《工程流體力學》課程綜合復習資料

一、單項選擇題

1、如圖所示，并聯(lián)長管1、2的直徑相同，沿程阻力系數(shù)相同，長=3/,，通過的流量為

()o

A.Qi=Q2

B.2=1.502

c.Qi=1.73。2

D.Cl=3Q?

答案：C

2、如圖所示，水在垂直等徑管內由上向下流動，相距/的兩斷面間,測壓管水頭差/?,兩斷

面間沿程水頭損失與，則有關系式為（）。

A.h,=h

B.=4+L

C.%=L-

D.A,=L

答案：A

3、孔口、管嘴的流量系數(shù)〃、收縮系數(shù)￡和流速系數(shù)夕之間關系式（）。

A.〃=￡（p

B.。二E〃

C.￡二〃（p

D.無法確定關系

答案：A

4、兩個處于同一水平面上的水管測壓點用U形壓差計測壓差，若水銀液面差hp=10cm,P."PB

為（）。

A.13.328kPa

B.-13.328kPa

C.-12.348kPa

D.12.348kPa

答案：D

5、靜力學基本方程的表達式（）。

A.p=常數(shù)

B.z+R=常數(shù)

C.Z+B+上二常數(shù)

Y2g

D.p絕二yh

答案：B

6、若流體內某點靜壓強為〃綸=，則其（）°

A.p.&-0.3al

B.〃粕=-O.3x9.8xlO4P^7

C?&L=7〃?HQ

/水

D.”=0.3x760〃"〃，g

y汞

答案：B

7、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動，在過流斷面1和2截面0>4）上流動參數(shù)關系為（）。

A.%>v2tpA>p2

B.%<P5

C.%>vltpx<p2

D?%<.vTtp1>p2

答案：D

8、動力粘度〃=8.oxio-24.s的流體沿平板流動，速度梯度在=i（）3]/s，產(chǎn)生切應力為（）。

dy

A.0.IPa

B.0.8Pa

C.80Pa

D.lOOPa

答案：C

9、液體在串聯(lián)管路中穩(wěn)定流動，已知兩段串聯(lián)管路直徑之間的關系為〃=2〃，則平均流速

間的關系為（）。

A.匕=2外

B.VI=4V2

C.眺=2匕

D.丹=4"

答案：D

10、靜水中斜置平面壁的形心淹深加與壓力中心淹深加的關系為（）。

A.加大于

B.8小于ho

C.A：等于A）

D.無規(guī)律

答案：B

11、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水頭損失等于（）。

A.各管的水頭損失之和

B.較長管的水頭損失

C.各管的水頭損失

D.都不對

答案：D

12、在圓管流動中，層流的斷面流速分布符合（）規(guī)律。

A.各點大小均勻

B.線性變化

C.拋物面

D.無規(guī)律

答案：C

13、在相同條件下管嘴出流流量（）于孔口出流流量，是因為（）。

A.小，增加了沿程阻力

B.大，管嘴內產(chǎn)生一定真空度，相當于增加了作用水頭

C.等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消

D.大，沒有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積

答案：B

14、靜止不運動流體可以不考慮（）。

A.密度

B.重量

C.粘度

D.質量力

答案：C

15、歐拉運動方程的適用范圍是（）。

A.僅適用于理想流體

B.僅適用于實際流體

C.理想流體和實際流體都適用

D.范圍太大，無法確定

答案：A

二、填空題

1、運動粘度的因次是i?r,其國際單位是（）。

答案：m2s-

2、運動粘度與動力粘度的關系是v動力粘度因次（量綱）表達式為（）。

P

答案:[MLT」

3、速度場4==。，流體質點的加速度為（）。

答案：a=4xi+4yj

4、計算水頭損失的公式有力=%且匕與（）。

f“D2g

答案：4二4=

2g

5、靜力學方程z+4=C中R的幾何意義是壓力水頭，z+K的幾何意義是（）水頭。

YYY

答案：測壓管水頭

6、如圖所示，密封容器內裝水，壓力表的示值為4900N/m/,壓力表中心比A點高出0.4m,A

點在水面下1.5m,則液面上的壓強網(wǎng)-（）。

答案：-5880N/n?

7、邊長為1m的封閉立方形箱子，一半充水，另一半充油，油的相對密度為0.75,當箱子豎

直向上被加速4.903"?//時，底部與頂部的壓強差為（）2。

答案：13040Pa

8、當流體以等加速度，做水平運動時，坐標系置于容器上看流體受到的切應力T=（）0

答案：0

9、液體流動狀態(tài)有兩種，即層流和湍（紊）流，用參數(shù)（）判別，臨界值大約2000。

答案：Re

10、水管上安裝一組合水銀測壓計如圖所示，比較外.P/內,的大小關系（）。

答案：%=P：>Pl

11、圖示為一段三管并聯(lián)的管道，A、B間及各管路的水頭損失關系是（）。

1

三2

B-1

A3

口呆：hfAB=hf（=hf2=hf3

12、壓力中心是指（）。

答案：總壓力的作用點

13、作用在流體上的力按表現(xiàn)形式分為質量力和（）兩大類。

答案：表面力

14、總流伯努利方程式中比動能項按管道截面平均流速計算與按實際流速計算的相比（）。

答案：要小一些

15、流動阻力產(chǎn)生的根本原因在于流體具有的粘性和（）。

答案：慣性

三、問答題

1、當壓強增加5X10Ta時，某種液體的密度增長0.02%,求該液體的彈性系數(shù)。

答案：

解：壓縮性公式：=

質量守恒必=「丫（fl|=VdP+PdV=04=-—

d*dif

液體的彈性系數(shù)為E=+2亦=5X104X」一二25X108Pfl

dpOJO2H

2、試寫出靜止流體等壓面的微分方程和等壓面性質。

答案：

方程：Xdx+Ydy+Zdz=0

性質：①等壓面就是等勢面。②作用在靜止流體中任一點的質量力必然垂直于通過該點的等

壓面。③等壓面不能相交。④絕對靜止流體的等壓面是水平面。⑤兩種互不相混的靜止流體

的分界面必為等壓面。

3、簡述什么是壓力體。

答案：

壓力體是從積分式J/xM得到一個體積，它是一個純數(shù)學的概念，與這個體積內是否充滿著

液體無關。所以，對壓力體可進一步理解為：由所研究的曲面，通過曲面周界所作的垂直柱面

和與曲面接觸流體的自由表面或其延伸面所封閉而成的體積Vo

4、簡述一般情況下，平面圖形的壓力中心D為什么總在其形心C的下方，并說明在什么情況

下，這兩者重合。

答案：

因流體靜壓強隨深度線性增加，平面圖形的壓力中心D在其形心C的下方有一偏心距

e二」7>0,當平面在液面下水平方位放置時，兩者重合。

5、簡述什么是流線，寫出流線方程。并說明在定常流中，流線與跡線是否重合？

答案：流線是某一瞬時在流場中繪出的曲線，在這條曲線上所有質點的速度矢量都和該曲線

相切。

流線方程：

dx_dy_dz

ux(x,y,z,t)uy(x,y,z,t)u<x,y,z,t)

定常流中，流線與跡線是重合。

6、簡述文丘里管測量流量的原理，并寫出流量計流量表達式。

答案：

文丘里管具有節(jié)流裝置.，當管路中的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，在收縮斷面處流速增加，壓力降

低，使節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓差，可通過測量壓差來計量流量。

流量計公式:

7、某輸水安裝的文丘利管流量計，當其汞-水壓差計上讀數(shù)M=4a〃，通過的流量為2L/s,

分析當汞水壓差計讀數(shù)A/z=%5，請計算通過流量是多少？

答案：

0=aA^12,6Ah-=Q=3

fQV9

8、寫出實際總流伯努利方程中各項幾何意義。

答案：

z為位置水頭；R為壓力水頭;絲i為流速水頭；z+K+Q為總水頭；心」為水頭損失。

y2gy2g

9、簡述什么是連續(xù)介質假設，并說明其意義。

答案：

不考慮流體分子的存在，而是把真實流體看成由無數(shù)連續(xù)分布的流體微團（或流體質點）所

組成的連續(xù)介質，流體質點緊密接觸，彼此間無任何間隙。意義：將真實流體看成為連續(xù)介

質，意味著流體的一切宏觀物理量，如密度、壓力、速度等，都可作為時間和空間位置的連

續(xù)函數(shù)，使我們有可能用數(shù)學分析來討論和解決流體力學中的問題。

10、簡述分支管路如何進行水力計算。

答：

分支管路水力計算類似于串聯(lián)管路，其水力特性包括：（1）節(jié)點流量出入平衡；（2）對于某

一干線而言，總水頭損失等于各段水頭損失之和。

四、綜合題

1、油罐內裝相對密度0.8的油品，下有底水。為測定油深及油面上的壓力，裝置如圖所示的

U形管水銀壓力計，測得各液面位置如圖。試確定油面高度”及液面壓力%。

答案:

?:

D

銀

由A-B等壓面，確定

Po+800X9.8XH=P0+l.2X1000X9.8

H=1.5m

由C-D等壓面，確定0.5X13.6X9800=P/(l.6+0.8)X9800

Po=43120N/m2=0.44at

2

Po?=98000+43120=141120N/m=14-0.44=1.44at

2、如圖所示，油品相對密度5『0.8,被一隔板和一直徑？0.31n的球形閥分隔，上游油深

WO.6m,下游油深〃二0.45m,試求：球閥所受液體總壓力的水平分力2和鉛垂分力月的大小。

答案：

解：球閥受左端油品水平方向作用力為:

H,

油

D,4，口DTTD-

%=/油%4=7油(，一］)丁

,方向向右（一）

04314x032

=0.8x9800x(0.6-y)x-J=249.25N

球閥受右端油品水平方向作用力為:

匕/名4.(，「爭斗

,方向向左（一）

03314x()￥

=0.8x9800x(0.45-手)x…J=166.17N

球閥的水平分力為:Px=PxX-Px2=249.25-166.17=83.1AT，方向向右（一）

球閥的鉛垂分力由壓力體確定，繪制壓力體如圖。

￡=小=，油苧圖=。*9800＞＜叫出喇=11O.8N，方向向上＜，）

3、如圖所示兩個半圓球形殼，以螺釘相連接。下半球固定于地面，其底部接以測壓管，球內

裝滿水，測壓管內水面高出球頂1口，球的直徑2nb試求螺釘所受的總張力。

答案：

解：壓力體如下圖所示，螺釘所受的總張力數(shù)值上為球所受垂直方向上的力。

p=ZV=9800x1—

2426J

’72;rx23、

=9800x^-―x2--——=41050NT

I42x6)

R=0

r=|A>|=4io5oNJ

4、如圖所示一管路系統(tǒng)，兩個水箱均為敞口，水流為穩(wěn)定流。設水泵的揚程為13.6m,管路

進口局部阻力系數(shù)G=0.5,兩個彎頭局部阻力系數(shù)2心=0.37,出口局部阻力系數(shù)&=1.0,

沿程阻力系數(shù)2=0.02,管長，=20mJ2=100不管徑匕=4=0.4m,試求管路中的流量。

答案：

解：取兩個液面列伯諾利方程：

22

p,V,,?〃，v21.

Z[H-=zH〃向

y2g2y2g

0+0+0+13.62=10+4J

f)

,JlV2,”CKxV2

h(=AJ—rv~招=(o+2^+^)—

d2g2g

代入數(shù)據(jù)得:

2g(13.62-10)_________2gx3.62_________

v=___________________________=itn/v

力”4+媒+2^+30.02x20+100+0.5+0.37+1.0

0.4

八...c3.14x0.16八C“。3/

Q=VA=3X---------------=0.3768////s

4

5、水泵自水井抽水并輸送至水塔，如圖所示。水泵安裝高度zt=4.5m,抽水高度盯=15m,

管路管長=12m、I,=直徑4=150mm、心=100mm。已知沿程阻力系數(shù)入=0.03,

G=9.0、G=0.3。試求：（1）若水泵進口真空值不超過6nl水柱，則水泵的最大流量是多少？

（2）水泵的揚程H和有效功率N柒應為多少？

答案：

解：（1）取抽水井液面0-0斷而為基準面，歹U0-0、IT（泵前斷面）斷而列伯努利方程:

解得：%=152m/s0==1.52XXJ,2=0.0268/??3/s-

（2）取抽水井液面0-0斷面為基準面,歹（0-0、2-2（水塔液面）斷面列伯努利方程:

”=2,+4人工+（。+&）至+/1乙二+25三

~42g⑻52g42g，22g

力：v2==1.52x=3A2m!s

解得：H=19.4m

N￡=YQH=9800X0.0268X19.4=5.lkw

6、泵由油箱吸取潤滑油，如圖所示，其流量為、=5乃義10一片八，潤滑油的運動粘度為

片4x10-5〃//S,重度y=9（XX）N/M,吸油管的長度為L=10m,管徑d=40mm,彎管的局部阻

力系數(shù)鄉(xiāng)=0.5,過濾器的局部阻力系數(shù)幺=6,油泵進口最大允許真空度為2.5m水柱，試求油

泵的允許安裝高度H。

2

彎頭

O

泵

12

答案：

解：于1—1和2—2兩斷面列能量方程

Pia.v.2p、a,v2,,

4+旦+-^+"=Z2+J）二2-+叫「2

y2gy2g

2

0+0+0=〃+隹+⑦-+4.+九

y2g'

Re二里二至二4x5"xl0-41^OYZQOO層流（動能修正系數(shù)為2）

v7Tdv^xO.（Mx4xlO-5

,//f64L匕匕（64x10八4小Ev]

hi2=hf+h-I-----J-4+萬2—=----------+0.5+6—=1i9n.3o—

+2/，【Red51""g1250x0.04J2g2g

4Q_4x5^xlQ-4

=1.25m/s

2nd1^-x0.042

心_9800rv.力、由什

禽=----x2.5=2.72"?油柱

,!，9000

1.252

卜力.+4=2.72-（2+19.3）x=1.02/7?

T+嚕2x9.8

7、如圖所示，00mm,7=50m,力尸2m,Az=25m,6處真空不超過7mH2Oo求：閥門的局部阻

力系數(shù)7,流量0（4=0.035,不計彎曲處損失）。

答案：

解：列A水池液面及B處斷面伯努利方程:

%=包+匚+h

Y2g'

n4=莊十

y

(50Av2

=>2=-7+l+O.O35x—

0.1J2x9.8

=>v=3.09"?/s

列A水池液面與C管路出口處伯努利方程:

h1+乩=---Fh+h-

一2g，f，

..，小2v2

-2gd2g‘2g

(503.09?

=>2+25=l+0.035x—+<

I0.1N2x9.8

=><=19.42

—=3.09x314x°」2=OQ24,〃3/$

Q=vA=v

44

8、氣體中聲速C依賴于密度夕、壓強〃、粘度以。試用因次分析法導出聲速C的一般表達

式。

解:

(1)各物理量的量綱：[p]=MLT?[u]=MLT1[c]=LT-1[P>ML3

(2)設變量之間關系為：