《流体力学》期末考试复习题及参考答案

流体力学复习题
（课程代码392348）
一、名词解释
1、雷诺数
参考答案：用于评价层流和紊流流态的指标，与过流断面平均流速和直径成正比，与流体粘度成反比。

2、层流
参考答案：流体流动的流线相互平行的流动，其圆管流动的雷诺数小于2000。

3、压差阻力
参考答案：流体绕过物体流动的过程中，物体前后对称面上作用的压力差形成的阻力。

4、压力体
参考答案：流体作用在曲面上压力的铅直分量，是曲面边界，过曲面端点做自由水面的延长线或自由水面的垂线与自由水面或自由水面的延长线之间的围合的区域。

5、局部水头损失
参考答案：液体流经管道阀门，弯道，变径等处引起的流体能量的损失。

6、短管
参考答案：在计算流动损失的过程中，既要考虑沿程损失，也要考虑局部损失的管道系统计算。

7、质点
参考答案：假设流体为连续的有质量而大小可以忽略不计的点组成，但每一点又包含大量的水分子。

8、均匀流
参考答案：流道内流体的流线平行，过流断面相等，流速沿程不变的流动。

9、水力半径
参考答案：水力半径是过流断面积与湿周的比值。

10、流线
参考答案：流体在流场中，流体质点的速度方向始终相切的曲线
11、沿程水头损失
参考答案：流体在流动过程中沿管道长度方向的摩擦损失
12、真空度
参考答案：绝对压强低于大气压的压强
13、紊流
参考答案：流体流动的过程中，流速大于临界流速的流动
14、实压力体
参考答案：流体和压力体均处于二向曲面同侧
15、毛细管现象
参考答案：直径很小的两端开口的细管竖直插入液体中，由于表面张力的作用，管中的液面会发生上升或下降的现象
二、填空题
1、流体的粘性是指_____________________________________________。

参考答案：流体运动时产生阻力的性质。

2、体积流量是指___________________________________________________。

参考答案：单位时间内流过过流断面的流体质量
3、流场中速度等物理量不随时间变化的流动称为_______________。

参考答案：恒定流或定常流动
4、按作用方式，作用在流体上的力分为__________和______________。

参考答案：质量力和表面力
5、当流体绕过一个物体时，总阻力由两部分组成，一是________________,二是_________________。

参考答案：绕流阻力、压差阻力
6、尼古拉兹实验的五个阶段是指_____________、_____________、_____________、___________、_________________。

参考答案：层流、过渡区、紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区
7、按雷诺实验的结果来说，流体的流动可以分为______________、_____________两种流态。

参考答案：层流、紊流
8、圆管均匀流中，当流体处于层流状态时，过流断面上的平均流速是该断面最大流速的____________。

此时流体的沿程阻力系数为_________________。

参考答案：二分之一、64/Re
9、绝对压强是指____________________________________________________。

参考答案：以真空压强为零点的压强
10、在运动流体的能量分析中，伯努利方程中的总能量包括________________、______________、_____________三部分。

参考答案：位置势能，压强势能，动能
11、从流体运动的连续性和能量损失分析的角度看，并联管道的特点是_____________________和__________________________。

参考答案：进出节点流量相同，各管段两端流动损失相同
12、从流体的静止和相对运动来说，流体的自由表面是_________________。

参考答案：等压面
三、简述题
1、流体静压强特性有哪些？
参考答案：流体内压力具有各项同性、压强的方向具有各向等值性
2、简述静止流体中，流体作用在二向曲面上总压力如何计算？
参考答案：二向曲面上的总压力可以分解为竖直方向的压力体的重量和水平方向的压力的合成。

合力的大小和方向按矢量合成的原理确定
3、简述流体流动中层流和紊流的区别？
参考答案：层流流体质点运动方向与流动方向平行，紊流流体质点运动运动杂乱，滚动流动，损失增加
4、在作用水头相同的情况下，为什么管嘴出流比孔口出流的流量要大？
参考答案：管嘴出流比起孔口出流在作用水头不变的情况下，管内产生一定的真空度，造成流量增大
5、沿程水头损失与局部水头损失发生条件和结果有什么异同？
参考答案：沿程水头损失在管路的直线段产生，而局部损失在管道的阀门，弯头，接头等处产生。

结果都要发生能量损失，不同条件时能量损失不相同6、牛顿流体与非牛顿流体的区别是什么？
参考答案：牛顿流体符合流体内摩擦定律，流体内部的内摩擦力与接触面成正比，与速度梯度成正比。

而非牛顿流体不符合。

7、什么是流体的压缩性？液体和气体的压缩性有何异同？压缩性的大小用什么度量？ 参考答案：流体体积随着压力变化而变化的性质。

液体和气体的压缩性与压力变化呈正相关。

液体压缩性小，气体压缩性大。

液体的压缩性用压缩系数或弹性模量表示 8、圆管紊流时液流内部由哪几部分组成？与层流时相比，其沿程阻力系数变化有什么不同？ 参考答案：由粘性底层，过渡层和紊流流核区组成。

层流时沿程阻力系数至于雷诺数有关，而紊流时还与管道的内壁粗糙度有关
9、静压强的大小与液体的体积有无关系？如盛有相同液体的容器，如图所示，各容器的容积不同，液体的重量不同，但容器中液体的深度h 相同，容器的底面积A 相同。

试问：容器底面上所受的液体总压力是否相同？为什么？底面上的静压强是否一样？放置容器的桌面上所受的压力是否相同？各为多少？为什么？
参考答案：没有关系。

由于液体密度不同，总压力不一样。

底面上的静压强也不一样。

桌子面上的压力也不相同。

面积虽然相同，压强不同，压力当然也不一样
10、总流连续性方程221
1A V A V =的物理意义是什么？
参考答案：在管道系统中，在没有分叉和汇流的情况下，管道系统中流入和流出的流体体积流量相等。

11、什么是总水头和测压管水头？什么是总水头线和测压管水头线？它们的沿程变化各自有何特点？为什么？什么是水力坡度和测压管坡度？二者在什么情况下相等？
参考答案：运动流体的总水头由三部分组成，而静止流体的总水头由两部分组成。

运动流体中总水头线总是下降的，而测压管水头线不一定，可以沿程增加或减少。

因为总能量总是沿程减少的。

单位长度上总水头的损失或测压管水头的损失分别称为水力坡度和测压管坡度。

当流体处于静止状态的时候，二者相等
12、局部水头损失产生的主要原因是什么？局部阻力系数ζ与哪些因素有关？选用时应注意什么？
参考答案：局部损失主要在管道的阀门和接头或者弯头处，流体流向发生变化，产生能量损失。

局部阻力系数与管道的构造有关。

选用时考虑减少能量损失为宜
13、虹吸管出流的条件是什么？
参考答案：堰顶高于上游水面的高差不能太大，而上下游水面的高差不需足够。

14、伯努利方程的实质说明了什么？
参考答案：在伯努利方程中，流体的流经管道的时候，会发生能量损失，下游位置断面上的总能量总是小于上有断面的总流量，而能量损失的发生是流体与边壁摩擦和阀门，弯头等处的紊流所引起的。

15、已知某液体的运动粘度为4.5×10－6 m 2
/s ，比重为0.86，问其密度和动力粘度各为多
少？
参考答案：根据题意，可知： s /m 1087.386.010
5.4266
--⨯=⨯⨯==νρμ
16、温度为0ºC 的空气，以5m/s 的速度在直径为100mm 的圆管中流动，试确定其流态？（空气的运动粘度为1.37×10-5
m 2
/s ） 参考答案：按照雷诺数的定义，2000m/s 3649610
37.11
.05Vd
Re 5
>=⨯⨯=
=
-ν
属于紊流。

四、计算题
1、两平行平板的间距mm h
1=,其中充满油，当两板间的相对运动速度s m u /2.1=时，
作用于板上的切应力为2
/4000m N ，试求油的粘性系数μ。

参考答案：
解：按照牛顿内摩擦定律公式：
dy
du
μτ=，33.32.110140003=⨯⨯==-du dy τμ 2、如图所示虹吸管总长L ＝20 m ，坝顶中心前管长ΔL ＝10 m ， 管内径d ＝ 0.30 m ，坝顶
中心与上游水面高差h 1 = 4 m ，二水面落差 h 2 ＝ 4 m ，设沿程阻力系数 λ ＝ 0.03 ，虹
吸管进口局部阻力系数ξ1 ＝ 0.8，出口局部阻力系数ξ2 ＝ 1.0，三个45○
折管的局部阻力系数为0.3，试求虹吸管的吸水流量Q 。

参考答案：
解：如图所示，取上游水面和下游渠道的水面的为控制断面，建立伯努利方程，
0 ＋ 0 ＋h 2 = 0 ＋ 0 ＋ 0 ＋Hw = g v d l 22λ ＋ g
v 2)3(2
321ξξξ++
4 = (0.03×3
.020
＋0.8＋1.0＋3×0.3)×g v 22
V = 4.08 m/s
参考答案：
解：由伯努力方程可知：
m
g v z hw hw
g v z z v P H z v p 98.352.05.48.92/18.35.42/2/0
,18.3,0,0,022212
21222111=-=⨯-=-=+=======
5、有一水平喷嘴，如图所示，1D =200mm 和2D =100mm ，喷嘴进口水的绝对压强为345kPa ，出口为大气，
a p =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。

参考答案：
解： 螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力,与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反.
设喷嘴对水的作用力为R
取喷嘴入口、出口和喷嘴壁面为控制面，列控制体内水的动量方程：
R A p A p v v q V +-=-221112)(ρ （a ）
又由连续性方程：
2211A v A v q V == （b ）
解（a ）、（b ）可得：=R -7171.76（N ） 则，螺栓上所受得力为7171.76 N
6、水的密度为1000kg/m 3，2L 水的质量和重量是多少？
参考答案：
解：2L 水的体积为：2×10－3 m 3
/ s
质量为：m ＝ ρ × V = 1000 ×2×10－3
= 2 Kg
重量为：Mg ＝ 2 × 9.8 ＝ 19.6 kgm 2
/s
7、铅直放置的矩形平板闸门如图所示。

已知h 1 = 2 m ，H = 3 m ，宽度B = 1.2 m ，求总压
力及其作用点位置。

（提示：A y I y y C XC C D +=； 12
3
BH I XC =）
根据总压力作用点的位置可分析得到，A y I y y C XC C D +=； 123
BH I XC =
123BH I XC
=＝
7.212
32.13
＝⨯ A y I y y C XC C D +
=＝ 3.5 ＋ 3
2.15.37
.2⨯⨯ ＝ 3.71 m 所以总压力作用点的位置为 （0，3.71）
8、如图所示汇流叉管。

已知流量 Q 1 = 1.5 m 3/s ，Q 2 = 3.0 m 3/s ，过流断面3－3的面积为A 3 = 0.3 m 2，求断面3－3的平均流速。

763351031.1/1.01R 6=⨯⨯=
-ν
Vd
e
因为Re>2000
所以为紊流流态 若2000==
ν
Vd
R e
则s m /1062.21.0/1031.12000d
2000V 26--⨯=⨯⨯==ν
五、单项选择题 1、静止流体中存在：（a ）压应力；（b ）压应力和拉应力；（c ）压应力和切应力；（d ）压应
力、拉应力和切应力。

（ ） 参考答案：a
2、某点的真空度为65000MPa ，当地大气压为0.1MPa ，该点的绝对压强为：（a ）65000 Pa ;
（b ）55000 MPa ；（c ）35000 MPa ；（d ）165000 MPa 。

（ ） 参考答案：c
3、均匀流是：（a ）当地加速度为零；（b ）迁移加速度为零；（c ）向心加速度为零；（d ）合
加速度为零。

（ ） 参考答案：b
4、粘性流体总水头线沿程的变化是：（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。

（ ） 参考答案：a
5、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（a ）均匀规律；（b ）直线变化规律；（c ）抛物
线规律；（d ）对数曲线规律。

（ ） 参考答案：c
6、比较在过流断面的面积相等的条件下方形管道的流量Q 1和园管的流量Q 2:（a ）Q 1＞Q 2;（b ）Q 1＜Q 2;（c ）Q 1＝Q 2; （d ）不定. （ ） 参考答案：b
7、长管并联管道各并联管段的:（a ）水头损失相等;（b ）水力坡度相等;（c ）总能量相等;（d ）通过的流量相等. （ ） 参考答案：a
8、对于同样的压力增量，（ ），其体积变化率愈大，比较容易压缩。

（a ） 体积弹性系数E 值愈小的流体； （b ）体积弹性系数E 值愈大的流体； （c ）体积弹性系数E 值不变的流体；（d ）与弹性模量无关 参考答案：a
9、凡是满足（ ）平衡微分方程的质量力必然是有势质量力。

（a ）不可压缩流体； （b ）可压缩流体； （c ）理想流体； （d ）运动流体 参考答案：c
10、在平衡的流体中，作用于任意一点的质量力必定（ ）通过该点的等压面。

（a ）平行于； （b ）垂直于； （c ）以任意角度相交于；（d ）45度相交 参考答案：b
11、所谓稳定流场，是指流场中流体质点的流动参量不随（ ）而变化。

（a ）时间和空间坐标； （b ）空间坐标； （c ）时间； （d ）速度 参考答案：c
12、根据达希—威斯巴赫公式g
V d l h 22f λ=可知，计算沿程阻力的主要任务是如何确定
（ ）。

（a ）沿程阻力系数λ； （b ）管道的长度l 和管径d ； （c ）管道截面的平均流速u ；（d ）局部阻力系数 参考答案：a
13、管道截面突然扩大时的局部阻力h j 的大小与（ ）的平方成正比。

（a ）进口管的平均速度V 1； （b ）出口管的平均速度V 2； （c ）进出口管的平均速度差V 1-V 2；（d ）进口管的瞬时速度 参考答案：c
14、粘性流体在直圆管道内作层流流动时，是（ ）。

（a ）有旋流动； （b ）无旋流动； （c ）既可以是有旋流动，也可以是无旋流动；（d ）减速运动 参考答案：b
六、是非判断题 (对者打“√”，错者打“×”)
1、所谓流体的流动性就是流体在静止状态时不能够承受剪切力的性质。

（ ） 参考答案：×
2、液体是不可压缩流体，气体是可压缩流体。

（）
参考答案：×
3、恒定流不一定是均匀流。

（）
参考答案：√
4、水力半径是指过流断面积与湿周之比。

（）
参考答案：√
5、流体通过阀门、弯道等处将发生沿程损失。

（）
参考答案：√
6、理论上的最大真空度为零。

（）
参考答案：√
7、所谓流线就是在某一瞬时流场中某一流体质点的运动方向线。

（）
参考答案：×
8、粘性流体在等截面直圆管内作层流流动时，其沿程损失与管截面平均流速的二次方成正比。

（）
参考答案：√
9、对于流速相同，截面积相同，而截面形状不同的管道，湿周愈大者，其沿程阻力就愈大。

（）
参考答案：√
10、在并联管路系统中，如果各支路的比阻都相同，那么通过各条支路的流量也必然相等。

（）
参考答案：×。