第一章 流体力学部分练习题及答案(2014)

雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。Re=惯性力/粘滞力,
随d增大，Re减小。
13
农业设施设计基础
第一章 流体力wenku.baidu.com部分习题
p
au 2 、 、 2g
实际液体恒定总流的能量方程的适用条件 及方程中，z、
hl 的物理意义分别是什么？

条件： ①恒定流②质量力仅为重力③不可压缩液体④渐变流断面⑤ 断面间无分流和汇流。（ 5分） z 单位重量液体过流断面所具有的位能（重力势能）、位置高度或 位置水头。
2
流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为 缓变流动
2
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
理想流体伯努力方程 常数中，其中 称为 测压管水头。 稳定流动的流线与迹线 重合 。 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。
p （z1 - z 2）（ g）
恒定流、均匀流各有什么特点？ 迹线重合，且时变加速度等于0。
A 0 t
恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，
恒定流的流线、
A 0 均匀流是指各运动要素不随空间变化而变化， s 均匀流，位变加
速度等于0。
6
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？ 1）以断面的平均流速 代替元流中的点流速 ； 2）以平均水头损失 代替元流的水头损失； 3）各项反映的是整股水流的能量代替某一元流的能量。 问题：有人说“均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流”，这 种说法是否正确？为什么？ 答：流动均匀与否是对流程而言，流动恒定与否是相对时间而言，这 是判别流动的两个不同标准。因此，这种说法是错误的。 问题：怎样判别粘性流体的两种流态——层流和紊流？ 答：用下临界雷诺数Rec来判别。当雷诺数Re < Rec时，流动为层流， Re > Rec时，流动为紊流。 当为圆管流时, 当为明渠流时
（z1 - z 2）（ g） 称 ，p 2
理想气体伯努力方程 。
p
u 2
2
中
u
2
势压
，
称全压，
p （z1 - z 2）（ g）
u 2
2
称总压
3
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
判断题
有两个圆形管道，管径不同，输送的液体也不同，则流态判别数（雷
农业设施设计基础 问题：理想流体的特征是 C A、粘度是常数； B、不可压缩； C、无粘性； D、符合pV = RT。
第一章 流体力学部分习题
问题：水平放置的渐扩管如图所示，如忽略水头损失，断面形
心点的压强有以下关系： C A. p1 > p2； B. p1 = p2 ；C. p1 < p2； D. 不定。
2
( a ) g ( z2 z1 ) p2
2 2
2
pl
这里p1，p2称为静压；
称为动压。 （ρa-ρ）g为单位体积气体
所受有效浮力，（z2-z1）为气体沿浮力方向升高的距离，乘积（ρa-ρ）g
（z2-z1）为1-1断面相对于2-2断面单位体积气体的位能，称为位压。
15
20
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
在密闭容器上装有 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
(a)p1=p2=p3； (b)p1>p2>p3； (c)p1<p2<p3； (d)p2<p1=p3。
工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的 临界雷诺数取为 C A．13800 B．2320 C．2000 D．1000
诺数）不相同。 X
“只有当过水断面上各点的实际流速均相等时，水流才是均匀流”， 该说法是否正确？为什么？

不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改变，而不是针对一过水断 面。
在一直管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与局部水头损 失。 X 边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。 X
B
A、流动随时间按一定规律变化； B、流场中任意空间点的运动要素不随时间变化； C、各过流断面的速度分布相同； D、各过流断面的压强相同。 问题：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。
17
绝对压强pabs与相对压强p、真空度pv 、当地大气压pa之间
的关系是： (a)pabs=p+pv； (b)p=pabs+pa； (c)pv=pa-pabs； (d)p=pv+pa 某风管的断面尺寸为 ，则该风管的当量直径是 A 。 A、240mm B、250mm C、300mm D、200mm
p v C g 2g
能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？
答: 有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性 ，二是因为固体边界条件的影响。
12
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
问题：雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径
的加大，雷诺数是增大还是减小？
答案：
第一章 流体力学部分习题
简答题
想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？
因为总流过水断面上各点的流速是不相等的。为了简化总流的计算， 所以引入了断面平均流速来代替各点的实际流速。
实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？
不存在。引入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋 势。
18
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
相对压强的起点是：C

(a)绝对真空；
(b)1个标准大气压；
(c)当地大气压；
(d)液面压强。
流线与流线通常情况下 C 。
A、能相交也能相切 C、仅能相切不能相交 B、仅能相交不能相切 D、既不能相交也不能相切
一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
选择题
例. 如图所示，p 表示绝对压强，pa表示大气压强，在试在图中 括号内填写所表示的压强。
问题：一元流动是 C A、均匀流； B、速度分布按直线变化； C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；
D、限于直线流动。
16
农业设施设计基础 问题：恒定流是
第一章 流体力学部分习题
占主导，受到干扰形成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点互 相掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。
当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？当输水
管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？ 答: 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大； 当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
填空题
伯努利方程的实质是 机械能 和 压强能 守恒。 理想流体忽略了实际流体的 粘滞性 和 压缩性 。
直径0.8m的总管中水流速度为1m/s，则四根直径均为0.4m
分水管中水流速度为 1m/s 。 变直径管流中，细断面直径d1，粗断面直径 d2=2d1，则粗 细断面雷诺数关系是 Re1 2Re2 。 边长分别为a、b的长方形过流断面，其水力半径为
答：均匀流是指流线是平行直线的流动， 非均匀流是流线不是平行
直线的流动， 这个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。
10
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？
答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘
性力占主导 ,受粘性力的约束，流体质点做规则运动。紊流时惯性力

对
均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。

对
孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。 X “水一定由高处向低处流” X 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该 压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。 √
5
农业设施设计基础
渐变流任意两个过流断面的
X
静水压强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。 X
4
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
在位置高度相同，管径相同的同一管道的两断面上，其势能、动能都 相等。 X 运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。

对
在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。
Rec
c d 2000 R Rec c 500 。(R为水力半径)
7
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
问题：为何不能直接用临界流速作为判别流态（层流和紊流）的标准
？ 答：因为临界流速跟流体的粘度、流体的密度和管径（当为圆管流时 ）或水力半径（当为明渠流时）有关。而临界雷诺数则是个比例常数 ，对于圆管流为2000，对于明渠流为500，应用起来非常方便。 当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？ 答：随 d 增大，Re 减小。
成立的条件是 D 。
A、理想流体 B、粘性流体 C、可压缩流体 D、不可压缩流体
19
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1Mpa，该点的 绝对压强为： (a)65000Pa； (b)55000Pa； (c)35000Pa； (d)165000Pa
11
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别
准则？ 答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水
断面形状有关。
当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？ 答：不变，下临界雷诺数只取决于水流边界形状，即水流的过水断面 形状。 两个不同管径的管道，通过不同粘滞性的液体，它们的临界雷诺数是 否相同？ 答: 不一定。
p

单位重量液体过流断面所具有的压强（压强势能）或压强水头。
au 2 总流单位重量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头。 2g
hl
总流两过水断面间单位重量液体的平均能量损失或水头损失。
14
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
实际气体恒定总流的能量方程中各项的物理意义分别是什么？
p1
12
21
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
如图所示，
，下述静力学方程哪个正确？ B
22
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
静止流体的点压强值与 A：位置
p ZC g
B 无关
C：流体的密度
B：方向
在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足 A
A．
C．
B．P＝C
p v2 D． g Z 2g C
Rec
d 4Q d
圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？ 答: 层流为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。
8
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： （1）当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非 恒定流？是均匀流还是非均匀流？ （2）当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非 恒定流？ （3）恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段 管长有无关系？
ab 2(a b)
相当直径（当量直径）为 2ab (a b) 。
1
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
断面平均流速 ν 与实际流速 u 的区别是

。
过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速 在过流断面上是相等的
实际流体总流的伯诺利方程表达式为
是

，其适用条件
。
p1
a1v12 p 2 a 2 v2 z1 h12 z 2 ，稳定流，不可压缩 2g 2g
答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。 （2）管中为非恒定流。 （3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。
9
农业设施设计基础
第一章 流体力学部分习题
问题：在静止流体中，各点的测压管水头是否相等？在流动流体中？
答：相等，均匀流、渐变流中同一断面上各点测压管水头相等，急变 流中不相等。 何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布是否均匀有 无关系？