1、流體力學試卷講解(B)一、選擇題一、選擇題(共共10分分,每小題每小題1分分)1. =310-8m2/s且且 =800kg/m3的流體，用的流體，用SI單位單位制表示的制表示的 為為( )Pas。(a)3.7510-11 ； (b)2.410-5 ；(c)2.4105； (d)2.41012 。2.某點的真空度為某點的真空度為65000Pa，當?shù)卮髿鈮簽椋數(shù)卮髿鈮簽?.1MPa，該點的絕對壓強為，該點的絕對壓強為( )。(a)65000Pa； (b) 55000Pa；(c) 35000Pa； (d) 165000Pa。3. 通常描述流體運動的方法為通常描述流體運動的方法為( )。(a)牛頓法

2、；牛頓法；(b)因次分析法；因次分析法；(c)歐拉法；歐拉法；(d)瑞利法；瑞利法；(e)拉格朗日法。拉格朗日法。 4. 如圖，一變直徑管的直徑如圖，一變直徑管的直徑d1=320mm， d2=160mm，流速，流速v1=1.5m/s，v2為為( )。(a)3m/s ；(b)4m/s；(c)6m/s ；(d)9m/s。 5.粘性流體總水頭線沿程的變化是粘性流體總水頭線沿程的變化是( )。 (a)沿程下降；沿程下降；(b)沿程上升；沿程上升；(c)保持水平；保持水平；(d)前三種情況都有可能。前三種情況都有可能。6. 雷諾數(shù)的物理意義表示雷諾數(shù)的物理意義表示( )。(a)粘滯力與重力之比；粘滯力與

3、重力之比；(b)重力與慣性力之比；重力與慣性力之比；(c)慣性力與粘滯力之比；慣性力與粘滯力之比；(d)壓力與粘滯力之比。壓力與粘滯力之比。7. 圓管流動過流斷面上切應力分布為圓管流動過流斷面上切應力分布為( )。 (a)在過流斷面上是常數(shù)；在過流斷面上是常數(shù)；(b)管軸處是零，且與半徑成正比；管軸處是零，且與半徑成正比；(c)管壁處是零，向管軸線性增大；管壁處是零，向管軸線性增大；(d)按拋物線分布。按拋物線分布。 8. 突然擴大的局部損失可以用突然擴大的局部損失可以用( )表示。表示。gvv22221 gvv221 gvv2221 gvv221 gvv2221 (a)(b)(c)(d)(e

4、)9.下列關于虹吸管的正確描述是下列關于虹吸管的正確描述是 ( )。(a)在有液體容器的底部或側(cè)壁安裝一條管路；在有液體容器的底部或側(cè)壁安裝一條管路；(b)只要管子出流口處低于容器渡面即可產(chǎn)生只要管子出流口處低于容器渡面即可產(chǎn)生虹吸流動；虹吸流動；(c)在管路最高點產(chǎn)生真空渦流區(qū)是其流動的在管路最高點產(chǎn)生真空渦流區(qū)是其流動的必備條件；必備條件；(d)管路中存在真空區(qū)段是其流動的特點，控管路中存在真空區(qū)段是其流動的特點，控制真空高度則是其正常工作的條件；制真空高度則是其正常工作的條件；(e) 無答案。無答案。10.一元流動是指一元流動是指( )。(a) 恒定均勻流；恒定均勻流；(b) 均勻流動；

5、均勻流動；(c) 忽略橫截面方向上的流動；忽略橫截面方向上的流動；(d) 只限于直線方向上的流動；只限于直線方向上的流動；(e)上述答案均不對。上述答案均不對。二、填空題二、填空題(共共30分，每空分，每空1分分) 1.1.作用在流體上的力可以分為作用在流體上的力可以分為 和和 。 質(zhì)量力質(zhì)量力表面力表面力2.壓強的兩種量度基準分別為壓強的兩種量度基準分別為 和和 。壓強的三種計算單位分別壓強的三種計算單位分別為為 、 和和 。 絕對壓強絕對壓強相對壓強相對壓強應力單位應力單位(或單位面積上的力單位或單位面積上的力單位) 液柱高單位液柱高單位 大氣壓大氣壓(倍數(shù)倍數(shù))單位單位 3.流體流動勢函

6、數(shù)存在的前提條件流體流動勢函數(shù)存在的前提條件是是 ;若存在勢函數(shù)若存在勢函數(shù),它的勢它的勢函數(shù)全微分方程為函數(shù)全微分方程為 。流網(wǎng)由流網(wǎng)由 和和 構成，兩線關構成，兩線關系為系為 ，網(wǎng)格的相鄰邊長特點，網(wǎng)格的相鄰邊長特點為為 。 x= y= z= 0d =uxdx+ uydy+ uzdz流線流線等勢線等勢線相互垂直相互垂直維持一定的比例維持一定的比例4.一元氣體恒定流連續(xù)性微分方程可寫成一元氣體恒定流連續(xù)性微分方程可寫成 和和 ,管路中作亞音速管路中作亞音速流動流動,沿流動方向截面積沿流動方向截面積A增加時增加時,流速流速v ，密度，密度 ，其規(guī)律與不可壓，其規(guī)律與不可壓縮流體運動情況縮流體運

7、動情況 ；超音速；超音速流動時，當沿流動方向流動時，當沿流動方向A增加時，流速增加時，流速v ，密度，密度 ，其規(guī)律與不可壓縮，其規(guī)律與不可壓縮流體運動情況流體運動情況 ,這是由于這是由于 影影響的結(jié)果。響的結(jié)果。減小減小增大增大 類似類似( (或相同或相同) )vdvMAdA)1(2 vdvMd2 增大增大 減小減小相反相反壓縮性壓縮性5. 用來度量某物理量大小的稱為用來度量某物理量大小的稱為 ，而，而表示物理量種類的稱之為表示物理量種類的稱之為 。單位單位 因次因次(或或量綱量綱) 6.管流阻力可分為管流阻力可分為 和和 。沿程阻力沿程阻力局部阻力局部阻力7.在均勻流中，在均勻流中， 加速

8、加速度等于零；而在恒定流中，度等于零；而在恒定流中， 加速度等于零。加速度等于零。遷移遷移( (或或位變位變，或，或?qū)α鲗α? ) 局部局部( (或或時變時變，或，或當?shù)禺數(shù)? ) 8.物體繞流運動中，作用在物體上的力可物體繞流運動中，作用在物體上的力可分解為分解為 和和 ，它們分別與來流，它們分別與來流速度方向速度方向 和和 。 升力升力阻力阻力相互垂直相互垂直相互平行相互平行三、計算題（共三、計算題（共40分）分） 1. 如圖如圖,傾角傾角 =60的矩形閘門的矩形閘門AB,上部油深上部油深h1=1m,下部水深下部水深h2=2m， oil=800kg/m3，求作用于閘，求作用于閘門上每米寬度

9、的水靜壓力及其作用點。門上每米寬度的水靜壓力及其作用點。(15分分)【解】作用力情況如圖（圖略）所示【解】作用力情況如圖（圖略）所示 。321PPPP 由題意由題意 kN53. 460sin/11807. 98 . 021sin/212211 bghPoilkN66.2260sin/12807. 9121sin/212222 bghPkN11.1860sin/121807. 98 . 0sin/213 bhghPoilkN3 .4511.1866.2253. 4321 PPPPm033. 23 .4511.1822166.22232153. 41322323232122111 PPhhPhhP

10、hhDm033. 23 .4511.1822166.22232153. 41322323232122111 PPhhPhhPhhD壓力中心所在水深處為壓力中心所在水深處為 或或 m348. 2 Dy2. 有一異徑管，水以有一異徑管，水以v=6m/s從從I處流進，從處流進，從處處流出。流出。I、處的管內(nèi)徑分別為處的管內(nèi)徑分別為d=0.2m，d=0.1m，其壓強分別為，其壓強分別為p=14105Pa，p=12105Pa。管周圍的大氣壓強為。管周圍的大氣壓強為pa=1.013105Pa 。求流體對此彎管的作用力。求流體對此彎管的作用力(不計水頭損失不計水頭損失)。 (15分分)【解】取管壁與進、出口

11、斷【解】取管壁與進、出口斷面組成控制體。根據(jù)動量面組成控制體。根據(jù)動量方程，控制體中流體動量方程，控制體中流體動量變化率等于作用在該控制變化率等于作用在該控制體上的合外力，即體上的合外力，即 設流體對彎管的作用力為設流體對彎管的作用力為R，其分量為，其分量為Rx、Ry，則彎管對流體的作用力為則彎管對流體的作用力為Rx、Ry，于是取適當，于是取適當坐標系如圖坐標系如圖(略略)。取。取 01= 02=1，則有，則有 yyyxxxFvvQFvvQ )()(101202101202 yxRApvQRApvQ )0()0( 由連續(xù)性方程，得由連續(xù)性方程，得 /sm1885. 02 . 046m/s246

12、1 . 02 . 03222 AvQvddvAAv故故 0000, 11 . 0410)013. 112(N3944861885. 0000, 12 . 0410)013. 114(2525 QvApRQvApRyxN41582131493944822 RR或或3.不可壓縮流體的流速分量為：不可壓縮流體的流速分量為： ux=x2-y2 uy=-2xy uz=0 是否滿足連續(xù)性方程？是否無旋流？并求其速是否滿足連續(xù)性方程？是否無旋流？并求其速度勢函數(shù)。度勢函數(shù)。(10分分) 【解】由連續(xù)性微分方程，可得【解】由連續(xù)性微分方程，可得 0022 xxzuyuxuzyx亦即滿

13、足連續(xù)性方程。又亦即滿足連續(xù)性方程。又xuyyuyx 2故該流動為無旋流動。由故該流動為無旋流動。由)(3)2(2)(232222xydxdyxdydxydxxxydydxyxdyudxudyx 積分，可得該流動的勢函數(shù)為積分，可得該流動的勢函數(shù)為2331xyx 四、簡答題四、簡答題(共共20分，每小題分，每小題5分分)1.什么是連續(xù)介質(zhì)？在流體力學中建立連續(xù)介什么是連續(xù)介質(zhì)？在流體力學中建立連續(xù)介質(zhì)理論模型的意義是什么？質(zhì)理論模型的意義是什么？ 【答】連續(xù)介質(zhì)假設認為流體所占有的空間【答】連續(xù)介質(zhì)假設認為流體所占有的空間是由是由“流體質(zhì)點流體質(zhì)點”連續(xù)無空隙地充滿著。連續(xù)無空隙地充滿著。這樣

14、，就可以用數(shù)學解析方法來分析流體這樣，就可以用數(shù)學解析方法來分析流體平衡和運動的規(guī)律。平衡和運動的規(guī)律。 2.歐拉平衡方程表明什么歐拉平衡方程表明什么?試寫出此方程。試寫出此方程。01 gradpF （寫成分量形式亦可）。（寫成分量形式亦可）。【答】歐拉平衡方程表明流場中任一點的【答】歐拉平衡方程表明流場中任一點的質(zhì)量作用時的流體平衡規(guī)律。該方程可質(zhì)量作用時的流體平衡規(guī)律。該方程可寫為寫為 3.試敘述氣體射流的幾何特征。試敘述氣體射流的幾何特征。 【答】紊流系數(shù)值【答】紊流系數(shù)值a確定，射流邊界層的外確定，射流邊界層的外邊界線也就被確定，射流即按一定的擴邊界線也就被確定，射流即按一定的擴散角散角 向前作擴散運動。向前作擴散運動。4.雷諾數(shù)有何物理意義雷諾數(shù)有何物理意義,它的因次是什么？它的因次是什么？【答】雷諾數(shù)是慣性力與粘性力的比值，【答】雷諾數(shù)是慣性力與粘性力的比值，表征了流場