a

28、） b） c）d）ld Word范文.QlpplpQ22 壓強差 度 l Q 的無量綱集合是：（a）b）；Qp l2d （c）d） 進行水力模型實驗，要實現(xiàn)有壓管流的動力相似，應(yīng)選的相似準則是：（a）雷諾準則；（b）弗勞德準則；（c）歐拉準則；（d）其它。a（ ） 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。c ） 壓力輸水管模型實驗，長度比尺為 8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量a）b）c）d）。v dv dppmm ，mpmpvdQv d1 1 22m21lpmmmvmdQv dp 8llc（ ）則ppplRe

29、判斷層流或紊流的無量綱量是：（a）弗勞德數(shù)Frb）雷諾數(shù)c）歐EuSr拉數(shù)d）斯特勞哈爾數(shù)。Re2300解：判斷層流和紊流的無量綱數(shù)為雷諾數(shù)，當(dāng)b）為層流，否則為紊 在安排水池中的船舶阻力試驗時，首先考慮要滿足的相似準則是：（a）雷諾ReSrEuFr數(shù)b）弗勞德數(shù)c）斯特勞哈爾數(shù)d）歐拉數(shù)。Re解：在安排船模阻力試驗時，理論上要滿足雷諾準則和弗勞德準則，但Re數(shù)Fr和 ）Fr 弗勞德數(shù)代表的是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。 b）Re 在安排管道閥門阻力試驗時，首先考慮要滿足的相似準則是：（a；SrEuFr（b）弗勞德數(shù)c）斯特勞哈爾數(shù)d）歐

30、拉數(shù)。Re）Eu 歐拉數(shù)代表的是a）慣性力與壓力；（b）慣性力與重力；（c）a ）慣性力與表面張力；（d）慣性力與粘性力。第8章 圓管中的流動選擇題： 水在垂直管內(nèi)由上向下流動，相距 l 的兩斷面間，測h壓管水頭差 h，兩斷面間沿程水頭損失 ，則：fhh h（a）（b）；fh hlf；lWord范文習(xí)題8.1圖.h lh（c）（d）；fh l。fh解：上測壓管斷面為 1，下測壓管斷面為 2，設(shè)上測壓管高度為 下測壓管1ppz z h12h212f高度為 12 伯努利方程，由于速度相等，故p ph l lh h h21 f12a，答案為( )。 圓 管 流 動 過 流 斷 面 上 的 切 應(yīng) 力

31、 分 布 為 a ） 在 過 流斷面上是常數(shù)；（b軸處是零，且與半徑成正比；（c壁處是零，向管軸線性增大；（d）按拋物線分布。(a)(b)(c)(d)習(xí)題8.2圖解：由于圓管中呈層流，過流斷面上速度分布為拋物線分布，設(shè)為r21u u maxR2，由牛頓內(nèi)摩擦定律 為常數(shù))，故在管軸r 0r R中心處，切應(yīng)力為零,處,切應(yīng)力為最大，且 與半徑成正比，稱為切應(yīng)力呈 K 字分布，答案(b)。 在圓管流動中，紊流的斷面流速分布符合：（ab線變化規(guī)c）拋物線規(guī)律；（d）對數(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)驗公式確定符合對數(shù)分布規(guī)律或者指數(shù)分布規(guī)律。答案(d)。 在圓管流動中，層流的斷面流速分布符合：（ab線變化規(guī)c）拋物線規(guī)律；（d）對數(shù)曲線規(guī)律。解：對圓管層流流速分布符合拋物線規(guī)律。答案(c)。dd 2d 變直徑管流，小管直徑 ，大管直徑Re 0.5Re1，兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是：（a）12Re ReRe 1.5ReRe 2Reb）c）d）。21212121 dV1d 2d解：圓管的雷諾數(shù)為，由于小管直徑 處的流速 是大管直徑121VV VRe