流体力学习题及参考答案

09流体力学习题1及参考答案

一、单项选择题（共15分，每小题１分）

1、下列各力中，属于质量力的是（ ）。

A．离心力 B．摩擦力C．压力 D．表面张力

2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A．粘性是实际流体的固有属性

B．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C．流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 D．动力粘度与密度之比称为运动粘度

3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成，当地加速度反映（）。

A．流体的压缩性B．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 C．流体速度场的不稳定性D．流体速度场的不均匀性

4、重力场中流体的平衡微分方程为（ ）。

A．dpgdzB．dpgdzC．dpdz D．dpgdz

5、无旋流动是指（ ）的流动。

A．速度环量为零 B．迹线是直线C．流线是直线 D．速度环量不为零

6、压强的量纲A.MLtp是（ ）。

122B.MLtC.ML11tD.MLt

1

uf(y,z)7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于（ ）。 f(x,z,t) w0

A．非均匀流B．非稳定流动 C．稳定流动D．三维流动

F(QV)out)in8、动量方程的适用条件是(   ( QV) 。

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A．仅适用于理想流体作定常流动 B．仅适用于粘性流体作定常流动

C．适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动 D．适用于理想流体与粘性流体作定常流动

9、在重力场中作稳定流动的系统，沿流动方向总水头线维持水平的条件是 ( ) 。 A．管道是水平放置的B．流体为不可压缩流体 C．管道是等径管D．流体为不可压缩理想流体

10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（ ）。

A．不相等 B．之和为总能量损失 C．相等 D．不确定

11、边界层的基本特征之一是（ ）。

A．边界层内流体的流动为层流 B．与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小 C．边界层厚度沿流动方向逐渐减薄 D．边界层内流体的流动为湍流

12、指出下列论点中的错误论点：（）

A．平行流的等势线与流线相互平行B．涡流的径向速度为零 C．无旋流动也称为有势流动 D．点源的圆周速度为零

13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：( )。 A．以涡束诱导出的平面流动，称为涡流B．点涡是涡流

C．涡流的流线是许多同心圆 D．在涡流区域速度与半径成正比

14、超音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大 B．不变C．不确定D．逐渐减小

15、为提高离心泵的允许安装高度，以下哪种措施是不当的？（ ） A．提高流体的温度 B．增大离心泵吸入管的管径

C．缩短离心泵吸入管的管径 D．减少离心泵吸入管路上的管件

参考答案：1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.C 8.D 9.D 10.C 11.B 12.A 13.D 14.D 15.A

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二、填空题（共12分,每小题２分）

1、静止流体中任一点的静压强大小与其作用面在空间的方位无关，与该点位置相关。

2、理想流体是指 不考虑粘性的流体；不可压缩流体是指忽略密度变化 的流体。

３、粘性流体沿缓变流流动产生的阻力损失称为 沿程阻力损失 ，在急变流处产生的阻力损失称为 局部阻力 。

４、调节往复泵流量的方法有： 改变活塞冲程 ， 旁路调节 等。

５、造成边界层分离的原因，在于 逆压强梯度 作用和 物面粘性滞止效应 的共同影响。

6、已知某输水管路中，泵的特性曲线方程为H407.210Q，管路的特性曲

3

线方程为He284.810Q，（注：式中H的单位为m，Q的单位为m/s）。

4242当输水量为8.5L/S时，消耗于阀门调节的水头损失是3.33 m.。

三、简答题（共18分,每小题6分）

(1)分别写出理想流体和粘性流体总流的伯努利方程。比较它们的相同之点和不同之处。

V2p2V1p1gzgz参考答案：理想流体的伯努利方程： 212222V1p1V2p2zzhw 粘性流体总流的伯努利方程：11222gg2gg它们的相同之点：是能量守恒定律在流体流动系统的应用结果；均适用于不可压缩流体；反映流动系统中动能、势能、静压能之间的相互关系。

不同之处是：理想流体伯努利方程表明，理想流体沿流动方向的总水头保持不变；粘性流体总流的伯努利方程则表明，为了克服粘性阻力，粘性流体沿流动方向的总水头是逐渐减少的。

(2)为何流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向？

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参考答案：

因为:(1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面；

(2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。

(３)流体的压缩性指的是什么？列举出两种反映流体的压缩性的参数。在工程实际应用中，如何考虑液体和气体的压缩性？

参考答案：流体在一定温度下，体积随压强增大而缩小的特性称为流体的压缩性。 反映流体的压缩性的参数有：压缩系数、体积模量、音速。

一般而言，液体的压缩性很小，但当压强变化很大时（如水击和水下爆炸），应考虑液体密度的变化；气体的压缩性很大，但在流速不太高，压强变化较小的情况下，可将气体视为不可压缩流体。

四、计算题（六题，共55分）

１、（5分）当压强增加5×10Pa时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的体积模量。 解：MVdMVddV0

4

VdVd 111Edp51042.5108PapdV1d0.02%Vdp

ux22x4y2、（10分）已知某不可压缩流体平面流动的速度分布规律为：

2xy2y判断说明该流动是否连续？是否无旋？并求出流函数。 解：

u2x2, 2x2 xyu0 xy满足连续性方程，所以流动连续。

u4, 2yyx推荐精选

u2y40 xy所以流动有旋。

ux22x4yyx2y2xy2y2f(x)

2xy2yf(x)2xy2yxf(x)0,f(x)C令C＝0，则流函数为

x2y2xy2y2

3、（14分）图示离心泵管路系统，将常压下20℃的水从低位槽抽到高位槽，已知输送水量：Q＝36m/h，吸入管（泵前）直径100mm,吸入管长10m(含局部阻力的当量长度),摩擦系数λ1=0.02。排出管（泵后）直径75mm,排出管长50m(含局部阻力的当量长度), 摩擦系数λ2=0.03。常压下，20℃水的密度可取1000kg/m。泵的效率为55%。 求：（1）泵的轴功率N为多少kw？

（2）泵入口处的真空表读数应该是多少Pa? 解：Q＝36m/h=0.01m/s (1) 泵的轴功率N 泵吸入管内的流速为:

3

3

3

3

Vi4Q40.011.27m/s 22d10.1泵压出管内的流速为

VoV1(d121002)1.27()2.26m/s d275在断面1-1和2-2之间列伯努利方程，并移项整理得

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22HPP1u2u1e(z2z1)2g2ghf12P2P1g0,(z2z1)7mu222u120,hlV221le1il2le2Vof12(1d)(2d)12g22g＝（0.02101.2720.1）29.810.03302.262＋（0.075)29.813.3mHe73.310.3mNeHegQ10.39.8110000.011.01kwNNe1.010.551.84kw

（2）泵入口处的真空表读数 取1－1、B断面列伯努利方程：

V2212gzp1Vip1g2gzBBghf1B 1.272pB 02g1.798100.164 2 hf1(l1le1)ViB1

d12g ＝（0.02101.272

0.1）29.81

0.164m解得 pB19092Pa 4、（12分）已知：一个水平放置的90º弯管输送水 d1＝150mm，d2＝75mm

p5

1＝2.06×10Pa，Q＝0.02m3

/s

求：水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。

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V1解：

Q4Q1.132m/sA1d12

V2Q4Q4.527m/s2A2d2

取1-1、2-2两断面列伯努利方程

p1V12p2V222g2g 2p2p1V1V221.964105Pa2所以， 对选取的控制体列动量方程： x方向：p1A1RxQ(0V1) y方向：所以，

Ryp2A2Q(V20)

Rx3663NRy958N

22RRxRy3786NarctgRyRx14.66

所以，水流对弯管壁的作用力为R的反作用力R'=-3786N，大小相等，方向相反。 5、（8分）大容器压缩空气灌中的压缩空气，经一收缩喷管向大气喷出，设喷嘴出口处的大气绝对压为101.33kPa,温度为25℃，流速为234m/s,试求压缩空气灌中的温度和压强。 解：p1013301.27m3/kg RT287(2735)kpV2kRT0 代入已知数据，得 由 k12k11.410133023421.4287T0 1.411.2721.41解得T0305K

T3051.41p0p(0)k1101.33()140kPa T278

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6、（6分）如图，水箱中的水通过直径为d，长度为l，沿程阻力系数为λ的立管向大气中泄水，问h多大时，立管排出的流量Q与h无关？

解：在水箱液面与出水口断面间列伯努利方程：

V2hl2ghf

hlV2fd2g

2gdV2ghlhl1ld

dl2gdhlQ224dV4ddl

所以，当hd时，Q与h、l无关。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）

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