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 ? , z , t 则流动不属于（ ）。 ) ?? ? f ( x ?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??8、动量方程的适用条件是( ) 。 (?QV)in1 / 8

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，管路的特性曲线方程为He?28?4.8?10Q，（注：式中H的单位为m，Q的单位为m3/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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22参考答案：

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5×104Pa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

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?x4 / 8

????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＝36m3/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

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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