流体力学试卷、习题及答案

第1页共35页答案参见我的新浪博客：流体力学与叶栅理论课程考试试题一、选择题（每小题1分，共10分）1、在括号内填上“表面力”或“质量力”：摩擦力（）；重力（）；离心力（）；浮力（）；压力（）。2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）：(a)基准面可以任意选取。（）(b)流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程阻力也将增大一倍。（）(c)因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相等。（）(d)定常流动时，流线与迹线重合。（）(e)沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（）二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分）1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数410Re，问采用国际单位制时，该条件下的雷诺数是多少？为什么？3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？三、计算题（70分）1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，第2页共35页答案参见我的新浪博客：间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分）题1图2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分）题2图3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分）4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d2=0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用力及作用力的位置。（20分）第3页共35页答案参见我的新浪博客：题4图5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20分）题5图第4页共35页答案参见我的新浪博客：习题第一章绪论1.连续介质假设意味着________。(A)流体分子互相紧连(B)流体的物理量是连续函数(C)流体分子间有空隙(D)流体不可压缩2.流体的体积压缩系数kp是在____条件下单位压强变化引起的体积变化率。(A)等压(B)等温(C)等密度3.在常温下水的密度为____kg/m3。(A)1(B)10(C)100(D)10004.空气的体积弹性模数E＝____。(A)(B)(C)(D)5.温度为20℃，压强为105Pa的空气密度为____kg/m3。(A)341(B)17.42(C)1.19(D)0.0416.水的体积弹性模数____空气的弹性模数。(A)小于(B)近似等于(C)大于7.静止流体____剪切应力。(A)不能承受(B)可以承受(C)能承受很小的(D)具有粘性时可承受8.温度升高时，空气的粘性系数____。(A)变小(B)变大(C)不变9.运动粘性系数的单位是____。(A)(B)(C)(D)10.____是非牛顿流体。(A)水(B)空气(C)血液(D)沥青11.动力粘性系数与运动粘性系数的关系为____。(A)(B)(C)(D)12.流体的粘性与流体的____无关。第5页共35页答案参见我的新浪博客：(A)分子内聚力(B)分子动量交换(C)温度(D)速度剃度13.润滑油的动力粘性系数，已测得剪切应力为，流体微团的角变形速率则为____。(A)4(B)1/4(C)25(D)0.0414.____的流体称为理想流体。(A)速度很小(B)速度很大(C)忽略粘性切力(D)密度不变15.表面张力系数的量纲是____。(A)(B)(C)(D)16.下列四种液体中，接触角的液体不润湿固体。(A)120o(B)20o(C)10o(D)0o17.动力粘性系数的流体沿平板壁面流动，测得离壁面处的速度分布为，在y＝5mm处的粘性切应力为。(A)－2.97(B)0(C)8.9×10－4(D)0.02718.温度升高时，表面张力系数____。(A)增大(B)减小(C)不变19.毛细液柱高度h与____成反比。(A)表面张力系数(B)接触角(C)管径(D)粘性系数20.液滴内的压强与大气压强之差。(A)＞(B)＝(C)＜第6页共35页答案参见我的新浪博客：第二章流体静力学1．什么是绝对压力、相对压力、真空？它们之间的关系如何？2．已知大气压力为98.1kN/m2。求：（1）绝对压力为117.72kN/m2时的相对压力；（2）绝对压力为68.5kN/m2时的真空值各是多少？（用水柱高度表示）3．流体静压力有哪些特性？4．什么是等压面？等压面的两个重要性质是什么？5．流体静力学基本方程式有哪几个表达式？方程式的物理意义、几何意义如何？6．如图2-34所示，已知=800kg/m3,p1=64kpa,p2=79.68kpa，求z。图2-34题6图7．如图2-35所示，已知A1=0.2m2,A2=10.0m2,P1=100kN,试求P2为多少。图2-35题7图poz21A1p2p1A2A1p2p1A2第7页共35页答案参见我的新浪博客：．水深h=3m,大气压pa=1at,求水池底部的相对压强及绝对压强。9．虹吸管内最低绝对压强为45kpa,及pa=1at,试求虹吸管内的最大真空值pv和最大真空度hv=?如图2-36所示，D=60mm,d=5mm,h=200mm，求:杯口气压的真空度图2-36题10图11．如图2-37所示，已知铅垂放置闸门,h1=1m,H=2m,B=1.2m求:作用于闸门上的总压力及作用点位置。ppadh水银Dh1HBDCh2Pabcd第8页共35页答案参见我的新浪博客：图2-37题11图12．已知如图2-38所示，闸门为圆形,D=1.25m,=80,可绕通过C的水平轴旋转求(1)作用在闸门上的转矩与闸门在水下的深度无关(2)闸门完全淹没,作用在闸门的转矩图2-38题12图13．如图2-39所示，直径相等的半球形面，求作用在三个球面的作用力的大小及方向。1.25mooccDD=80ohChDPdHdhaba’b’ddHdhaba’b’d第9页共35页答案参见我的新浪博客：图2-39题13图14．如图2-40所示，弧形闸门,宽B=5m,=45,r=2m,转轴与水平面平齐求:水对闸门轴的压力图2-40题14图15．如图2-41所示，一辆小车车箱长L，高H，装有1/2的水，向右行驶，求使水不溢出的最大加速度。图2-42题15图pzxzrOahbcpxOax第10页共35页答案参见我的新浪博客：．如图2-43所示，底面积相同，高度相同、形状不同的四个容器，置于桌面上。不计容器质量。试求四个容器中的水对桌子的作用力的大小顺序以及水对容器底部的作用力的大小顺序。图2-43题16图17．求如图2-44所示，水下倾斜放置的平板，已知m3h，宽30,m5b。求：作用在平板上的总压力和压力中心的位置。图2-44题17图18．如图2-45所示，用一U形管测量汽车的加速度，mm200L,当汽车加速行驶时，使mm100H，求汽车的加速度。hPDylcpLHa1p2p3p4ph1p2p3p4ph第11页共35页答案参见我的新浪博客：图2-45题18图19．如图2-46所示，一容器，上部为油，下部为水，已知,m3,m5.121hh油的密度为30m/800kg，求作用于容器侧壁AB单位宽度上的作用力的大小及其作用点的位置图2-46题19图20．量测容器中A点压强的真空计如图2-47所示，已知：,m2,m1hz当地大气压为98kPa，求A点的绝对压强，相对压强和真空度。图2-47题20图21．如图2-48所示，已知34321m/900,m305.0,m61.0,91.0kghhhh油，第12页共35页答案参见我的新浪博客：计算各液面的相对压强。图2-48题21图22．如图2-49所示，用复式测压计测量锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p，已知,m3.2,m2.1,m5.2,m4.1,m34321hhhhH试求p值的大小。图2-49题22图23．如图2-50所示，一圆柱形容器，直径，m2.1d充满水，并绕垂直轴等角速度旋转，在顶盖上m4.00r处安装一开口测压管，管中的水位m5.0h。问此容器的转速n为多少时顶盖所受的总压力为0。第13页共35页答案参见我的新浪博客：图2-50题23图24．如图2-51所示，设计自动泄水阀，要求当水位为h时，用沉没一半的加油柱形浮标将细杆所连接的堵塞提起。已知堵塞直径d，浮标长l，活动部件的重量G,求浮标直径D为多少，如果浮标改为圆球形，其半径R应为多少？图2-51题24图25．如图2-52所示，，一正方形容不得器，底面积为2mm200200bb，kgm41。当它装水的高度mm150h时，在kgm252的载荷作用下沿平面滑动。若容器的底与平面间的摩擦系数3.0f，试求不使水溢出时容器的最小的高度H。第14页共35页答案参见我的新浪博客：图2-52题25图26．如图2-53所示，半径m2.0R，长度m2l的圆柱体与油（比重为0.8）、水接角，圆柱体右边与容器顶边成直线接触，试求：（1）圆柱体作用在容器顶边上的力；（2）圆柱体的重量与比重。图2-53题26图27．如图2-54所示，用熔化铁水（比重为7）铸造带凸缘的半球形零件，已知，m05.0,m02.0,m05.0,m3.0,m8.0,m5.021dRDH，试求铁水作用在砂箱上的力。图2-54题27图第15页共35页答案参见我的新浪博客：第三章流体动力学基础3-1二元不可压缩流场中，35xvx，215