工程流體力學練習題及答案

1、流體力學練習題一、填  空 題1流體力學中三個主要力學模型是（1）連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體力學模型（3）無粘性流體力學模型。2在現(xiàn)實生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強或某一點的壓強。4均勻流過流斷面上壓強分布服從于水靜力學規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，壓強為mmHg時的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的性

2、質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強的變化，將等值地傳到其他各點（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。12液體靜壓強分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在需要測定的容器孔口上，另一端開口，直接和大氣相通。15在微壓計測量氣體壓強時，其傾角為，測得cm 則h=10cm。16作用于曲面上的水靜壓力的鉛直

3、分力等于其壓力體內(nèi)的水重。17通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。18 流線不能相交（駐點處除外），也不能是折線，因為流場內(nèi)任一固定點在同一瞬間只能有一個速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。19靜壓、動壓和位壓之和以表示，稱為總壓。20液體質(zhì)點的運動是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動狀態(tài)稱為紊流。21流體力學是研究 流體平衡 和 運動規(guī)律 的一門科學。22根據(jù)在理想流體運動中微團有沒有旋轉(zhuǎn)角速度，可以把運動劃分為有旋運動和無旋運動。23在湍流理論中，通常采用下面三種平均方法時間平均、空間平均、統(tǒng)計平均。24早在19世紀，斯托克斯對粘性流體和亥姆霍茲對理想

4、流體都指出，對于像流體這樣可以變形的物質(zhì)的運動可以分解成平移、旋轉(zhuǎn)、變形三種運動。25在微壓計測量氣體壓強時，其傾角為，測得cm 則h=其壓力體內(nèi)的水重。26管路系統(tǒng)分類按能量損失的類型分為長管、短管。27現(xiàn)象相似的充要條件是，邊界條件 和初始條件相似，滿足同一微分方程式。28液體質(zhì)點的運動是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動狀態(tài)稱為紊流。29. 表征 流體運動狀態(tài)的物理量 稱為流體的運動要素。30.粘性流體能量損失一般分 沿程損失 和 局部損失_。31.在靜力平衡時不能承受 剪切力_的物質(zhì)就是流體。32.按其工作原理泵可分為 容積泵_、 葉片泵_、 其他類型的泵_。33.離心泵按葉

5、輪數(shù)目可分為_單級、 多級。34. 溫度對流體粘性的影響是，隨溫度的升高，液體的粘度 減小 ，氣體的粘度 增大 。35. 風機根據(jù)風機產(chǎn)生的壓力大小可分為_低壓風機_、_中壓風機_、_高壓風機_。二、判 斷 題1當平面水平放置時，壓力中心與平面形心重合。 對2一個工程大氣壓等于98kPa,相當于10m水柱的壓強。對3靜止液體自由表面的壓強，一定是大氣壓。錯4靜止液體的自由表面是一個水平面，也是等壓面。對5當靜止液體受到表面壓強作用后，將毫不改變地傳遞到液體內(nèi)部各點。對6當相對壓強為零時，稱為絕對真空。錯7某點的絕對壓強小于一個大氣壓強時即稱該點產(chǎn)生真空。對8流場中液體質(zhì)點通過空間點時，所有的運

6、動要素不隨時間變化的流體叫恒定流。對9恒定流時，流線隨的形狀不隨時間變化，流線不一定與跡線相重合。錯10漸變流過水斷面上動水壓強的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強分布規(guī)律相同。對 11流線是光滑的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯12一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷面流速的4倍。對 13彎管曲率半徑Rc與管徑d之比愈大，則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯14. 流線和跡線實質(zhì)上是一回事。 錯 15. 實際流體圓管層流的內(nèi)摩擦力分布是中間最大，管壁邊緣為零的線性分布。錯 16作用在靜止流體中任一點的質(zhì)量力必然垂直于通過該點的等壓面。對17靜止流體中

7、任何一點上各個方向的靜壓力大小相等，與作用面方位無關(guān)。對18. 水力半徑R與流動阻力成正比。 錯 19. 流體靜壓強的方向不一定重合于受力面的內(nèi)法線方向。錯 20. 在相同的斷面面積A與相同的水頭H的條件下，管嘴的出流量大于孔口。對21毛細管現(xiàn)象中，液體上升高度與管子直徑成反比，并與液體種類及管子材料有關(guān)。對 三、簡 答 題1什么是粘滯性？什么是牛頓內(nèi)摩擦定律？不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？ 答： 粘滯性是當流體流動時，在流體內(nèi)部顯示出的內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 牛頓內(nèi)摩擦定律是： ；不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。2在流體力學當中，三個主要的力學模型是指哪三個？答：（1）

8、連續(xù)介質(zhì)；（2）無粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計流體的壓縮性和熱脹性的而對流體物理性質(zhì)的簡化。6為什么流體靜壓強的方向必垂直作用面的內(nèi)法線？答：由于流體在靜止時，不能承受拉力和切力，所以流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內(nèi)法線方向。7流體的密度：單位體積流體所包含的質(zhì)量。8等壓面：在流體中壓強相等的點組成的面稱為等壓面。9定常流動：流場中各空間點上所有流動參數(shù)均與時間變量t無關(guān)，稱作定常流動。10重度：單位體積流體所受的重力稱為重度。11膨脹

9、系數(shù)：壓力不變時，單位溫度的變化所引起的體積的相對變化量稱為膨脹系數(shù)。13系統(tǒng)：眾多流體質(zhì)點的集合稱為系統(tǒng)。14過流斷面：與總流或流束中的流線處處垂直的斷面稱為過流斷面。四、計 算 題1 圖示為一采暖系統(tǒng)圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹，為了防止管道及暖氣片脹裂，特在系統(tǒng)頂部設(shè)置一膨脹水箱，使水的體積有自由膨脹的余地。若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積m3，加熱前后溫差oC，水的膨脹系數(shù)，求膨脹水箱的最小容積。 解 由得： m3 故膨脹水箱的最小容積為m32 有一矩形底孔閘門，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用點？ 解 kN 作用于閘門中心 圖解 kN3

10、 寬為1m，長為AB的矩形閘門，傾角為，左側(cè)水深 m，右側(cè)水深 m。試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點？ 解 壓強分布圖略，根據(jù)圖計算如下： kN m4m，閘門可繞C點轉(zhuǎn)動。求閘門自動打開的水深為多少米。 解 故 m C點是合力作用點的極限點，當其高于C點閘門自動打開。 m 即m時，閘門便自動打開。5如下圖，氣缸內(nèi)壁的直徑D12厘米，活塞的直徑d11.96厘米，活塞的長度=14厘米，潤滑油液的1泊，活塞往復運動的速度為1米/秒，試問作用在活塞上的粘滯力為多少？解： 將以上數(shù)值代入公式， 接觸面積 所以 6試按復式水銀測壓計的讀數(shù)算出水面上蒸汽的絕對壓強p。已知：H=3m,h1=1.4

11、m, h2=2.5m,h3=1.2m,h4=2.3m,水銀的密度=13600kg/m3。解：p3=pa+(h4-h3)=1×105+13600×9.8(2.3-1.2)=246608pa P2= p3-(h2-h3)= 246608-9800×(2.5-1.2)=233868pa P1= P2+(h2-h1)= 233868+13600×9.8×(2.5-1.4)=380476pa P= P1-(H-h1)= 380476-9800×(3-1.4)=364796pa7下圖所示的管段，d1= 2.5厘米 ,d2=5厘米，d3=10厘米。（1）當流量為4升/秒時，求各管段的平均流速。（2）旋動閥門，使流量增加至8升/秒，或使流量減少至2升/秒時，平均流速如何變化？解：（1）根據(jù)連續(xù)性方程 QA1=A2=A3, =Q/A1=8.16m/s =8.16×=2.04 m/s =8.16×=0.51 m/s(2)各斷面流速比例保持不變，流量增加至8升時，即流量增加為2倍，則各段流速亦增加至2倍，即 16.32 m/s ,=4.08 m/s, =1.02 m/s流量減少至2升時，即流量