流体力学习题及参考答案

09流体力学习题1及参照答案一、单项选择题（共15分，每题１分）1、下列各力中，属于质量力的是（A．离心力B．摩擦力C．压力）。D．表面张力2、下列对于流体粘性的说法中，不正确的说法是（A．粘性是实际流体的固有属性）。B．组成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力C．流体粘性拥有传达运动和阻挡运动的双重性D．动力粘度与密度之比称为运动粘度3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加快度由当地加快度和迁移加快度组成，当地加快度反应（）。A．流体的压缩性B．由于流体质点运动改变了空间地点而惹起的速度变化率C．流体速度场的不稳定性D．流体速度场的不平均性4、重力场中流体的平衡微分方程为（）。A．dpgdzB．dpgdzC．dpdzD．dpgdz5、无旋流动是指（）的流动。A．速度环量为零B．迹线是直线C．流线是直线D．速度环量不为零6、压强的量纲p是（）。MLt2ML12ML11u1f(y,z)ttMLt、已知不可压缩流体的流速场为则流动不属于（）。f(x,z,t)w0A．非平均流B．非稳定流动C．稳定流动D．三维流动F(QV)8、动量方程的合用条件是()。out(QV)inA．仅合用于理想流体作定常流动B．仅合用于粘性流体作定常流动C．合用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动D．合用于理想流体与粘性流体作定常流动9、在重力场中作稳定流动的系统，沿流动方向总水头线维持水平的条件是()。A．管道是水平放置的B．流体为不可压缩流体C．管道是等径管D．流体为不可压缩理想流体10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。A．不相等B．之和为总能量损失C．相等D．不确定11、边界层的基本特点之一是（）。A．边界层内流体的流动为层流B．与物体的特点长度相比，边界层的厚度很小C．边界层厚度沿流动方向渐渐减薄D．边界层内流体的流动为湍流12、指出下列论点中的错误论点：（）A．平行流的等势线与流线相互平行B．涡流的径向速度为零C．无旋流动也称为有势流动D．点源的圆周速度为零13、对于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：()。A．以涡束诱导出的平面流动，称为涡流B．点涡是涡流C．涡流的流线是很多同心圆D．在涡流地区速度与半径成正比14、超音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。A．渐渐增大B．不变C．不确定D．渐渐减小15、为提高离心泵的允许安装高度，以下哪一种举措是不当的（）A．提高流体的温度B．增大离心泵吸入管的管径C．缩短离心泵吸入管的管径D．减少离心泵吸入管路上的管件参照答案：二、填空题（共12分,每题２分）1、静止流体中任一点的静压强大小与其作用面在空间的方位无关，与该点地点有关。2、理想流体是指不考虑粘性的流体；不可压缩流体是指忽略密度变化的流体。３、粘性流体沿缓变流流动产生的阻力损失称为沿程阻力损失，在急变流处产生的阻力损失称为局部阻力。４、调节往复泵流量的方法有：改变活塞冲程，旁路调节等。５、造成边界层分别的原因，在于逆压强梯度作用和物面粘性滞止效应的共同影响。6、已知某输水管路中，泵的特性曲线方程为H407.2104Q2，管路的特性曲线方程为He284.8104Q2，（注：式中H的单位为m，Q的单位为m3/s）。当输水量为8.5L/S时，消耗于阀门调节的水头损失是3.33m.。三、简答题（共18分,每题6分）(1)分别写出理想流体和粘性流体总流的伯努利方程。比较它们的相同之点和不同之处。2p2V12p1参照答案：理想流体的伯努利方程：V2gz2gz122粘性流体总流的伯努利方程：V12p1V22p2hw1z12z2g2gg2g它们的相同之点：是能量守恒定律在流体流动系统的应用结果；均合用于不可压缩流体；反应流动系统中动能、势能、静压能之间的相互关系。不同之处是：理想流体伯努利方程表示，理想流体沿流动方向的总水头保持不变；粘性流体总流的伯努利方程则表示，为了战胜粘性阻力，粘性流体沿流动方向的总水头是渐渐减少的。(2)为何流体静压力的方向老是沿着作用面的内法线方向参照答案：因为:(1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面；(2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。(３)流体的压缩性指的是什么列举出两种反应流体的压缩性的参数。在工程实际应用中，怎样考虑液体随和体的压缩性参照答案：流体在一定温度下，体积随压强增大而缩小的特性称为流体的压缩性。反应流体的压缩性的参数有：压缩系数、体积模量、音速。一般而言，液体的压缩性很小，但当压强变化很大时（如水击和水下爆炸），应考虑液体密度的变化；气体的压缩性很大，但在流速不太高，压强变化较小的情况下，可将气体视为不可压缩流体。四、计算题（六题，共55分）１、（5分）当压强增加5×104Pa时，某种液体的密度增长%，求该液体的体积模量。解：MVdMVddV0VdVdE111dp151042.5108PapdVd0.02%Vdpux22x4y2、（10分）已知某不可压缩流体平面流动的速度散布规律为：2xy2y判断说明该流动是否连续是否无旋并求出流函数。解：u2x2,2x2xyu0xy知足连续性方程，所以流动连续。u2y4,yxu2y40xy所以流动有旋。ux22x4yyx2y2xy2y2f(x)2xy2yf(x)2xy2yxf(x)0,f(x)C令C＝0，则流函数为x2y2xy2y23、（14分）图示离心泵管路系统，将常压下20℃的水从低位槽抽到高位槽，已知输送水量：Q＝36m3/h，吸入管（泵前）直径100mm,吸入管长10m(含局部阻力的当量长度),摩擦系数λ1=。排出管（泵后）直径75mm,排出管长50m(含局部阻力的当量长度),摩擦系数λ2=。常压下，20℃水的密度可取1000kg/m3。泵的效率为55%。求：（1）泵的轴功率N为多少kw（2）泵入口处的真空表读数应当是多少Pa解：Q＝36m3/h=s泵的轴功率N泵吸入管内的流速为:Vi4Q40.011.27m/sd120.12泵压出管内的流速为VoV1(d1)21.27(100)22.26m/sd275在断面1-1和2-2之间列伯努利方程，并移项整理得He(z2z1)P2P1u22u12g2ghf12P2P10,(z2z1)7mgu22u120,2hf12(1l1le1)Vi2(2l2le2)Vo2d12gd22g＝（0.0210）1.27229.810.1＋（0.0330)2.2623.3m0.0759.812He73.310.3mNeHegQ10.39.8110000.011.01kwNNe1.011.84kw0.552）泵入口处的真空表读数取1－1、B断面列伯努利方程：V12p1Vi2pBhf1Bz1gzBg2g2g1.2721.7pB0.164098102g(1l12hf1Ble1)Vid12g2101.27＝（0.02）0.164m解得pB19092Pa4、（12分）已知：一个水平放置的90o弯管输送水d1＝150mm，d2＝75mmp1＝×105Pa，Q＝0.02m3/s求：水流对弯管的作使劲大小和方向（不计水头损失）。V1Q4Q1.132m/sA1d12解：V2Q4Q4.527m/sA2d22取1-1、2-2两断面列伯努利方程p1V12p2V222g2g所以，p2p12V12V221.964105Pa对选用的控制体列动量方程：x方向：p1A1RxQ(0V1)y方向：Ryp2A2Q(V20)所以，Rx3663NRy958NRRx2Ry23786NRy14.66arctgRx所以，水流对弯管壁的作使劲为R的反作使劲R'=-3786N，大小相等，方向相反。5、（8分）大容器压缩空气灌中的压缩空气，经一收缩喷管向大气喷出，设喷嘴出口处的大气绝对压为,温度为25℃，流速为234m/s,试求压缩空气灌中的温度和压强。解：p1013305)1.27m3/kgRT287(273由kpV2kRT0代入已知数据，得k12k11.410133023421.41.411.2721.4287T01解得T0305KT0k3051.4)k1101.33(1.41140kPap0p()T2786、（6分）如图，水箱中的水经过直径为d，长度为l，沿程阻力系数为λ的立管向大气中泄水，问h多大时，立管排出的流量Q与h无关解：在水箱液面与出水口断面间列伯努利方程：V2hlhf2glV2hfd2g2gh2gdhllVdll1dd2ghlQd2Vd244dl所以，当hd时，Q与h、l无关。