1、第3章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、 單項(xiàng)選擇題1、 當(dāng)液體為恒定流時(shí)，必有（ ）等于零。 A當(dāng)?shù)丶铀俣?B.遷移加速度 C.向心加速度 D.合加速度2、均勻流過流斷面上各點(diǎn)的（ ）等于常數(shù)。 A.p B.z+ C. + D. z+3、過流斷面是指與（ ）的橫斷面。 A跡線正交 B.流線正交 C.流線斜交 D.跡線斜交4、已知不可壓縮流體的流速場為Ux=f(y,z),Uy=f(x),Uz=0,則該流動(dòng)為（ ）。 A.一元流 B.二元流 C.三元流 D.均勻流5、用歐拉法研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的加速度a=( ). A. B. C.(u·)u D. +(u·)u6、在恒定流中，流線與跡

2、線在幾何上（ ）。 A.相交 B.正交 C.平行 D.重合7、控制體是指相對于某個(gè)坐標(biāo)系來說,( ). A .由確定的流體質(zhì)點(diǎn)所組成的流體團(tuán) B.有流體流過的固定不變的任何體積 C.其形狀,位置隨時(shí)間變化的任何體積 D.其形狀不變而位置隨時(shí)間變化的任何體積.8、漸變流過流斷面近似為( ). A.拋物面 B.雙曲面 C.對數(shù)曲面 D.平面9、在圖3.1所示的等徑長直管流中,M-M為過流斷面,N-N為水平面,則有( ). A.p1=p2 B.p3=p4 C.z1+ =z2+ D.z3+ =z4+10、已知突然擴(kuò)大管道突擴(kuò)前后管段的管徑之比=0.5, 則突擴(kuò)前后斷面平均流速之比v1:v2=( ).

3、A. 4 B.2 C.1 D.0.511、根據(jù)圖3.2 所示的三通管流，可得（ ）。 Aqv+qv=qv B.qv-qv=qv C.qv=qv+qv D.qv+qv+qv=012、根據(jù)圖3.3 所示的三通管流，可得（ ）。 Aqv+qv=qv B.qv-qv=qv C.qv=qv+qv D.qv+qv+qv=0 13、測壓管水頭坡度Jp=（ ）。 A、- B.- C.- D.- 14.水力坡度J=（ ）。 A、- B. - C.- D.- 15流速水頭的表達(dá)式為（ ）。 A B. C. D. 16.實(shí)際流體的水力坡度（ ）。 AJ<0 B.J=0 C.J>0 D.J=Jp17.恒定

4、總流的連續(xù)性方程,伯努力方程,動(dòng)量方程中的流速為( ). A.斷面平均流速 B.斷面上的最大流速 C.斷面形心處的流速 D.斷面上壓力中心處的流速18.動(dòng)能修正系數(shù)=（ ）。 A.dA B. dA C. dA D. dA 19.動(dòng)能修正系數(shù)=( ). A.dA B. dA C. dA D. dA20.畢托管是一種測量( )的儀器. A.點(diǎn)流速 B.斷面平均流速 C.壓強(qiáng) D.流量21.文丘里管是一種測量( )的儀器. A.點(diǎn)流速 B.壓強(qiáng) C.密度 D.流量22.安裝在風(fēng)道內(nèi)的畢托管的測速管和測壓管間的壓差為100mmH2O,若畢托管的流速系數(shù)為0.99,風(fēng)道內(nèi)空氣的密度為1.12kg/m3,

5、則風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速為( )m/s. A.40.9 B.43.8 C.45.7 D.47.623.如圖3.4所示，輸氣管在喉道處用一玻璃管與盛水容器相連，已知玻璃管內(nèi)水的上升高度為h,則輸氣管喉道斷面的相對壓強(qiáng)為( ). A.p水gh B.p氣gh C- p水gh D.- p氣gh24.關(guān)于水流流向的正確說法是（ ）。 A水一定是從高處向低處流。 B水一定是從流速大處往流速小處流。 C水一定是從機(jī)械能大處往機(jī)械能小處流。 D水一定是從測壓管水頭高處往測壓管水頭低處流。25如圖3.5所示，輸油管路中安裝一文丘里流量計(jì)，已知水銀壓差計(jì)中水銀柱高差為hp ,則（z2+）-( z1+)=( ). A.(p水

6、銀 /p)hp B. (1-p水銀 /p)hp C. (p水銀 /p-1)hp D. (1+p水銀 /p)hp 26.已知圓管過流斷面上的流速分布為u=umax1-(r/r0)2.式中：umax 為管軸處的流速，r0為某點(diǎn)到管軸的距離，則該圓管斷面平均流速與斷面上最大流速之比v: umax =( ). A.1:2 B.2:3 C.3:4 D.4:527.已知三通管來流流量qv1=140,兩出流支管的管徑分別為d2=150mm和d3=200mm,若兩支管的斷面平均流速相等，則兩支管的流量分別為（ ）。 Aqv2=40 L/s, qv3=100 L/s B. qv2=50.3 L/s, qv3=8

7、9.7 L/s C. qv2=60 L/s, qv3=80 L/s D, qv2= qv3=70 L/s28.若圖3.6所示固定平行平板間的斷面流速分布為u= umax()1/7,y0,則總流的動(dòng)能修正系數(shù)=（ ）。 A0.955 B. 1.035 C.1.045 D.1.05529.如圖3.7所示，離心式通風(fēng)機(jī)借集流器從大氣中吸入空氣。若插入盛水容器的玻璃管中的水上升高度為h，則通風(fēng)機(jī)流量qv =（ ）。 A.d² B. d² Cd² D. d² 30.在應(yīng)用恒定總流的動(dòng)量方程F=pqv(2v2-1v1)解題時(shí)，F(xiàn)中不應(yīng)包括（ ）。 A重力 B. 壓力

8、 C.阻力 D.慣性力 31.圖3.8表示一文丘里管,已知管道直徑d1=100mm,喉道直徑d2=50mm,文丘里流量計(jì)流量系數(shù)=0.94，水銀壓差計(jì)讀數(shù)hp=25cm,則通過管道的水流流量qv=( )m3s. A.0.030 B.0.025 C.0.020 D.0.01532.無旋運(yùn)動(dòng)是指（ ）的流動(dòng)。 A流線是直線 B跡線是直線 C流體微團(tuán)不繞自身旋轉(zhuǎn) D運(yùn)動(dòng)要素沿程不變33.平面勢流的等流函數(shù)線與等勢線（ ）。 A正交 B.斜交 C平行 D.重合34.已知平面流動(dòng)的流速分布為ux=ky,uy=0,其中k為常數(shù)，則該流動(dòng)為（ ）。 A無旋流動(dòng) B.有旋流動(dòng) C.漸變流動(dòng) D.急變流動(dòng)35.

9、當(dāng)隕星在天空中下墜時(shí)，其劃過的白線是（ ） A流線 B.跡線 C.等勢線 D.等流函數(shù)線二、多項(xiàng)選擇題 1.已知不可壓縮流體流動(dòng)的流速分布為ux=f(y,z), uy=uz=0,則該流動(dòng)為（ ）。 A恒定流 B.均勻流 C.非均勻流 D.一元流 E二元流 2. 已知不可壓縮流體作平面流動(dòng)的流速分布為ux=ax2-y2+x, uy=-(x+b)y,則常數(shù)（ ）。 Aa=0.5 B.a=1 C.b=0.5 D.b=1 E.a=1,b=0.5 3.當(dāng)液流為恒定均勻流時(shí)，必有（ ）不等于零。A當(dāng)?shù)丶铀俣?B.遷移加速度 C.水力坡度J D.測壓管坡度Jp E.J-Jp 4.用歐拉法研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其合

10、加速度a由（ ）組成。A. B. C.()u D. E. 5.對于圖3.9所示的匯流三通管路，應(yīng)有（ ）。Aqv1+ qv2cos= qv3B.z1+=z3+hw1-3 Z2+= z3+hw2-3C. (z1+)+ (Z2+)= z3+hw1-3+hw2-3D. (z1+)+ (Z2+)cos= z3+hw1-3+hw2-3E. (z1+)gqv1+ (Z2+)qv2= (z3+)gqv3+ hw1-3gqv1+hw2-3qv2三填充題 1.流線一般不能相交，且只能有一條（ ）曲線。 2.恒定流動(dòng)的流線與跡線（）。漸變流斷面上各點(diǎn)的測壓管水頭z+近似等于（ ）。4.如圖3.10所示，三種形式的

11、葉片受流量為qv,流速為v的射流沖擊，則葉片受沖擊力最大是（ ），最小是（ ）。5.在工程流體力學(xué)或水力學(xué)中，水力坡度J，測壓管水頭坡度Jp均以相應(yīng)水頭線沿程（ ）為正。四思考題1.拉格朗日法和歐拉法描述流體運(yùn)動(dòng)的主要區(qū)別是什么？兩者的數(shù)學(xué)表達(dá)式有何不同？它們能否相互轉(zhuǎn)換？2.何謂流線？何謂跡線？兩者的表述方程（微分方程）有何本質(zhì)區(qū)別？3.恒定流時(shí)，流線和跡線完全重合，非恒定流時(shí)，流線與跡線有無完全重合的情形？4.靜止流體中的應(yīng)力具有兩個(gè)重要特性（方向性和大小性），運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)力是否也具有這兩個(gè)特性？5.何謂均勻流？何謂非均勻流？他們與過流斷面上流速分布是否均勻有無關(guān)系？6.何謂漸變流？漸變

12、流過流斷面具有哪些重要性質(zhì)？引入漸變流概念對研究流體運(yùn)動(dòng)有什么實(shí)際意義？7.“均勻流和漸變流必為恒定流，急變流必為非恒定流”，這種說法對否？為什么？8.為什么說漸變流過流斷面上的流體動(dòng)壓強(qiáng)近似按流體靜壓強(qiáng)分布？這個(gè)結(jié)論對理想流體和實(shí)際流體都適用嗎？9.不可壓縮流體的連續(xù)性方程+=0的物理意義是什么？為什么說該方程也適用于非恒定流？10.恒定流時(shí)，流線與跡線完全重合，但在推導(dǎo)理想流體恒定元流的伯努力方程時(shí)，為什么只強(qiáng)調(diào)“沿流線積分”而不提“沿跡線積分”？11.恒定總流的伯努力方程是否也近似適用于沿程有流量輸入，輸出的管路或河渠？為什么/12.在河道中,自由航行的船只為什么總是被迫向水流較急得一側(cè)

13、河岸靠攏?13.當(dāng)流量qv一定時(shí),連接在文丘里流量計(jì)上的水銀壓差計(jì)的讀數(shù)hp是否與文丘里管軸線的傾度有關(guān)？為什么？14.如何根據(jù)伯努力方程的性質(zhì)判斷水流流向？15.在應(yīng)用恒定總流的動(dòng)量方程F=qv（）解題時(shí)，F(xiàn)中是否應(yīng)包括慣性力？為什么？16.在應(yīng)用動(dòng)量方程解題時(shí)，為什么要把過流斷面選在漸變流段上？這難道僅僅是為了便于計(jì)算動(dòng)水壓力嗎？17. 在應(yīng)用動(dòng)量方程解題時(shí)，控制面的大小是否是任意的？如求水流對圖3.11所示溢流壩的作用力問題，在考慮邊界摩擦力情況下，上游過流斷面位置取得不同，所得結(jié)果是否唯一？18.在應(yīng)用動(dòng)量方程求解水流對圖3.12所示溢流壩迎水面的水平作用力時(shí)，因重力在水平方向的投影為

14、零，是否可以說水平作用力與重力無關(guān)？19.液體作用于運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，流體動(dòng)力學(xué)基本方程（包括連續(xù)性方程，能量方程，動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程）中的流速應(yīng)采用絕對速度還是相對速度？為什么？20.為什么灑水器旋轉(zhuǎn)方向與水的出流方向相反?21.何謂無旋流?何謂有旋流?它們和液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是否為圓有無關(guān)系?22.為什么無旋流動(dòng)必為有勢流動(dòng)?反之是否成立?為什么?23. 無旋流動(dòng)一般存在于無黏性的理想流體中,能否說理想流體流動(dòng)一定是無旋流動(dòng)?理想流體有旋流動(dòng)是否存在?24. 有旋流動(dòng)一般存在于有黏性的實(shí)際流體中,能否說實(shí)際流體一定是有旋流動(dòng)? 實(shí)際流體無旋流動(dòng)是否存在?25. 理想流體的伯努力積分和無旋流動(dòng)的

15、伯努力積分有無實(shí)質(zhì)性區(qū)別?26.流速勢函數(shù)與力勢函數(shù)W有何區(qū)別?兩者有無共同點(diǎn)?27. 有旋流動(dòng)中不存在流速勢函數(shù),是否存在流函數(shù)?為什么?28. 流速勢函數(shù)和流函數(shù)都滿足拉普拉斯方程,因此兩者的性質(zhì)相同,這種說法對嗎?29. 流函數(shù)的物理意義是什么?它具有哪些主要性質(zhì)?30.何謂勢流疊加原理? 勢流疊加原理對解決實(shí)際問題有何意義?五.判斷改正題1.恒定流是指運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間和空間變化的流動(dòng).( ).2.均勻流是指過流斷面上各點(diǎn)流速均相等的流動(dòng)。( ).3.急變流是指流線近似為平行直線的流動(dòng)。（ ）4.漸變流是指流速分布沿程不變的流動(dòng)。（ ）5.漸變流過流斷面上各點(diǎn)的測壓管高度近似等于常數(shù)。（

16、 ）6.運(yùn)動(dòng)流體具有與靜止流體完全相同的兩個(gè)應(yīng)力特征（即大小性和方向性）（ ）7.由于黏性是流體的固有屬性，因此不管是理想流體還是實(shí)際流體，其機(jī)械能總是沿程減小的。（）對于恒定不可壓縮流體的流動(dòng)問題，質(zhì)量守恒與流量守恒并不完全等同。（）在流量qv一定條件下，流速水頭與管徑成正比。（）10.有壓管流必為恒定流。（ ）11.根據(jù)流動(dòng)的分類，三元流是指Ux0，Uy0，Uz0的流動(dòng)。（ ）12.恒定流的遷移加速度等于零，而均勻流的當(dāng)?shù)丶铀俣鹊扔诹恪＃?）13.若流動(dòng)的合加速度不等于零，則該流動(dòng)必為非恒定流。（ ）14.系統(tǒng)是指相對于某個(gè)坐標(biāo)系有流體流過的固定不變的體積，而控制體則是指有確定的流體質(zhì)點(diǎn)所

17、組成的流體團(tuán)。（ ）15.恒定不可壓縮勢流的等勢線與等流函數(shù)線處處正交。（ ）六 計(jì)算題1.已知流速場Ux=（4x2+2y+xy）,Uy=(3x-y3+z),試問: (1) 點(diǎn)（1，1，2）的加速度是多少？ （2）流動(dòng)是幾元流？ （3）流動(dòng)是恒定流還是非恒定流？ （4）流動(dòng)是均勻流還是非均勻流？2.已知流速分布Ux=kx,Uy=-ky,Uz=0,其中y0,k為常數(shù)，試求：(1)流線方程 （2）跡線方程。3.已知流速場Ux=-，Uy=，其中k為常數(shù)，試求流線方程并畫出若干條流線。4.試判別不可壓縮流體流動(dòng)Ux=f(y,z),Uy=Uz=0是否存在？若存在，則屬于何種流動(dòng)？5.在三元不可壓縮流場中

18、，已知Ux=ax²+bx²+cz²,Uy=-(dxy+eyz+fzx),其中a,b,c,d,e,f均為常數(shù)。若當(dāng)z=0時(shí)，Uz=0，試求分速度Uz。6.已知平面不可壓縮流動(dòng)的流速分布為Ux=ax²-y²+x,Uy=-(x+b)y,試求常數(shù)a,b之值。7. 已知某平面流動(dòng)的流速場為Ux=x+t,Uy=-y+t,試求在t=0時(shí)過點(diǎn)（-1，-1）的流線方程和跡線方程。8.試推導(dǎo)圖3.13所示平面流動(dòng)問題在極坐標(biāo)系（r,）下的可壓縮流體和不可壓縮流體的連續(xù)性微分方程。9.試證明圖3.14所示變截面管道中的連續(xù)性微分方程為 +=0，式中，,u，A，s分別

19、為密度，流速，過流面積和沿程坐標(biāo)。10.試推證流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性積分方程的一般形式為 +=0，式中，V為總流控制體體積，A為控制面面積，un為控制面上各點(diǎn)的流速矢量在微元面積dA的外法向的投影，為通過總流控制面的質(zhì)量通量。11.水流恒定流過圖3.15所示的突擴(kuò)管道，已知突擴(kuò)前后管徑之比d1:d2=1:2,試求突擴(kuò)前后斷面平均流速之比v1:v2.12.圖3.16表示一寬度為b的矩形斷面渠槽，其流速分布為u=umax（）。式中：h為渠槽深度，y為距渠底的鉛錘距離，umax為水面流速。試求： （1）渠槽的通過流量qv (2)渠槽的斷面平均流速v (3)渠槽斷面上相應(yīng)于流速u等于斷面平均流速v處的。13

20、.圖3.17所示圓管過流斷面上的流速分布為u=umax（1-）。式中，umax為管軸上的流速，r0為圓管半徑，試求： （1）圓管的通過流量qv （2）圓管的斷面平均流速v （3）圓管斷面上相應(yīng)于流速u等于斷面平均流速v處的。14.試從牛頓第二定律出發(fā)推證圖3.18所示一元流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為 -g-=15.如圖3.19所示，利用比托管原理測量輸水管的流量qv。已知輸水管管徑d=200mm,水銀壓差計(jì)讀數(shù)hp=60mm，斷面平均流速與比托管測點(diǎn)流速之比=0.84.16.如圖3.20所示，水平管路中裝有一直徑D=50mm,d=25mm的文丘里流量計(jì)。已知管道流量qv=2.5L/s,壓力表讀數(shù)為p=9.

21、8kpa,若水頭損失忽略不計(jì)，試求連接于文丘里流量計(jì)喉道斷面的水管可將水從容器內(nèi)吸上的高度h。17.試推證通過圖3.21所示文丘里管的流量與水銀壓差計(jì)讀數(shù)的關(guān)系為 qv=18.圖3.22所示一風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段，已知D=1000mm,d=400mm,h=150mm,空氣和酒精的密度分別為=1.29kg/m³和=759.5 kg/m³,若不計(jì)水頭損失，試求風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的流速19.一U形水銀壓差計(jì)連接于直角彎管上，如圖3.23所示。已知管徑D=300mm,d=100mm,若不計(jì)水頭損失，試求當(dāng)管中流量為qv=100L/s時(shí)水銀壓差計(jì)的讀數(shù)hp。20.某河段過水?dāng)嗝娼茷閷抌=100m的矩

22、形，橋梁基礎(chǔ)施工時(shí)用圍堰將其縮窄一半，如圖3.24所示.假設(shè)縮窄處水位與下游河段水位相同，水頭損失為縮窄處流速水頭的一半。當(dāng)下游水深h=3m時(shí)，通過流量qv=300m³/s，若不計(jì)河床坡度，試求上游壅水水深H。21.圖3.25表示一寬b=2.7m矩形斷面平底渠道，已知河床在某斷面處抬高h(yuǎn)p=0.30m，抬高前渠道水深h=1.8m，抬高后水面降低hz=0.12m,若水頭損失hw為渠尾流速水頭的一半，試求渠道的流量qv。22. 如圖3.26所示，水自軸線水平的噴嘴射向一與其交角成的光滑平板上（不計(jì)摩擦力）。已知噴嘴出口的流量和流速分別為qv和v，若水頭損失忽略不計(jì)，試求射流沿平板向兩側(cè)的

23、分流流量之比以及射流對平板的沖擊力F。23. 如圖3.27所示，將一平板垂直置于軸線水平的自由射流中。已知v=30m/s, qv=36L/s,=12L/s,若不計(jì)摩擦力，試求射流對平板的沖擊力F以及射流偏轉(zhuǎn)角。24.一水平噴射的消防水龍頭如圖3.28所示，已知消防噴嘴進(jìn)口斷面直徑D=100 mm，相對壓強(qiáng)p=700kpa,出口斷面直徑d=40mm，消防流量qv=186 m³/h，試求作用于噴嘴上的水平力F。25.噴水船用水泵由船頭吸水，從船尾以高速噴水而運(yùn)動(dòng)。已知水泵流量qv=80 L/s，船頭吸水和船尾噴水的相對速度分別為=0.5m/s, =12 m/s,試求噴水船的推進(jìn)力F。26

24、.圖3.29所示為嵌入支墩內(nèi)的一段輸水管,其管徑由D=1500 mm變化到d=1000mm,假定水頭損失可以忽略不計(jì),試求當(dāng)支墩前相對壓強(qiáng)p=392kPa,流量qv=1.8 m³/s時(shí)，漸變段支墩所受的軸向力F。27.圖3.30所示為嵌入支墩內(nèi)的一段輸水管（俯視圖），其管徑由D=1500 mm變化到d=1000mm,假定水頭損失可以忽略不計(jì),試求當(dāng)支墩前相對壓強(qiáng)p=196kPa,流量qv=1.8 m³/s時(shí)，漸變段支墩所受的軸向力F。28.圖3.31所示一邊長L=30cm的正方形鐵板閘門，上邊鉸接于O，其重量G=117.7N。若直徑d=20 mm的水射流軸線通過閘板中心，射

25、流速度為v=15m/s,問： （1）為使閘門保持垂直位置，在其下邊應(yīng)施加多大的力Fp? （2）假定鉸鏈摩擦可忽略不計(jì)，撤銷力Fp后，閘門傾斜角是多少？29.如圖3.32所示,水從容器甲的小孔口恒定出流射向蓋在容器乙出流小孔口的蓋板上.若兩個(gè)出流孔口的面積均為A,假定水頭損失和蓋板重量可忽略不計(jì),試求射流對蓋板的作用力恰好使蓋板蓋住容器乙出流孔口時(shí)兩容器的水位比。30.圖3.33所示水箱（俯視圖），其輸入管的流量和流速各為：q=30L/s,v=30m/s,q=20 L/s,v=45 m/s,輸出管的流量和流速各為：=220L/s,=36m/s, =28 L/s, =18 m/s.若各輸入管和輸出

26、管的入流斷面和出流斷面的相對壓強(qiáng)均為零，試求固定水箱所需的力F，并在圖上確定它的方向。31.試證明圖3.34所示平底矩形斷面突然擴(kuò)大渠段恒定流有如下關(guān)系式： （1）F=式中：F=，為動(dòng)量修正系數(shù)。（2）32.如圖3.35所示，直徑D=80mm的油缸端部有一直徑d=20mm的小孔，若油的密度=800kg/m³,假定活塞的重量和系統(tǒng)的水頭損失可忽略不計(jì)，推動(dòng)活塞的力F=3000N，油從小孔出流時(shí)，試求油缸受到的作用力F。33.一長為L，直徑為D的圓柱體置于恒定不可壓縮流體中，假定其迎流面和背流面的壓強(qiáng)相同，流速分布如圖3.36所示，試求流體作用于圓柱體上的里F。34.如圖3.37所示，一平板向著流量為,初速為的射流一等速v運(yùn)動(dòng)，試推導(dǎo)使平板運(yùn)動(dòng)所需的功率N。35. 如圖3.38所示，一平板閘下出流，已知閘門上游水深H，閘寬b和流量，試求水流對閘門的沖擊力F=F時(shí)的閘下收縮水深。36. 如圖3.39所示，在寬度為b=10m的矩形斷面平底渠道中修筑一大壩。已知過壩流量=150m³/s,上游水深=5m,若摩擦阻力與水頭損失可忽略不計(jì)，試求: （1）