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290K，壓強為760mmHg時的密度和容重分別為Pa=1.2kg/m3和a=11.77N/m'。7. 流體受壓，體積縮小，密度增的性質(zhì)，稱為流體

2、的壓縮性；流體受熱，體積膨脹，密度減少的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性。8. 壓縮系數(shù)P的倒數(shù)稱為流體的彈性模量，以巨來表示9. 1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,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14. 測壓管是一根玻璃直管或U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

3、傾角為a=30測得I=20cm則h=10cm。16. 作用于曲面上的水靜壓力P的鉛直分力Pz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Pz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

4、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，其傾角為骸=30,測得I=20cm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、_J理T。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。

5、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，液體的粘度虹，氣體的粘度虹。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

6、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

7、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。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。對三、簡答題I .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)。du

8、牛頓內(nèi)摩擦定律是：t=HA;不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體是非牛頓流體。，dy入2. 在流體力學當中，三個主要的力學模型是指哪三個？答：（1）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

9、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，稱作定常流動。10. 重度：單位體積流體所受的重力稱為重度。II .膨脹系數(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V=8m3，加熱前后溫差t=50oC,水的膨脹系數(shù)a=0.0005,求膨脹水箱的最小容

10、積。解由=y得:dTdV=:VdT=0.0005850=0.2掐故膨脹水箱的最小容積為0.2m2.有一矩形底孔閘門，高h=3m寬b=2m上游水深h|=6m下游水深h2=5m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P=3-？下=hcA-hcA=9.8076(4.5-3.5)=59kN作用于閘門中心圖解P=擠(hh2)A="bh解壓強分布圖略，根據(jù)圖計算如下:yDPiy1"272=9.8076=59kN3.寬為1m長為AB的矩形閘門，傾角為45",左側(cè)水深h1=3m右側(cè)水深h2=2m=試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點?P=RP2=；h12si

11、n45-；h22.sin459.8072212=一9.807322=62.3-27.65=34.65kNh22 h-2.62.3蘭h-27.65(.22=2)3 245324534.6562.322-27.65'、2334.65176-9134.65=2.46m4.h2=0.4m閘門可繞C點轉(zhuǎn)動。求閘門自動打開的水深h為多少米。12bhi解故I=JjyA=（匕）bhi=0"點是合力作用點的極限點，當其高于C點閘門自動打開?！炯?=0.1（h-業(yè)）122r103h110h=K0.5=1.33m12212即h：1.33m時，閘門便自動打開。5.如下圖，氣缸內(nèi)壁的直徑D=12厘米，

12、活塞的直徑d=11.96厘米，活塞的長度I=14厘米，潤滑油液的卜=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：四dy1001/2(12-11.96)3=510將以上數(shù)值代入公式,Idu322=0.1510=510N/mdy接觸面積A=mdI=m*0.11960.14=0.053m2=26.5N所以T=A=0.0535102p。已知：H=3m,h1=1.4m,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h2=2.5m,h3=1.2m,h4=2.3m,水銀的密度p=13600kg/m3。解：p3=pa+Y汞(h4-h3)=1x105+13600X9.8(2.3

13、-1.2)=246608paP2=p3-丫水(h2-h3)=246608-9800X(2.5-1.2)=233868paP1=P2+V汞(h2-h1)=233868+13600X9.8X(2.5-1.4)=380476paP=P1-V水(H-h1)=380476-9800X(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QA=%A3,I23,-410-3.i=q/Ai=8.16m/s_22-2.5104%=9、=u也=8.16X'25j=2.04m/s2寓1d25'也)=8.16Xd3(2)各斷面流速比例保持不變，流量增加至8升時，即流量增加為增加至2倍，即竺T,0.51m/s<10J2倍，則各段流速亦V1=16.32m/s,v2=4.08m/s,v3=1.02m/s流量減少至2升時，即流量減小至1/2,各流速亦為原值的1/2。即V1=4.08m/s,v2=1.02m/s,v3=0.255m/s8.在管徑d=1厘米管長l=5米的圓管中，冷凍機潤滑油作層流運動，測得流量牛80厘米3/秒，水頭損失hf=30米油柱，試求油的運動粘滯系數(shù)