流体力学练习题及答案
一、单项选择题
1、下列各力中,不属于表面力的是( )。
A .惯性力
B .粘滞力
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 .粘性是实际流体的物性之一
B .构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力
C .流体粘性具有阻碍流体流动的能力
D .流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s
3、在流体研究的欧拉法中,流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度,迁移加速度反映( )。
A .由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率
B .流体速度场的不稳定性
C .流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率
D .流体的膨胀性
4、重力场中平衡流体的势函数为( )。
A .gz -=π
B .gz =π
C .z ρπ-=
D .z ρπ=
5、无旋流动是指( )流动。
A .平行
B .不可压缩流体平面
C .旋涡强度为零的
D .流线是直线的
6、流体内摩擦力的量纲
[]F 是( )。
A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML
D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ,则流动属于( )。
A .三向稳定流动
B .二维非稳定流动
C .三维稳定流动
D .二维稳定流动
8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。
A .理想流体作定常流动
in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B.粘性流体作定常流动
C.不可压缩流体作定常流动
D.流体作非定常流动
9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时,以下陈述错误的是:沿流动方向( ) 。
A.流量逐渐减少B.阻力损失量与流经的长度成正比C.压强逐渐下降D.雷诺数维持不变
10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失()。
A.一定不相等B.之和为单位质量流体的总能量损失C.一定相等D.相等与否取决于支管长度是否相等
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.边界层内流体的流动为湍流
C.边界层内是有旋流动D.边界层内流体的流动为混合流
12、指出下列论点中的错误论点:()
A.平行流的等势线与等流线相互垂直B.点源和点汇的流线都是直线
C.点源的圆周速度为零D.点源和点涡的流线都是直线
13、关于涡流有以下的论点,指出其中的错误论点:涡流区域的( )。
A.涡流区域速度与半径成反比B.压强随半径的增大而减小
C.涡流区域的径向流速等于零D.点涡是涡流
14、亚音速气体在收缩管中流动时,气流速度()。
A.逐渐增大,压强逐渐增大B.逐渐增大,压强逐渐减小
C.逐渐减小,压强逐渐减小D.逐渐减小,压强逐渐增大
15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生()现象。
A.离心泵内液体温度上升B.气缚
C.离心泵内液体发生汽化D.叶轮倒转
参考答案:1.A 2.B 3.A 4.B 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.C 12.D 13.B
14.B 15.C
二、填空题
1、在平衡流体中, 静压强相等的各点所组成的面称为等压面 ,平衡流体内任一点所受的质
量力与通过该点的 等压面 互相垂直。
2、温度升高时,液体的粘度 减小 ,而气体的粘度 增大 。
3、实际流体在圆管中作层流流动时, 截面平均流速是管内中心流速的 1/2 倍。
若将管子换为管径比原管径大20%管子,沿程阻力损失将是原来的 48.2 %。
4、离心式通风机的风量是以 单位时间内从风机出口排出 的气体体积,并以 风机进口处气体的状态计。
5、在对有旋流动的研究中,斯托克斯定理建立了 旋涡强度 与 速度环量 间的等量关系。
6、在101.33kPa 下用20℃的清水测定某离心泵抗气蚀性能,于某流量下测得泵内恰好发生气蚀时,泵入口处的压强为60.1kPa ,据此求得此时的允许吸上真空度为 4.2 m 水柱。
三、计算题
1、当压强增加4×104Pa 时,某种液体的密度增长0.015%,求该液体的压缩系数。
解:0=+=⇒=dV Vd dM V M ρρρ
ρρd dV V -=
N m dp d dp V dV p /1075.310
4%015.011294-⨯=⨯==-=ρρβ
2、已知某平面流动的势函数:2
2y x x -+=ϕ 求流速和流函数。
解: y y
x x u 2 ,12-=∂∂=+=∂∂=ϕυϕ
C x f x f y x f y x x f y xy x u y
=='∴=-='+=∂∂++=+==∂∂)(,0)(2)(2)(212υψψψ 令C =0,则流函数为
y xy +=2ψ
3、如图所示,水在压强作用下从密封的下水箱沿竖直管道流入上水箱
中,已知h =50cm ,H =3m ,管道直径D =25mm ,λ=0.02,各局部
阻力系数分别为ζ1=0.5,ζ2=5.0,ζ3=1.0,求:为维持稳定的管中
流速V =1m/s ,下水箱的液面压强应保持在多少Pa?
解:以下水箱液面为基准面,列两液面的伯努利方程:
j f w h h h H h h H g
p +++=++=)()(0ρ 沿程水头损失:m g g V D L h f 143.021025.05.0302.022
2=⨯+⨯==λ
局部水头损失:()()m g g V h j 332.0215.00.50.122
2
321=⨯++=++=ζζζ
总水头损失:m h h h j f w 475.0=+=
所以,Pa h h H g p w 38995)(0=++=ρ
4、已知:一个水平放置的90º弯管输送水
d 1=150mm ,d 2=100mm
p 1=3.06×105Pa ,Q =0.03m 3/s
求:水流对弯管的作用力大小和方向(不计水头损失)。
求解要点:s m d d V V s m d Q V /825.3)(/70.14221121
1====
π
取1-1、2-2两断面列伯努利方程
2
2222211V p V p +=+ρρ
求得 Pa p 52100.3⨯=
对选取的控制体列动量方程:
x 方向:)0(111V Q R A p x -=-ρ
y 方向:)0(222-=-V Q A p R y ρ
解得,y x R R ,
22y
x R R R += 36.24==x y
R R arctg θ
所以,水流对弯管壁的作用力为R 的反作用力,大小相等,方向相反。
5、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 仅与d 和λ有关?
求解要点:在水箱液面与出水口断面间列伯努利方程:
f h g
V l h +=+22
g
V d l h f 22
λ= ()()l d l h d g d l l h g V ++=++=λ
λλ212 进一步可求得
流量Q 仅与d 和λ有关时h 之值。
6、如图输水管道,拟用U 形水银压差计连接于直角弯
管处测量管中水流量,已知:d 1=300mm ,d 2=100mm ,
压差计的最大量程读数Δh max =800mm ,水流量范围Q
=10~100L/s 。
试问:(1)该压差计的量程是否满足测量的需求?
(2)当Δh =300mm 时,水流量为多少?
(注:忽略水头损失,水银密度为13600kg/m 3,
水的密度1000 kg/m 3)
解(要点):(1)以0-0断面为基准面,列1-1、2-2两断面的能量方程:
()2g V 2g V 0222211
++∆+=++γγp h z p
()2g V V 212221-+∆+=-h z p p γ
以最大流量计算对应的压差计读数 s m A Q V /42.13.014.31.04211=⨯⨯==, s m A Q V /74.121.014.31.04222=⨯⨯==
由等压面a -a 得压强关系:
h p z p Hg ∆-=-γγ21 则 z h p p Hg γγ+∆=-21
(1) )
(2)( ,2)(212221222
1ρρρργργγγγγ--=∆∴==-+∆+=+∆=-Hg Hg Hg Hg g V V h g g g
V V h z z h p p 代入数据求 max 648h mm h ∆<=∆
所以该压差计的量程能满足流量测量的需求。
(2) 将连续性方程:41
22221)(22d d g V g V =代入方程(1)得:: )
(2))(
1(41222ρρρ--=∆Hg g d d V h 代入数据 0.004V )100013600(2))300100(
1(10003.022422=--=g V 求得:s L d V .Q .V /68785066
82222=⨯==
当Δh =300mm 时,水流量为68L/s。