流體力習題集

1、一、 _選擇題_(本大題共_21_題，每題 1 分，共_21_分。)1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指：（d）（a） 流體的分子；（b） 流體內(nèi)的固體顆粒；（c） 幾何的點；（d） ）幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體。2、作用于流體的質(zhì)量力包括：（c）（a）壓力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面張力。3、與牛頓內(nèi)摩擦定律直接有關的因素是：（b）（a）剪應力和壓強；（b）剪應力和剪應變率；（c）剪應力和剪應變；（d）剪應力和流速。4、水的動力黏度隨溫度的升高：（b）（a）增大；（b）減??；（c）不變；（d）不定。5、流體運動黏度的國際單位是：（a）（a）；（b）；（c

2、）；（d）。6、靜止流體中存在：（a）（a）壓應力；（b）壓應力和拉應力；（c）壓應力和剪應力；（d）壓應力、拉應力和剪應力。7、相對壓強的起算基準是：（c）（a）絕對真空；（b）1個標準大氣壓；（c）當?shù)卮髿鈮?；（d）液面壓強。8、絕對壓強與相對壓強、真空度、當?shù)卮髿鈮褐g的關系是：（c）（a）=+；（b）=+；（c）=-；（d）=+。9、 在密閉容器上裝有U形水銀測壓計，其中1、2、3點位于同一水平面上，其壓強關系為：（c）（a） >>；（b） =；（c） <<；（d） <<。10、 垂直放置的矩形平板擋水，水深3m，靜水總壓力P的作用點到水面的距離為：

3、（c）（a）1.25m；（b）1.5m；（c）2m；（d）2.5m11、用歐拉法表示流體質(zhì)點的加速度等于：（d）（a）； （b）； （c）； （d）+。12、恒定流是：（b）（a）流動隨時間按一定規(guī)律變化；（b）各空間點上的流動參數(shù)不隨時間變化；（c）各過流斷面的速度分布相同；（d）遷移加速度為零。13、均勻流是：（b）（a）當?shù)丶铀俣葹榱悖唬╞）遷移加速度為零；（c）向心加速度為零；（d）合加速度為零。14、無旋流動限于：（c）（a）流線是直線的流動；（b）跡線是直線的流動；（c）微團無旋轉(zhuǎn)的流動；（d）恒定流動。15、變直徑管，直徑=320mm,=160mm,流速=1.5m/s。為：（c）

4、（a）3m/s；（b）4m/s；（c）6m/s；（d）9m/s。16、 等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1、2、3、4為面上各點，各點的流動參數(shù)有以下關系：（c）（a） =；（b） b）=；（c） c）+=+；（d） （d）+=+。17、伯努利方程中+表示：（a）（a）單位重量流體具有的機械能；（b）單位質(zhì)量流體具有的機械能；（c）單位體積流體具有的機械能；（d）通過過流斷面流體的總機械能。18、 水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，有以下關系：（c）（a）>；（b）=；（c）<；（d）不定。19、黏性流體總水頭線沿程的變化是：（a）（a）沿程下降；（

5、b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。20、黏性流體測壓管水頭線的沿程變化是：（d）（a）沿程下降；（b）沿程上升；（c）保持水平；（d）前三種情況都有可能。21、平面流動具有流函數(shù)的條件是：（d）（a）無黏性流體；（b）無旋流動；（c）具有速度勢；（d）滿足連續(xù)性。二、 _是非題_(本大題共_29_題，每題 1 分，共_29_分。)1、 理想流體就是不考慮粘滯性的、實際不存在的，理想化的流體。（ ）2、 在連續(xù)介質(zhì)假設的條件下，液體中各種物理量的變化是連續(xù)的。（ ）3、 粘滯性是引起流體運動能量損失的根本原因。（ ）4、 牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的流體。（ ´ ）

6、5、 牛頓內(nèi)摩擦定律只適用于管道中的層流。（ ´ ）6、 有旋運動就是流體作圓周運動。（ ´ ）7、 溫度升高時，空氣的粘度減小。（ ´ ）8、 流體力學中用歐拉法研究每個質(zhì)點的軌跡。（ ´ ）9、 平衡流體不能抵抗剪切力。（ ）10、 靜止流體不顯示粘性。（ ）11、 速度梯度實質(zhì)上是流體的粘性。（ ）12、 流體運動的速度梯度是剪切變形角速度。（ ）13、 恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流。（ ´ ）14、 跡線與流線分別是Lagrange和Euler幾何描述；它們是對同一事物的不同說法；因此跡線就是流線，流線就是跡線。（ ´

7、; ）15、 對于平衡流體，其表面力就是壓強。（ ）16、 水深相同的靜止水面一定是等壓面。（）17、 在平衡條件下的流體不能承受拉力和剪切力，只能承受壓力，其沿內(nèi)法線方向作用于作用面。（）18、 平衡流體中，某點上流體靜壓強的數(shù)值與作用面在空間的方位無關。（）19、 平衡流體中，某點上流體靜壓強的數(shù)值與作用面在空間的位置無關。（ ´ ）20、 平衡流體上的表面力有法向壓力與切向壓力。（ ´ ）21、 直立平板靜水總壓力的作用點就是平板的形心。（ ´ ）22、 靜止液體中同一點各方向的靜水壓強數(shù)值相等。（）23、 只有在有勢質(zhì)量力的作用下流體才能平衡。（）24、

8、作用于平衡流體中任意一點的質(zhì)量力矢量垂直于通過該點的等壓面。（）25、 不可壓縮液體連續(xù)性微分方程只適用于恒定流。（ ´ ）26、 過流斷面垂直于速度方向，因此，其就是垂直于速度方向的垂直平面。（ ´ ）27、 如果流體的密度即不隨空間變化，也不隨時間變化，即控制體體積不變，則該流體為不可壓縮流體。（ ´ ）28、 對于理想流體，同一流線上的流體質(zhì)點，它們的能量相等。（ ´ ）29、 當質(zhì)量力可以忽略不計，過流斷面接近平面時，過流斷面上的靜壓強按靜止液體中的靜壓強的規(guī)律分布。（ ´ ）三、 _計算題_(本大題共_10_題，每題 5 分，共_50

9、_分。)1、為了進行絕緣處理，將導線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過。已知導線直徑為0.8mm；涂料的黏度=0.02，模具的直徑為0.9mm，長度為20mm，導線的牽拉速度為50，試求所需牽拉力。解：（kN/m2）（N）答：所需牽拉力為N。2、活塞加壓，缸體內(nèi)液體的壓強為0.1Mpa時，體積為1000，壓強為10Mpa時，體積為995，試求液體的體積彈性模量。解：（Mpa）（m3）（pa）答：液體的體積彈性模量pa。3、用多管水銀測壓計測壓，圖中標高的單位為m，試求水面的壓強。解：（kPa）答：水面的壓強kPa。2.12 繪制題圖中面上的壓強分布圖。解：2.23 矩形閘門高=3m，寬=2m，上游水

10、深=6m，下游水深=4.5m，試求：（1）作用在閘門上的靜水總壓力；（2）壓力中心的位置。解：（1）圖解法。壓強分布如圖所示：（kPa）（kN）合力作用位置：在閘門的幾何中心，即距地面處。（2）解析法。（kN）（m）（kN）（m）合力：（kN）合力作用位置（對閘門與渠底接觸點取矩）：（m）答：（1）作用在閘門上的靜水總壓力kN；（2）壓力中心的位置在閘門的幾何中心，即距地面處。2.24 折板一側(cè)擋水，板寬=1m，高度=2m，傾角=，試求作用在折板上的靜水總壓力。解：水平分力：（kN）（）豎直分力：（kN）（）（kN），答：作用在折板上的靜水總壓力kN。2.25 一弧形閘門，寬2m，圓心角=，半

11、徑=3m，閘門轉(zhuǎn)軸與水平齊平，試求作用在閘門上的靜水總壓力的大小和方向。解：（1）水平壓力：（kN）（）（2）垂向壓力：（kN）（）合力：（kN）答：作用在閘門上的靜水總壓力kN，。2.26 擋水建筑物一側(cè)擋水，該建筑物為二向曲面（柱面），=，為常數(shù)，試求單位寬度曲面上靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力。解：（1）水平壓力：（）（2）鉛垂分力：（）答：單位寬度曲面上靜水總壓力的水平分力，鉛垂分力。2.27 已知速度場=2+2+2，=-+，=+-。試求點（2，2，1）在=3時的加速度。解：（m/s2）（m/s2）（m/s2）（m/s2）答：點（2，2，1）在=3時的加速度m/s2。3.8已知速度場=

12、，=，=。試求：（1）點（1，2，3）的加速度；（2）是幾維流動；（3）是恒定流還是非恒定流；（4）是均勻流還是非均勻流。解：（1）（m/s2）（m/s2）（m/s2）（m/s2）（2）二維運動，空間點的運動僅與、坐標有關；（3）為恒定流動，運動要素與無關；（4）非均勻流動。已知平面流動的速度場為=，=,、為常數(shù)，試求流線方程并畫出若干條上半平面（>0）的流線。解： 或 為線性方程答：流線方程為。3.11已知平面流動的速度場為=，=，其中為常數(shù)。試求流線方程并畫出若干條流線。解： 為圓心在的圓族。答：流線方程為，為圓心在的圓族。3.12已知平面流動的速度場為=。求=1時的流線方程，并畫出

13、14區(qū)間穿過軸的4條流線圖形。解：當秒時，過的流線為：過的流線為：過的流線為：過的流線為：答：=1時的流線方程為。3.13不可壓縮流體，下面的運動能否出現(xiàn)（是否滿足連續(xù)性條件）？（1）=2；=（2）=；=（3）=；=；=解：（1）不能出現(xiàn)。（2）能出現(xiàn)。（3）不能出現(xiàn)。3.14已知不可壓縮流體平面流動，在方向的速度分量為=-2+2。試求速度在方向的分量。解：答：速度在方向的分量。求兩平行平板間，流體的單寬流量，已知速度分布為=。式中=0為中心線，=為平板所在位置，為常數(shù)。解：單寬流量為：答：兩平行平板間，流體的單寬流量為。3.17下列兩個流動，哪個有旋？哪個無旋？哪個有角變形？哪個無角變形？（

14、1）=，=；=0（2）=，=，=0式中、是常數(shù)。解：（1）有旋。無角變形。（2）無旋（不包括奇點）。存在角變形運動。3.18已知有旋流動的速度場=2+3，=2+3，=2+3。試求旋轉(zhuǎn)角速度和角變形速度。解：答：旋轉(zhuǎn)角速度，角變形速度。4.7一變直徑的管段，直徑=0.2m，=0.4m，高差=1.5m，今測得=30，=40，處斷面平均流速=1.5.。試判斷水在管中的流動方向。解：以過A的水平面為基準面，則A、B點單位重量斷面平均總機械能為：（m）（m）水流從B點向A點流動。答：水流從B點向A點流動。4.8利用皮托管原理，測量水管中的點速度。如讀值=60mm，求該點流速。解：（m/s）答：該點流速m

15、/s。4.9水管直徑50mm，末端閥門關閉時，壓力表讀值為21。閥門打開后讀值降至5.5，如不計水頭損失，求通過的流量。解：（1）水箱水位（m）（2）閥門開啟后，從水箱液面到儀表處列伯努利方程，可得：（m/s）（m3/s）答：通過的流量m3/s。4.10水在變直徑豎管中流動，已知粗管直徑=300mm，流速=6。為使兩斷面的壓力表讀值相同，試求細管直徑（水頭損失不計）。解：以過下壓力表處的水平面為基準面，列伯努利方程如下：，m，取，當時，有：（m/s）由連續(xù)性方程（mm）答：細管直徑為mm。4.12水箱中的水從一擴散短管流到大氣中，直徑=100mm，該處絕對壓強=0.5大氣壓，直徑=150mm，

16、試求水頭，水頭損失忽略不計。解：（1）以出水管軸線為基準面，列管徑與處的伯努利方程，可得：取，kPa（m/s）（2）從液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）答：水頭m。4.19矩形斷面的平底渠道，其寬度為2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，該斷面上游的水深為2m，下游水面降低0.15m，如忽略邊壁和渠底阻力，試求渠道的流量。解：以上游渠底為基準面，列上、下游過水斷面的能力方程：其中：，m，m，m，m（m3/s）（m/s）（m/s）答：渠道的流量m3/s。4.20下列不可壓縮流體、平面流動的速度場分別為：（1）=；=（2）=；=（3）=；=試判斷是否滿足流函數(shù)和流速勢的存在條件，并求、。解：（1），滿足連續(xù)方程，流速數(shù)存在。又，有旋，故不存在。，流速數(shù)（2），流動不存在。（3），故流速數(shù)存在。又