23313007 流体力学答案一、单项选择题1. 当空气中的温度从0℃增加至20℃，其运动粘度υ增加15%，密度减少10%，其运动粘度μ将（ A ）A、增加3.5%B、降低3.5%C、增加5%D、降低5%2. 一封闭容器盛有水，在地球上静止时，以竖直向上为正向，其单位质量力为（A ）A、-gB、gC、0 D 无法确3. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。

A 速度B 加速度C 粘性力D 重力4. A、1 kPa B、2 kPa C、8 kPa D、10 kPa绝对压强P abs、相对压强p、真空值p v、当地大气压强a p之间的关系是（ C ）。

5. A、水平面B、斜平面C、旋转抛物面D、球面静止流体各点的（ B ）等于常数。

6.gaA arctan.agB arctan.22arcsin.gaaC+22arccos.gagD+在等角速度旋转液体中，一下说法正确的是（ C ）7. 理想流体的总水头线沿程的变化是( C ) 。

A. 沿程下降B. 沿程上升C. 保持水平D. 前三种情况都有可能8. 在总流伯努利方程中，压强P是渐变流过流断面上的(A)A．某点压强B．平均压强C．最大压强D．最小压强9. 流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( A )A.恒定流B.非恒定流C.非均匀流D.均匀流10. 压强的量纲为（ A ）A、L-1MT-2B、L-2MT-2C、L-1MT-1D、LMT211. 加速度的量纲为（A ）A、LT-2B、L-2MT-2C、L-1MT-1D、L1MT212. 速度v、长度l、时间t的无量纲组合是（D）。

A 、lt vB 、vl tC 、2vt l D 、vt l13. 理想流体的绕流（A ）分离现象.A 、不可能产生；B 、会产生；C 、随绕流物体表面变化会产生；D 、根椐来流状况判别是否会产生. 14. 圆管的水力半径R 与圆管直径的关系是（ C ）。

A 、R=d B 、R=d/2 C 、R=d/4 D 、R=4d15. 圆管层流，管轴心处的流速为s m 8.1。

该断面的断面平均流速为（ D ）A 、s m 4.2B 、s m 8.1C 、m 35.1D 、m 9.016. 对于并联长管道，每根管道的（C ）相等。

A ．流量 B. 切应力 C. 沿程水头损失 D. 水力坡度17. 在并联管道上，因为流量不同，所以虽然各单位重量液体（ D ）相同，但通过各管的水流所损失机械能总量却不相同。

A 、表面张力；B 、粘滞力；C 、测压管水头线；D 、水头损失。

18. 串联管路作为长管计算，忽略局部水头损失与流速水头则（ B ） A 、测压管水头线与管轴线重合；B 、测压管水头线与总水头线重合； C 、测压管水头线是一条水平线；D 、测压管水头线位于总水头线上方。

二、判断题1. 根据流体的可压缩性，流体可以分为可压缩流体和不可压缩流体。

（√）2. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。

（╳）3. 不考虑流体的粘度变化，流体可以视为理想流体。

（╳）4. 静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。

( √ )5. 直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。

（√）6. 静止液体中平板受到的总压力的作用点就是平板的形心。

（×）7. 只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流（×）8. 流体的连续性方程式基于质量守恒定律推导出来的。

（√ ）9. 均匀流中沿流动方向各断面的断面平均流速相同。

（ √ ） 10. 两个流动压力相似，则两个流动的雷诺数相同。

（ × ）11. 两个流动重力相似，则满足1/2()v l g λλλ=。

（ √ ）12. 单位质量惯性力的量纲为LT -2。

（√ ）13. 水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。

(√)14. 当过流断面为非圆过流断面时，判断流动流态的雷诺数通过水力半径来定义，数值为2300。

(×)15. 粘性底层内的流体运动状态为层流。

（ √ ） 16. 长管指的是管线的距离较长。

(×)17. 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。

（ √ ）18. 对于并联长管道，每根管道的沿程水头损失相等。

（ √ ） 三、名词解释1. 相对压强：某点的绝对压强与当地大气压的差值，称为相对压强。

2. 压强水头：开口的测压管的液柱高度，也称压强水头。

3. 位置水头：液体中某点的位置高度，称为位置水头。

4. 测压管水头：位置水头与压强水头之和，称为测压管水头。

5. 流管：在流场中任意画出一条封闭曲线，经过曲线上每一点作流线，则这些流线组成一个管状的表面，称为流管。

6. 欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。

7. 时变加速度：固定空间点的流体质点速度随时间的变化率。

8. 一元流：所有流动参数仅与坐标中某一方向的变量有关，称为一元流动。

9. 动力相似：两流动对应质点所受同名力矢量成同一比例，即各同名力方向一致，大小成比例。

10. 运动相似：两流动的对应点上流体速度矢量成同一比例，即对应点上速度大小成比例，方向相同。

11. 基本量纲:在量纲分析中通常选择少数几个物理量的量纲作为基本量纲。

基本量纲是相互独立的，不能够相互表达。

12. 导出量：由基本量导出的物理量。

13. 层流：各流层质点之间互不掺杂的流动，也即Re<2300的流动。

14. 湍流：流体指点的轨迹曲折、混乱，各流层的流体质点相互混惨，这种流动称为湍流。

Re>2300的流动。

15. 相对粗糙度：绝对粗糙度Δ与管道直径d 的比值Δ/d 称为管道的相对粗糙度。

16. 转捩点：当边界层内的雷诺数达到临界数值，流态转变为湍流。

流动形态转变为湍流的点称为转捩点。

17. 作用水头：任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。

含位置水头、压强水头和速度水头。

18. 压力管路：凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。

19. 长管：指水头损失以沿程水头损失为主，其局部水头损失和流速水头在总损失中所占的比例很小，计算时可以忽略不计的管道。

20. 管嘴出流：在孔口外接一段长l 等于（3-4）d 的圆管，此时的出流称为管嘴出流。

四、简答题1.已知某流体的粘性切应力为τ=5.0N/m 2，动力粘度μ=0.1Pa•s ，试求该流体的剪切变形速率du dy。

答：根据内摩擦定律du dy τμ=可得5501/0.1du sdy τμ===流体的剪切变形速率为50 1/s。

2. 什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性，在液体流动中引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。

为了简化液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，分析其运动规律，再考虑粘滞性加以修正，可以得到实际水流运动规律，这是水力学中重要的研究方法。

3. 试叙述气体和液体的粘性随温度的变化规律，并解释原因。

答：温度升高，液体的粘性降低，空气的粘性升高。

粘性是分子间的吸引力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。

对于液体，分子间距离小，内聚力是液体粘性的决定性因素。

当温度升高，分子间距离增大，吸引力减小，因而液体的粘性降低。

对于气体，气体分子间距离大，内聚力很小，所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的。

温度升高，分子运动加快，动量交换频繁，所以μ值增加。

4. 一封闭水箱（见图），自由面上气体压强为85kN/m2，求液面下淹没深度h为1m处点C的绝对静水压强、相对静水压强和真空度。

解：C点绝对静水压强为C点的相对静水压强为相对压强为负值，说明C点存在真空。

真空压强为5. 解：A、B两点的绝对静水压强分别为故A点静水压强比B点大。

6. 解：特征一静止流体不能承受切应力，也不能承受拉应力，只能承受压应力，即压强，压强的作用方向为作用面的内法线方向。

特征二静止流体中某一点的压强大小与压强作用的方向无关。

7. 答：总流伯努利方程为：221112221222wP V P V Z Z h g g g g ααρρ++=+++其中：Z ：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均位置势能Pg ρ：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均压强势能。

g V 22α：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均动能。

wh ：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均机械能损失，称为总流水头损失8. 已知不可压缩流体的两个速度方程为其中a, b, c, d, e, f,都为常数。

若当z=0时，u z =0，求坐标z 防向的分速度u z 。

解不可压缩流体的流动满足连续性方程可得9. 分析流管束的流体是否可以通过流管流出？解：不能。

根据流线的性质，流线不能相交也不能是折线，流管束的流体是不可以通过流管流出。

10. 什么是流动相似？两个流动相似应该满足什么条件？ 解：流动相似是指两个流动对应点上的同名物理量具有各自的比例关系。

包括几何相似、运动相似和动力相似以及初始条件和边界条件相似。

11. 雷诺数的定义式及物理意义。

解：雷诺数定义为Revl vlρμγ==雷诺数表示了惯性力和粘性力的比值，两个流动的雷诺数相等，表示两个流动的粘性力相似。

12. 判断物理量v、l、ρ是否相互独立？解：各物理量的量纲为13. 根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。

答：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re）；过渡区λ=f2（Re，△/d）；粗糙区λ=f3（△/d），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

14. 湍流的瞬时速度、时均速度、脉动速度、断面平均速度有何联系和区别？答：瞬时流速u，为某一空间点的实际流速，在紊流流态下随时间脉动；时均流速，为某一空间点的瞬时速度在时段T内的时间平均值；脉动速度u＇与时均速度的叠加等于瞬时速度；断面平均速度v，为过流断面上各点的流速（湍流是时均速度）的断面平均值。

15. 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？解：不是固定不变的。

通过对比流动的粘性底层厚度δ与管壁绝对粗糙度值Δ的大小进行判断。

水力粗糙管。

水力光滑管；∆<∆>δδ16. 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

答：17. 管嘴出流产生真空的原因和条件是什么？答：原因是流体质点流动时由于有惯性，因而流线不能成折线，是光滑的曲线，所以能够形成真空区域；条件是：管嘴长度为管径的3～4倍；作用水头H0极限值为9.0m。

18. 管网水力计算遵循的原则是什么？答：①任一节点流入和流出的流量相等；②任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必等于零。