流体力学期末复习-计算部分
《流体力学》期末试题及答案
试卷代号：1 1 23中央广播电视大学2013-2014学年度第一学期“开放本科”期末考试（半开卷）流体力学试题一、选择题（每小题3分，共15分）1．在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的表面力有( )A．切向力、正压力 B．正压力C．正压力、重力 D．切向力、重力2．流体内部某点存在真空，是指( )A．该点的绝对压强为正值 B．该点的相对压强为正值C．该点的绝对压强为负值 D．该点的相对压强为负值3．对于实际流体，总水头线总是( )A．沿程下降 B．沿程升高C．沿程可升可降 D．沿程不升不降4．按长管进行水力计算的管路是( )A．虹吸管 B．倒虹吸管C．给水管路 D．水泵吸水管5．-梯形断面渠道，底宽b-2m，边坡系数m31.O，明渠中的水深h=0. 5m，则湿周X、水力半径R分别为( )A.3.414,0. 366B.3.5,0. 30C.3. 414,0. 30D.3.5,0. 366二、判断题（本题若全为√或全为×，或规律性判断不给分；每题2.5分，共15分）6．非均匀流一定是非恒定流。
( )7．流体内部切应力的大小仅与流速梯度有关。
( )8．壁面光滑的管道一定是水力光滑管。
( )9．流体中某点的静压强大小与受压面方位无关。
( )10．明渠水流，从急流过渡到缓流，发生跌水（水跌）。
( )11．明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升。
( )三、简答题（每题5分，共20分）12.动力粘滞系数肛和运动粘滞系数v有什么区别？13．绘出下图平面ABCDE上相对压强分布图。
14.简述明渠恒定非均匀流的水力特征。
期末流体力学考试题及答案
一、填空题：1.描述流体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法。
2.流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
3.雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系。
4.流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为Q=Q1+Q2，总阻抗S 为1S =1S 1+1S 2。
串联后总管路的流量Q 为 Q=Q1=Q2，总阻抗S 为S=S1+S2。
5.流体紊流运动的特征是脉动现象，处理方法是时均法。
6.流体在管道中流动时流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。
7、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转运动和变形运动。
8.稳定流动的流线与迹线重合。
p p u 29.理想流体伯努力方程z ++=常数中，其中z +称为测压管r r 2g水头。
10.雷诺数之所以能判别流态，是因为它反映了惯性力和粘性力的对比关系。
11.流体的主要力学性质有惯性；重力性；粘滞性；压缩性和热胀性；表面张力特性。
12.流体的力学模型按粘性是否作用分为理想流体和实际流体。
作用在液体上的力包括质量力，表面力。
13、力学相似的三个方面包括运动相似、几何相似与动力相似。
14、流体的力学模型是连续介质模型。
15.流体的牛顿内摩擦定律的表达式ι=μdy/dt，u的单位为pa.s。
16.流体微团的运动是由平移运动、旋转运动，角变形运动和线变形运动四种基本运动形式符合而成。
17.几何相似是力学相似的前提，运动相似是模型实验的目的，动力相似是运动相似的验证。
18.流体流动的状态分为层流和紊流。
二、选择题1、按连续介质的概念，流体质点是指 D。
A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体2、一下哪种流体为非牛顿流体 C。
A、空气B、清水C、血液D、酒精3、绝对压强Pabs 、相对压强p、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是 C。
A、Pabs =p+ pvB、p= Pabs+paC、pv=pa- Pabs4、圆管层流过流断面的流速分布为 C。
流体力学期末总复习
2.选择题（2′×10=20′）
3.计算题（共5题，共60分）
1）静止流体作用下的总压力；（10 ′）
2）动量定理；（12′） 3）π定理证明关系式； （10′） 4）实际流体伯努利方程，水头损失； （10′） 5）管系， U形管测压计，泵的有效功率。 （18′）
u x t u y ＝ t u z t
u x u x u x ux uy uz x y z u y u y u y ux uy uz x y z u z u z u z ux uy uz x y z
位变（迁移）加速度
p p0 gh
适用条件：静止、不可压缩流体。
帕斯卡定律：自由液面上 的压强将以同样的大小传 递到液体内部的任意点上
5.掌握流体静压力的计量标准及其表示方法
p pM pab pv pab
pab>pa
pa pab<pa p=0
绝对压力pab 表压 pM 真空压力（真空度） pv
注意：pv表示绝对压强小于当地大气压强而形成真空的程度，读正值！
2.掌握连续介质假设
内容： 不考虑流体的微观结构，而是采用简化模型来代替流体的真是 微观结构。流体充满着一个空间时是不留任何空隙的，即把流 体看做是连续介质。 意义： 不必研究大量分子的瞬间运动状态，而只要研究描述流体宏 观状态物理量。将一个本来是大量的离散分子或原子的运动 问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。
液体在曲面上面，垂直分力方向向下。 液体在曲面下面，垂直分力方向向上。
第三章 流体运动学 1.了解描述流动的两种方法；
流体力学期末考试试题
流体力学期末考试试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 流体力学中的“不可压缩流体”是指：A. 流体的密度不随时间变化B. 流体的密度不随空间位置变化C. 流体的密度既不随时间也不随空间位置变化D. 流体的密度随时间变化但与空间位置无关2. 根据Navier-Stokes方程，流体的加速度项表示为：A. \( \frac{\partial u}{\partial t} \)B. \( \frac{\partial u}{\partial x} \)C. \( u \cdot \nabla u \)D. \( \nabla \cdot u \)3. 流体的粘性系数与下列哪项无关？A. 温度B. 压力C. 流体类型D. 流速4. 雷诺数（Re）是无量纲数，用于描述流体流动的特性，其表达式为：A. \( \frac{密度 \times 速度 \times 长度}{粘性} \)B. \( \frac{速度 \times 长度}{粘性} \)C. \( \frac{密度 \times 速度}{粘性} \)D. \( \frac{速度 \times 粘性}{密度} \)5. 流体静力学中，压强的分布与哪些因素有关？A. 流体的密度B. 重力加速度C. 流体的深度D. 所有上述因素二、简答题（每题10分，共30分）6. 解释什么是伯努利定律，并简述其在实际工程中的应用。
7. 描述什么是流体的粘性，并解释它如何影响流体流动。
8. 说明什么是流体的湍流和层流，它们各自的特点是什么？三、计算题（每题25分，共50分）9. 一个水力发电站的水流通过一个半径为1米的管道，水流的速度在管道入口处为2米/秒，出口处为6米/秒。
假设管道是水平的，忽略摩擦损失，求管道出口处的压强。
10. 一个圆形管道的直径为0.2米，管道内水流的雷诺数为2000。
如果管道的摩擦系数是0.02，请计算管道的流速和流量。
四、论述题（共30分）11. 讨论流体力学在航空航天领域的重要性，并给出至少两个具体应用实例。
流体力学复习要点(计算公式)
明渠流动状态判别:
V (1) C
V Vc, 流动为缓流 V Vc, 流动为急流 V Vc, 流动为临界流
H ；淹没出流 II H0
2g
0.62
Ac
A
2
2
A1
v v 2v2，若 〔 2
0,
孔口变水头出流：t
M A H1
Tj—\，若 H 2 0 '放空时间
) H 2
2F H1
2V Qmax
圆柱形外管嘴恒定出流
n ,2gH 0
nA . 2gH 0
0.82
1.32
；
H hf
alQ 2,a 比阻,
简单管道:
s2/
JP
dH
dh w
dl
dl
第四章流动阻力和水头损失
h 圆管沿程水头 2g
局部水头损失：. hj
2g
突然扩大管 hj
6—4—；紊流
8g
Re
C2
2 淳，
2g
2 V2 ， 2 ------
2g
(1
A2 1)
2
hj
v1 v2 2
-2g-
弯管一 v 用断面平均流速
其余管一 v 用细管流速(突缩管
且用 x 对压强绘
制。
(2)解析法
P Pc A
g、A
作用点
Vc
矩形
bL3
I xc
12
曲面上的静水总压力:
Px Pc Ax
圆形
xc
ghcAx P
；
z
d4 64
gv 总压力 P ... Px Pz
与水平面的夹角
潜体和浮体的总压力:
Px
Pz
流体力学期末考试计算题重点
2.13密闭容器，测压管液面高于容器内液面h =1.8m ，液体的密度为850kg/m 3，求液面压强。
解：0850a a p p gh p ρ=+=+⨯⨯相对压强为：15.00kPa 。
绝对压强为：116.33kPa 。
答：液面相对压强为15.00kPa ，绝对压强为116.33kPa 。
2.14密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2，压力表中心比A 点高0.4m ，A 点在水下1.5m ，，求水面压强。
解：0 1.1a p p p g ρ=+-4900 1.110009.807a p =+-⨯⨯5.888a p =-（kPa ）相对压强为： 5.888-kPa 。
绝对压强为：95.437kPa 。
答：水面相对压强为 5.888-kPa ，绝对压强为95.437kPa 。
3.7已知速度场x u =2t +2x +2y ，y u =t -y +z ，z u =t +x -z 。
试求点（2，2，1）在t =3时的加速度。
解：x x x x x x y z u u u ua u u u t x y z∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ ()()2222220t x y t y z =+++⋅+-+⋅+26422t x y z =++++()2321t x y z =++++ yy y y y xyzu u u u a u u u txyz∂∂∂∂=+++∂∂∂∂()()101t y z t x z =+--+++-⋅12x y z =++-z z z z z x y z u u u ua u u u t x y z∂∂∂∂=+++∂∂∂∂()()12220t x y t x z =++++-+-12t x y z =++++()()3,2,2,12332221134x a =⨯⨯+⨯+++=（m/s 2）()3,2,2,112223y a=++-=（m/s 2）()3,2,2,11324111z a =++++=（m/s 2）35.86a ===（m/s 2）答：点（2，2，1）在t =3时的加速度35.86a =m/s 2。
流体力学复习要点(计算公式)
DDy Sx ePgh2gh1h2h1b L y CC DDy xPhc第一章绪论单位质量力：mF f B m密度值：3mkg 1000水，3mkg 13600水银，3mkg 29.1空气牛顿内摩擦定律：剪切力：dydu ，内摩擦力：dydu AT动力粘度：完全气体状态方程：RTP压缩系数：dpd 1dpdV 1V （Nm2）膨胀系数：TTVV Vd d 1d d 1(1/C或1/K)第二章流体静力学+流体平衡微分方程：1;01;01zp zyp Yxp X液体平衡全微分方程：)(zdz ydy xdx dp 液体静力学基本方程：Cgp zgh p p 0或绝对压强、相对压强与真空度：a abs P P P ；va abs P P P P压强单位换算：水银柱水柱mm 73610/9800012m mN at 2/1013251mN atm 注：hgP P；PN at 2m/98000乘以2/98000mN P a平面上的静水总压力：（1）图算法SbP作用点eh y D sin1)()2(32121h h h h L eρ若01h ，则压强为三角形分布，32L ey Dρ注：①图算法适合于矩形平面；②计算静水压力首先绘制压强分布图，α且用相对压强绘制。
（2）解析法Agh Ap Pc c 作用点Ay Iy y C xcCD矩形123bLIxc圆形644d I xc曲面上的静水总压力：x c xc x A gh A p P ；gVP z总压力zx P P P与水平面的夹角xzP P arct an潜体和浮体的总压力：xP 排浮gV F P z 第三章流体动力学基础质点加速度的表达式zuuyu uxu u tu az u u y u u x u ut ua z uu y uu x uu t ua zzz y z xz zy zy y y x yyxzxyxxxxAQ VQ Q Q QQ GA断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udA m流体的运动微分方程：tztytxd du zp zd du yp Yd du xp X1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程：zu yu xu zy x 恒定元流的连续性方程：dQA A 2211d u d u 恒定总流的连续性方程：QA A 2211无粘性流体元流伯努利方程：g2u gp z g 2u gp z 22222111粘性流体元流伯努利方程：w22222111'h g2u gp z g2u gp z恒定总流的伯努利方程：w2222221111h g2gp z g2gp z 气流伯努利方程：w22212211P 2)()(2P z z g P a有能量输入或输出的伯努力方程w2222221111h g2gp z g2gp z m H 总流的动量方程：1122QF 投影式)()()(112211221122zzzy y y xx xv vQ F v V Q F v vQ F 动能修正系数：11.105.1Av dAu 33，一般，较均匀流动A 动量修正系数：105.102.1Av dAu 22，一般，较均匀流动A水力坡度dldh dldH Jw 测压管水头线坡度dldh dldHJw p第四章流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失：gvd l h f222g 8Re64C；紊流层流局部水头损失：gvh j22.15.015.0v v g2v v h 1g2v h 1g2v h 12221j2122222j 2211211j出入；管道出口注：管道入口）（用细管流速（突缩管—其余管用断面平均流速—弯管）（）（，）（，突然扩大管A A A A A A 雷诺数：575Re e 2300de deccRR ccR RR R R ，非圆管，圆管流态判别，流动为临界流为紊流，为层流，c c c Re Re流动Re e 流动Re eR R 谢才公式：RJC V 谢才系数：gC8; 曼宁公式：611R nC均匀流动方程式：lh gRgRJf 0圆管过流断面上剪应力分布：r r 圆管层流：（1）流速分布式)r (r 4g u22J （2）最大流速2maxr4g u J （3）断面平均流速：2u vmax （4）Re64紊流剪应力包括：粘性剪应力和附加剪应力，即21，dyu d x 1，yx 2u u 紊流流速分布一般表达式：CIny k1u*非圆管当量直径：)4Re;2(42Rv vd gvd l h R de e fe 绕流阻力：AU C D D220第五章孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流：2gHv2gHA Q97.062.0AA c 0H 作用水头，自由出流gv HH 22，若00v ，HH；淹没出流gv g vH H H 2222221121，若21v v ，HH H H 210孔口变水头出流：)(2221H H gA F t，若02H ，放空时间max1222Q V gAH F t圆柱形外管嘴恒定出流：2gHvn；02gHA Qn；82.0nn ；32.1n；75.0H gP v 简单管道：5228,dgaaalQ h Hf比阻，（62/ms ）串联管道：ii ni i i ni ii i ni fil a SQ S Q l a h Hi阻抗,12121并联管道：233322222111321,Q l a Q l a Q l a h h h f f f 注：串联、并联管道有时需结合节点流量方程求解。
流体力学期末复习
必须的旋转角速度及盖板，器底上最大，最小压强。
r0
p
C
2r 2
2
gz
油
z=r=0 p=油gH
水
P=?
h H
油
z 水
分界面为等压面
将O点p= 油gH代入 得等压面方程
z 2r2
2g
z=H r=r0
H 2r02
2g
O
x
y
抛物体体积计算公式
V
1 2
r02
H
旋转前后油体积不变 r0 ? ?
tg3 h3dh
cos
0
2 tg3 H 4 0.1 16 0.54 0.63
4 cos
103 0.857 2
39.6Nm
1 12 体积为5m3的水，在温度不变的情况下，当压强从98kPa增加
到490k P a时 体积 减少1L， 求 ： 水 的压 缩系 数 及弹 性模 量。
解：
dv
流线：在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点 的流速方向重合的空间曲线称为流线。 流线不能相交，也不能是折线，只能是一条光滑的曲 线或直线。
迹线：同一质点在各不同时刻所占有的空间位置联成的空间 曲线称为迹线。
什么是过流断面和断面平均流速？为何要引入 断面平均流速？
垂直于流束的断面，称为流束 的过流断面。 处处垂直于总流中全部流线的断面，是总流的过流断面。
第三章 一元流体动力学基础
重点内容： 1. 概念：流线；过流断面；均匀流；恒定流；欧拉法；拉
格朗日法； 2. 公式：
渐变流同一断面上压强分布规律 连续性方程 元流能量方程 总流能量方程 气体能量方程 动量方程 3.计算题：作业、课件中例题
期末流体力学考试题及答案
期末流体力学考试题及答案一、填空题：1.描述流体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法。
2.流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
3.雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系。
4.流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为Q=Q1+Q2，总阻抗S 为21111S S S +=。
串联后总管路的流量Q 为 Q=Q1=Q2，总阻抗S 为S=S1+S2。
5.流体紊流运动的特征是脉动现象，处理方法是时均法。
6.流体在管道中流动时流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。
7、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转运动和变形运动。
8.稳定流动的流线与迹线重合。
9.理想流体伯努力方程=++g2u r p z 2常数中，其中r p z +称为测压管水头。
10.雷诺数之所以能判别流态，是因为它反映了惯性力和粘性力的对比关系。
11.流体的主要力学性质有惯性；重力性；粘滞性；压缩性和热胀性；表面张力特性。
12.流体的力学模型按粘性是否作用分为理想流体和实际流体。
作用在液体上的力包括质量力，表面力。
13、力学相似的三个方面包括运动相似、几何相似与动力相似。
14、流体的力学模型是连续介质模型。
15.流体的牛顿内摩擦定律的表达式ι=μdy/dt，u的单位为pa.s 。
16.流体微团的运动是由平移运动、旋转运动，角变形运动和线变形运动四种基本运动形式符合而成。
17.几何相似是力学相似的前提，运动相似是模型实验的目的，动力相似是运动相似的验证。
18.流体流动的状态分为层流和紊流。
二、选择题1、按连续介质的概念，流体质点是指 D 。
A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体2、一下哪种流体为非牛顿流体 C 。
A、空气B、清水C、血液D、酒精3、绝对压强Pabs 、相对压强p、真空值pv、当地大气压强ap之间的关系是 C 。
流体力学期末考试复习题及参考答案-专升本
《流体力学》复习题一、填空题1、和固体相比，平衡时的牛顿流体只能承受，而不能承受和。
2、空气在温度为290K，压强为760mmHg时的密度和容重分别为kg/m3和N/m3。
3、1工程大气压等于千帕，等于水柱高，等于汞柱高。
4、圆管层流的沿程阻力系数仅与有关，且成比，而和无关。
5、正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于，当量直径de 等于。
6、并联管路总流量与各分支管流量的关系为。
总阻力损失与分支管阻力损失的关系为。
总阻抗S与各分支管阻抗的关系为。
流量的分配规律为。
7、因次是指物理量的和。
因次分析法就是通过对的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。
8、牛顿内摩擦定律的表达形式为，称为牛顿流体，在现实生活中可视为牛顿流体的有和等。
9、正三角形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于，当量直径de 等于。
10、流体在层流区运动时，沿程阻力系数λ与有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与有关，在过渡区与有关，在粗糙区与有关。
11、风机的压头（全压）p是指。
12、泵或风机的工作点是与的交点。
13、并联管路总流量与各分支管流量的关系为。
总阻力损失与分支管阻力损失的关系为。
总阻抗S与各分支管阻抗的关系为。
流量的分配规律为。
14、静止非均质流体的水平面是，和。
二、选择题1、按流体力学连续介质的概念，流体质点是指（）。
A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体2、与牛顿内摩擦定律有直接关系的因素是（）。
A、切应力和压强B、切应力和直角变形速度C、切应力和线变形D、切应力和流速3、静水中斜置平面的形心淹没深度h C与压力中心淹没深度h D的关系是（）。
A、h C>h DB、h C=h DC、h C<h DD、无规律4、液体温度增加，液体粘度（）A、增加B、减小C、不变D、增加或减小5、在静止液体中潜体所受浮力的大小（）。
A、与潜体的密度成正比B、与液体的密度成正比C、与潜体淹没的深度成正比D、与潜体的质量成正比6、粘性流体总水头线的变化规律是（）。
流体力学期末复习资料
1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。
2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。
3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。
4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。
5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径的关系为线性关系。
6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面平均流速的1.75 次方成正比。
7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失与断面平均流速的2 次方成正比。
8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。
9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。
10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。
11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。
12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。
13流体微团的运动可以分解为：平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。
14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。
15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流所组成。
16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和平面均匀流两种势流所组成。
17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。
18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。
19、水击波分为直接水击波和间接水击波。
20、描述流体运动的两种方法为欧拉法和拉格朗日法。
21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为：层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。
22、绕流物体的阻力由和两部分组成。
二、名词解释1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。
4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。
流体力学复习要点计算公式
第一章 绪论单位质量力：mF f B m =密度值：3mkg1000=水ρ，3mkg13600=水银ρ，3m kg29.1=空气ρ牛顿内摩擦定律：剪切力：dy du μτ=， 内摩擦力：dy du A T μ= 动力粘度：ρυμ= 完全气体状态方程：RTP =ρ压缩系数：dpd 1dp dV 1ρρκ=-=V （Nm 2） 膨胀系数：TT V V Vd d 1d d 1ρρα-==(1/C ︒或1/K)第二章 流体静力学+流体平衡微分方程：01;01;01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zpz y p Y x p X ρρρ 液体平衡全微分方程：)(zdz ydy xdx dp ++=ρ液体静力学基本方程：C =++=gpz gh p p 0ρρ或 绝对压强、相对压强与真空度：a abs P P P +=；v a abs P P P P -=-= 压强单位换算：水银柱水柱m m 73610/9800012===m m N at2/1013251m N atm =注：hgPP →→ρ ； P N at →→2m /98000乘以 2/98000m N P a =平面上的静水总压力：（1）图算法Sb P = 作用点e h y D +=α1 )()2(32121h h h h L e ++=32Le y D==（2）解析法A gh A p P c c ρ== 作用点Ay I y yC xc C D+=矩形123bL I xc= 圆形644d I xc π=曲面上的静水总压力：x c x c x A gh A p P ρ==；gVP z ρ= 总压力zx P P P += 与水平面的夹角xz P P arctan=θ 潜体和浮体的总压力：0=x P 排浮gV F P z ρ==第三章 流体动力学基础质点加速度的表达式⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z z zy z x z z y z yy y x y y x z x y x x x xAQV Q Q Q Q Q G A====⎰断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udAm ρρ流体的运动微分方程：tzt y t x d du z p z d du y p Y d du x p X =∂∂-=∂∂-=∂∂-ρρρ1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程 ：0zu y u x u z y x =∂∂+∂∂+∂∂恒定元流的连续性方程：dQ A A ==2211d u d u 恒定总流的连续性方程：Q A A ==2211νν无粘性流体元流伯努利方程：g2ug p z g 2u g p z 22222111++=++ρρ 粘性流体元流伯努利方程：w 22222111'h g2ug p z g 2u g p z +++=++ρρ恒定总流的伯努利方程：w2222221111h g2g p z g 2g p z +++=++ναρναρ气流伯努利方程：w 22212211P 2)()(2++=--++ρνρρρνP z z g P a 有能量输入或输出的伯努力方程w 2222221111h g2g p z g 2g p z +++=±++ναρναρm H 总流的动量方程：()∑-=1122Q F νβνβρ 投影式⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=∑∑∑)()()(112211221122z z zy y y x x x v v Q F v V Q F v v Q F ββρββρββρ动能修正系数α：11.105.1A v dAu 33=-==⎰ααα，一般，较均匀流动A动量修正系数β：105.102.1Av dAu 22=-==⎰βββ，一般，较均匀流动A水力坡度dldh dl dH J w=-= 测压管水头线坡度dldh dl dH J wp =-=第四章 流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失：gv d l hf22λ=⎪⎭⎫ ⎝⎛==2g 8Re 64C λλ；紊流层流 局部水头损失：gv h j 22ξ=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧==-=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=-==-==0.15.015.0v v g 2v v h 1g 2v h 1g 2v h 12221j 2122222j 2211211j出入；管道出口注：管道入口）（用细管流速（突缩管—其余管用断面平均流速—弯管）（）（，）（，突然扩大管ζζζζζζζA A A A A A 雷诺数：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======575R e e 2300d e d e c cR R c c υνυνυνυνR R R R R ，非圆管，圆管 流态判别⎪⎩⎪⎨⎧=><，流动为临界流为紊流，为层流，cc c Re Re 流动Re e 流动Re e R R 谢才公式：RJC V = 谢才系数：λgC 8=; 曼宁公式：611R nC =均匀流动方程式：lh gRgRJ f 0ρρτ== 圆管过流断面上剪应力分布：00ττr r =圆管层流：（1）流速分布式)r (r 4g u220-=μρJ （2）最大流速20max r 4g u μρJ =（3）断面平均流速：2u v max = （4）Re 64=λ紊流剪应力包括：粘性剪应力和附加剪应力，即21τττ+=，dyu d x1μτ=，yx 2u u ''-=ρτ 紊流流速分布一般表达式：C +=Iny k1u*ν非圆管当量直径：)4Re ;2(42υυλR v vd g v d l h R de ef e==== 绕流阻力： A U C D D220ρ=第五章 孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流：2gH v ϕ=2gH A Q μ=97.0=ϕ 62.0==ϕεμ AA c=ε-0H 作用水头，自由出流gv H H 2200α+=，若00≈v ，HH =0；淹没出流gv gv H H H 22222211210αα-+-=，若021≈≈v v ，HH H H =-=210孔口变水头出流：)(2221H H gA Ft -=μ，若02=H ，放空时间max1222Q V gA H Ft ==μ圆柱形外管嘴恒定出流：2gH v n ϕ=；2gH A Q n μ=；82.0==n n μϕ；μμ32.1=n ；075.0H gP v =ρ简单管道：5228,d g a a alQ h H f πλ=-==比阻，（62/m s ）串联管道：ii ni i i ni i i i ni fi l a S Q S Q l a h H i ====∑∑∑===阻抗,12121并联管道：233322222111321,Q l a Q l a Q l a h h h f f f ==== 注：串联、并联管道有时需结合节点流量方程求解。
流体力学期末复习重点
第1章 绪论
二、 基本公式 流体的体积压缩率
δV V k δp
流体的体积模量
1 δp K k δV V
第1章 绪论
二、基本公式 体膨胀系数
δV V v δT
牛顿粘性应力公式
运动粘度
dvx dy
第2章 流体静力学
一、基本概念 正压流体 绝对压强 计示压强 真空 等压面 等势面 流体的相对平衡 流体的压力中心 浮力
二、基本公式 1 2 声速 c d
d p
完全气体的声速
马赫数 速度系数
c RT
v Ma c
v M ccr
第7章 流体运动学和动力学基础
一、基本概念 有旋流动 无旋流动 涡线 涡管 涡束 涡通量 速度环量 斯托克斯定理 汤姆孙定理 亥姆霍兹第一定理 亥姆霍兹第二定理（涡管守恒定理） 亥姆霍兹第三定理（涡管强度守恒定理） 速度势 有势流动 流函数 流网
2 1 2 2 2 1 2 2
第4章 相似原理和量纲分析
一、基本概念 流体力学相似 几何相似 运动相似 动力相似 牛顿数Ne 牛顿（动力）相似准则 弗劳德数Fr 重力相似准则 雷诺数Re 粘滞力相似准则 欧拉数Eu 压力相似准则
第4章 相似原理和量纲分析
一、基本概念 柯西数Ca 弹性力相似准则 量纲 基本量纲 导出量纲 无量纲量 物理方程的量纲一致性原则
pe p pa gh
第2章 流体静力学
二、基本公式 静止液体作用在平面上的总压力
总压力的大小
FP dFP ghc A
A
总压力的作用点
xD xC ICy xC A
工程流体力学期末考试及答案
工程流体力学期末考试及答案工程流体力学期末考试及答案工程流体力学是涉及流体动力学、流体力学基础知识、流体静力学等多个方面的学科。
以下是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案，旨在帮助读者更好地掌握流体力学的基本概念和方法。
1、基础知识问题：请简要解释以下两个概念： a) 流量：在单位时间内，通过某一截面积的物质量或能量。
b) 推力：使物体运动或阻止其运动的力。
答案：a) 流量是指在单位时间内，通过某一截面积的物质量或能量。
它是一个重要的流体力学参数，反映了流体在管道中的流动能力。
流量的大小与流体密度、速度和管道截面积有关。
b) 推力是指使物体运动或阻止其运动的力。
在流体力学中，推力主要由流体对物体运动方向上的压力差产生，如在水坝或涡轮机中，由于水压力的作用产生推力，使水轮机旋转。
2、流体动力学问题：请简述伯努利定理的基本内容，并说明其在工程实践中的应用。
答案：伯努利定理指出，在理想不可压缩流体中，沿着平行且在同一方向上，任何高度相同的两点，速度相等，压强降低。
在工程实践中，伯努利定理可用于分析飞机机翼的设计，解释为何机翼在空气中能够产生升力。
3、流体静力学问题：请解释浮力原理，并说明其在工程实践中的应用。
答案：浮力原理指出，浸没在流体中的物体，受到一个垂直向上且与物体体积成正比的力，称为浮力。
浮力的大小等于物体所排开的流体的重量。
在工程实践中，浮力原理广泛应用于船舶设计、水坝设计等。
4、工程应用问题：请说明涡轮机的工作原理，并阐述其在工程实践中的应用。
答案：涡轮机是一种将流体动能转化为机械能的设备。
它由一系列的旋转叶片组成，当流体流经叶片时，叶片受到流体的冲击力而旋转，将流体的动能转化为旋转机械能。
涡轮机在工程实践中广泛应用于发电厂、航空发动机等。
以上是本次工程流体力学期末考试的部分试题及答案，希望对读者掌握流体力学基本知识有所帮助。
流体力学期末试题及答案
流体力学期末试题及答案一、选择题1. 下列哪个不属于流体力学的基本假设?A. 流体是连续性的B. 流体是可压缩的C. 流体力学适用于中高速流动D. 流体具有黏性特性答案: B2. 以下哪个定律描述了流体的质量守恒?A. 阿基米德原理B. 波义尔定律C. 爱因斯坦质能方程D. 应变-应力关系定律答案: B3. 流体的雷诺数通常用来判断流体流动的什么特性?A. 粘滞力大小B. 流体的温度C. 流体的密度D. 流动是否属于层流或湍流答案: D4. 在流体中，静压力随着流速的增大而减小是因为什么原因?A. 流体的黏性特性B. 流体的密度变化C. 流体的连续性D. 流体的惯性答案: D5. 阿基米德原理适用于哪种物体？A. 任何物体B. 只适用于液体C. 只适用于气体D. 只适用于浮在流体表面的物体答案: A二、填空题1. 流体的流动速度可以用 _______来描述。
答案: 速度矢量2. 流体的黏性力可以通过____________来描述。
答案: 粘度3. 理想流体满足的基本假设包括连续性、__________和无黏性。
答案: 不可压缩性4. 流体的__________决定了流体对应力的敏感程度。
答案: 粘度5. 流体的黏性是由流体分子间的 ____________ 所引起的。
答案: 分子间作用力三、简答题1. 解释什么是层流和湍流?它们有什么主要区别?层流和湍流是流体在流动过程中的两种不同状态。
层流是指流体流动时的速度分布很规则，流线平行且流速均匀的状态；湍流是指流体流动时速度分布不规则、流线交错、流速变化较大的状态。
主要区别如下：- 层流的流动非常有序，流速分布均匀，且流体粘滞阻力小；湍流的流动非常混乱，存在涡流、涡旋和湍流的湍流，粘滞阻力大。
- 层流的流体运动稳定，不易产生涡流；湍流的流体运动不稳定，容易产生涡流和涡旋。
- 层流的流速梯度小，流线平行；湍流的流速梯度大，流线交错。
- 层流的能量损失小，流体分子间的能量传递较少；湍流的能量损失大，流体分子间的能量传递较多。
流体力学期末复习,计算部分
三计算题一、粘性1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。
已知平板运动速度V=1.0m/s ，板与固定边界的距离δ＝1mm ，油的粘度μ＝0.09807Pa ·s 。
试求作用在平板单位面积上的切向力。
2. 一底面积为2cm 5045´，质量为6kg 的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度s m 2.1=u ，油层厚度m m 1=d ，斜面角C 02 =q （如图所示），求油的动力粘度m 。
duq二静力学1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。
已知容器内点A 的相对压强为4.9×104Pa 。
若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m 3,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg＝13.6×103kg/m 3,h 1=0.2m,试问水银柱高度差h 2是多大？2．如图所示的半园AB 曲面，宽度m 1=b ，直径m 3=D ，试求曲AB 所受的静水总压力。
D/2AB水水DαO B O A H p a3.3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K ，已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。
假设不考虑能量损失，以O-O 面为基准面，试问：阀门K 关闭时，A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 2m kN 9.8=gA r 的 油 和2m kN 00.10=g B r 的盐水，差压计内工作液体为水银。
m 21=h ，m 32=h ，m 8.03=h ，若B 点压强2cm N 20=B p ，求A 点压强A p 的大小。
··M MA B汞h h h g g AB1235. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m 1=R ，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ，求每个铆钉所受的拉力。
流体力学计算题复习
Pz上
gV上
g （ pmg
R)2R
R2
2
l
下半圆筒为
9.8
1000
(
23.72 103 9.8 103
0.5) 2 0.5
0.52 2
2
49.54
kN
Pz下
gV下
g
（ pmg
R)2R
R2 2
l
9.8 103
(
23.72 103 9.8 103
0.5) 2 0.5
0.52 2
曲面上流体静压力计算
pa
Fz B A (a)
pa 延伸面
B Fz A
(b)
2
pa
B B
Fz1
FC
C
Fz2 C
A A
(c)
3
自由液面
自由液面的延长面
A A
B 实压力体
自由液面 A
B
虚压力体
自由液面 A
自由液面 A
C
C
C
B
B
B
4
三.曲面上的静水总压力
大小： F = Fx2 + Fz2
方向： θ = tan1 Fz
Fz
=
ρgV
=
ρg
h2 R
4
R2
b
π 12
10009.831
4
1
= 21.70 kN
Fz A
R水
h1 h2
圆弧钢板AB上所受的水平压力为
Fx
=
ρghc Az
=
ρg
h2
R 2
R
b
B
=
1000
9.8
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三计算题一、粘性1．一平板在油面上作水平运动，如图所示。
已知平板运动速度V=1.0m/s ，板与固定边界的距离δ＝1mm ，油的粘度μ＝0.09807Pa ·s 。
试求作用在平板单位面积上的切向力。
2. 一底面积为2cm 5045⨯， 质量为6kg 的木块，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动， 木 块运动速度s m 2.1=u，油层厚度mm 1=δ，斜面角C 02ο=θ（如图所示），求油的动 力粘度μ。
δuθ二静力学1．设有一盛水的密闭容器，如图所示。
已知容器内点A 的相对压强为4.9×104Pa 。
若在该点左侧壁上安装一玻璃测压管，已知水的密度ρ＝1000kg/m 3,试问需要多长的玻璃测压管？若在该点的右侧壁上安装一水银压差计，已知水银的密度ρHg ＝13.6×103kg/m 3,h 1=0.2m,试问水银柱高度差h 2是多大？2．如图所示的半园AB 曲面，宽度m 1=b，直径m 3=D ，试求曲AB 所受的静水总压力。
D/2A水水DαOB O A Hp a3. 如下图，水从水箱经管路流出，管路上设阀门K ，已知L=6m,α=30°,H=5m, B 点位于出口断面形心点。
假设不考虑能量损失，以O-O 面为基准面，试问：阀门K 关闭时，A 点的位置水头、压强水头、测压管水头各是多少？4. 位于不同高度的两球形容器，分别贮有 2m kN 9.8=gA ρ的 油 和2m kN 00.10=gB ρ的盐水，差压计内工作液体为水银。
m 21=h ，m 32=h ，m 8.03=h ，若B 点压强2cm N 20=B p ，求A 点压强A p 的大小。
••M MA B汞h h h γγAB1235. 球形容器由两个半球面铆接而成，有8个铆钉，球的半径m 1=R，内盛有水， 玻璃管中液面至球顶的垂直距离2m . 1=H ，求每个铆钉所受的拉力。
RH6．设有一盛静水的密闭容器，如图所示。
由标尺量出水银压差计左肢内水银液面距A 点的高度h 1=0.46m ，左右两侧液面高度差h 2=0.4m ，试求容器内液体中A 点的压强，并说明是否出现了真空。
已知水银的密度ρHg ＝13.6×103kg/m 3。
7．在储水容器垂直壁的下面，有一1/4圆柱面形的部件AB，该部件的长度L=0.8m，半径R=0.4m，水深H= 1.2m,试求水作用在部件AB上的总压力。
8. 一矩形挡水平板如图所示，板宽5m ，板高6m，试求作用于平板上的静水总压力的大小、方向及作用点。
o oo oo oo ooooo oo ooAB1m6m三、运动学1．直径d为100mm的输水管中有一变截面管段，其最小截面的直径d0为25mm，若测得管中流量Q＝10L/s，求输水管的断面平均流速v和最小截面处的平均流速v0。
四、动力学1．已知二维流动txux+＝，tyuy+-=，试求0=t时通过点（－1，－1）的流线。
2．已知二维流动，Kxux=，Kyuy-=，式中K为常数，试求流线方程3. 设管路中有一段水平（xoy 平面内）放置的等管径弯管，如图所示。
已知管径d=0.2m ， 弯管与x 轴的夹角︒=45α， 管中过流断1－1 的平均流速s m 41=V ，其形心处的相 对压强Pa 1081.941⨯=p ，若不计管流的能量损失，试求水流对弯管的作用R 。
x4. 一水平放置的渐缩管，水从大直径d 1断面流向小直径d 2断 面。
已知mm 2001=d ，,m kN 4021=p mm 100,s m 221==d V ，不计摩擦，试求水流对渐缩管的轴向推力。
V FV 122五、流体阻力与能量损失1．设圆管直径d ＝200mm ，管长L=1000m ，输送石油的流量Q=0.04m 3/s,石油运动粘滞系数s cm /6.12=ν，试求该管段的沿程损失h f 。
2. 如图所示，水流由水箱经等直径管道恒定出流，d=5cm ，H=5m ，水箱至出口全部水头 损失 m 10=-Bw h ，求管中流速和流量。
3. 通过水平圆管流出的液体流量为s m 101.033-⨯，其装置如图所示。
试证明流动为层流（不计局部损失）。
一、 明渠水流．1、 有一梯形断面粘土渠道，已知底宽B=10米，均匀流水深H=3米，边坡系数m=1.0,土壤的粗糙系数n=0.02，通过的流量Q=39m 3/s,试确定每公里长度上的沿程损失h f .解： A=(b+mh)h=39, χ=b+2h m 21+=18.5,R=χA =2.11, V=AQ=1.0m/s C=611R n=56.63 , h f=R c lv 22=0.148m2．有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。
进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。
3．某矩形断面渠道，渠宽b ＝1.0m ，通过的流量Q ＝2.0m 3/s,试判别水深各为1.0m 和0.5m 时渠中水流是急流还是缓流？七有压管流1．设有一管路，如图所示，已知A 点处的管径d A ＝0.2 m ，压强p A ＝70 kPa ；B 点处的管径d B ＝0.4 m ，压强p B ＝40 kPa ，流速V B =1 m/s ；A 、B 两点间的高程差Z ∆=1 m 。
试判别A,、B 两点间的水流方向，并求出其间的能量损失w h 。
2. 用直径cm 5=d的虹吸管从水箱中引水，虹吸管最高点距水面m 5.21=h ， 上升段损 失m 2.01=w h ，下降段损失m 5.02=w h 。
若虹吸管允许的最大真空度 为O mH 76.72， 那么该管最大流量是多少？hh d1133221231. 油管的直径d=8mm ，通过流量s cm 773=Q ，在长度 l=2m 的管段两段，水银压差计读值cm 6.9=p h ，油的密度33m kg 109.0⨯=ρ，水银的密度33m kg 106.13⨯=p ρ，求断面 平均流速和沿程损失。
h p34．已知二维流动，Kx u x =，Ky u y -=，式中K 为常数，试求流场的加速度。
35．一圆弧闸门，宽度m 4=b，圆心角045=ϕ， 半径m 2=R ，闸门转轴恰与水面齐平（如图示），求水对闸门的总压力的大小和方向。
ϕBROA36．设有一密闭容器，液面上的压强为0.5工程大气压，现在容器底部接一段管道，管长l 为4.0m,与水平面成30°，出口断面直径d 为50mm ，若管道进口断面中心位于水下深度H 为5m,管道系统总水头损失m h w3.2=，求管道的出流量Q 。
37．有一管道，已知半径r 0＝15cm,测得其流动时水力坡度J ＝0.15，试求管壁处和离管轴r ＝10cm 处的切应力τ。
39．有一梯形断面渠道水流为均匀流，已知通过的流量Q ＝39m 3/s,边坡系数m=1.0，底坡i=0.0002,底宽b=10m,水深h=3m,试求粗糙系数n （用曼宁公式计算）。
40．如图所示，一水平管路突然扩大，已知直径d1＝5cm ，d 2＝10cm ，管中通过的流量Q ＝0.02m 3/s ，试求该突然扩大管段的局部水头损失h j 。
41．试求图中A 、B 、C 三点的相对压强及绝对压强大小，已知当地大气压强为2m kN 98。
•••CB A3m1m42. 水箱真空M 的读数为2m kN 98.0，水箱与油箱的液面差H =15.m ，水银柱液面差m 2.02=h ，油的比重3m kN 85.7=g ρ，求1h 为多少米？γ44．图示平面闸门AB ，宽1m ，倾角045=α，左侧水深3m ，右侧水深2m，试求静水总压力大小、方向和作用点。
45.为了收集某渠道糙率n 的资料，今测得流量Q=9.45m 3/s ，水深h 0=1.20m 。
在长为L=200m 的渠段内水面降落Δz=0.16m ，已知渠道断面尺寸底宽b=7.0m ，边坡系数m=1.5。
求n 值。
3108.0-⨯=i46．设不可压缩流体平面无旋流动的流速势为φ=-x y xy 33, 它是否满足流体的连续性条 件。
48. 输水管道直径d=50mm ，流s m 1034.333-⨯=Q，水银压差计读值m m 150=∆h 汞柱，沿程损失不计。
试求阀门k 的局部阻力系数。
h阀 门49．一自重为9N 的圆柱体，直径d ＝149.4mm ，在一内径D=150mm 的圆管中下滑，若圆柱高度h ＝150mm ，均匀下滑的速度v ＝46mm/s ，求圆柱体和管壁间隙中油液的粘滞系数μ的值。
50．如下图，为测盛水密封容器中液面压强0p ，在A 点装一U 型测压管，已知A 点位于液面之下1.5米，H=2米。
试求液面的压强p 0，并说明是否出现真空。
51．在水渠中放置一水平底边的矩形闸门，如图所示。
已知闸门宽度b ＝5m ，闸门高度H ＝2.0m,闸门前水深H 1＝3m ，闸门后水深H 2＝2.5m ，求作用在闸门上的静水总压力的大小、方向和作用点。
52．图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。
若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。
dDhp 0 A •p aH53．已知二维流动 t x u x +＝，t y u y+-=，试求1=t 时流体质点在（－1，－1）处的加速度。
54．设石油在圆管中作恒定均匀流，已知管径d ＝10cm,流量Q ＝500cm 3/s,石油密度3/850m kg =ρ，运动粘滞系数s m /108.125－⨯=ν，确定每米管长的沿程损失fh 。
55．混凝土矩形渠道，已知水深h ＝0.8m ，底宽b ＝1.2m ，粗糙系数n ＝0.014，通过的流量Q ＝1.0m 3/s ，试求渠道的坡度。
56. 图示有一水平放置的三通水管， 干管mm 12001=d ，两支管mm 80032==d d ，045=θ， 干管s m 231=Q ，支管流量32Q Q =，断面1－1处的动水压强21m kN 100=p ，断面1－1到2－2（ 或3－3）的水头损失gV h w 221=，求水流作用于支墩的力。
Q 111Q3x R Q 22233θθ57．有一过水断面为矩形的人工渠道，其宽度B 为1m ，测得断面1-1和2-2处的水深h 1、h 2分别为0.4m 和0.2m ，若断面2-2的平均流速为5m/s ，试求通过断面1-1的平均流速V 1和流量。