流体力学试题一、判断题（每题1分，共10分）1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。

（ ）2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。

（ ）3、公式gv d l h f 22λ=既适用于层流，也适用于紊流。

（ ）4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。

（ ）5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。

（ ）6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。

（ ）7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。

（ ）8、圆形管的直径就是其水力半径。

（ ）9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。

（ ） 10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。

（ ）二、填空题（每空2分，共20分）1、流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。

2、当压力体与液体在 时为实压力体，否则为虚压力体。

3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__ 和__ __。

4、简单管路是指 和 沿程不发生变化的管路系统。

5、局部阻力系数与 、 、 有关。

三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、不可压缩流体指忽略 的流体。

A ．密度B ．密度变化C ．粘度D ．粘度变化 2、连续介质模型意味着 。

A ．流体分子之间没有间隙B ．流体中的物理参数是连续函数C ．流体分子之间有间隙D ．流体不可压缩3、已知不可压缩流体的流速场为u x =f （y ，z ），u y =f （x ），u z =0，则该流动为 。

A ．恒定一元流 B ．恒定二元流 C ．恒定三元流 D ．非恒定均匀流4、静水压力的方向 。

A ．与受力面平行B ．与受力面斜交C ．与受力面外法线方向一致D ．与受力面内法线方向一致 5、均匀流过流断面上各点的 等于常数。

A ．pB ．gpz ρ+ C ．g u g p 22+ρ D ．g u g p z 22++ρ 6、已知突然扩大管道前后管段的管径之比d 1/d 2=0.5，则突扩前后断面平均流速之比v 1/v 2为 。

A ．4 B ．2 C ．1 D ．0.5 7、圆管湍流的断面流速分布为 。

A ．线形B ．抛物线C ．正弦D ．对数 8、局部水头损失产生的原因是 。

A ．边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B ．壁面存在粘性切应力C ．局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D ．局部流速分布很均匀 9、当虹吸管内流体流动时，虹吸管最高处压强 。

A ．大于大气压B ．小于大气压C ．等于大气压D ．不确定10、如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2 中加一个调节阀，则水头损失 。

A ．h w 1> h w 2B ．h w 1< h w 2C ．h w 1= h w 2D ． h w 1= h j 阀 11、水力最优断面 是指的渠道断面。

A ．造价最低B ．糙率最低C ．q v 、i 、n 一定时，过流面积A 最大D ．A 、i 、n 一定时，通过流量q v 最大 12、相对压强是指该点的绝对气压与__ _ 的差值。

A ．标准大气压B ．当地大气压C ．真空压强D ．工程大气压 13、静止流体中任意一点的压强与 无关。

A ．点的位置B ．作用面的方向C ．流体的种类D ．重力加速度 14、密度ρ、动力黏度μ、管径d 和断面平均流速v 的无量纲组合为 。

A ．μρvd B ．v d μρ C ．ρμvd D ．vdρμ 15、关于水流流向的正确说法是 。

A ．水一定是从高出往低处流 B ．水一定是从流速大处往流速小处流C．水一定是从压强大处往压强小处流D．水一定是从机械能大处往机械能小处流四、计算题（共40分）1、如图所示，闭容器内盛有油和水，油层厚h1=40cm，油的密度ρ0=850kg/m3，盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm，水银柱的高度低于油面h=50cm，水银的密度ρHg=13600 kg/m3，试求油面上的计示压强（10分）。

题1图2、某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米?（15分）hhhA12题2图3、有一水平喷嘴，如图所示，D1=200mm和D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345KPa，出口为大气，p a=103.4KPa，出口水速为22m/s。

求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。

（15分）题3图答案一、判断题（每题1分，共10分）1. 一切流体都是牛顿流体。

ⅹ2．流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。

ⅹ3．平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=0 （√）4．过水断面都是平面。

ⅹ5．实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。

（√）6．在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。

（√）7．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re和管长l有关。

ⅹ8．其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。

（√）9．只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。

ⅹ10．在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。

（√）二、选择题（每题2分，共30分）1．C 2．B 3．C 4．B 5．B 6.C 7．C 8．C 9．B 10．A 11. A 12. D 13.A14.B 15.A三、填空题：（每小题2分，共20分）1、根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为⎽⎽⎽⎽短管⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽长管⎽⎽⎽⎽。

2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为v m= 0.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=⎽⎽⎽4⎽⎽⎽⎽m/s 。

3、用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称为⎽⎽⎽⎽当地加速度⎽⎽⎽⎽⎽，另一部分称为⎽⎽迁移加速度⎽⎽⎽。

4、明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr⎽⎽⎽＜⎽⎽⎽1（填写＜或＞或＝）。

５、在非惯性坐标系中，质量力包括⎽⎽⎽⎽重力⎽⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽⎽惯性力⎽⎽⎽⎽⎽。

６、描述流体的运动方法有⎽⎽⎽⎽拉格朗日法⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽欧拉法⎽⎽⎽⎽。

四、计算题（４题，共40分）１、（10分）一扇形闸门如图3所示，宽度b=1.0m，圆心角α=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向图3[解] 水平分力：kN b h h g A gh F x c px 145.4432.381.910002=⨯⨯⨯=⋅⨯==ρρ (2分，列对公式给1分)压力体体积：322221629.1)45sin 3(8]321)345sin 3(3[)45sin (8]21)45sin ([m h h h h h V =-⨯+-⨯=-+-=οοοοππ (2分,列对公式给1分) 铅垂分力：kN gV F pz 41.111629.181.91000=⨯⨯==ρ （2分，列对公式1分)合力：kN F F F pz px p 595.4541.11145.442222=+=+= (2分，列对公式给1分)方向：ο5.14145.4441.11arctanarctan===pxpz F F θ (2分，列对公式给1分)２、（10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：m 25.0=A D ，24m N 1085.7⨯=A p ；50.0=B D m ，24m N 1091.4⨯=B p ，流速 1.2=B v m/s ，1m =h 。

试判断流动方向，并计算A 、B 两断面之间的水头损失。

图4解：设液流由A →B ，基准水平面为O —O ，取A 、B 两断面，列总流的伯努利方程 （2分）l h gv p z gv p z +++=++222222221111αγαγ（3分）根据连续性方程B B A A A v A v =得ABB A A A v v =代入上式 (3分) 代入数据得m 1.3=l h 水柱。

因为0〉l h ,所以所设方向正确。

即A →B （2分）３、（12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角045=α的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直径mm d 6001=，下游管道直径mm d 3002=，流量0.425V q =m 3/s ，压强kPa p 1401=，求水流对这段弯头的作用力，不计损失。

图5[解] （1）用连续性方程计算A v 和B v1221440425 1.50.6V q .v πd π⨯===⨯m/s ； 22224404256.020.3Q .v πd π.⨯===⨯m/s (2分，列对公式给1分) （2）用能量方程式计算2p210.1152v g =m ；221.8492v g=m 2212211409810.115 1.849122.9822v v p p g .()g g ρ⎛⎫=+-=+⨯-= ⎪⎝⎭kN/m 2(2分，列对公式给1分)（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力R 的分力为Y X R R 和，列出y x 和两个坐标方向的动量方程式，得 (2分)2222cos 45(cos 450)4y p d F Q v πρ-︒+=︒-22112221cos 45(cos 45)44x p d p d F Q v v ππρ-︒-=︒- (2分)将本题中的数据代入：22112221cos 45(cos 45)44x V F p d p d q v v ππρ=-︒-︒-=32.27kN (1分)2222cos 45cos 454y V F p d q v πρ=︒+︒=7.95 kN (1分)F ==33.23kN (1分)10tan13.83y xF F θ-== (1分)4、（8分）做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm ，测量段长度l=4m ，3m kg 1000=ρ，23m Ns 10518.1-⨯=μ。

试求：(1)当流量Q=0.03L/s 时，管中的流态? (2)此时的沿程水头损失系数λ=？ 解：（1）3222230.03100.16985m/s(1.510)4410000.16985 1.510Re 1678.352320(2000)Rec1.51810Qv d vd ππρμ----⨯===⨯⨯⨯⨯⨯===<=⨯（共5分，算对v 给2分，公式对给1分，算对Re 给3分，公式对给1分） 所以管中流态为层流。

（1分）（2）64640.03899Re 1671.144λ=== （2分,公式列对给1分）。