最新流体力学题解
(完整版)流体力学习题解析
《流体力学》习题（二）2－1 质量为1000kg 的油液(S ＝0.9)在有势质量力k i F 113102598--=(N)的作用下处于平衡状态，试求油液内的压力分布规律。
2－2 容器中空气的绝对压力为p B ＝93.2kPa ，当地大气压力为p a =98.1kPa 试求玻璃管中水银柱上升高度h v 。
2－3 封闭容器中水面的绝对压力为p 1＝105kPa ，当地大气压力为p a =98.1kPa ，A 点在水面下6m ，试求：(1)A 点的相对压力；(2)测压管中水面与容器中水面的高差。
题2－2图 题2－3图 2－4 已知水银压差计中的读数⊿h ＝20.3cm ，油柱高h ＝1.22m ，油的重度γ油＝9.0kN/m 3，试求：(1)真空计中的读数p v ；(2)管中空气的相对压力p 0。
题2－4图 题2－5图 2－5 设已知测点A 到水银测压计左边水银面的高差为h 1＝40cm ，左右水银面高差为h 2＝25cm ，试求A 点的相对压力。
2－6 封闭容器的形状如图所示，若测压计中的汞柱读数△h ＝100mm ，求水面下深度H ＝2.5m 处的压力表读数。
题2－6图 题2－7图 2－7 封闭水箱的测压管及箱中水面高程分别为▽1＝100cm 和▽4＝80cm ，水银压差计右端高程为▽2＝20cm ，问左端水银面高程▽3为多少？2－8 两高度差z ＝20cm 的水管，与一倒U 形管压差计相连，压差计内的水面高差h ＝10cm ，试求下列两种情况A 、B 两点的压力差：(1)γ1为空气；(2)γ1为重度9kN/m 3的油。
题2－8图题2－9图2－9 有一半封闭容器，左边三格为水，右边一格为油(比重为0.9)。
试求A、B、C、D四点的相对压力。
2－10 一小封闭容器放在大封闭容器中，后者充满压缩空气。
测压表A、B的读数分别为8.28kPa和13.80kPa，已知当地大气压为100kPa，试求小容器内的绝对压力。
流体力学计算题及问题详解
第二章例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如下列图。
：水面高程z 0=3m,压差计各水银面的高程分别为z 1=, z 2=, z 3=m, z 4=m, 水银密度 3/13600m kg ρ='，水的密度3/1000m kg ρ= 。
试求水面的相对压强p 0。
解：ap z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100)()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴例2：用如下列图的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。
该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。
测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角θ=30∘，试求压强差p 1 – p 2 。
解： 224131)()(p z z γz z γp =-+-- θL γz z γp p sin )(4321=-=-∴例3：用复式压差计测量两条气体管道的压差〔如下列图〕。
两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接收充以酒精，密度为ρ1 。
如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、z 4 ，试求压强差p A – p B 。
解： 点1 的压强 ：p A )(21222z z γp p A --=的压强：点)()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强：点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 )()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴例4：用离心铸造机铸造车轮。
求A-A 面上的液体总压力。
解： C gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2221ωρ a p gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴2221ωρ在界面A-A 上：Z = - ha p gh r p +⎪⎭⎫⎝⎛+=∴2221ωρ⎪⎭⎫⎝⎛+=-=∴⎰2420218122)(ghR R rdr p p F a Rωπρπ例5：在一直径d= 300mm ，而高度H=500mm 的园柱形容器中注水至高度h 1 = 300mm ，使容器绕垂直轴作等角速度旋转。
《流体力学》课后习题答案详解
习题【1】1-1 解：已知：120t =℃，1395p kPa '=，250t =℃ 120273293T K =+=，250273323T K =+= 据p RT ρ=，有：11p RT ρ'=，22p RT ρ'= 得：2211p T p T '='，则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。
重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为01-3 解：已知：V=10m 3，50T ∆=℃，0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆，得：30.000510VVV Tα∆=⋅⋅∆=⨯⨯1-4 解：已知：419.806710Pa p '=⨯，52 5.884010Pa p '=⨯，150t =℃，278t =℃得：1127350273323T t K=+=+=，G ＝mg自由落体： 加速度a ＝g2227378273351T t K =+=+=根据mRTp V=，有：111mRT p V '=，222mRT p V '=得：421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯，即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解：已知：40mm δ=，0.7Pa s μ=⋅，a =60mm ，u =15m/s ，h =10mm根据牛顿内摩擦力定律：uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ，则平板面积0.06A a b b =⋅=上表面单位宽度受到的内摩擦力：1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力： 2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ，方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力：12216384N τττ=+=+=，方向水平向左。
流体力学考试题及答案
流体力学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 流体力学中，流体的基本假设是什么？A. 流体是不可压缩的B. 流体是完全弹性体C. 流体是完全塑性体D. 流体是连续介质答案：D2. 流体静力学中，压力的分布规律是什么？A. 与深度成正比B. 与深度成反比C. 与深度无关D. 与深度的平方成正比答案：A3. 流体的粘性是由什么决定的？A. 温度B. 压力C. 密度D. 以上都是答案：A4. 伯努利方程描述了什么？A. 流体的静压和动压关系B. 流体的压缩性C. 流体的粘性D. 流体的热力学性质答案：A5. 流体的雷诺数是用来描述什么的？A. 流体的密度B. 流体的粘性C. 流体的惯性力与粘性力的比值D. 流体的压缩性答案：C6. 什么是流体的不可压缩性条件？A. 密度不变B. 温度不变C. 压力不变D. 速度不变答案：A7. 流体的连续性方程描述了什么？A. 流体的动量守恒B. 流体的动能守恒C. 流体的质量守恒D. 流体的热能守恒答案：C8. 流体的湍流与层流的区别是什么？A. 湍流有粘性，层流没有B. 湍流是有序的流动，层流是无序的C. 湍流是无序的流动，层流是有序的D. 湍流和层流都是有序的流动答案：C9. 流体的边界层厚度与什么有关？A. 流体的密度B. 流体的速度C. 流体的粘性D. 流体的压缩性答案：C10. 什么是流体的临界雷诺数？A. 流体开始流动的雷诺数B. 流体从层流转变为湍流的雷诺数C. 流体达到最大速度的雷诺数D. 流体达到最大压力的雷诺数答案：B二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述流体力学中的纳维-斯托克斯方程及其物理意义。
答案：纳维-斯托克斯方程是描述流体运动的基本方程，它将流体的动量守恒定律与流体的粘性联系起来。
方程表明，流体的加速度不仅与压力梯度有关，还与粘性力有关。
物理意义上，它描述了流体内部的动量传递过程。
2. 描述流体的粘性对流动的影响。
答案：流体的粘性对流动有显著影响。
流体力学答案解析
流体力学答案解析题目：一不可压缩流体在水平管道内作稳定流动，管道截面由圆形逐渐扩大为方形，入口直径为d，出口边长为a。
已知入口流速为v1，入口处的压力为p1，求出口处的流速v2和压力p2。
解析：首先，根据连续性方程，流体在管道内的流速和截面积之间存在以下关系：A1v1 = A2v2其中，A1和A2分别为入口和出口的截面积。
由于管道截面由圆形变为方形，我们可以分别计算两个截面的面积。
入口截面积A1 = π(d/2)^2出口截面积 A2 = a^2将上述面积代入连续性方程，得到：π(d/2)^2 v1 = a^2 v2解得：v2 = (π(d/2)^2 v1) / a^2接下来，我们应用伯努利方程，该方程描述了流体在流动过程中速度、压力和高度之间的关系。
在水平管道中，高度不变，因此伯努利方程简化为：p1/ρ + v1^2/2 = p2/ρ + v2^2/2其中，ρ为流体的密度。
将v2的表达式代入伯努利方程，得到：p1/ρ + v1^2/2 = p2/ρ + (π(d/2)^2 v1)^2 /(2a^2ρ)化简得到：p2 = p1 + ρ(v1^2 - v2^2)/2将v2的表达式代入上式，得到：p2 = p1 + ρ(v1^2 - (π(d/2)^2 v1)^2 /(2a^2ρ))/2化简得到：p2 = p1 + (ρ/2)(v1^2 - (π(d/2)^4 v1^2) / (2a^2))进一步化简得到：p2 = p1 + (ρ/2)(v1^2(1 - (π(d/2)^4) / (2a^2)))至此，我们已经求得了出口处的流速v2和压力p2。
以下是对解题过程的详细解析：1. 连续性方程的应用：连续性方程是流体力学中的一个基本原理，描述了流体在流动过程中质量守恒的关系。
在本题中，由于流体是不可压缩的，因此在流动过程中质量守恒。
根据连续性方程，我们可以求出出口处的流速v2。
2. 伯努利方程的应用：伯努利方程是流体力学中的一个重要方程，描述了流体在流动过程中速度、压力和高度之间的关系。
流体力学考试试题(附答案)剖析
可编辑修改精选全文完整版流体力学考试试题（附答案）1、如图所示，有一直径=d 12cm 的圆柱体，其质量=m 5kg ，在力=F 100N 的作用下，当淹深=h 0.5m 时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度H 。
解： 圆柱体底面上各点所受的表压力为：3.131844/12.014.3806.951004/22=⨯⨯+=+=d mg F p g π（Pa ）由测压管可得：)(h H g p g +=ρ则：84.05.0806.910003.13184=-⨯=-=h gp H gρ（m ）2、为测定90º弯头的局部阻力系数，在A 、B 两断面接测压管，流体由A 流至B 。
已知管径d =50 mm ，AB 段长度L AB = 0.8 m ，流量q = 15 m 3/h ，沿程阻力系数λ=0.0285，两测压管中的水柱高度差Δh = 20 mm ，已知水银的密度为13600kg/m 3，求弯头的局部阻力系数ξ。
解：)/(12.2405.0360015422s m d q v v v v B A =⨯⨯====ππ 对A 、B 列伯努利方程：f BB B A A A h gv z g P g v z g P +++=++2222水水ρρ 2211z gPz g P z g Pz g P B B A A +=++=+水水水水ρρρρf BA h gv z g P g v z g P +++=++∴22222211水水ρρ vv v B A == 又64.005.08.00285.0)1100013600(12.202.08.92)(2)2(222)(22222221212211=--⨯⨯⨯=-∆-∆=-=∴+=+=∆-∆=-+-=+-+=∴d l h h v g g v d l h v g gv g v d l h h h h gh g z z g P P z gP z gP h f f f λρρλξξλρρρρρξλ水汞水汞水水水又3、一变直径管段AB ，内径d A =0.2m ，d B =0.4m ，高度差Δh =1m ，压强表指示p A =40kPa ，p B =70kPa ，已知管中通过的流量q v =0.2m 3/s ，水的密度ρ=1000kg/m 3，试判断管中水流的方向。
流体力学试题及答案4
流体力学试题及答案4一、选择题（每题2分，共10分）1. 流体力学中，描述流体运动的基本概念是（）。
A. 质量B. 密度C. 速度D. 压力答案：C2. 流体静力学基本方程中，描述流体静压力与深度关系的公式是（）。
A. P = ρghB. P = ρgh²C. P = ρgh³D. P = ρg答案：A3. 在不可压缩流体中，连续性方程表明（）。
A. 质量守恒B. 能量守恒C. 动量守恒D. 角动量守恒答案：A4. 流体力学中的雷诺数是用来描述（）。
A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流体流动的层流与湍流状态D. 流体的压缩性答案：C5. 根据伯努利方程，流体在管道中流动时，流速增加会导致（）。
A. 压力增加B. 压力减小C. 温度增加D. 密度增加答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 流体力学中，流体的粘性系数通常用符号________表示。
答案：μ2. 当流体流动时，如果流体的流线不相交，则该流动称为________流动。
答案：层流3. 流体力学中，流体的惯性力与流体的________和________有关。
答案：密度，速度4. 流体力学中，流体的表面张力是由分子间的________力引起的。
答案：吸引力5. 流体力学中，流体的压缩性是指流体在压力作用下体积的________。
答案：变化三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述流体力学中的边界层概念及其重要性。
答案：边界层是指流体在固体表面附近流动时，由于粘性作用，流体速度从零逐渐增加到与主流速度相近的区域。
边界层的存在对流体的流动特性、摩擦阻力和流体的传热、传质等过程有重要影响。
2. 描述流体力学中的能量守恒定律，并给出其数学表达式。
答案：能量守恒定律表明，流体系统中能量的总量在没有外力作用的情况下是守恒的。
数学表达式为：ρu(E + p/ρ + gz) = constant，其中ρ是流体密度，u是流体速度，E是单位质量流体的内能，p是压力，g是重力加速度，z是垂直高度。
流体试题及答案
流体试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 流体力学中，流体的粘性系数表示的是：A. 流体的密度B. 流体的压缩性C. 流体的粘滞性D. 流体的可压缩性答案：C2. 流体静力学中，液体压力随深度增加而：A. 减小B. 增大C. 不变D. 先增大后减小答案：B3. 流体动力学中，伯努利方程描述的是：A. 流体的粘性B. 流体的能量守恒C. 流体的动量守恒D. 流体的热力学性质答案：B4. 流体在管道中流动时，流速增加，压力会：A. 增加B. 减小C. 不变D. 先减小后增加答案：B5. 流体力学中，雷诺数是用来判断流体流动状态的无量纲数，它与流体的：A. 密度和粘度B. 密度和流速C. 粘度和流速D. 密度、粘度和流速答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 流体力学中的连续性方程表明，流体的______和______在封闭管道中是守恒的。
答案：质量流量；动量2. 当流体的雷诺数小于2000时，流体的流动状态通常被认为是______流动。
答案：层流3. 流体在管道中流动时，若管道截面突然扩大，流体的流速将会______，压力将会______。
答案：减小；增加4. 流体力学中的纳维-斯托克斯方程描述了流体的______和______。
答案：动量守恒；质量守恒5. 在流体力学中，流体的粘性系数通常用希腊字母______表示。
答案：μ三、简答题（每题5分，共20分）1. 请简述流体力学中流体的粘性对流动的影响。
答案：流体的粘性会影响流体流动的阻力和流动状态。
粘性较大的流体在流动时会产生更大的内部摩擦力，从而增加流体流动的阻力，可能导致层流转变为湍流，影响流体的流动特性和能量损失。
2. 描述流体静力学中压力分布的特点。
答案：在流体静力学中，流体的压力随深度线性增加，且在同一点处，各个方向的压力相等。
这意味着流体内部的压强仅依赖于深度和流体的密度，而与流体的流动状态无关。
3. 解释伯努利方程在流体动力学中的应用。
流体力学习题解答
第一章习题答案选择题〔单项选择题〕1.1 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 〕几何的点；〔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。
1.2 作用于流体的质量力包括：〔c 〕〔a 〕压力；〔b 〕摩擦阻力；〔c 〕重力；〔d 〕外表张力。
1.3 单位质量力的国际单位是：〔d 〕〔a 〕N ；〔b 〕Pa ；〔c 〕kg N /；〔d 〕2/s m 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：〔b 〕〔a 〕剪应力和压强；〔b 〕剪应力和剪应变率；〔c 〕剪应力和剪应变；〔d 〕剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：〔b 〕〔a 〕增大；〔b 〕减小；〔c 〕不变；〔d 〕不定。
1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：〔a 〕〔a 〕2/s m ；〔b 〕2/m N ；〔c 〕m kg /；〔d 〕2/m s N ⋅。
1.7 无黏性流体的特征是：〔c 〕〔a 〕黏度是常数；〔b 〕不可压缩；〔c 〕无黏性；〔d 〕符合RT p=ρ。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：〔a 〕〔a 〕1/20000；〔b 〕1/10000；〔c 〕1/4000；〔d 〕1/2000。
1.9 水的密度为10003kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解：10000.0022m V ρ==⨯=〔kg 〕29.80719.614G mg ==⨯=〔N 〕答：2L 水的质量是2kg ，重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解：44109.807899.3580.5m G g V V ρ====〔kg/m 3〕 答：该油料的密度是899.358kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。
流体力学习题解答
一、填 空 题2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。
3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。
它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。
5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。
9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。
11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
15．在微压计测量气体压强时，其倾角为︒=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。
17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。
20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速kv '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。
23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
24．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re68(11.0+=d k λ。
26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。
27．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e =。
30．层流运动时，沿程阻力系数λ与(Re)f 有关，紊流运动沿程阻力系数λ在光滑管区与(Re)f 有关，在过渡区与)(Re,d K f 有关，在粗糙区与)(dK f 有关。
流体力学课后题题解(1、2)
工程流体力学习题精解第一章 流体的基本概念1-1 单位换算：1.海水的密度ρ=1028公斤/米3，以达因/厘米3，牛/米3为单位，表示此海水的重度γ值。
解：2.酒精在0℃时的比重为0.807，其密度ρ为若干公斤/米3 ? 若干克/厘米3 ? 其重度γ为若干达因/厘米3 ? 若干牛/米3 ?解：l-2 粘度的换算：1.石油在50℃时的重度γ=900达因/厘米3，动力粘度μ=58.86×10-4牛.秒/米2。
求此石油的运动粘性系数ν。
2.某种液体的比重为1.046，动力粘性系数μ=1.85厘泊，其运动粘性系数为若干斯?解：3.求在1大气压下，35℃时空气的动力粘性系数μ及运动粘性系数ν之值。
3323333w /8.790/7908/8.9/807 0.807g/cm 807kg/m 1000kg/m cm dy m N s m m kg ==⨯===⨯γ酒精√sm s cm cmdy s cm cm s dy g /104.6/1064 /900/)/980101086.58( 26233224--⨯=⨯=⨯⋅⨯==∴γμν)(/017686.0 /1046.1/1085.1 232w 斯比重s cm cm g cm s g =⨯⋅⨯=⨯=∴-ρμν33235/44.1007/4.10074/8.9/1028 101 ; cm dy m N s m m kg dyN g ==⨯=∴==γργ解：1-3 相距10毫米的两块相互平行的板子，水平放置，板间充满20℃的蓖麻油(动力粘度μ=9.72泊)。
下板固定不动，上板以1.5米/秒的速度移动，问在油中的切应力τ是多少牛/米2?解：1-4 直径为150毫米的圆柱，固定不动。
内径为151.24毫米的圆筒，同心地套在圆柱之外。
二者的长度均为250毫米。
柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油。
转动外筒，每分钟100转，测得转矩为9.091牛米。
假设空隙中甘油的速度按线性分布，也不考虑末端效应。
工程流体力学习题全解
第1章绪论选择题【1.1】按连续介质的概念，流体质点是指：（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（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。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（d）【1.2】与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是ddvyτμ=，而且速度梯度ddvy是流体微团的剪切变形速度dd tγ，故dd tγτμ=。
（b）【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。
解：流体的运动黏度υ的国际单位是/sm2。
（a）【1.4】理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合RTp=ρ。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（c）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 000。
解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约95d1d0.51011020 000k pρρ-==⨯⨯⨯=。
（a）【1.6】从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。
（c）【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a）汽油；（b）纸浆；（c）血液；（d）沥青。
解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
（a ）【1.8】15C 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=⨯空气，621.14610m /s υ-=⨯水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。
流体力学考研试题及答案
流体力学考研试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 流体力学中，流体的粘性是由以下哪个因素决定的？A. 温度B. 压力C. 流速D. 密度答案：A2. 伯努利方程适用于以下哪种流体？A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 粘性流体D. 理想流体答案：D3. 流体静力学中，压力随深度增加而如何变化？A. 线性增加B. 线性减少C. 指数增加D. 指数减少答案：A4. 雷诺数是用来描述流体流动的什么特性？A. 粘性B. 惯性C. 压缩性D. 膨胀性5. 流体力学中，连续性方程表达的是哪种守恒定律？A. 能量守恒B. 动量守恒C. 质量守恒D. 电荷守恒答案：C6. 流体在管道中流动时，如果管道截面缩小，流速将如何变化？A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：A7. 流体力学中的纳维-斯托克斯方程是用来描述流体的哪种运动？A. 静止B. 匀速直线运动C. 非定常运动D. 定常运动答案：C8. 流体力学中，表面张力是由于分子间哪种力的作用？A. 引力B. 斥力C. 摩擦力D. 粘性力答案：A9. 流体力学中的层流和湍流是根据什么来区分的？B. 雷诺数C. 管道直径D. 流体密度答案：B10. 在流体力学中，流体的粘性系数是与温度成何种关系？A. 正比B. 反比C. 无关D. 先增加后减少答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 流体力学中，流体的粘性系数通常用希腊字母________表示。
答案：μ2. 流体力学中，流体的密度用符号________表示。
答案：ρ3. 流体力学中，流体的压强用符号________表示。
答案：p4. 流体力学中，流体的流速用符号________表示。
答案：v5. 流体力学中，流体的流量用符号________表示。
答案：Q6. 流体力学中，流体的动量用符号________表示。
答案：p7. 流体力学中，流体的动能用符号________表示。
答案：K8. 流体力学中，流体的势能用符号________表示。
流体力学例题
【解】 根据等压面条件，图中1—1，2—2，3—3均为等压 面。可应用流体静力学基本方程式逐渐推算。
P1=p2+ρ1gh1
p2=p1-ρ3gh2
p3=p2+ρ2gh3
则 Rx qV (v2 v1 cos ) P2 P1 cos 0.1 (3.18 1.42 cos 60 ) 5.40 12.43cos 60 0.56（8 kN）
沿y轴方向 P1 sin R y qV (0 v1 sin )
R y P1 sin qV v1 sin
2g H
0.6 pa
g
2 9.806 2.8 0.6 98060 20.78
9806 （m/s）
所以管内流量
qV
4
d
2V2
0.785 0.122 20.78 0.235
m3/s）
【例3-8】 水流经过如下图所示管路流入大气，已知：
Ｕ形测压管中水银柱高差Δh=0.2m，h1=0.72m H2O，管 径d1=0.1m，管嘴出口直径d2=0.05m，不计管中水头损失， 试求管中流量qv。
12.43sin 60 0.11.42 sin 60 10.88（kN）
管壁对水旳反作用力
图 3-22
【解】 当阀门全开时列1-l、2-2截面旳伯努利方程
H pa 0 0 pa 0.6 pa V22
g
g
2g
当阀门关闭，据压强计旳读数，用流体静力学基本方程求出Ｈ值
pa gH pa 2.8 pa
H
2.8 pa
g
2.8 98060 9806
流体力学例题及解答(一)
20℃的空气在直径为80mm的水平管流过 的空气在直径为80mm的水平管流过。 【例2】20℃的空气在直径为80mm的水平管流过。现于 管路中接一文丘里管，如本题附图所示。 管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的 上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一 上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一 20mm 细管，基下部插入水槽中。 细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量 损失可忽略不计。 管压差计读数R=25mm h=0.5m时 R=25mm、 损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时， 试求此时空气的流量为若干m /h。 试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为 101.33× Pa。 101.33×103Pa。 则：
确定设备间的相对位置 有一输水系统，如本题附图所示， 【例5】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水 面维持恒定，输水管直径为φ60 3mm， φ60× 面维持恒定，输水管直径为φ60×3mm，输水量为 /h，水流经全部管道（不包括排出口） 18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量 损失可按Σhf=15u2公式计算，式中u为管道内水的流 损失可按Σhf=15u 公式计算，式中u m/s）。试求： ）。试求 速（m/s）。试求： 水箱中水面必须高于排出口的高度H （1）水箱中水面必须高于排出口的高度H； 若输水量增加5% 管路的直径及其布置不变， 5%， （2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变， 管路的能量损失仍可按上述公式计算， 管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水 面将升高多少米？ 面将升高多少米？
流体力学题解
22－1 两高度差z ＝20cm 的水管，与一倒U 形管压差计相连，压差计内的水面高差h ＝10cm ，试求下列两种情况A 、B 两点的压力差：(1)γ1为空气；(2)γ1为重度9kN/m 3的油。
已已知知：：z=20cm ，h=10cm 。
解解析析：：设倒U 型管上部两流体分界点D 处所在的水平面上的压力为p '，BC 间的垂直距离为l ，则有)(A z l h p p +++'=水γ；l h p p 水γγ++'=1B 以上两式相减，得 h z h p p 1B A )(γγ-+=-水(1) 当γ1为空气时，气柱的重量可以忽略不计，则A 、B 两点的压力差为 Pa 2943)2.01.0(9810)(B A =+⨯=+=-z h p p 水γ (2) 当γ1为重度9kN/m 3的油时，A 、B 两点的压力差为Pa 20431.09000)2.01.0(9810)(1B A =⨯-+⨯=-+=-h z h p p γγ水2－2 U 形水银压差计中，已知h 1＝0.3m ，h 2＝0.2m ，h 3＝0.25m 。
A 点的相对压力为p A ＝24.5kPa ，酒精的比重为0.8，试求B 点空气的相对压力。
已已知知：：h 1=0.3m ，h 2=0.2m ，h 3=0.25m 。
p A =24.5kPa ，S=0.8。
解解析析：：因为左右两侧的U 型管，以及中部的倒U 型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面，依据题意列静力学方程，得3B 3h p p 汞γ+=， 232h p p 酒精γ-=， 221h p p 汞γ+=， 121A )(p h h p =++水γ 将以上各式整理后，可得到B 点空气的相对压力为Pa10906.2)]25.02.0(6.132.08.0)2.03.0[(9810105.24)()(4332221A B ⨯-=+⨯-⨯++⨯+⨯=+-+++=h h h h h p p 汞酒精水γγγ 以mH 2O 表示为 O mH 96.2981010906.224B-=⨯-==水γp h2-3 如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向前平驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角a ；若B 点在运动前位于水面下深为h=1.0m ，距z 轴为xB= -1.5m ，求洒水车加速运动后该点的静水压强。
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2－1 两高度差z ＝20cm 的水管，与一倒U 形管压差计相连，压差计内的1 水面高差h ＝10cm ，试求下列两种情况A 、B 两点的压力差：(1)γ1为空气；2 (2)γ1为重度9kN/m 3的油。
3已已知知：：z=20cm ，h=10cm 。
4解析：设倒U 型管上部两流体分界点D 处所在的水平面上的5 压力为p '，BC 间的垂直距离为l ，则有6)(A z l h p p +++'=水γ；l h p p 水γγ++'=1B 7以上两式相减，得 h z h p p 1B A )(γγ-+=-水8(1) 当γ1为空气时，气柱的重量可以忽略不计，则A 、B 两点的压力差为9Pa 2943)2.01.0(9810)(B A =+⨯=+=-z h p p 水γ10(2) 当γ1为重度9kN/m 3的油时，A 、B 两点的压力差为11Pa 20431.09000)2.01.0(9810)(1B A =⨯-+⨯=-+=-h z h p p γγ水122－2 U 形水银压差计中，已知h 1＝0.3m ，h 2＝13 0.2m ，h 3＝0.25m 。
A 点的相对压力为p A ＝24.5kPa ，14 酒精的比重为0.8，试求B 点空气的相对压力。
15已已知知：：h 1=0.3m ，h 2=0.2m ，h 3=0.25m 。
p A =24.5kPa ，S=0.8。
16解析：因为左右两侧的U 型管，以及中部的倒U 型管17 中1、2、3点所在的水平面均为等压面，依据题意列静力学方程，得 183B 3h p p 汞γ+=， 232h p p 酒精γ-=，19221h p p 汞γ+=， 121A )(p h h p =++水γ 20将以上各式整理后，可得到B 点空气的相对压力为21Pa10906.2)]25.02.0(6.132.08.0)2.03.0[(9810105.24)()(4332221A B ⨯-=+⨯-⨯++⨯+⨯=+-+++=h h h h h p p 汞酒精水γγγ 22 以mH 2O 表示为 O mH 96.2981010906.224B-=⨯-==水γp h232-3 如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向前平驶，求水车内自由24 表面与水平面间的夹角a ；若B 点在运动前位于水面下深为h=1.0m ，距z 轴25 为xB= -1.5m ，求洒水车加速运动后该点的静水压强。
26 272829 解：考虑惯性力与重力在内的单位质量力为（取原液面中点为坐标原点） 30X = -a ； Y=0 ；Z= -g 31代入式()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++得： 32dp= r （-adx -gdz ） 33积分得： p= -r （ax+gz ）+C34在自由液面上，有： x=z=0 ； p=p 0 35得： C= p 0 =036代入上式得： ()ap x z gγ=-+ 37Ｂ点的压强为：38 2098()9800(( 1.5)( 1.0))11270/11.2798B a p x z N m kpa g γ⋅=-+=-⨯-+-==⋅ 39自由液面方程为（∵液面上p 0=0） 40ax+gz=0 41即：420.980.19.8545z a tg xgαα=-==='=432－4 一矩形水箱长为l ＝2.0m ，箱中静水面比箱顶低h ＝0.4m ，问水箱44 运动的直线加速度多大时，水将溢出水箱? 45已已知知：：l =2.0m ，h=0.4m 。
46解析：建立坐标系如图所示，水箱中水所受单位质量力分47 别为48a f -=x ， 0y =f ， g f -=z49代入等压面微分方程(2－13)式，积分后得等压面方程为50C z g x a =+51由边界条件：当0=x 时，0=z ，得0=C 。
将l x 21-=，h z =代入上式得加速52 度为532m/s 924.30.24.081.922=⨯⨯==-=l gh g x z a 542－5 一盛水的矩形敞口容器，沿α＝30°的斜面向上作加速度运动，加速度55 a ＝2m/s 2，求液面与壁面的夹角θ。
56已已知知：：a ＝2m/s 2，α＝30°。
57解析：建立坐标系如图所示，容器中水所受单位质量力分58 别为592x x s /m 732.130cos 0.2cos -=⨯-=-=-=αa a f 602z z s/m 81.1081.930sin 0.2sin -=-⨯-=--=--= g a g a f α61质量力的作用线与铅直线的夹角为621.981.10732.1tg tg1z x 1===-－f f β 63由于质量力与自由液面(等压面)处处正交，所以，由图可得液面与壁面的夹角64 θ为659.501.9309090=--=--=βαθ662－6 已知矩形闸门高h ＝3m ，宽b ＝2m ，上游水深h 167 ＝6m ，下游水深h 2＝4.5m ，求：(1)作用在闸门上的总静68 水压力；(2)压力中心的位置。
69已已知知：：h=3m ，h 1=6m ，h 2=4.5m ，b=2m 。
70解析：(1) 闸门左侧所受的总压力为71kN264.8732)236(9810)2(1c11=⨯⨯-⨯=-==bhhh A h P γγ72左侧压力中心到闸门中心的距离为73m 167.032)236(1232)2(121313c1xc c1D11=⨯⨯-⨯⨯=-==-=bh h h bhAh I h h e74闸门右侧所受的总压力为75kN 58.76132)235.4(9810)2(2c22=⨯⨯-⨯=-==bh h h A h P γγ76右侧压力中心到闸门中心的距离为77m 25.032)235.4(1232)2(121323c2xc c2D22=⨯⨯-⨯⨯=-==-=bh h h bhAh I h h e78闸门所受的总压力为79kN 29.8858.17687.26421=-=-=P P P80总压力的方向指向右侧。
81(2) 为求压力中心的位置，设总压力的作用点距底部O 点的距离为a ，对O 点82 取矩，得83)2()2(2211e h P e hP Pa ---=84则85m 5.129.88)25.023(58.176)167.023(87.264)2()2(2211=-⨯--⨯=---=P e h P e h P a8687 2-7 已知矩形平面h=1m ，H=3m ，b=5m ，求F 的大小及作用点。
8889 解：1、解析法90c o o H h H h 3131F h A (h)b 9800(1)5392KN 2sin 302sin 30----=γ=γ+⨯⨯=⨯+⨯⨯= 9133o c c p c o c c o o12H h 5()1b ()112I h 12213sin 302y y m h 122H h y A sin 3035b 211sin 30sin 3022-⨯⨯⨯⨯=+=+=+=-⨯⨯⨯⨯ 9293 2-8 在倾角α＝60°的堤坡上有一圆形泄水孔，孔口装一直径d ＝1m 的平板94 闸门，闸门中心位于水深h ＝3m 处，闸门a 端有一铰链，b 端有一钢索可将闸门95 打开。
若不计闸门及钢索的自重，求开启闸门所需的力F 。
96已已知知：：d=1m ，h c =3m ，α=60°。
97解析：(1) 闸门所受的总压力为98kN 23.1N 1031.20.114.3413981042c =⨯=⨯⨯⨯⨯==A h P γ 99(2) 压力中心到闸门中心的距离为100m 018.031660sin 0.116sin 4sin 642c 22c4c xc c D =⨯⨯==⋅==-= hd d h d A y I y ye απαπ101(3) 对闸门上端a 点取矩，得 )2(cos e dP Fd +=α102则开启闸门所需要的力为103kN 93.2360cos 0.1)018.020.1(1031.2cos )2(4=⨯+⨯⨯=+= αd e d P F 104105 2-9一直径d=2000mm 的涵洞，其圆形闸门AB 在顶部A 处铰接，如图。
若门重106 为3000N ，试求： （1）作用于闸门上的静水总压力F ；（2）F 的作用点；（3）107 阻止闸门开启的水平力F'。
108109 解 （1）圆形闸门受压面形心到水面的距离为h 0=1.5+1.0=2.5m ；闸门的直径110 D 为2.83m （D=2/sin45°）； 111闸门面积为：222(2.83)D 44A 6.28m ππ===112作用于圆形闸门上的总压力为： 113P=gh c A=9800´2.5 ´6.28=153860N114oc 2.5sin 45y 3.54m ==115（2）圆形闸门中心至ox 轴的距离为116圆形闸门面积A 对经闸门中心且平行于ox 轴之惯性矩I xc 为：11744xc 43.14(2.83)D 6464I 3.14m π===118cxc cx c p c p c I y AI 3.14y A3.546.28y y y y 0.14m ⨯=+-===得 119故总压力作用点在闸门中心正下方0.14m 处。
120（3）因铰点在A 处，则作用于闸门的所有外力对此点之力矩总和必为0，即121op 1.5sin 45F(y )G 1.0F' 2.00--⨯-⨯= 122得阻止闸门的开启力123153860(3.540.142.12)30001F 118511N 2+--⨯==124125 2－10 一圆柱形闸门，长l ＝10m ，直径D ＝4m ，上游126 水深h 1＝4m ，下游水深h 2＝2m ，求作用在该闸门上的静127 水总压力的大小与方向。
128已已知知：：l =10m ，D=4m ，h 1=4m ，h 2=2m 。
129解析：(1) 闸门左侧面所受的水平分力为130N 10848.710449810212151x1⨯=⨯⨯⨯⨯==l D h P γ 131闸门右侧面所受的水平分力为132N 10962.11042981041212152x2⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅=l D h P γ 133则，闸门所受的总水平分力为134N 10886.510)962.1848.7(55x2x1x ⨯=⨯-=-=P P P135(2) 依据题意可知，闸门左侧压力体的体积为21圆柱体，闸门右侧压力体的体136 积为41圆柱体，总压力体的体积为43圆柱体。