流體力學(xué)期末考試復(fù)習(xí)題

倏翁孩大爭(zhēng)

oSHAANXI4UNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY

陜西科技大學(xué)期末考試復(fù)習(xí)題

——第三期

陜西科技大學(xué)編

機(jī)電過控系審

第一篇流體力學(xué)

I

名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）

粘滯性；跡線與流線；層流；質(zhì)量力；偶極流；排擠厚度；順壓力梯度；時(shí)均速

度；輸運(yùn)公式；連續(xù)介質(zhì)假說

二.選擇題（共10小題，每題3分，共30分）

1.絕對(duì)壓強(qiáng)Pabs與相對(duì)壓強(qiáng)P、真空度Pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a之

間的關(guān)系是：

A.Pabs=p+pv；B.p=Pabs-PaC.pv=pa—PabsD.p=pabs+pa

2.如圖所示

A.p（）=pa；B.p（）＞pa；C.p（）＜pa；D.無法判斷。

3.在研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為（

A.牛頓流體及非牛頓流體；B.可壓縮流體與不可壓縮流體；

C.均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D.理想流體與實(shí)際流體。

4.比較重力場(chǎng)（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f稠的

大??？

A.f水＜f水鍬；B.f,k=f水銀；C.f水〉f水銀；D、不一定。

5.流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是（）o

A.流動(dòng)是無旋的；B.必須是平面流動(dòng)；

C.必須是無旋的平面流動(dòng)；D.流線是直線的流動(dòng)。

6.雷諾數(shù)Re反映了（）的對(duì)比關(guān)系

A.粘滯力與重力B.重力與慣性力C.慣性力與粘滯力D.粘滯力與動(dòng)水

壓力

7.一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m,

設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓，則容器內(nèi)氣體部分的相對(duì)壓強(qiáng)為—水柱

（）。

A.2mB.ImC.8mD.-2m

8.如圖所示，仍g0仍g,下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確？

z=z

A*i+P旦j-a+7旦rgB.＜泰=飛+/

c,,A-P3

C-iPj=+啰D.z仔"

9.下列壓強(qiáng)分布圖中哪個(gè)是錯(cuò)誤的？

10.粘性流體總水頭線沿程的變化是（）。

A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三種情況都有可能。

三.計(jì)算題（共3小題，共50分）

1.如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿

與水平成30°夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，

試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。（15分）

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，

油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,

圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱，試求油的流量以及進(jìn)口與喉部

兩截面之間的壓力差。（Pg=8825N/??）（20分）

3.不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為孫+2x-3y+10,試判斷是否存

在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。（15分）

工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

一.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）

1.粘滯性——流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形（流動(dòng)），其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)

生對(duì)變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為

流體的粘滯性或粘性

2.跡線——流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線

流線——同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中的一條線，線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的

速度矢量方向一致

3.層流——流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混

4.量綱和諧——只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中

各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的

5.偶極流——由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動(dòng)

6.排擠厚度——粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相

當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計(jì)算時(shí)將平板表面上移一個(gè)厚度，此為排

擠厚度

7.順壓力梯度——沿流動(dòng)方向壓力逐漸降低，邊界層的流動(dòng)受壓力推動(dòng)不會(huì)產(chǎn)

生分離8.時(shí)均速度——湍流的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化，瞬時(shí)速度的時(shí)間平均值稱

為時(shí)均速度

9.輸運(yùn)公式——將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式

10.連續(xù)介質(zhì)假說——將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)

及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。

二.選擇題（共10小題，每題3分，共30分）

IBC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A

三.計(jì)算題（共3小題，共50分）

1.如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿

與水平成30°夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，

試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。

解：根據(jù)壓強(qiáng)平衡微分方程式：

dp=+Xdy+Zdz）（］分）

題二-1圖

單位質(zhì)量力：

X=-acos30°

7=0

Z=-(g+asin300)(2分)

在液面上為大氣壓強(qiáng)，叨=°代入（1分）

由壓強(qiáng)平衡微分方程式，得：

-acos30°dx-(g+asin30°)dz=0

-acos30°x-(g+asin30°)z=c

代入：x=0,z=0,得：C=0

自由面Z=Zs

自由面方程：

-acos30°x=(g+asin30°)Zg

（2分）

dz-々COS30°八cue

—=tanQ=----------=0.269;8=15。

dxg+dfsin30°（2分）

任意點(diǎn):

dp=p{-acos300dx-gdz-asin30°dz)

..p--pacos300-pgz-p2zsin300+C

x=0;z=0;p=0

：.c=o

..p=一geos30。五一pgz-pazsin30°(4分)

代入自由面方程得：

p

—?=-(2cos30°dx-(g+asin30°)dz+C

P

代入x=0,z=0;時(shí)p=0得C=0

p

-=-acos30°x-(g4-asin300)z

P=p(g4-asin300)h

題三-2圖

p與淹深成正比。（3分）

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動(dòng)方向朝上。

已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,圖中U形管讀書為25cm水銀柱，試

求油的流量以及進(jìn)口與喉部?jī)山孛嬷g的壓力差。（夕g=8825N//）

解：4=30c、m

a.=—x3O2=706.86cm2

故4(1分)

d2=15cm

a,=—xl52=176.7W

故’4(i分)

pg=8825N/，〃2

Az=30cm(2分)

h=25c能水銀柱=25義"歪3?8c瑞版主

(1)8825(2分)

706-86X1763

Q=-J2^h=2L=72x981x352.8=151832C/M/

a：V706.862-176.712

收-（5分）

Q151832

V.214.8cm/5

(2)a,706.86(1分)

Q151832。…,

V1Z===859.2cm/5

2176.71

a2（1分）

由伯努力方程，知

7+^+A_7+匕\。2

Zi+丁+——馬+丁+—

2gpg2gpg(4分)

214.82P|_859.22p,

------+-^-=30+-------+

2x9.81pg2x9.81pg(i分)

=406.3-23.5=382.8cm=3.828加油柱

所以O(shè)g（2分）

3.不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為町+2%-3>+10,試判斷是否存在勢(shì)函數(shù)，如

果存在，求其勢(shì)函數(shù)。

解：

（1）

°=孫+2%-3））+10

與+答答）=《咨+答）=-%。-。）=。5分

此流動(dòng)無旋，存在勢(shì)函數(shù)0。2分

Vr=^=X-32分

V>=-等->-22分

=vxdx+vydy

d?=(x-3)dx+(-y-2)dy3分

^=y-y-3x-2,y1分

II

一、判斷題（對(duì)的打“Y”，錯(cuò)的打“x”,每題2分，共20分）

1.液體的粘度隨溫度的升高而降低，隨壓力的升高而增大。

2.平衡流體中任意點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只能由該點(diǎn)的坐標(biāo)位置來決定，而與該壓強(qiáng)的

作用方向無關(guān)。即作用于同一點(diǎn)上各方向的靜壓強(qiáng)大小相等。

3.若平衡流體在x、y、z方向的單位質(zhì)量力分別為1=5、？=4、7=3,則等壓面方

程為5x+4y+3z=0。

4,流線和跡線實(shí)質(zhì)是一回事。

5.理想流體在有勢(shì)質(zhì)量力的作用下作定常流動(dòng)時(shí)，函數(shù)（卬_巴_《）的值在任一點(diǎn)上保持

P2

不變。

6,同一水頭作用下，出流直徑相同的管嘴與孔口，管嘴出流量大于孔口流量。

7,實(shí)際流體流經(jīng)水力半徑小的過水?dāng)嘌獣r(shí)，流動(dòng)阻力小。

8,實(shí)際流體圓管層流的切應(yīng)力分布是中間最大、管壁邊緣為零的線性分布。

9.尼古拉茨實(shí)驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)2與雷諾數(shù)Re有關(guān)。

10.串聯(lián)管路的總水頭等于各管段水頭損失之和。

二、選擇題（10分）

2

1.伯努利方程中Z+2+M-表示A

/2g

A.單位重量流體具有的機(jī)械能；B.單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；

C.單位體積流體具有的機(jī)械能；D.通過過流斷面的流體所具有的總機(jī)械能。

2.動(dòng)量方程C

A.僅適用于理想流體的流動(dòng)B.僅適用于粘性流體的流動(dòng)

C.理想流體與粘性流體的流動(dòng)均適用D.僅適用于紊流

3.流體在管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，其沿程損失加值與斷面平均流速v的^_A次方成

B.1.75C.1.75-2

4.相對(duì)壓；強(qiáng)的起量點(diǎn)是D

A.絕對(duì)真空；B.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大C.液面壓強(qiáng)。D.當(dāng)?shù)卮髿鈿鈮簤簭?qiáng)；

5.工程上計(jì)算流體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由紊流變?yōu)閷恿鞑捎玫呐R界雷諾數(shù)取為C

A.13800B.2320

C.2000D.1000

三、繪圖題（繪出AB曲面上的壓力體，8分）

四、計(jì)算題（12分）

如右圖，直徑為d=150mm的圓柱，固定不動(dòng)。內(nèi)徑為

小=151.24mm的圓筒，同心地套在圓柱之外。二者的長(zhǎng)度均為

/=250mm。柱面與筒內(nèi)壁之間的空隙充以甘油，轉(zhuǎn)動(dòng)外筒\轉(zhuǎn)速為

n=100r/min,測(cè)得轉(zhuǎn)矩為T=9.091N-m。求甘油的動(dòng)力粘性系數(shù)4。

duv

Fr=uAA—=uA—（7分）

dyh

A=7tdl；v=----；h=-------=0.62mm（3分）

…0.15

〃x100x-----

T=Fr=F—9.091=〃萬x0.15x0.25x--------------J

260x0.62x1O-3

〃=0.792Pa?s（12分）

五、計(jì)算題（20分）

如右圖所示，已知4.=150mm,dB=75mm,a=2.4m,水的流量。=0.02m3/s,

p.-PB=1172N/m2。

2

（1）如果A、B之間的水頭損失表示為，匕L，試求，值。

2g

（2）求出水銀差壓計(jì)中的讀數(shù)〃。

（1）以B為基準(zhǔn)，取A、B斷面列伯努利方程

27

Z.+以+—=z“+或+3+4

y2gY2g

2

z,=a；Zp=0；%=%=1;%=jg-

2g

(8分)

又“善，”華

（12分）

**

代入數(shù)值，4=3.4（14分）

（2）設(shè)B斷面到水銀測(cè)壓計(jì)左支管水銀交界面的垂直距離為b,氏PB開始，用逐段

加減的方法推演到"八，RTWpB+yb+y'h-y(h+b+a')=pA(18分)

由PA_"B=泮-/h,得h=----(PA-pB+/?)=9.5mm

Y-Y

六、計(jì)算題（20分）

如圖所示，計(jì)算圓管突然擴(kuò)大的局部損失。

解：取水平基準(zhǔn)面0-0,過水?dāng)嗝娴膲簭?qiáng)、速度及位置高度如

圖

由于I、II兩過水?dāng)嗝嫔狭骶€已接近平行,即屬于緩變流,

因此可寫出兩斷面的伯努利方程（設(shè)%=[2=1）

29

V

%+P"i+六I=馬+Pi"+六+,%(1)（7分）

y2gy2g

由于在dt時(shí)間內(nèi)從斷面1到II的流速由匕變?yōu)樨埃鶕?jù)動(dòng)量定理得

PiA-p2A2+P1（42-4）+淤2（Z1-Z2）=>o42v2（v2-V.）

整理得立一匕）=（A+Z?！?Z,）（2）（14分）

gYY

由（1）和（2）得么=（%―乙）

,2g

A

由連續(xù)性方程匕=」匕代入上式得（18分）

4

其中$（20分）

七、計(jì)算題（10分）

如圖有一并聯(lián)管路，已知4=100mm,l]=80m,=0.021；d2=75mm,Z9=50m,A2=0.025；

Q=301/s,求。i、。2。

解：由力/]=/l/2；（3分）

/八.u；/（2g）=司2，d2?u；/Qg）

幾,/?

—=—=-d--i----

z?2d22,/1

則，代入數(shù)值得巳=2（7分）

0/&=16/9

則

Q[+。2=Q

2,=16/252=19.21(Vs)

所以解出（10分）

Q2=9/252=10.80(1/S)

tx&a

答案

一、判斷題（每題2分，共20分）

1.液體的粘度隨溫度的升高而降低，隨壓力的升高而增大。V

2.平衡流體中任意點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只能由該點(diǎn)的坐標(biāo)位置來決定，而與該壓強(qiáng)的

作用方向無關(guān)。即作用于同一點(diǎn)上各方向的靜壓強(qiáng)大小相等。，

3.若平衡流體在x、y、z方向的單位質(zhì)量力分別為x=5、F=4、Z=3,則等壓面方

程為5x+4y+3z=0。x

4.流線和跡線實(shí)質(zhì)是一回事。x

5.理想流體在有勢(shì)質(zhì)量力的作用下作定常流動(dòng)時(shí)，函數(shù)（卬_￡_《）的值在任一點(diǎn)上保持

P2

不變。x

6.同一水頭作用下，出流直徑相同的管嘴與孔口，管嘴出流量大于孔口出流J

7.實(shí)際流體流經(jīng)水力半徑小的過水?dāng)嗝鏁r(shí)，流動(dòng)阻力小。x

8.實(shí)際流體圓管層流的切應(yīng)力分布是中間最大、管壁邊緣為零的線性分布。x

9.尼古拉茨試驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)人與雷諾數(shù)Re有關(guān)。x

10.串聯(lián)管路的總水頭等于各管段水頭損失之和。V

二、選擇題（每題3分，共15分）

1.A2.C3.A4.D5.C

三、畫圖題（繪出AB曲面上的壓力體，8分）

BBB

實(shí)壓力體EEN虛壓力體EE7TD實(shí)壓力體。7）8"

四、計(jì)算題（12分）

解：F=/AA—=/.lA—（7分）

dyh

A-ndl；v=.h-d,=0.62mm（3分）

602

…015

,乃x100x----

T=Fr=F-9.091=〃萬x0.15x0.25義-----------2―

260x0.62xl0-3

H-0.792Pa-s（12分）

五、計(jì)算題（20分）

解：（1）以B為基準(zhǔn)，取A、B斷面列伯努利方程

22

2A十y十C2gJ十y十C2g十"/

2（8分）

z.=a；Zp=0；&A=1;%=J?

2g

4。4。

又“VB（12分）

代入數(shù)值，€=3.4（14分）

（2）設(shè)B斷面到水銀測(cè)壓計(jì)左支管水銀交界面的垂直距離為b,從PB開始，用逐段

加減的方法推演到pA,可得PB+yb+y'h-y（h+b+a）=pA（18分）

h（20分）

由PA-PB=Y'-泮，得h=-r-kpA-PB+ya）=9.5mm

六、計(jì)算題（20分）

解：取水平基準(zhǔn)面0-0,過水?dāng)嗝娴膲簭?qiáng)、速度及位置高度如

圖

由于I、II兩過水?dāng)嗝嫔狭骶€已接近平行，即屬于緩變流,

因此可寫出兩斷面的伯努利方程（設(shè)%=。2=1）

22

（1）（7分）

由于在dt時(shí)間內(nèi)從斷面I到II的流速由匕變?yōu)関2，根據(jù)動(dòng)量定理得

P]A|-p2A2+PI（4-A）+92（Z|—Z2）=p42V2“2-匕）

整理得電■（%—%）=（"+Z］）—（上■+Z,）（2）（14分）

gYY

由（1）和（2）得兒=（V|-1，2）

'2g

A

由連續(xù)性方程七=」匕代入上式得（18分）

A2

其中“（20分）

1=（1一?）2

A2

七、計(jì)算題（10分）

解：由//”=；（3分）

4/"4M：/（2g）=4/2/d2.抬/（2g）

0；4/24

t72d24L

則，代入數(shù)值得（7分）

則

。|+。2=。

2=16/25Q=19.21（l/s）

所以解出（10分）

Q2=9/25Q=10.80（1/S）

一.名詞解釋（共10小題，每題3分，共30分）

粘性；邊界層厚度；逆壓力梯度；輸運(yùn)公式、沿程阻力損失、剪切流、水力光滑

管、偶極流、速度梯度、連續(xù)介質(zhì)假說

二、填空題（本大題共7小題，每小題2分，共14分）錯(cuò)填或未填均無分。

1.僅在自由表面存在，液體內(nèi)部并不存在，所以說它是一種局部受力現(xiàn)

象。

2.在同一種靜止液體中（液面與大氣接觸），任意一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)由兩部分組成;

一部分由液面?zhèn)鱽淼拇髿鈮簆a,另一部分是與液體容重了的乘積。

3.任何曲面壁上的靜水總壓力的水平分力及豎向分力都可合并成一個(gè)合力和一

個(gè)。

4.測(cè)壓管可以用來測(cè)量靜壓可以用來測(cè)量動(dòng)壓、靜壓或全壓。

5.應(yīng)用恒定流的伯努力方程時(shí)，兩個(gè)計(jì)算斷面應(yīng)選擇在斷面上。

6.兩液流力學(xué)相似必須滿足兒何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似和邊界條件相似；

非恒定流還需要滿足相似。

7.量綱分析方法要求所選擇的基本物理量參數(shù)至少應(yīng)包含一個(gè)幾何特征參數(shù)，

一個(gè)流體性質(zhì)參數(shù)和一個(gè)參數(shù)。

三.選擇題（共8小題，每題2分，共16分）

1.粘性流體測(cè)壓管水頭線沿流程的變化的規(guī)律：

A、沿程下降B、沿程上升C、保持水平D、前三種情況都有可能。

2.圓管層流流動(dòng)中，過流斷面上切應(yīng)力分布為（）o

（a）（b）（c）④

3.流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是（）；A

A、流動(dòng)是無旋的；B、必須是平面流動(dòng)；

C、必須是無旋的平面流動(dòng)；D、流線是直線的流動(dòng)。

4.流函數(shù)（又稱拉格朗日流函數(shù)）存在的充分必要條件是（）；

A、有勢(shì)流動(dòng)；B、不可壓縮流體的流動(dòng)；

C、平面流動(dòng)；D、不可壓縮流體的平面流動(dòng)。

5.比較重力場(chǎng)（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和的

大??？

A、f，k<f水銀；B、fC、f水=￡水銀；D、不一定。

6.絕對(duì)壓強(qiáng)pabs與相對(duì)壓強(qiáng)P、真空度Pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a之間的關(guān)系是：

A、Pabs=P+Pv；B、p=pabs-PaC、Pv=Pa+PabsD、p=Pabs+pa

7.在重力作用下靜止液體中，等壓面是水平面的條件是

A、同一種液體B、相互連通

C、不連通D、同一種液體，相互連通

8.如圖所示，P'g*Pag,下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確？

題2-8圖

Az+=Zz+RZz+a-Z+R3

A%十名g2+嘮口2p2g-3pj

C?…趨=?3+趨D.z「命—+格

四.計(jì)算題（共3小題，共40分）

1、利用毛細(xì)管測(cè)定油液粘度，已知毛細(xì)管

直徑d—4mm,長(zhǎng)度/=O.5m；

流量Q=1E?/S時(shí)，測(cè)壓管的落差無=15cm

求油液的運(yùn)動(dòng)粘度（10分）

2.如圖所示，水從3m寬的矩形水渠經(jīng)閘門流下，流量

為13m3/s,閘門前后的水位分別為2m和1m。

試求作用在閘門上的力。（20分）

3.流函數(shù)W=x+x2-y2,判斷流動(dòng)是否有勢(shì)，若有勢(shì),

試求速度勢(shì)小。（10分）

工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

一.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）

1.粘性——流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形（流動(dòng)），其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對(duì)變形的

抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘

性

2.邊界層厚度——流體繞流物體，在物面流速?gòu)?逐漸增加到勢(shì)流區(qū)的uo,人為約定

u=0.99uo處為邊界層的外邊界，u=0到u=0.99u0之間為邊界層厚度6。

3.逆壓力梯度——沿流動(dòng)方向壓力逐漸增加，邊界層的流動(dòng)受壓力抑制容易產(chǎn)生分離

4.輸運(yùn)公式——將基于“系統(tǒng)”的質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒原理轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的

表達(dá)式。

5、沿程阻力損失——粘性流體存在阻礙流體運(yùn)動(dòng)的剪切力，表現(xiàn)為伯努力能量守恒方

程中的正比于流程，與雷諾數(shù)相關(guān)的能量損失項(xiàng)。

6、剪切流——兩平行平板之間的流體，因其中?塊板的拖動(dòng)而形成的流動(dòng)方向上無壓

差的流動(dòng)。

7.水力光滑管——邊界層厚度大于管壁粗糙度，流動(dòng)不受管壁粗糙度影響。

8.偶極流——由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動(dòng)

9.速度梯度——速度在垂直與速度方向上的變化率。

10.連續(xù)介質(zhì)假說—將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)

動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。

二.填空題（共7小題，每題2分，共14分）

1.表面張力、2.淹深h、3.合力矩、4.皮托管、5.均勻流、6.初始條件、7.流動(dòng)

特征

三.選擇題（共8小題，每題2分，共16分）

ID；2D；3A；4D；5C；6B；7D；8B；

三.計(jì)算題（共3小題，共40分）

1、利用毛細(xì)管測(cè)定油液粘度，已抑毛細(xì)管直徑4mm，長(zhǎng)度/=O.5m；

流量Q=lcm，/s時(shí),測(cè)壓管的落差/,=15cm

求油液的運(yùn)動(dòng)粘度

n上

L解］/方管中是顯英（1分）-

Q='（2分）

=必"_寅Pghd'

可解出戶=128ZQ=12&Q（2分）2

于是流體的運(yùn)動(dòng)粘度為

￥Kghd*>rX9.81X0.15X0.0044,

p128ZQ128X0.5XIX10-,

=0.185X10-,m7s=0.185cm2/s

（2分）

4X1*10一

~KX0.0004X0.185X10-4

=17.2<2320

假定層流是正確的.（1分）

2、解：設(shè)閘門受力為F；（2分）

Q=13m3/s

V,=13/（3X2）=2.17m/s（l分）

V2=13/（3X1）=4.33m/s（l分）

22

由動(dòng)量定理：PlA-P2AP（KA2-V,A）（5分）

（3分）

=58860N（1分）

p2A2=（y2Pgy28（3分）

=14715N（1分）

F=58860-14715-1000（4.332xlx3-2.172x2x3）

=16151N（3分）

27

3.解i//=x+x-y

:"=-2）’（1分分；匕,=一："=一（1+2x）（1）

dyox

0=產(chǎn)'-°匕）=0流動(dòng)有勢(shì)停）

xdxdy

?=匕=-2y（l分）

dx

。=-2盯+/（?。?分）

vv=的=-2x=-（1+2元）（1分）

dydy

2=T（1分）

/=-y+c（l分分；（p=-2xy-y+c（1）

一.名詞解釋（共10小題，每題3分，共30分）

粘滯性；量綱和諧；質(zhì)量力；微元控制體；穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；動(dòng)量損失厚度；水

力當(dāng)量直徑；逆壓力梯度；連續(xù)介質(zhì)假說；淹深

二.選擇題（共10小題，每題2分，共20分）

1.液體粘度隨溫度的升高而—，氣體粘度隨溫度的升高而一（）。

A.減小，增大；B.增大，減??；C.減小，不變；D.減小，減小

2.等角速度①旋轉(zhuǎn)容器，半徑為R,內(nèi)盛有密度為p的液體，則旋轉(zhuǎn)前后容器

底壓強(qiáng)分布（）；

A.相同；B.不相同；

底部所受總壓力（）。

A.相等；B.不相等。

3.某點(diǎn)的真空度為65000Pa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽镺.IMPa,該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為：

A.65000Pa；B.55000Pa；C.35000Pa；D.165000Pao

4.靜止流體中任意形狀平面壁上壓力值等于一處?kù)o水壓強(qiáng)與受壓面積的乘積

（）o

A.受壓面的中心；B.受壓面的重心；C.受壓面的形心；D.受壓面的垂心；

5.粘性流體靜壓水頭線的沿流程變化的規(guī)律是（）0

A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三種情況都有可能。

6.流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是（）o

A.流動(dòng)是無旋的；B.必須是平面流動(dòng)；

C.必須是無旋的平面流動(dòng)；D.流線是直線的流動(dòng)。

7.動(dòng)力粘滯系數(shù)的單位是（）o

AN,s/mB.N,s/m2C.m2/sD.m/s

8.雷諾實(shí)驗(yàn)中，由層流向紊流過渡的臨界流速％和由紊流向?qū)恿鬟^渡的臨界流

速飛之間的關(guān)系是（）。

A.B.C.%=%；D.不確定

9.在如圖所示的密閉容器上裝有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：

A.Pl=p2=p3；B.Pl>p2>P3；

C.pi<p2Vp3；D.p2<pi<p3o

10.流函數(shù)（又稱拉格朗日流函數(shù)）存在的充分必要條件是（）

A.有勢(shì)流動(dòng)；B.不可壓縮流體的流動(dòng)；

C.平面流動(dòng)；D.不可壓縮流體的平面流動(dòng)。

三.計(jì)算題（共3小題，共50分）

1.如圖所示，一灑水車等加速度a=0.98m/s2向右行駛，求水車內(nèi)自由表面與水

平面間的夾角若B點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)前位于水面下深為h=L0m,距z軸為XB=-1.5m,

求灑水車加速運(yùn)動(dòng)后該點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。（15分）

題三-1圖題三-2圖

2.水自壓力容器穩(wěn)定地流出。表壓PM=1°13X1（）5N/〃？，h=3m。噴嘴直徑

4=50〃""，4=100卯〃。若不記管嘴內(nèi)的液

體和管嘴本身的重力，試求管嘴上螺栓群共

受多大的拉力？（20分）

3.如圖所示為一文丘里流量計(jì)，起作用的是

漸縮管段，氣體流動(dòng)方向如圖，已知?dú)怏w密

度p=1.25奴/加;「I和2—2截面直徑分

別為600mm和400mm,U型管內(nèi)水柱高度為題三-3圖

h=45mm,試計(jì)算體積流量（忽略損失）。（15分）

試卷標(biāo)準(zhǔn)答案

名詞解釋（共10小題，每題3分，共30分）

粘滯性；量綱和諧；質(zhì)量力；微元控制體；穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；動(dòng)量損失厚度；當(dāng)

量直徑；逆壓力梯度；連續(xù)介質(zhì)假說；淹深

粘滯性——流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形（流動(dòng)），其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)

生對(duì)變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為

流體的粘滯性或粘性。

量綱和諧——只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中

各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的（3分）

質(zhì)量力——作用于流場(chǎng)中每一流體質(zhì)點(diǎn)上的力，屬于非接觸力，其大小與質(zhì)

量成正比。單位質(zhì)量流體所受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力。（3分）

微元控制體——根據(jù)需要選取的具有確定位置和形狀的微元流體?？刂企w的

表面稱為控制面

穩(wěn)態(tài)流動(dòng)——流場(chǎng)中各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化

動(dòng)量損失厚度——與理想流體流動(dòng)相比，粘性流體在邊界層內(nèi)減速造成動(dòng)量

損失，如果按理想流體流動(dòng)計(jì)算動(dòng)量（放大速度），必須考慮壁面上移個(gè)距離

（減小流道），這個(gè)距離稱為動(dòng)量損失厚度。

水力當(dāng)量直徑——非圓截面的流道計(jì)算阻力損失時(shí)以水力當(dāng)量直徑代替圓

管直徑，其值為4倍的流道截面積與濕周之比。

逆壓力梯度——沿流動(dòng)方向上壓力逐漸升高，邊界層的流動(dòng)受抑制容易產(chǎn)生

分離。

連續(xù)介質(zhì)假說——將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)

及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。

淹深——流體中某點(diǎn)在自由面下的垂直深度。

二.選擇題（共10小題，每題2分，共20分）

1A；2B,A;3C；4C；5D；6A；7B；8B；9C；10D

三.計(jì)算題（共3小題，共50分）

1.如圖所示，一灑水車等加速度a=0.98m/s2向

右行駛，求水車內(nèi)自由表面與水平面間的夾角叫

若B點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)前位于水面下深為h=l.Om,距z

軸為xB=-1.5m,求灑水車加速運(yùn)動(dòng)后該點(diǎn)的靜

水壓強(qiáng)。（15分）

題三T圖

解：考慮慣性力與重力在內(nèi)的單位質(zhì)量力為（取原液面中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)）

X=-a；Y=0；Z=-g（2分）

代入式歐拉平衡微分方程：布=。（去改+物+2也）（2分）

得：dp=p(-?dx-gd?)

積分得：P=-p(aX+gz')+C(3分)

在自由液面上，有：x=z=O；p=po(1分)

得：C=p()=0(1分)

代入上式得：

P=一?娉x+z)

o

B點(diǎn)的壓強(qiáng)為：

，0=-0g(~+z)=-98OO(￥?x(_1.5)+(-l.O))=1127ON/m2=11.27%

BS98(2

分）

自由液面方程為（?.?液面上po=O）

ax+gz=0（2分）

即:

a=5045'（2分）

2.水自壓力容器穩(wěn)定地流出。表壓

p,M=1o.13X1（）5N/〃廠，h=3m。噴嘴直徑心=50加，

4=100卯"。若不記管嘴內(nèi)的液體和管嘴本身的重力,

試求管嘴上螺栓群共受多大的拉力？（20分）

解：。-2斷面的伯努力方程為

包?+0+力=0+匕-

Pg2g(3分)

匕=2gg~+h)=J2x9.81(10.33xl0+3)=45.66mIs

VPg'（1分）

dVV

V.=22=—=11.42m/s

爾4（1分）

1-2斷面的伯努力方程為

p/一時(shí)

-----1----------

Pg2g2g（3分）

p=2（匕2_v2）=1222（1954.4）=977.2幻V/m2

2'2-2、（2分）

Q=V.-di=V-dl=0.09m3/s

42-（1分）

設(shè)噴嘴作用在控制體上的力為巴，利用動(dòng)量定理，有

24=。。（匕—匕）（3分）

71、

p7;—。（匕-匕）（3分）

232

px=p,J,+pQCV,-V,）=977.2x10xx0.1+1000x0.09（-34.24）=4.6kN

分）

即管嘴上螺栓群所受的拉力為4.6AN（1分）

3.如圖所示為一文丘里流量計(jì)，起作用

的是漸縮管段，氣體流動(dòng)方向如圖，已

知?dú)怏w密度P=L25kg/"/，-I和2一

2截面直徑分別為600mm和400mm,U

型管內(nèi)水柱高度為h=45mm,試計(jì)算體

積流量（忽略損失）。（15分）

解：1-1和2—2截面處于緩變流中（2題三-3圖

分），列總流的伯努力方程有：

22

+—+-^―=Z+—+（3分），其中Z1=Z,（1分）⑴

Pg2g2pg2g

根據(jù)連續(xù)性方程有：

%A|=v2A2（2分）⑵

設(shè)U型管左側(cè)水面到底部（Z=0）的距離為L(zhǎng),有：

Pi+森仁-L）=P2+pg?-L-h）+p水gh（3分）（3）

根據(jù)上述三式帶入已知條件，求得：

i

v2=29.67m/s,（2分）Q=v2A2=3.73m/s（2分）

一.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）

粘滯性；跡線與流線；層流；質(zhì)量力；偶極流；排擠厚度；順壓力梯度；時(shí)均速

度；輸運(yùn)公式；連續(xù)介質(zhì)假說

二.選擇題（共10小題，每題3分，共30分）

1.絕對(duì)壓強(qiáng)Pabs與相對(duì)壓強(qiáng)P、真空度Pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a之

間的關(guān)系是：

A.Pabs=p+pv；B.p=Pabs-PaC.pv=pa—PabsD.p=pabs+Pa

2.如圖所示

A.po=pa；B.po>pa；C.p（）<Pa；D.無法判斷。

3.在研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為（

A.牛頓流體及非牛頓流體；B.可壓縮流體與不可壓縮流體；

C.均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D.理想流體與實(shí)際流體。

4.比較重力場(chǎng)（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f水鍬的

大小？

A.f水vf水銀；B.3〈二f水銀；C.fQf水銀；D、不一定。

5.流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是（）o

A.流動(dòng)是無旋的；B.必須是平面流動(dòng)；

C.必須是無旋的平面流動(dòng)；D.流線是直線的流動(dòng)。

6.雷諾數(shù)Re反映了（）的對(duì)比關(guān)系

A.粘滯力與重力B.重力與慣性力C.慣性力與粘滯力D.粘滯力與動(dòng)水

壓力

7.一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m,

設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓，則容器內(nèi)氣體部分的相對(duì)壓強(qiáng)為—水柱

（）。

A.2mB.ImC.8mD.-2m

8.如圖所示，P'g'Pag,下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確？

K…命』+卷B.電+君力+即

Uz「晶/+君D.…卷f+卷

9.下列壓強(qiáng)分布圖中哪個(gè)是錯(cuò)誤的？

題二-9圖

10.粘性流體總水頭線沿程的變化是（）。

A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三種情況都有可能。

三.計(jì)算題（共3小題，共50分）

1.如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿

與水平成30°夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，

試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。（15分）

題三-1圖

2.有一30cmxl5cm的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，

油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,

圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱，試求油的流量以及進(jìn)口與喉部

兩截面之間的壓力差。（Pg=8825N/加）（2。分）

3.不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為孫+2x-3y+10,試判斷是否存

在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。（15分）

工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

一.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）

1.粘滯性——流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形（流動(dòng)），其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)

生對(duì)變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為

流體的粘滯性或粘性

2.跡線——流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線

流線——同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中的一條線，線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的

速度矢量方向一致

3.層流——流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混

4.量綱和諧——只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中

各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的

5.偶極流——由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動(dòng)

6.排擠厚度——粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相

當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計(jì)算時(shí)將平板表面上移一個(gè)厚度，此為排

擠厚度

7.順壓力梯度——沿流動(dòng)方向壓力逐漸降低，邊界層的流動(dòng)受壓力推動(dòng)不會(huì)產(chǎn)

生分離8.時(shí)均速度——湍流的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化，瞬時(shí)速度的時(shí)間平均值稱

為時(shí)均速度

9.輸運(yùn)公式——將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式

10.連續(xù)介質(zhì)假說——將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)

及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函