流體力學綜合試題庫(全)

1、一、填空題1 .流線不能相交（駐點處除外），也不能是折線，因為流場內(nèi)任一固定點在同一瞬間只能（有一個速度向量），流線只能是一條光滑的（曲線或直線）。2 .由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速Vk小于由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速vk,其中vk稱為（上臨界）速度，Vk稱為（下臨界）速度。3 .圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與（雷諾數(shù)）有關，且成反比，而和（管壁粗糙）程度無關。4 .對圓管來說，臨界雷諾數(shù)值Rek=（2000）。5 .根據(jù)K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)）。6 .速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失,

2、稱為局部損失。7 .層流運動時，沿程阻力系數(shù)入與f（Re）有關，紊流運動沿程阻力系數(shù)入在光滑管區(qū)與f（Re）有關，在過渡區(qū)與f（Re,K）有關，在粗糙區(qū)與f（K）有關。dd8 .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）的性質(zhì)，稱為流體的（熱脹性）。9 .圓管層流中斷面平均流速等于最大流速的（一半）。10 .1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。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)）的液體。13 .測壓管是一根玻

3、璃直管或U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）。14 .在現(xiàn)實生活中可視為牛頓流體的有（水）和（空氣）等。15 .文丘里管用于管道中（流量）的測定。16 .在工程常用的溫度和壓強范圍內(nèi)，溫度對流體粘度的影響很大，液體粘度隨溫度的升高而（減少），氣體粘度隨溫度的升高而（增大）。17 .作用在流體上的力有（表面力）和（質(zhì)量力）兩種。18 .同流體有關的主要物理性質(zhì)有流體的（慣性）、（壓縮性）、（粘性）、（表面張力）等。19 .判斷等壓面的原則，在重力場中（靜止）、（連續(xù)）、（同種）的等壓面是水平面。20 .某種油的運動粘度是4.28X10-7m2/s,密度是

4、678kg/m3,則其動力粘度為（）PaS。21 .流體流動時，引起能量損失的重要原因是（流體的粘性）22 .流線與跡線一定重合的流動是（恒定流動）。23 .流體在圓管中滿流是，最大摩擦切應力在（管壁處），最小摩擦切應力在（軸線上），最小流速在（管壁處），最大流速在（軸線上）。24 .任何實際流體的流動都存在（）和（）兩種截然不同的狀態(tài)，這兩種流態(tài)是通過（雷諾數(shù)）來劃分的。25 .描述流體運動的兩種方法是（拉格朗日法）和（歐拉法）。26 .半徑為r的圓形過流斷面，其水力半徑（r/2）。27 .矩形的斷面300X400,風是為27000m3/h,則斷面平均流速為（）m/s。28 .管道內(nèi)水流速度

5、突然變化的因素（如閥門突然關閉）是引發(fā)水擊的條件，水本身具有（慣性和壓縮性）則是發(fā)生水擊的內(nèi)在原因。29 .善于發(fā)射的物體同時也善于（吸收）30 .灰體與其他物體輻射換熱時，首先要克服（表面熱阻）達到節(jié)點，而后再克服（空間熱阻）進行輻射換熱。31 .實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比，稱為物體的（黑度）。32 .傅立葉導熱基本定律的數(shù)學表達式（）33 .凡波長入=0.38400科m的電磁波，屬于（熱射線）。1一34 .在輻射換熱系統(tǒng)中稱為（表面熱阻）。35 .由兩根同心圓管組成的間壁式換熱器稱為（管殼式換熱器）。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

6、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

7、 .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，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯15 .粘滯力是物體固有的物理性質(zhì)，它只有在液體靜止狀態(tài)下顯示出來，并且是引起液體能量損失的根源。錯16 .實際流體中總水頭線總是沿程下降的，而測壓管水頭線在一定條件下會沿程上升。對17 .流體是一種承受任何微小的切應力都會發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)。對18 .在平衡液體中等壓面就是等勢面。對19 .畢托管是測定管道斷面上點的流速的，其原理是基于能量守恒。對20 .靜水壓強相同的點所構(gòu)成的平面

8、或曲面稱為等壓面。對21 .長為b,高為h的充滿運動流體的矩形截面管道，其水力半徑是ah/2（a+h）。對22 .圓形管的直徑就是其水力半徑。錯23 .有壓的粘性管流，對流動起主導作用的是粘滯力。錯24 .在不可壓縮流體中，流線族的疏密反映了該時刻流場中各點的速度大小。流線越密，流速越大，流線越疏，流速越小。25 .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動叫恒定流。對26 .水平放置的等直徑圓管道，沿水流方向，前一斷面的壓強水頭一定大于后一斷面的壓強水頭。對27 .圓管層流時，任意截面的流速呈拋物面。對28 .流體流動的阻力損失一般指沿程損失和局部損失。對29 .流線是光滑

9、的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯30 .理想流體沒有粘性。對31 .有水在同一水平管道中作穩(wěn)定流動，管道橫截面積越大，流速越小，壓強就越小。錯分析：水在同一水平管道作穩(wěn)定流動，由連續(xù)性方程和伯努利方程，得SlVi=S2V2Pi112;P21J22若S1AS2,則V1Vv2,必有P1>P2,所以此說法不正確。32.由直徑為15cm的水平光滑的管子，把20c的水抽運到空氣中去。如果抽水保持水的流速為30cm/s,已知20c水的粘度1.005X10-3Pa/S,則水在管子中的流動形態(tài)屬于湍流。（）分析：水在管子流動形態(tài)由雷諾數(shù)來確定。計算其雷諾數(shù)11030.30.151.00510=4

10、.481043000可見做紊流流動。、選擇題1.下面關于流體粘性的說法中，不正確的是：（D）A.粘性是流體的固有屬性；B.粘性是運動狀態(tài)下，流體有抵抗剪切變形速率能力的量度；C.流體的粘性具有傳遞運動和阻滯運動的雙重性；D.流體的粘度隨溫度的升高而增大。2.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。3.應用粘性流體總伯努利方程時，兩截面之間（D）A.必定都是急變流B.必定都是緩變流C.不能出現(xiàn)急變流D.可以出現(xiàn)急變流4.相對壓強是指該點的絕對壓強與（A）的差值。A.標準大氣壓B.當?shù)卮髿鈮?/p>

11、C.真空壓強D.工程大氣壓5.圓管層流中，沿程損失與流速的（D）A. 0.5次方成正比B. 1.5次方成正比C. 1.0次方成正比D.2次方成正比6.有水在同一水平管道中流動，已知A處的橫截面積為SB=5cm2,A、B兩點壓強差為1500Pa,則A處的流速為（SA=10cm2,B處的橫截面積為A）。分析：由連續(xù)性方程SaVa=SbVb得Vb=2va；又由伯努利方程即求出vA的值。D.4m/s12PA.二:A-PB27.有水在一水平管道中流動，已知A處的橫截面積為SA=10cm2,B處的橫截面積為SB=5cm2,A、B兩點壓強之差為1500Pa,則管道中的體積流量為（CA.1x10-3m3/sB

12、.2X10-3m3/s分析：按上題的步驟求出管中某處的流速，如C.1X10-4m3/sA處的流速)°_-4D.2X10m3/sVa,根據(jù)體積流量的定義Qv=Sava,即可求出結(jié)果。8.氣體與液體的粘度隨著溫度的升高分別A.減小、減小B.增大、減小C.減小、增大D.增大、增大9.畢托管可以用作測量流體的（A.點流速B,斷面平均流速C.壓強D.流量10.在房間中利用火爐進行取暖時，其傳熱方式為:A.傳導和對流B.傳導和輻射C.傳導、對流和輻射D.對流和輻射11.流體靜壓強P的作用方向為（A）。A.指向受壓面B.垂直指向受壓面C.垂直受壓面12.不可壓縮理想流體在重力場中作穩(wěn)定流動的系統(tǒng)中

13、，總能頭線是總能頭線是（A）。D.平行受壓面（C）,而實際流體的A.下降B.上升13.溫度升高時，液體的粘度A.升高B.降低C.水平B)C.D.可上可下,而氣體的粘度（A14.在重力作用下的液體內(nèi)部靜壓強隨深度A.直線B.拋物線C.15.下列各力中，不屬于表面力的是（A.慣性力B.粘滯力C.不變八按（對數(shù)曲線A）壓力D.時升時降A）變化。D.D.雙曲線16.下列關于流體粘性的說法中，不準確的說法是（A.粘性是實際流體的物理性質(zhì)之一B.構(gòu)成流體粘性的因素是流體分子間的吸引力C.流體粘性具有阻礙流體流動的能力表面張力）D.流體運動粘度的國際單位是17.對流換熱牛頓冷卻定律式為m2/s。=ct（VM

14、指出其中的熱阻表達式是（B）A.:FB.C.D.a18.一般而言，金屬比非金屬（介電體）的導熱系數(shù)值是A.較高的B.較低的19.格拉曉夫準則Gr越大，則表征（C.相等的A）D.（A）接近的A.浮升力越大B.粘性力越大C.慣性力越大D.動量越大20.水平圓筒外的自然對流換熱的定型尺寸應?。ˋ.圓筒的長度B.圓筒外徑C.圓筒內(nèi)徑)D.圓筒壁厚度21 .灰體的吸收率是（C）A.1B.大于1C.定值D.變量并小于122 .對于灰體，吸收率愈大，其反射率（A）A.愈小B.愈大C.適中D.不變23 .由輻射物體表面因素產(chǎn)生的熱阻稱為（C）A.導熱熱阻B.對流熱阻C.表面熱阻D.空間熱阻24 .管殼式換熱器

15、歸類于（）A.間壁式B.回熱式C.混合式D.再生式25 .已知輸油管直徑d=250mm長度l=8000m,油的密度=850kg/m3,運動粘度v=0.2cm2/s,若保持層流流態(tài)，此時過流斷面上軸線處的流速為（）A.73.6cm/sB.36.8cm/sC.18.4cm/sD.9.2cm/s四、計算題例1-2:動力粘度0=0.172Pas的潤滑油在兩個同軸圓柱體的間隙中，如圖1-6,外筒固定，內(nèi)徑D=120mm間隙=0.2m,試求：當內(nèi)筒以速度u=1m/s沿軸線方向運動時圖1-6a,內(nèi)筒表面的切應力工；當內(nèi)筒以轉(zhuǎn)速n=180r/min旋轉(zhuǎn)時圖1-6b,內(nèi)筒表面的切應力工。解內(nèi)筒外徑d=D-25=

16、120-20.2=119.6mm當內(nèi)筒以速度u=1m/s沿軸線方向運動時,-1口曲dy0.17210.210，二860Pa當內(nèi)筒以轉(zhuǎn)速n=180r/min旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)角速度00=21,內(nèi)筒表面的切應力60內(nèi)筒表面的切應力圖i啕同軸物柱體的切應力2二180,0.172d60=60=1937.8Pa0.210補充例題3.如圖，在兩塊相距20mm勺平板間充滿動力粘度為0.065（Nl-s）/m2的油，如果以1m/s速度拉動距上平板5mm面積為0.5m2的薄板（不計厚度）。求（1）需要的拉力F;（2）當薄板距下平面多少時？F最小。5mm15mmif-1m/s0.5m2解（1）duT=k&

17、dy平板上側(cè)摩擦切應力：平板下側(cè)摩擦切應力:121=0.06513(N/m2)0.005122=0.0654.33(N/m2)0.015拉力：F=(i2)A=(134.33)0.5=8.665(N)11F=0.065()H20-H'對方程兩邊求導，當F=0時求得H=10mm此日F最小。作業(yè)1-3.圖示為一采暖系統(tǒng)圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹，為了防止管道及暖氣片脹裂，特在系統(tǒng)頂部設置一膨脹水箱，使水的體積有自由膨脹的余地。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積V=8m3,加熱前后溫差t=50oC,水的膨脹系數(shù)弱爐a=0.0005,求膨脹水箱的最小容積。.,dVV解由3=得：dTdV=VdT=0.000

18、5850=0.2m3故膨脹水箱的最小容積為0.2m3例2-1如圖，敞開容器內(nèi)注有三種互不相混的液體，P1=0.8P1P2=0.8P3,求側(cè)壁處三圖2日敞開容黯根測壓管內(nèi)液面至容器底部的高度hi，h2，h3解；由連通器原理，列等壓面方程，可得(h3-2-2)P1g,從而得=6m/2-2)P1g+2P2g,從而得知h2=4+2P1/P2=5.6mh1P3g=2P1g+2P?g+2P3g，從而得知h1=2+(2Pi+2P2)/P3=4.88m例2-2立置在水池中得密封罩如圖所示，試求罩內(nèi)A',B,C三點的壓強。圖2-11密封罩解；開口一側(cè)水面壓強是大氣壓，因水平面是等壓面,B點的壓強Pb=0

19、，則A點的壓強Pa=pB：ghAB=1009.81.5=14719PaPc7ghBC二Pbp=0-10009.8072.0"19614PaC點的真空壓強p=19614Pa例2-3容器A被部分抽成真空，容器下端接一玻璃管與水槽相通，玻璃管中水上升h=2m,水的密度P=1000kg/m3,求容器中心處的絕對壓強p；和真空度p”，當時當?shù)卮髿鈮簆a=98000PaPa圖2-12水槽解；由水槽表面取等壓面，有p；+Pgh=Pa，則p二pa-：gh=98000-10009.82=78400PapvA=pa-pA=98000-78400=19600Pa例題2-4如圖為一復式水銀測壓計，用以測量水

20、箱中水的表面相對壓強。根據(jù)圖中讀書（單位為m）計算水箱水面相對壓強p0。水圖217復式水銀閱壓計解；水箱水面相對壓強為p0,由圖2-17讀書寫得p0(3.0-1.4);g-(2.5-1.2尸Hgg(2.5-1.2)：g-(2.3-1.2)：Hgg=水面相對壓強po=-(3.0-1.4)：g-(2.5-1.4)：Hgg一(2.5-1.2)；g(2.3-1.2)：Hgg=(2.5-1.4+2.3-1.2)PHgg-(3.0-1.4+2.5-1.2)Pg=2.2133280-2.99800=264769Pa例題2-5水車沿直線等加速行駛，水箱長，高，盛水深，如圖。試求，確保水不溢出時加速度的允許值。

21、OC圖2-20水平解：選坐標系(非慣性系)Oxyz,O點置于靜止時液面的中心點，Oz軸向上，由式dp=P(XdxYdyZdz)質(zhì)量力X=-a,Y=0,Z=-g代入上式積分，得p=P(-ax-gz)+C由邊界條件，x=0,z=0,p=pa得C=pa貝up=pa：(-ax-gz)令p=paa得自由液面方程z=-xg圖2-21有蓋圓管使水不溢出，x=1.5m,z<H-h=0.6m,gz9.80.62代入上式，斛倚a_-=3.9m/sx-1.5例2-6一高為H,半徑為R的又蓋圓筒內(nèi)盛滿密度為P的水，上蓋中心處有一小孔通大氣。圓筒及水體繞容器鉛垂軸心線以等角速度。旋轉(zhuǎn)，如圖，求圓筒下蓋內(nèi)表面的總壓

22、力p。解；將直角坐標原點至于下蓋板內(nèi)表面與容器軸心線交點，軸與容器軸心線重合，正向向上。在r=0,z=H處水與大氣接觸，相對壓強p=0,代入式（2-21）22p=穴一-gz）c則C=；gH容器內(nèi)相對壓強p分布為122一,p=-：rg（H-z）相對壓強是不計大氣壓強，僅由水體自重和旋轉(zhuǎn)引起壓強。在下蓋內(nèi)表面上z=0,因而下蓋內(nèi)表面上相對壓強只與半徑有關122、p=-rgh下蓋內(nèi)表面上總壓力p可由上式積分得到Rr1-2224_2p=°p2：rdr=°（萬：r：gH）2：rdr-二；，R4gH二R可見，下蓋內(nèi)表面所承受壓力由兩部分構(gòu)成：第一部分來源于水體的旋轉(zhuǎn)角速度o,第二項正好

23、等于筒中水體重力。如果將直角坐標原點置于旋轉(zhuǎn)軸與上蓋內(nèi)表面交點，這時式（2-21）中的積分常數(shù)C和相對壓強p表達式都將發(fā)生變化，但不影響最終結(jié)果，讀者可自行導出。解；圓板形心（圓心）在水面之下例2-8一直徑為1.25m的圓板傾斜地置于水面之下（書P27圖2-24）,其最高點A,最低點B到水面距離分別為0.6m和1.5m,求作用于圓板一側(cè)水壓力大小和壓力中心位置。hc=(1.50.6),2=1.05myc=1.051.25(1.5-0.6)=1.458m圓板面積A=二d24=3.141.2524=1.227巾2形心壓強pc=:gh=1.059807=10297Pa圓板一側(cè)水壓力大小為P=pcA=

24、102971.227-12634N對于圓板Ic=巾/64=3.14乂1254/64=0.12m4壓力中心在形心之下，兩點沿圓板距離為ye=IC(Ay)=0.12(1.2271.458)=0.067m由此可得壓力中心距形心0.067m。例2-9鉛直矩形閘門，如圖（書P29圖2-28）,頂邊水平，所在水深h1=1m,閘門高h=2m寬b=1.5m,試用解析法和圖解法求水靜止壓力ffi22B鉛宜矩形閘U水岸壓力解；（1）先用解析法求pP的大小，方向和作用點。設稀有液面處為大氣壓pa,相對壓強為零。延長BA交自由液面于O點。OB方向即為y軸，Ox軸垂直紙面，如圖（2-28a）所示。由式（2-13）,先求

25、矩形形狀中心C處的壓強pc=Pg"=Pgg+M=9807父（1+1）=19614Pa矩形閘門受到水靜壓力則為P=pA=1961421.5=58.8kN方向如圖2-28a所示，垂直閘門。壓力中心D的求法，按公式（2-26）11.523v=v=-L=212=2.17mYdYcYA21.52(2)應用圖解法計算P2-28(b)先繪制矩形閘門的靜水壓強分布圖，將壓強分布圖分解為矩形和三角形，如圖pA=：ghA=98071=9807PapB=：ghB=98073=29421Pa則單位寬度閘門受到的水靜壓力11_p=Pp2=pAh1(pB-pA)h=980721(29421-9807)2=196

26、1419614=39.23kN寬度為b=1.5m的閘門受到的水靜壓力為P=1.5p=1.539.23=58.84kN再求壓強中心D,以B為矩心應用合力矩定理Yc五一P12P23yD所以2Yd19614196143:0.83m39230或者壓強中心D矩水面高度為3-0.83=2.17m.由此可見，兩種方法所得的計算結(jié)果完全相同。2-1解：Pbhg=3.0m,hAB=3.5m,hB=：g=3.0mH2O,PB=ghg=9.81000>3.0=29400pa,PA=pb-'ghg=Pa2.94104-9.81000>3.5=-4900pa,h1=12g=-0.5mH2O2-3解：

27、H=1.5m,h2=0.2m,油=800kg/m，根據(jù)真空表讀數(shù)，可知M點相對壓強PM=-980pa,.P_P,P小1-2是等壓面P1=PM+g(H+h1+h2)P2=油gh1+Hggh2p1=p2pppPM+g(H+h1+h2)=gh+gh2-980+9.8W00(1.5+h1+0.2)=9.880Oh1+136009.80.2h1=5.6m2-5斛：PM=4900pa,h1=0.4m,h2=1.5mPA=Po+gh2=PM+gh2pPo=PM+g(h1-h2)=4900-9.81000>(0.4-1.5)=-5800pa2-7解："=30°L=0.5m,h=0.1

28、mP+二gh=:glsin:有：P=Pg(lsin"-h)=9.81)000><0.5Sin30°-0.1)=1470pa2-17解：b=1m,0t=45°,h1=3m,h2=2m圖解法1繪制壓強分布圖：1ph1-h2b9.8X1000m(3-2)2父1壓力分為兩部分：p1=S1.b=2g(h1-h2)sin45=2Msin45=6.93KN_2h1-h2V1一二作用方向垂直于閘門指向右.作用點：3sin45=0.94mh2.9.81000(3-2)21P2=S2b=：§(幾f).b=sin45sin45=27.72KN作用方向垂直于閘門向右

29、。h11h2y2二一.作用點：sin452sin45=2.83m總壓力大?。篜=P1+P2=6.93+27.72=34.65KN總壓力作用方向垂直于閘門指向右：根據(jù)合力矩定理：Py=P1y1+P2y2有作用點：RyP2y26.930.9427.722.83y=P34.65=2.45md=762mm一P=4kg.m17°.2mm的管子吸入密度1的氨氣，經(jīng)壓縮后，由直徑d2=38.1mm的管子以V2=10ms的速度流出，此時密度增至2=20kgm'。求：質(zhì)量流量Qm；流入速度V1。解;可壓縮流體的質(zhì)量流量為QmJI2V2A2=2040.0381=0.228kg.s根據(jù)連續(xù)方程"V1A1=1v2A2=0.228kgs例3-30.228=9.83m.sn4-0.07624（圖P493-8（b）所示，輸水管道經(jīng)三通管匯流,Q1=1.5m3s,Qr2.63ms2過流斷面面積A=0.2m，試求斷面平均流速V2。解；流入和流出三通管的流量相等，即Q1q2y3則可得斷面平均流速Q(mào)2Q3Q12.6-1.5v"AA20.2=5.5m.su如圖。測得A點的比壓計讀數(shù)例3-4.用水銀比壓計量測管中水流，過流斷面中點流速h=60mm汞柱。（1）求該點的流速u；（2）若管中流體是密度為0.8g/cm3的油，Ah仍不變，該點流速為若干，不計損失。2解uPa2g2