流体力学—习题答案

流体力学—习题答案
一、选择题
1、流体传动系统工作过程中，其流体流动存在的损失有( A )
A、沿程损失和局部损失，
B、动能损失和势能损失，
C、动力损失和静压损失，
D、机械损失和容积损失
2、液压千斤顶是依据（ C ）工作的。

A、牛顿内摩擦定律
B、伯努力方程
C、帕斯卡原理
D、欧拉方程
3、描述液体粘性主要是依据（ D ）
A、液体静力学原理
B、帕斯卡原理
C、能量守恒定律
D、牛顿内摩擦定律
4、在流场中任意封闭曲线上的每一点流线组成的表面称为流管。

与真实管路相比（C ）。

A、完全相同
B、完全无关
C、计算时具有等效性
D、无边界性
5、一般把( C )的假想液体称为理想液体
A、无粘性且可压缩，
B、有粘性且可压缩，
C、无粘性且不可压缩，
D、有粘性且不可压缩
6、进行管路中流动计算时，所用到的流速是( D )
A、最大速度
B、管中心流速
C、边界流速
D、平均流速
7、( A )是能量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式
A、伯努力方程，
B、动量方程，
C、连续方程，
D、静力学方程
8、（ A ）是用来判断液体流动的状态
A、雷诺实验
B、牛顿实验
C、帕斯卡实验
D、伯努力实验
9、黏度的测量一般采用相对黏度的概念表示黏度的大小，各国应用单位不同，我国采用的是（ D ）
A、雷氏黏度
B、赛氏黏度
C、动力黏度
D、恩氏黏度
10、流体传动主要是利用液体的( B )来传递能量的
A、动力能
B、压力能，
C、势能，
D、信号
11、静止液体内任一点处的压力在各个方向上都( B )
A、不相等的，
B、相等的，
C、不确定的
12、连续性方程是( C )守恒定律在流体力学中的一种具体表现形
式
A、能量，
B、数量，
C、质量
D、动量
13、流线是流场中的一条条曲线，表示的是（ B ）
A、流场的分布情况，
B、各质点的运动状态
C、某质点的运动轨迹，
D、一定是光滑曲线
14、流体力学分类时常分为（ A ）流体力学
A、工程和理论，
B、基础和应用
C、应用和研究，
D、理论和基础
15、流体力学研究的对象（ A ）
A、液体和气体
B、所有物质，
C、水和空气
D、纯牛顿流体
16、27、超音速流动,是指马赫数在( B )时的流动
A、0.7 < M < 1.3
B、1.3 < M ≤5
C、M > 5
D、0.3 ≤M ≤0.7
17、静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液体的（A ）可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。

A、压力能和位能，
B、动能和势能，
C、压力能和势能
D、位能和动能
18、由液体静力学基本方程式可知，静止液体内的压力随液体深度是呈( A )规律分布的
A、直线，
B、曲线，
C、抛物线
D、不变
19、我国法定的压力单位为（ A ）
A、MPa
B、kgf/cm2
C、bar
D、mm水柱
20、理想液体作恒定流动时具有（A ）三种能量形成，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换。

A压力能、位能和动能，B、势能、位能和动能，
C、核能、位能和动能，
D、压力能、位能和势能
21、研究流体沿程损失系数的是（A）
A、尼古拉兹实验
B、雷诺实验
C、伯努力实验
D、达西实验
22、机械油等工作液体随温度升高，其粘度( B )
A、增大，
B、减小，
C、不变
D、呈现不规则变化
23、静止液体内任一点处的压力在各个方向上都( B )
A、不相等的，
B、相等的，
C、不确定的
D、根据条件情况确定
24、在同一瞬间,流线上各个质点的速度方向总是在该点与此线（ D ）
A、重合，
B、相交
C、平行，
D、相切
25、已知某地大气压为0.1MPa，某设备内真空度为5米水柱，则其中绝对压力为（ C ）
A、50000kgf/cm2
B、0.6 MPa
C、15米水柱
D、0.5 MPa
26、连续介质的假设意味着（ B ）
A、流体分子间互相紧连
B、流体物理量为连续函数
C、流体分子间有间隙
D、流体为不可压缩
二、简答题
1、流体的物质基本属性，宏观表象?
流体的基本属性是有大量分子组成，分子不断做随机热运动，分子间由分子力作用。

宏观表象是液体有一定体积无一定形状，气体无一定体积无一定形状。

2、什么是流体的质点，它的含义有哪些?
流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸足够大的任意一个物理实体。

含义是宏观尺寸足够小，微观尺寸足够大，足够多的分子，形状任意划定。

3、理想气体状态方程表示的气体变化过程有哪几种?
等温过程，等压过程，绝热过程。

4、压力损失概念，主要有哪几种？
实际液体是有粘性的，所以流动时粘性阻力要消耗一定的能量，这种能量消耗表现为压力损失。

压力损失分为两类：沿程损失和局部损失。

5、新老液压油牌号的标注是什么？
运动粘度
6、尼古拉兹实验研究的是什么
沿程水头损失系数的变化规律。

7、描述液体运动的方法有哪几种？
拉格朗日法和欧拉法
8、流体流动的拉格朗日法和欧拉法的主要区别
拉格朗日法着眼于研究流体质点的运动，欧拉法着眼于研究流体空间点上运动参数的变化。

9、紊流特征和运动要素？
特征：有涡性、不规则性、随机性、扩散性、耗能性、连续性、三维性、非定常性
动作要素：波动性、脉动性
10、什么是流动参数？主要包括哪些？
流动参数：表征流体运动的主要物理量称为流体的运动参数
主要包括：流动速度v、压力P、位移（X、Y、Z）、密度、动量、动能等
11、作用在流体上的力有哪些？
质量力，表面力
12、常温下（15℃），音速为多少，如何计算得来？
音速为u=331.3+（0.616×15）=340.4m/s
13、明渠的工程实例（至少5种）
1、输水渠道
2、无压隧道
3、渡槽
4、涵洞
5、天然河道
14、明渠均匀流的特性
1.过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变。

2.过水断面的流速分布、断面平均流速沿程不变；因此，水的动能修正系数及流速水头也沿程不变。

3.总水头，水面线及底坡线三者互相平行。

15、举例说明流体运动的分类方法（不少于5种）
根据流体的性质，按照粘滞性可以分为理想流体流动和粘性流体流动；按照压缩性可分为可压缩流体流动和
不可压缩流体流动。

根据运动状态，可以分为定常流动和非定常流动，均匀流动和非均匀流动；层流流动和紊流流动；有旋流动和无旋流动；亚音速流动和超音速流动。

根据坐标数量，可以分为一维流动、二维流动和三维流动，还有元流流动和总流流动等。

16、流体运动学三个基本方程是？
静水压强的基本方程，理想流体的连续性方程，伯努利方程。

17、举例伯努利方程实际生活中的应用（至少6个）
皮托管，文丘里流量计,发动机的气化器，孔板流量计，转子流量计，喷雾器。

18、什么是牛顿流体与非牛顿流体？举例
服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体（水，大部分轻油，气体等），克服初始应力τ0后，τ才与速度梯度成正比的流体称为非牛顿流体又称塑性流体（牙膏，新拌的水泥砂浆，中等浓度的悬浊液等）19、总流伯努利方程式的应用条件不可压缩流体的定常流动；质量里只有重力；
所取断面应是缓变流断面，但在其间可不必要求；没有其他形式的能量的输入输出；
上、下游两过水断面属于同一总流，无总流的分出、汇入。

21、流线的性质有哪些？
在定常流中，流线的形状与位置不随时间的改变而改变；在定常流中，流体质点的迹线与流线相重合；
对同一时刻，流线不可能相交，也不可能分叉或转折，流线是光滑曲线。

22、我国法定压力单位常采用？其他应用中还常用到哪些（不少于4个）
我国的法定压力单位是帕斯卡，简称帕，由于帕的单位太小工程上常用兆帕来表示。

其他应用还有工程大气压，米水柱。

毫米汞柱，巴等。

23、伯努利方程式的意义
几何意义：Z ：表示流体质点相对基准面的几何高度，称为位置水头。

p/ρg ：表示质点压力大小的液柱高度，称为压力水头。

V 2/2g ：表示质点速度大小的高度，称为速度水头。

物理意义：Z ：表示单位重力流体的位能。

p/ρg ：表示单位重力流体的压力能。

V 2/2g ：表示单位重力流体的动能。

24、压力表示法，互相关系（可画图表示）绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压力）相对压力（表压力）＝绝对压力－大气压力真空度＝大气压力－绝对压力 25、水力计算类型有哪几种？
26、多普勒效应指什么
物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。

27、局部阻力损失的计算有哪几种方法
28、什么是流体的粘性，在什么情况下具有抵抗剪切变形能力？
流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，称为粘性或者粘滞性 29、液体的压缩性与什么有关温度和压强，液体的体积压缩系数
30、什么是理想流体
无粘性不可压缩的流体
31、液体表面作用力有哪些
压力P（法向力）切力T（切向力）
32、表面张力的实质是什么，用什么衡量
表面张力就是处于两种不同的的流体介质分界面上的分子所受到不平衡的分子吸引力的宏观表象。

液体表面张力的作用方向与作用面相切，其大小可以用液体表面上单位长度所受到的张力即张力系数s来表示。

33、要使水的体积缩小1%，大约需要多大压强
1.862×10∧7
34、流体静压强哪些特性
1. 静压强垂直于作用面，向内
2. 同一点各向静压强相等
35、什么是等压面，与质量力什么关系
等压面：压力相等的面
等压面垂直于单位质量力
36、静止液体中的任意一点静压强由哪几部分组成，都代表什么含义
静止液体任意点压力包含两部分，外表面压力、自身重力。

37、计算平面上的静水总压力的方法有哪几种？都适合什么情况？
1、图解法，用于计算作用在矩形平面上的静水总压力。

2、解析法，用于计算作用在任意平面上的静水总压力。

38、研究流体流动的欧拉法和拉格朗日法的主要区别
拉格朗日法着眼于研究流体质点的运动，欧拉法着眼于研究流体空间点上运动参数的变化。

39、流线的特性有哪些，与迹线有什么区别
在定常流中，流线的形状与位置不随时间的改变而改变；
在定常流中，流体质点的迹线与流线相重合；
对同一时刻，流线不可能相交，也不可能分叉或转折，流线是光滑曲线。

流线是指在某一瞬时空间的一条曲线，在该曲线上的任一点的流速方向和该点的曲线切线方向重合。

迹线是流体质点在空间运动时留下的轨迹所连成的曲线。

40、实际流体总流能量方程各项物理意义和几何意义
几何意义：Z：表示总流相对基准面的几何高度，称为位置水头。

p/ρg：表示总流压力大小的液柱高度，称为压强水头。

αV2/2g：表示总流速度大小的高度，称为流速度水头。

Z+ p/ρg：又称之为测压管水头。

Z+ p/ρg+αV2/2g：又称之为总水头。

物理意义：Z：表示单位重量总流所具有的位置势能，或称为单位位能。

p/ρg：表示单位重量总流所具有的压强势能，或称为单位压能。

αV2/2g：表示单位重量总流所具有的动能，或称为单位动能。

Z+ p/ρg：表示单位重量总流所具有的总势能。

Z+ p/ρg+αV2/2g：表示单位重量总流所具有的总机械能。

41、什么是短管，长管，两者判别标准是什么？
长管是指水头损失以沿程水头损失为主，其局部水头损失和流速水头在总损失中所占的比重很小；短管路是指局部损失占重要地位的管路。

三、判断题
N
Y
N
Y
N
N
N
Y
N
11.流体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。

（ Y ）
12.流线和迹线往往重合，所以描述的是一个问题。

（ N ）
13.同一水头下，直径相同的管嘴出流量大于孔口出流量。

（ Y ）
14.实际流体流经水利半径小的过流断面时，流动阻力也较小。

（ N ）
15.串联管路的总水头等于各个管段水头损失之和。

( Y )
16.实际圆管层流的切应力分布是中间最大，管壁边缘基本为零的线性分布。

（ N ）
17.尼古拉兹实验研究的水力阻力系数实际与雷诺数无关。

（ N ）
18.非均匀流一定是非恒定流。

（ N ）
19.等径直圆管中层流时，过流断面平均流速是管中最大流速的1/2。

（ Y ）
20.伯努利方程中的三种能量形式在工作过程中可以相互转化，故称为能量守恒。

（ Y ）
21.水击现象产生原因是液体具有粘性 ( N )
22.稳定流一定是缓变流动 ( N )
23.根据牛顿内摩擦定律，流涕流动时内部摩擦力大小与该处流速成反比。

( Y )
24.等径直圆管中层流时，过流断面平均流速是管中最大流速的1/2。

（ Y ）
25.流线和迹线往往重合，所以描述的是一个问题。

（ N ）
26.同一水头下，直径相同的管嘴出流量大于孔口出流量。

（ Y ）
27.实际流体流经水利半径小的过流断面时，流动阻力也较小。

（ N ）
28.串联管路的总水头等于各个管段水头损失之和。

( Y )
29.实际圆管层流的切应力分布是管壁边缘基本为零，中间最大的线性分布。

（ N ）
30.尼古拉兹实验研究的水力阻力系数实际与雷诺数无关。

（ N ）
31.水击现象产生原因是液体具有粘性。

（ N ）
32.流体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。

（ Y ）
33.连续方程中的三种能量形式在工作过程中可以相互转化，故也称为能量守恒。

（ Y ）
四、填空题（部分示例）
1．液体的流动状态可分为层流和紊流；并可由雷诺数的大小判断。

2．理想气体状态方程表示的气体变化过程有等温过程、等压过程、和绝热过程等。

3．作用在流体上的力按作用方式分质量力和表面力。

4．研究流体运动的两种基本方法是拉格朗热法和欧拉法。

5．根据不同的起算基准，对压强的计量可以分为绝对压强和相对压强。

6．流体流经管道的能量损失可分为沿程损失和局部损失。

7．常温下（15℃），音速为340.4m/s ,超音速是指1.3﹤M≤5 的情况。

8．连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式。

9．根据牛顿内摩擦定律，流体流动时内部摩擦力大小与该处流速成反比。

10．运动流体中的任意一点总水头由位置水头、压力水头和速度水头组成。

五、计算题
1、容器内充满油液，活塞上作用力为1000牛顿，活塞直径200毫米，问活塞下方深度为0.5米处的压力是多少?
Pa=36.24KPa
2、一桶机油质量260kg，桶直径0.6m，高1.2m，机油密度900kg/m3，求桶中还有多高空间没装满？
V=0.05m3
3、液压泵吸油装置如图1所示。

设油箱液面压力为p1，液压泵吸油口处的绝对压力为p2，泵吸油口距油箱
液面的高度为h 。

计算液压泵吸油口处的真空度
真空度为Pa-P2
4、水在内径d=100mm的管中流动，流速V=0.6m/s，水的运动粘度ν=1×10-6 m2/s，水在管中呈何种流动状态？若管中的流体是油，流速不变，但运动粘度ν=30×10-6 m2/s，问油在管中又呈何种流动状态？
紊流，过渡流
5、有一直径d=100mm，管长l=40m，管中平均流速V=0.2m/s，水温10℃，求水头损失？
Hf=0.053m
6、千斤顶（图2）大活塞直径等于100毫米，小活塞直径等于20毫米，杠杆总长1000毫米，支点到小活塞中心长100毫米，重物为50000牛顿，求手施加大为多大能顶起重物？
F=200N
图1 图2
7、三段管径分别为120mm，60mm，30mm，串接在一起，已测得最大管内平均流速20m/s，求另外两处管内流速（平均流速）V2=5m/s，V3=1.25m/s
8、有一直径d=100mm，管长l=100m，管中平均流速V=0.1m/s，水温10℃，已知此时水的运动粘性系数v=1.5×10-6 m2/s, 流动为水力光滑区取λ=0.026, 求沿程水头损失？
Hf=0.01326m
9. 图3一容器内充满油液，油液密度0.9×103 kg/ m3，活塞上作用力为1000牛顿，活塞面积100 cm2，问活塞下方深度为5米处的压力是多少?
Pa=1044.1KPa
图3 图4
10、图4离心水泵吸水系统如图，吸水管内径面积20000mm2，流量Q=3.6m3/h，入口真空表数40kPa，若吸水管总水头损失为h w=0.2m（水柱），求水泵允许安装高度？
Hs=5.71m
11、水在内径d=100mm的管中流动，流速V=0.6m/s，水的运动粘度ν=1×10-6 m2/s，水在管中呈何种流动状态？若管中的流体是油，流速不变，但运动粘度ν=30×10-6 m2/s，问油在管中又呈何种流动状态？
12、有一直径d=100mm，管长l=40m，管中平均流速V=0.2m/s，水温10℃，求水头损失？
13、有圆形管道，截面1---1直径d=200mm，管中平均流速V=0.5m/s，截面2---2直径d=400mm，管中流体
为不可压缩，求截面2---2平均流速
V2=0.125m/s
14、一封闭容器如图5，内水深3m，ZA=1m，ZB=2m，开口管距A深4m，开口处为工程大气压，求：
容器底为基准，计算A、B点测压管水头。

图5 图6
Ha=15m，Hb=15m
15、垂直管图6所示，直径200mm，出口直径100mm，水流入大气，具体尺寸见图，不计水头损失，求A、
B、C三处压强。

Pa=43.8KPa，Pb=82.5KPa，Pc=0。