流体力学复习题2

工程流体力学复习题
一．填空
1.流体是一种受任何微小 作用时，都会产生连续变形的物质。

2.作用于流体上的力按其性质可以分为表面力和 。

3.缓变流任意过流截面静压力分布特点： 。

4. 一边长为a 的等边三角形截面管内充满流体流动，其当量直径（水力直径） =i d 。

5. 的流体称为理想流体。

6.运动黏度υ的国际单位是
7.某点的真空压强为65 000Pa ，当地大气压为0.1MPa ，该点的绝对压强为 ，相对压强为 8.绝对压强
ab p 与相对压强p 、真空压强v p 、当地大气压a p 之间的关系是：
9. 速度v 、长度l 、重力加速度g 的无量纲量是： ；速度v 、密度ρ、压强p 的组成的无量纲数是：
10压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的： 。

11.如图1所示在封闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： 。

图1 图2 图3
12如图2所示并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度2l =31l ，1、2两管通过的流量关系为为： 。

13.水在垂直管内由上向下流动，相距l 的两断面间，测压管水头差h ，两断面间沿程水头损失
f h ，则：
14.流体微团的运动包括 、 和 。

15.圆管层流，实测管轴上流速为0.4m /s ，则断面平均流速为： 16. 某流场
kx v x =，ky v y -=，则流线方程为 。

h
l
习题.18图
3
2
1
水
汞
习题.52图p 0h
17.量纲和谐性原理是指任何一个正确的方程式中，各项的量纲必须。

18.进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：
（a）雷诺准则；（b）弗劳德准则；（c）欧拉准则；（d）其它。

19.在安排管道阀门阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是：
（a）雷诺数Re；（b）弗劳德数Fr；（c）斯特劳哈尔数Sr；（d）欧拉数Eu。

20．在管流中，如果两个截面的直径比为，则这两个截面上的雷诺数之比为。

21. 在圆管层流流动中，沿程损失与速度的成正比。

22．某水流速度是2.5m/s，则其速度水头是mH2O。

23．斯托克斯定理表明，沿封闭曲线的L的速度环量等于穿过以该曲线为周界的任意曲面的。

24．不可压缩平面流动的势函数为
x
y
x+
-2
2
，其流函数为
25.马赫数的定义。

26. 流体的静压力是的一种，它是该力在方向上的分力。

27. 描述流体运动的两种方法分别是和，其中着眼于流场中的空间点，研究流体质点经过这些空间点时运动参数随时间的变化的方法是。

28. 流体静压强的作用方向总是沿其方向。

29. 流线是用来描述流场中各点流动的曲线。

30.流体的运动除了平移和转动外，还有运动。

31.流体在速度、压强增加区内流动时，才可能发生附面层的分离。

32.管路A、B并联，管路A水头损失是6mH2O，则管路B水头损失是mH2O。

33.
2
2
v
g
的物理意义是单位流体的动能。

34．一密闭容器内，流体绝对压强为0.6个大气压，其相对压强为个大气压，真空度为个大气压。

35．动力粘性系数与运动粘性系数的关系为 ____ ，其中动力粘性系数的国际单位为。

36．一半径为0.5m的圆管管内充满流体流动，其水力直径（当量直径）
e
d= m。

37．作用于流体上的力按其性质可以分为和。

38. 某水流速度是2.5m/s ，则其速度水头是 mH 2O 。

39．在管流中，如果两个截面的直径比为 ，则这两个截面上的雷诺数之
比为。

40．管路A 、B 并联，管路A 水头损失是2.5mH 2O ，则管路B 水头损失是 mH 2O 。

41．在圆管层流流动中，沿程损失与速度的 成正比。

42．两流体现象相似的条件包括： ． ． 。

43. 物理量单位的属性称为 。

44.超声速气流在扩压管中进行增压，扩压管的截面积应该逐渐 ；超声速气流在喷
管中进行增速，喷管的截面积应该逐渐 。

45.伯努力方程反映的是 守恒。

46.如右图所示， 管所测压强为全压，
管所测压强为静压。

48. 某点的绝对压强是15米水柱，当地大气压是10米水柱，则该点处的相对压强是 米水柱。

49. 某有压流动的管路，水力半径是1m ，则水力直径是 m 。

50.水在管中流动，雷诺数为15632，则其流态为。

51 不可压缩变直径管流，已知管径d1=320mm ，d2=160mm ，流速v1=1.5m/s 。

v 2=。

52 设空气密度是1.2kg/m3，动压是128Pa ，则速度是
m/s 。

53. 不考虑温度，基本量纲包括： 。

54、在水力光滑区，
25.0Re 3164
.0=
λ，则沿程水头损失hf 与流速v 的_______次方成正比。

55、如图4所示，在与容器相连的水管入口处的局部阻力系数为ζ= 。

56、液体受到表面压强p 作用后，该压强将 地传递到液体内部任何一点。

57、单位质量力是指作用在单位
液体上的质量力，其量纲是 。

A
h
B
Ⅰ管 u
γA
p γ
B p Ⅱ管
58、雷诺数的物理意义是。

59、粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是。

60、静止的水仅受重力作用时，其测压管水头线必为。

61、在平衡流体中，等压面恒与质量力。

二、简答题（每题5分，共20分）
1．水管上安装一复式水银测压计如图所示。

同一水平线上各点的压强p1、p2、p3、p4 哪个最大？哪个最小？哪些相等？
2．什么是流线？流线的主要特点有什么？
3．如图所示，开口容器装有两种互不相混的液体。

分析两根测压管中的液面哪个更高？哪个与容器中的自由液面高度相同？
4.简述水力光滑管和水力粗糙管的定义。

一根确定的管子是否永远保持为水力光滑管或水力粗糙管？为什么？
5. 请用阴影示出右图的压力体。

6、用阴影线画出下图中受压柱面的压力体。

7、如下图所示，底面积相同，高度相同、形状不同的四个容器，置于桌面上。

不计容器质量。

试求四个容器中的水对桌子的作用力的大小顺序以及水对容器底部的作用力的大小顺序。

8．粘性流体管内流动其能量损失可分为哪两类，产生的原因是什么？写出其计算公式。

9．简述伯努利方程的物理意义。

10．已知液体中流速u 沿y 方向分布如图3所示，试根据牛顿内摩擦定律 y u
d d μ
τ=， 定性绘
出切应力τ沿 y 方向的分布图。

11．关于水流去向问题，曾有以下一些说法，如“水一定是从高处流向低处”、“水是由压力大的地方流向压力小的地方”、“水是由流速大的地方流向流速小的地方”，这些说法对吗，试用基本方程式加以说明。

u
u y
ττ
= 0
y
13． 0=τ，则流体为理想流体，这种说法对吗？为什么？
14．在一条水平管段上装有两只测压管，如图2所示，当管中流量增大时，两只测压管中液面高度1h 与2h 是增大还是减小？并说明原因。

15. 盛有水的密闭容器，水面压强为0p ，当容器自由下落时，求水中压强分部规律。

p 0
g
16．有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为1Q 、2Q ，若将阀门A 开度变小，其他条件不变，试论证主管流量Q 怎样变化，支管流量1Q 、2Q 怎样变化。

Q
Q 1
Q 2
A
17.图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系如何，说明理由。

H
12
三、选择题
1. 流体动力粘度的量纲是 。

A 、[F][L]2/[T]；
B 、[F][T]/[L]2；
C 、[F][T]2/[L]2；
D 、[F]2[L]2/[T]。

2. 如图所示，实际流体在等直径管道中流动，在流场中有1、2、3点，则有 。

A 、3113p p z z γγ+=+；
B 、1212p p
z z γγ
+=+；
C 、3
2
23p p z z γ
γ
+
=+
； D 、3
1
2
123p p p z z z γ
γ
γ
+
≠+
≠+。

3. 在图示2水箱小孔口处接一管嘴，则流量 。

A 、减小；
B 、增加；
C 、不变；
D 、不确定。

图2 图3
4. 如图3所示，超声速段是 。

A 、收缩段；
B 、扩张段；
C 、临界断面；
D 、收缩段与临界断面。

5. 如图4所示，不计阻力，则 。

A 、两孔口流速相同；
B 、下面孔口的流速大；
C 、上面孔口的流速大；
D 、不确定。

图4 图5
6. 如图5所示，临界状态点是 。

A 、0；
B 、1；
C 、2；
D 、3。

7. 有压管流流速不断增加时，管内流动将从水力光滑区转变成 区。

A 、紊流； B 、层流； C 、水力粗糙； D 、第一过渡。

四、计算题
1、一流动的速度场为
22
(1)(2)v i j x t y t =+++确定在t=1时通过（2,1）点的轨迹线方程和流线方程1=-y x 。

2、某压差计如图所示，已知hA=hB= 1m ，Δh=0.5m 。

求：pA - pB 。

3盛水容器，水深1h =60cm ，2h =100cm ，水银测压计读值h ∆=25cm ，试求半径R =0.5m 的半球形盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。

A B
R
h 2
h 1
Δh
3、水流过一段转弯变径管,如图所示,已知小管径=1d 200mm ，截面压力701=p kPa ，大管径=2d 400mm ，压力402=p kPa ，流速2v =1m/s 。

两截面中心高度差=z 1m ，求管中流量及水流
方向。

（10分）
4、嵌入支座内的一段供水管，直径由d1=1.5m 缩到d2=1m, 如图所示。

当支座前的相对压力
p ＝392kPa 和流量Q ＝1.8m3／s 时，不计阻力损失，试确定在渐缩管上支座所承受的轴向力。

5 矩形平板闸门AB ，一侧挡水，已知长l =2m ，宽b =1m ，形心点水深
c h =2m ，倾角α=︒45，
闸门上缘A 处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力T 。

6矩形闸门高h =3m ，宽b =2m ，上游水深1h =6m ，下游水深2h =4.5m ，试求：（1）作用在闸门上的静水总压力；（2）压力中心的位置。

7矩形平板闸门一侧挡水，门高h =1m ，宽b =0.8m ，要求挡水深1h 超过2m 时，闸门即可自动开启，试求转轴应设的位置y 。

8密闭盛水容器，水深1h =60cm ，2h =100cm ，水银测压计读值h ∆=25cm ，试求半径R =0.5m 的半球形盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。

9一弧形闸门，宽2m ，圆心角α=︒30，半径R =3m ，闸门转轴与水平齐平，试求作用在闸门上的静水总压力的大小和方向。

10.一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径1d =2d =1m ，排风口直径3d =0.5m ，已知排风口风速3v =40s m /，空气的密度ρ=1.293/m kg ，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强1p 和2p 。

9.如图，水以V=10m/s 的速度从内径为50mm 的喷管中喷出，喷管的一端则用螺栓固定在内径为100mm 水管的法兰上，如不计损失，试求作用在连接螺栓上的拉力。

习题.154图
10.如图,直径为d1=700mm 的管道在支承水平面上分支为d2=500mm 的两支管，A —A 断面的压强为70kN/m2，管道流量Q=0.6m3/s ，两支管流量相等。

（1）不计水头损失，求支墩受的水平推力；（2）若水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩受的水平推力。

（不考虑螺栓连接的作用）
11球形固体颗粒在流体中的自由沉降速度v 与颗粒直径d 、密度m ρ
以及流体的密度ρ、粘度μ、
重力加速度g 有关，试用π定理证明自由沉降速度关系式 12.水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212
/m kN 。

阀门打开后读值降至5.52
/m kN ，如不计水头损失，求通过的流量。

30︒ d 2
d 2 d 1 A A
B B
C C 习题.194图
V 1V 2V 3
F
y
x O
13下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：
（1）x u =y ； y u =x -
（2）
x u =x y -； y u =x y +
（3）x u =
22
x y x -+； y u =(2)xy y -+ 试判断是否满足流函数ψ和流速势ϕ的存在条件，并求ψ、ϕ。

14 水管直径为50mm ，1、2两截面相距15m ，高差3m ，通过流量Q ＝6L/s ，水银压差计读数为
250mm ，试求管道的沿程阻力系数。

15如图所示，重量N G 20=，面积2
12.0m A =的平板
置于斜面上。

其间充满粘度s Pa 65.0⋅=μ的油液。

当油液的厚度mm h 8=时，问均速下滑时平板的速度U 是多少？
16 相距为h=10 mm 的两固定平板间充满动力粘度μ=1.49 Pa·s 的甘油，若两板间甘油的速度分布为u=4000y(h-y)，则
(1) 若上板的面积A=0.2 m 2
，求使上板固定不动所需的水平作用力F (2) 求y=h/3和2h/3处的内摩擦应力，并说明正负号的意义。

17如下图所示一双液式差压计。

上部为油，γ＝9kN ／m3，下部为水，γ水=9.8KN/m3，已知h=10cm ，a ＝l0cm ，求两容器中的压强差。

18某水塔供水系统，h=20m ，由管路1、2组成，按长管计算，d1=250mm ，l1=20m ，d2=200mm ，l2=260m ，沿程阻力系数均为0.03，中间有水泵一台，泵的扬程是40mH2O ，求管路中的流量。

19、某矿井输水高度Hs+Hd=300m ，排水管直径d2=0.2m,流量Q =200m3/h ，总水头损失hw =0.1H ，试求水泵扬程H 应为多少?
h
1
2
20、如下图所示为一渐扩的管道，其管径由dl ＝50 mm 扩大到d2＝100mm ，管中通过流量16m3/h
的水。

在截面改变处插入一差压计，其中充以四氯化碳（ρ＝1600kg ／m3），读得的液面高度差h ＝173mm 。

试求渐扩管处的局部损失系数。

21离心式通风机用集流器A 从大气中吸入空气，直径d =200mm 处接一根细玻璃管，已知管中的水上升H =150mm ，求进气流量（空气的密度 =1.293/m kg ）。

22一吹风装置，进排风口都直通大气，风扇前、后断面直径1d =2d =1m ，排风口直径3d =0.5m ，已知排风口风速3v =40s m /，空气的密度 =1.293/m kg ，不计压强损失，试求风扇前、后断面的压强1p 和2p 。

23水流经180°弯管自喷嘴流出，如管径D ＝100mm ，
喷嘴直径d ＝25mm ，管道前端测压表读数为196.5kN/m 2，不计损失。

求：①射流流量；②法兰盘接头的受到的水平力。

（要求画出坐标系、控制体、控制体进出口速度及受力）
24
从密闭加压池通过管道向水塔送水，已知流量30.035/Q m s =，水池水位差50H m =，水管AB 段长40AB l m =，直径115d cm =，水管BCD 段长70BCD l m =，直
径28d cm =，10.024λ=，10.029λ=。

局部阻力系数分别为：0.5A ζ=，4E ζ=，1C ζ=，1D ζ=，0.4B ζ=（以细管速度为基准）。

试问：为维持这一流动，加压池的表面压强（表压）0p 应为多大？（按定常流动计算）
p 0加压池
A
d 1水塔
d 2
H
B
C
D
习题.278图
01
E
25闸下出流，平板闸门宽b =2m ，闸前水深1h =4m ，闸后水深2h =0.5m ，出流量
Q =8s m /3，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。

1
h
2
h。