流體力學習題解答

1、流體力學習題解答一、填  空 題1流體力學中三個主要力學模型是（1）連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體力學模型（3）無粘性流體力學模型。2在現(xiàn)實生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強或某一點的壓強。4均勻流過流斷面上壓強分布服從于水靜力學規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，壓強為mmHg時的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的

2、性質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強的變化，將等值地傳到其他各點（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。12液體靜壓強分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。=13靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在需要測定的容器孔口上，另一端開口，直接和大氣相通。15在微壓計測量氣體壓強時，其傾角為，測得cm 則h=10cm。16作用于曲面上的水靜壓力的

3、鉛直分力等于其壓力體內(nèi)的水重。17通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。19靜壓、動壓和位壓之和以表示，稱為總壓。20液體質(zhì)點的運動是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動狀態(tài)稱為紊流。21由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速，其中稱為上臨界速度，稱為下臨界速度。22對圓管來說，臨界雷諾數(shù)值。23圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，且成反比，而和管壁粗糙無關(guān)。24根據(jù)繁榮變化特征，尼古拉茲實驗曲線可分為五個阻力區(qū)，分別是層流區(qū)；臨界區(qū)；紊流光滑區(qū)；紊流過渡區(qū)和紊流粗糙區(qū)。26速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。28正三

4、角形斷面管道(邊長為a)，其水力半徑R等于，當量直徑de等于。29濕周是指過流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。30層流運動時，沿程阻力系數(shù)與有關(guān)，紊流運動沿程阻力系數(shù)在光滑管區(qū)與有關(guān)，在過渡區(qū)與有關(guān)，在粗糙區(qū)與有關(guān)。33不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是。38幾何相似是指流動空間幾何相似。即形成此空間任意相應兩線段夾角相同，任意相應線段長度保持一定的比例 。二、判 斷 題1當平面水平放置時，壓力中心與平面形心重合。 對2一個工程大氣壓等于98kPa,相當于10m水柱的壓強。對3靜止液體自由表面的壓強，一定是大氣壓。錯4靜止液體的自由表面是一個水平面，也是等壓面。對5當靜止液體受到表面壓強

5、作用后，將毫不改變地傳遞到液體內(nèi)部各點。對6當相對壓強為零時，稱為絕對真空。錯7某點的絕對壓強小于一個大氣壓強時即稱該點產(chǎn)生真空。對8流場中液體質(zhì)點通過空間點時，所有的運動要素不隨時間變化的流體叫恒定流。對9恒定流時，流線隨的形狀不隨時間變化，流線不一定與跡線相重合。錯10漸變流過水斷面上動水壓強的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強分布規(guī)律相同。對 11流線是光滑的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯12一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷面流速的4倍。對 13彎管曲率半徑Rc與管徑d之比愈大，則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯14隨流動雷諾數(shù)增大，管流

6、壁面粘性底層的厚度也愈大。錯15水泵的揚程就是指它的提水高度。錯16管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯17當流速分布比較均勻時，則動能修正系數(shù)的值接近于零。錯18流速分布越不均勻，動能修正系數(shù)的值越小。錯19在水流過水斷面面積相等的前提下，濕周愈大，水力半徑愈小。對20圓形管的直徑就是其水力半徑。錯21為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯22在研究紊流邊界層的阻力特征時，所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實際厚度小于粗糙高度。對三、簡 答 題1什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？

7、答： 粘滯性是當流體流動時，在流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 牛頓內(nèi)摩擦定律是： ；不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。2在流體力學當中，三個主要的力學模型是指哪三個？答：（1）連續(xù)介質(zhì)；（2）無粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計流體的壓縮性和熱脹性的而對流體物理性質(zhì)的簡化。7為什么水平面必是等壓面？答：由于深度相等的點，壓強也相同，這些深度相同的點所組成的平面是一個水平面，可見水平面是壓強處處相等的面，即水平面必是等壓面。8什么是等壓面？滿

8、足等壓面的三個條件是什么？答： 在同一種液體中,如果各處的壓強均相等由各壓強相等的點組成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。12什么是絕對壓強和相對壓強？答： 絕對壓強：以毫無一點氣體存在的絕對真空為零點起算的壓強。相對壓強：當?shù)赝叱痰拇髿鈮簭姙榱泓c起算的壓強。13什么叫自由表面？答： 和大氣相通的表面叫自由表面。14什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區(qū)別是什么？答： 流線是某一瞬時在流場中畫出的一條空間曲線，此瞬時在曲線上任一點的切線方向與該點的速度方向重合，這條曲線叫流線。 區(qū)別：跡線是流場中流體質(zhì)點在一段時間過程中所走過的軌跡線。流線是由無究多個質(zhì)點組成的

9、，它是表示這無究多個流體質(zhì)點在某一固定瞬間運動方向的曲線。而跡線則是在時間過程中表示同一流體質(zhì)點運動的曲線。15什么是流場？答：我們把流體流動占據(jù)的空間稱為流場，流體力學的主要任務就是研究流場中的流動。16什么是歐拉法？答：通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。17什么是拉格朗日法？答：通過描述每一質(zhì)點的運動達到了解流體運動的方法。18什么是恒定流動？什么是非恒定流動？答： 動平衡的流動，各點流速不隨時間變化，由流速決定的壓強、粘性力也不隨時間變化，這種流動稱之為恒定流動反之為非恒定流動。19什么是沿程損失？答： 在沿程不變的管段上，流動阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程

10、阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。20什么是局部損失？答：在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱為局部阻力?？朔植孔枇Φ哪芰繐p失為局部損失。24什么叫流管、流束、過流斷面和元流？答：在流場內(nèi)，取任意非流線的封閉曲線L，經(jīng)此曲線上全部點做流線，這些流線組成的管狀流面，稱為流管。流管以內(nèi)的流體，稱為流束。垂直于流束的斷面稱為流束的過流斷面，當流束的過流斷面無限小時，這根流束就稱為元流。29什么是幾何相似、運動相似和動力相似？答： 幾何相似是指流動空間幾何相似，即形成此空間任意相應兩線段交角相同，任意相應線段長度保持一定的比例。運動相似是指兩流動的相

11、應流線幾何相似，即相應點的流速大小成比例，方向相同。動力相似是指要求同名力作用，相應的同名力成比例。四、計 算 題2 有一矩形底孔閘門，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用點？ 解 kN 作用于閘門中心 圖解 kN3 寬為1m，長為AB的矩形閘門，傾角為，左側(cè)水深 m，右側(cè)水深 m。試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點？ 解 壓強分布圖略，根據(jù)圖計算如下： kN m5 有一圓滾門，長度 m，直徑 m，上游水深 m，下游水深m，求作用于圓滾門上的水平和鉛直分壓力。 解 kN kN6 一弧形閘門AB，寬 m，圓心角 ，半徑 m，閘門轉(zhuǎn)軸

12、恰與水面齊平，求作用于閘門的水靜壓力及作用點。 解 kN kN kN7 油沿管線流動，A斷面流速為2m/s，不計損失，求開口C管中的液面高度。 解 m/s 通過B斷面中心作基準面，寫A、B兩斷面的能 能量方程： m8 用水銀比壓計量測管中水流，過流斷面中點流速u如圖。測得A點的比壓計讀數(shù)mm汞柱。（1）求該點的流速u；（2）若管中流體是密度為g/cm3的油，仍不變，該點流速為若干，不計損失。 解 當管中通水時： m/s當管中通油時： m/s10 直徑為mm的管道在支承水平面上分支為mm的兩支管，A-A斷面壓強為kN/m2，管道流量m3/s，兩支管流量相等：（1）不計水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。 解 m/s m/s kN/m2寫能量方程式：kN當記入損失時：kN/m2同理kN12油的流量cm3/s，流過直徑mm的細管，在m長的管段兩端水銀壓差計讀數(shù)cm，油的密度kg/m3，求油的和值。 解 設若為層流 m/s m2/sPas驗證：故為層流。（2）水頭線略。14 一隔板將水箱分為A、B兩