《工程流体力学》真题

《工程流体力学》

习题与真题

（内部学习资料）

《工程流体力学》试卷（答题时间 120 分钟）

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 一．名词解释(10分,每题2分)

1.粘性 。 2.流线 。 3.流量 。 4.速度环量 。 5.边界层 。

二．简答题（20分每题10分）

1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。

层流 紊流 流动特征 hf V(r) Va/Vmax τ 2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为 Pa。（3分） 2．某点的计示压强是1.36米水柱，当地大气压是10米水柱，则该点处的绝对压强是 KPa。（3分）

3．如图1所示不可压流动，d1/d2=3，则v2/v1= 。（2分）

图1 图2

4．某平面形心处的压强为25KPa，受压面积为6平方米，则作用在该平面上

的压力为 N。（2分）

5．水在管中流动，雷诺数为10，则其流态为 。（1分） 6．扰动在不可压流场中的传播速度是 ，在可压流场中的传播速度

是 。（A．无穷大 B．有限大）。（1分）

7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为 m/s。（2分） 8．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 。（2分）

9．如图3所示，图a是 ，图b是 。（A．无旋流 B．有旋

流。）（1分）

图3 图4

10．理想不可压流体作平面无旋流动，其流函数为kxy，则vx＝ ，（2分） vy＝ 。

11．如图4所示，流体分别在渐扩管和渐缩管中流动，则在 中易发生

边界层的分离。（A．渐扩管 B．渐缩管）。（1分）

12．某正激波前速度系数为2.3，则波后速度系数为 。（1分） 13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播，则来流速度在图a中 ，

图b 。（A．Ma＞1 B．Ma＜1 C．Ma=1＝。（1分）

图5(a) 图5(b) 图6

14．设某管路的水力直径为4.8m，则其水力半径为 m。（1分） 15．某二元不可压流场，vx5x3，vy15x2y，则过点（1，2）的ax= 。

（2分）

16．如图6所示，水流经900弯头，则 。(A．pa＞pb，B．pa＜pb)（1分）

2217．某流场的速度分布为vxyiyxj4xyzk，则该流场为 。（A．不

可压 B．可压缩）。（2分）

18．有二平面势流势函数为φ1、φ2，则二者叠加后势函数为 。（1分） 19．为了获得超声速气流应使用 。（A．收缩喷管 B．缩放喷管）。（1分）

三．计算题（40分,每题10分）

1．如下图所示文丘里流量计，当水流过时汞差压计的读数为H＝125mm，设d1=250mm，d2=100mm，不计损失，试求水的流量。

2．某排水管路系统如上图所示。排水管出口到吸水井液面的高差为Hc＝530 m，吸水管直径d1＝ 0.25 m，长度L1= 40 m，λ1＝0.025，∑ζ1=5。排水管直径d2=0.2 m，长度L2= 580 m，λ2＝0.028，∑ζ2=3。不计空气造成的压力差。当流量qv=270 m3/小时，求水泵给单位重量流体所提供的能量）H。

3．如下图所示，一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为dl=40毫米的薄壁小孔口，流量系数0.62。B箱底部有一直径径d2＝30毫米的圆柱形管嘴，管嘴长0.1米，流量系数0.82。A箱水深H1=3米恒定不变。试求在定常出流时H1为多少？出流的流量是多少？

4．设某流场的流函数为ψ＝2axy，试证明该流场无旋、不可压，并求其速度势函数。

《工程流体力学》试卷B（答题时间 120 分钟）

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 一．名词解释(10分,每题2分)

1.相对压强 。 2.缓 变 流 。 3.水力半径 。 4.马 赫 数 。 5.速度环量 。

二．简答题（20分）

1．简述流体静压强的特性。（5分）

2．填写下表。（5分）

流动特征 hf 速度分布 Va/Vmax 切应力分布 紊流 3．如图所示，某送风系统由风机和管路1、2、3、4组成，设风机产生的压力不变，当将管路4延长后各管路中的流量如何变化？为什么？（10分）

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距1mm，中间充满了流体，下平板不动，上平板面积为1m2，设流体的动力粘度为0.002，以3.5m/s的速度作匀速直线运动，则作用在平板上的切应力 （ ）。（3分）

2．某点的相对压强是5.36mH2O，当地大气压是735mmHg， 则该点处的绝对压强是 KPa。（3分）

3．如图1所示，穿孔板上各孔的大小形状相同，各孔口的流量是否相同？ 。（A、是 B、否）（2分）

图1 图2

4．如图2所示，试画出受压曲面AB的压力体。（2分）

5．某正激波前速度系数为2.0，则波后速度系数为 。（2分） 6．两水管的有压流动相似，d1/d2=5，则v2/v1= 。（2分） 7．某流场v3x2i4xyj，该流场是否定常？ （A、定常 B、不定

常），是否可压？ （A、可压 B、不可压）（3分）

8．某平面形心处的压强为10KPa，受压面积为2.5平方米，则作用在该平面上的压力为 N。（1分）

9．设空气的k=1.4，则经过激波压缩波后的密度最多能达到波前密度 倍。

（A、6倍 B、25倍 C、∞倍）（3分）

图3

10．如图3所示，流体分别在渐扩管和渐缩管中流动，则在 中易发生

边界层的分离。（A．渐扩管 B．渐缩管）。（2分） 11．某平面流动的流函数为ψ＝Kxy，则vx，vy。（2分）

12．设有压管流的Re＝2000，则λ＝ 。（2分）

13．某流场v3x2i4xyj，则在点（3，2）处的速度为 ，经过

若干时间后该点的速度为 。（2分）

14．某截面的水力直径为4m，则相应的水力半径为 。（1分）

三．计算题（40分,每题10分）

1．测压管装置如图4所示，已知油的密度为850kg/m3，高差hl＝21cm，h2＝9cm，求Δh。

图4 图5

2．如图5所示，消防管路直径D＝200mm，末端收缩形喷嘴的出口直径d＝

50mm，ζ＝0.2，喷嘴和管路用法兰盘连接，其上装有4个螺栓，求当流量是0.1m3/s时每个螺栓上所受的拉力。

3．如图6所示，两水库水面的高程差H＝25 m，用直径 d1＝d2＝300mm，长l1＝400m，l2＝300m的串联管路相接通，λ＝0.03，不计局部阻力，求流量。若增设管段3，则各管段的流量如何变化？

图6

4．已知平面流动的流速为vxx22x4y，vy2xy2y，问： （1）流场是否可压。（2）是否无旋。（3）求驻点位置。（4）求流函数。

《工程流体力学》试卷A（答题时间 120 分钟）

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 一．名词解释(10分,每题2分)

1.粘 性 。 2.边界层 。 3.定常流动 。 4.层 流 。 5.激 波 。

二．简答题（20分）

4．简述沿程阻力系数的变化规律。（5分）

5．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流的基本规律。（5分）

流动特征 hf 速度分布 Va/Vmax 切应力分布 层流 6．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，在图中标出各部分的名称，并说明其几何、运动、动力特征。（10分）

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距1mm，中间充满了流体，下平板不动，上平板面积为1m2，在F=2.5N的力作用下以3.5m/s的速度作匀速直线运动，则流体的动力粘度为 （ ）。（3分）

2．某点的绝对压强是5.36mH2O，当地大气压是735mmHg， 则该点处的真空度是 KPa。（3分）

3．如图1所示，比较各1、2点速度，用“＞、＜、＝”填写下表（3.5分），

v1a v2a v1b v2b v1c v2c

图1 图2

4．如图2所示，试画出受压表面AB上下的静压强分布图。（2分）

5．某正激波前速度系数为2.5，则波后速度系数为 。（1分） 6．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 。（2分） 7．流体微团的运动可分解为 。（2分） 8．某平面形心处的压强为12KPa，受压面积为5平方米，则作用在该平面上的压力为 N。（1分）

9．试在图3中亚声速区、声速区、超声速区、滞止状态点、临界状态点、极

限状态点。（3分）

图3 图4

10．如图4所示，流体分别在渐扩管和渐缩管中流动，则在 中易发生

边界层的分离。（A．渐扩管 B．渐缩管）。（1分）

11．某平面流动的流函数为ψ＝Kxy，则流线方程为 ， 该流动

为 流动（A.有旋 B.无旋），该流动为 流动（A.可压 B.不可压），势函数为 。（5.5分）

12．设某截面的水力半径为0.5m，则水力半径为 m。（1分） 13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播，则来流速度在图a中 ，

图b 。（A．Ma＞1 B．Ma＜1 C．Ma=1＝（1分）

图5(a) 图5(b) 图6

14．某平面流动的流线图谱如图6所示，试画出等势线。（1分）

三．计算题（40分,每题10分）

1．流体的运动用：

xayetbcbcet22zetbcbcet 22表示，求速度的拉格朗日描述和欧拉描述。

2．如图7所示，测定一阀门的局部阻力系数，在阀门的上下游装设了3个测压管，其间距l1=1m，l2=2m，若直径D=50mm，实测▽1＝150cm，▽2＝125cm，▽3＝40cm，流速为3m/s，求阀门的ζ。

图7 图8

3．两水库水面的高程差为H＝25m，有管路1：l1=400m，d1=300mm，λ1＝0.03；管路1：l1=300m，d2=300mm，λ2＝0.03。试求： 1）管路1、2串联在两水库间，通过管路的流量。 2）管路1、2并联在两水库间，通过管路的总流量。

4．如图8所示，涵洞宽1.2m，与上下游矩形渠道的宽度相同，渠底是水平的，

求涵洞上混凝土砌件所受的水平推力。（设流体为理想流体）

中国矿业大学2009～2010学年 《工程流体力学》试卷（A）卷

考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二

三 总分 一．填空（每空1分，共15分）

1.流体是一种受任何微小 作用时，都会产生连续变形的物质。 2.作用于流体上的力按其性质可以分为表面力和 。 3.缓变流任意过流截面静压力分布特点： 。 4. 一边长为a的等边三角形截面管内充满流体流动，其当量直径（水力直径） di 。

5. 某流场vxkx，vyky，则流线方程为 。

6.量纲和谐性原理是指任何一个正确的方程式中，各项的量纲必须 。

7．在管流中，如果两个截面的直径比为 雷诺数之比为

。

，则这两个截面上的

8. 在圆管层流流动中，沿程损失与速度的 成正比。 9．某水流速度是2.5m/s，则其速度水头是 mH2O。

10．斯托克斯定理表明，沿封闭曲线的L的速度环量等于穿过以该曲线为

周界的任意曲面的 。

11．不可压缩平面流动的势函数为x2y2x，其流函数为 12.边界层的分离只可能发生在 升高的区域内，形成旋涡。 13.马赫数的定义为气体的流速与 的比值。

14.超声速气流在扩压管中进行增压，扩压管的截面积应该逐渐 ；超声速气流在喷管中进行增速，喷管的截面积应该逐渐 。

二、简答题（每题5分，共25分）

1．水管上安装一复式水银测压计如图所示。同一水平线上各点的压强p1、p2、p3、p4 哪个最大？哪个最小？哪些相等？

2．在一条水平管段上装有两只测压管，如图2所示，当管中流量增大时，两只测压管中液面高度h1与h2是增大还是减小？并说明原因。

3．已知液体中流速u沿y方向分布如图3所示，试根据牛顿内摩擦定律

du， 定性绘出切应力沿 y 方向的分布图。 dyyy

4．关于水流去向问题，曾有以下一些说法，如“水一定是从高处流向低处”、“水是由压力大的地方流向压力小的地方”、“水是由流速大的地方流向流速 小的地方”，这些说法对吗，试用基本方程式加以说明。

5．判断容器的加速度方向并说明理由。（其中J为单位质量力）

uu= 0J=8.5m/s2

三、计算题（共6题，共60分）

1、如图所示，重量G20N，面积A0.12m2的平板置于斜面上。其间充满粘度0.65Pas的油液。当油液的厚度h8mm时，问均速下滑时平板的速度U是多少？

2．如下图所示一双液式差压计。上部为油，γ＝9kN／m3，下部为水，γ水=9.8KN/m3，已知h=10cm，a＝l0cm，求两容器中的压强差。

3、如图所示，如图所示为矩形挡水闸，长l2.5m，宽b1.5m，A点到水面高度h3m。求水闸关闭时，在B点处必须施加的作用力F。

4、一个水平放置的90º弯管输送水，已知：d1＝150mm，d2＝75mm，压力表A的读数为：p1＝2.06×105Pa，管路中的流量Q＝0.02m3/s 求：（1）压力表B的读数；（2）水流对弯管的作用力。（不计水头损失）

5.某水塔供水系统，h=20m，由管路1、2组成，按长管计算，d1=250mm，l1=20m，d2=200mm，l2=260m，沿程阻力系数均为0.03，中间有水泵一台，泵的扬程是40mH2O，求管路中的流量。

2 1 h

6、对于ux2xy,uya2x2y2的平面流动，问： (1)是否有势流动？若有势，确定其势函数。 (2) 是否是不可压缩流体的流动？若是，求流函数。

中国矿业大学2009～2010学年 《工程流体力学》试卷（B）卷

考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二

三 总分 一．填空（每空1分，共15分）

1.流体是一种受任何微小 作用时，都会产生连续变形的物质。 2.作用于流体上的力按其性质可以分为 和 。 3.对于实际流体,总水头线是 的线。 4.理想流体与实际流体的主要区别在于 。 5.真空是指 和 的压力差。

6.Re是表征 力的相似准则数，在圆管流动中，当Re小于 时，实际流体的流动状态是 流动；当Re大于该值时，其流动状态是 流动。

7.流体质点的运动形式包括平移、 和 。 8.气流速度与临界速度之比是 。 9.亚声速流动，是指马赫数__________时的流动。

二、简答题（每题5分，共25分）

1、什么是连续介质假设？引入连续介质假设的目的是什么？

2、什么是水力光滑管？什么是水力粗糙管？

3、什么是缓变流？缓变流的特征是什么？

4、试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数与Re和的关

d系。

5、判断容器的加速度方向并说明理由。（其中J为单位质量力）

J=8.5m/s2

三、计算题（共5题，共60分）

1、一块直径为d的圆盘水平的放在厚度为h的油膜上。用力矩M驱动圆

盘以每分钟n转的转速转动，求油的动力粘度。(10分)

2、宽为1m的矩形闸门AB，倾角45°，水深h13m,h22m，求作用于

闸门上的静水压力和作用点。 (10分)

3、己知某平面不可压流动的速度分量为ux=2xy+x; uy=x-y-y。则：

2

2

（1）判断流动连续与否，求流函数；

（2）判断流动无旋与否，求速度势函数。（10分）

4、已知：一个水平放置的90º弯管输送水 d1＝150mm，d2＝75mm p1＝2.06×105Pa，Q＝0.02m3/s 求：水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。（15分）

5、某水罐1液面高度位于地平面以上z1＝60m，通过分支管把水引向高于地平面z2＝30m和z3＝15m的水罐2和水罐3，假设l1=l2=l3=2500m,

d1=d2=d3=0.5m, 各管的沿程阻力系数均为λ＝0.04。试求引入每一水罐的流量。（15分）

《工程流体力学》试卷A（答题时间 120 分钟）

班级 姓名 班级序号 成绩

题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 一．名词解释(10分,每题2分)

1.粘性 流体抵抗变形的特性。 。 2.流线 在流场中某一瞬时处处与流体速度方向一致的曲线。 。 3.流量 单位时间通过某一截面流体的数量。 。 4.速度环量 在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。 。 5.边界层 在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。 。

二．简答题（20分每题10分）

1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。

层流 紊流 流动特征 分层 脉动 hf ∝v ∝v1.75～2.0 V(r) 二次曲线 对数曲线 Va/Vmax 0.5 0.79～0.86 τ τ1 τ1+τ2 2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。

答：几何特征：tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相似、动力特征：各截面动量相等。

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为 39.9 Pa。（3分） 2．某点的计示压强是1.36米水柱，当地大气压是10米水柱，则该点处的绝对压强是 111.4 KPa。（3分）

3．如图1所示不可压流动，d1/d2=3，则v2/v1= 9 。（2分）

图1 图2

4．某平面形心处的压强为25KPa，受压面积为6平方米，则作用在该平面上

的压力为 150×103 N。（2分）

5．水在管中流动，雷诺数为10，则其流态为 层流 。（1分） 6．扰动在不可压流场中的传播速度是 A ，在可压流场中的传播速度

是 B 。（A．无穷大 B．有限大）。（1分）

7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为 7.67 m/s。（2分） 8．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 3 。（2分） 9．如图3所示，图a是 A ，图b是 B 。（A．无旋流 B．有

旋流。）（1分）

图3 图4

10．理想不可压流体作平面无旋流动，其流函数为kxy，则vx＝ kx ，

（2分） vy＝ -ky 。

11．如图4所示，流体分别在渐扩管和渐缩管中流动，则在 A 中易发

生边界层的分离。（A．渐扩管 B．渐缩管）。（1分）

12．某正激波前速度系数为2.3，则波后速度系数为 0.435 。（1分） 13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播，则来流速度在图a中 B ，

图b中A 。（A．Ma＞1 B．Ma＜1 C．Ma=1＝。（1分）

图5(a) 图5(b) 图6

14．设某管路的水力直径为4.8m，则其水力半径为 1.2 m。（1分） 15．某二元不可压流场，vx5x3，vy15x2y，则过点（1，2）的ax=75。（2分） 16．如图6所示，水流经900弯头，则 A 。(A．pa＞pb，B．pa＜pb＝（1分）

2217．某流场的速度分布为vxyiyxj4xyzk，则该流场为 A 。（A．不

可压 B．可压缩）。（2分）

18．有二平面势流势函数为φ1、φ2，则二者叠加后势函数为φ1+φ2。（1分） 19．为了获得超声速气流应使用 B 。（A．收缩喷管 B．缩放喷管）。（1分）

三．计算题（40分,每题10分）

1．如下图所示文丘里流量计，当水流过时汞差压计的读数为H＝125mm，设d1=250mm，d2=100mm，不计损失，试求水的流量。

2．某排水管路系统如上图所示。排水管出口到吸水井液面的高差为Hc＝530 m，吸水管直径d1＝ 0.25 m，长度L1= 40 m，λ1＝0.025，∑ζ1=5。排水管直径d2=0.2 m，长度L2= 580 m，λ2＝0.028，∑ζ2=3。不计空气造成的压力差。当流量qv=270 m3/小时，求水泵给单位重量流体所提供的能量）H。

3．如下图所示，一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为dl=40毫米的薄壁小孔口，流量系数0.62。B箱底部有一直径径d2＝30毫米的圆柱形管嘴，管嘴长0.1米，流量系数0.82。A箱水深H1=3米恒定不变。试求在定常出流时H1为多少？出流的流量是多少？

4．设某流场的流函数为ψ＝2axy，试证明该流场无旋、不可压，并求其速度势函数。

中国矿业大学2009～2010学年 《工程流体力学》试卷（A）卷

考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷

一．填空（每空1分，共15分）

1.剪切力 2.质量力 3.z1p3c 4. a 5.xyc 6.相同 7．

2g38.1次方 9．0.32 10．涡通量 11．2xyy 12.压强 13.当地声速 14.减小；增大

二、简答题（每题5分，共25分） 1．答：P4最大，P1最小，P2=P3

2．答：h1减小，h2增大，因为随着流量的增加，管中的绝对压力均减小，h1测的压力为相对压力，h2测的压力为真空压力 3．

4．答：以上说法都不对，由粘性流体的伯努力方程可知，水是由机械能大的地方流向机械能小的地方。

5．答：容器的加速度方向垂直向下。因为作用在容器内液体质点上的单位质量力J与所对应的加速度大小方向相同，并且容器与其中的液体一起运动，因此容器的加速度方向也与 单位质量力的方向相同，垂直向下。

=0y

三、计算题（共6题，共60分）

1、解：平板沿斜面向下的作用力为：

FGsin2006.8N

则平板上的切应力为：

F6.857A0.12N/m2

dudy

根据牛顿内摩擦定律：

duU设速度分布为线性分布，则：dyh

则均速下滑时平板的速度U是：

U57h81030.70.65m/s

11

2．解：设A到等压面1－1截面的距离为z,则有：

pA水zpB水(zha)h pApB水z水(zha)h pApB水(ha)h9800*0.29000*0.1

1060Pa

3、解：因为水闸的内外均受大气压力作用，故大气压的影响可略去。 作用在闸门上的总压力为：

分）

lpghcAg(hsin30)bl22.5110009.8(3)1.52.522133218.75(N) （3

根据压力中心的计算公式，可得：

yDycIcxycA

这个距离应该是闸门的延长线与水面的交点为原点算起的距离。式中，

ycIcxhl32.57.25(m)sin3020.52

131bl1.52.531.951212

Abl1.52.53.75

所以，

yD7.251.957.32(m)7.253.75

（3分）

对A点列合力矩方程，得： （1分） 于是：

F133218.75(7.323)2.570339.5(N)0.5 （1

p(yDh)Fl0sin30

分） 4、

解：（1）

V1Q4Q21.132m/sA1d1

V2Q4Q4.527m/s2A2d2

取1-1、2-2两断面列伯努利方程

V12p2V222g2g p2p1V12V221.9105Pa2所以， p1（2）对选取的控制体列动量方程： x方向：p1A1RxQ(0V1) y方向：所以，

Ryp2A2Q(V20)

Rx3663NRy958N22RRxRy3786N

arctgRyRx14.66

所以，水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F`，大小相等，方向相反。

5.某水塔供水系统，h=20m，由管路1、2组成，按长管计算，d1=250mm，l1=20m，d2=200mm，l2=260m，沿程阻力系数均为0.03，中间有水泵一台，泵的扬程是40mH2O，求管路中的流量。

2 1 h

lvlvHhhwh1122d12gd22gvlldh1(1214)2gd1d2d22422

v120000260000250440200.03()42*9.8250200200v12.004m/s 所以 q24d12*v14*0.252*2.0040.098m3/s

z(6、解：（1）因为

1uyux1)(2x2x)02xy2所以流动为有势流动，即存在势函数。

13

xyayy322duxdxuydyuxuy（2）因为2y2y0

xy所以流动为不可压缩流体的流动，即存在流函数。

duxdyuydx1313xy2(a2xx3)cxy2a2xx3中国矿业大学2009～2010学年 《工程流体力学》试卷（B）卷

考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷

一、 填空题（每空1分，共15分） 1.剪切力

2.表面力 质量力 3.沿程下降 4.是否考虑粘性

5.绝对压强 当地大气压 6.粘性 2000 层流 紊流 7. 变形 旋转 8.速度系数 9.小于1

二、 简答题（每题5分，共25分）

1、连续介质假设认为流体是由空间上连续分布的流体质点组成的连续介质。根据流体的连续介质模型，任意时刻流动空间的任一点都为相应的流体质点占据，表征流体性质和运动特征的物理量一般为时间和空间的连续函数，就可以应用数学分析中连续函数分析和解决流体力学问题。

2、当流体流动过程中，粘性底层完全淹没了管壁粗糙凸出部分，这时粘性底层以外的紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中流动，这种管道称为水力光滑管。当管壁的粗糙凸出部分有一部分或者大部分暴露在紊流区域中，这时流体流过凸出部分将产生旋涡，造成新的能量损失，这种管道称为粗糙管。

3、当流线的曲率半径很大或流线之间的夹角很小时，流线近似为平行直线，

这样的流动称为缓变流。缓变流的特性：缓变流任意过流截面上流体静压力的分布规律与平衡流体中的相同

4、对于粗糙管阻力系数λ与Re的关系可以分为五个阶段：当Re＜2300时，流动处于层流状态，管壁的相对粗糙度对阻力系数λ没有影响，λ与Re成反比关系；2300＜Re＜4000时，处于第一过渡区，是层流向紊流过渡的不稳定区域；4000＜Re＜26.98（d/ε）8/7时，为水力光滑管区，λ与Re的0.25次方成反比关系；26.98（d/ε）8/7＜Re＜4160（d/2ε）0.85时，为第二过渡区，随着Re的增大，λ也增加；4160（d/2ε）0.85＜Re时，处于阻力平方区，λ与Re无关。

5、 答：容器的加速度方向垂直向下。因为作用在容器内液体质点上的单位质量力J与所对应的加速度大小方向相同，并且容器与其中的液体一起运动，因此容器的加速度方向也与 单位质量力的方向相同，垂直向下。 2、

三、简答题（共60分）

1、解：取阴影面积作为微元面积，

则dA2rdr，

转动过程中微元面积所受的摩擦阻力， 根据牛顿内摩擦定律：

df2nrdA 60h微元面积所受的阻力矩为： dM阻dfr2nr2rdr 60hd2nr2nd4积分可得： M阻22rdr＝()060h60h22nd4960h

要保证圆盘匀速转动， M阻M 即， M2nd4960h2

所以，油的动力粘度为 960hMnd4

2．解：（1）绘出闸门上下游的压强分布图

（2）闸门上的合力

Pbbgh1h1/singh2h2/sin22

1119.833/sin(45)19.822/sin(45)34.65kN22

P（3）闸门上的合力作用中心（对闸门下端之矩）

lcPb1b1gh1h1/sinh1/singh2h2/sinh2/sin2323

lc1b3g/sin2(h13h2)P6

lc1119.8/sin2(45)(3323)1.79m34.656

hclcsin1.79sin(45)1.27m

合力作用中心hc距闸门下端垂直距离为1.27m。

uyu3、解：（1）因为x2y1(2y1)0所以流动时连续的

xy

duydxuxdy

(x2y2y)dx(2xyx)dyxdxd(xy)d(yx)22

积分后可得流函数为：

x3 xy2xyc

3

（2）因为

uyux2x ，2xxy所以

uxuyyx ，即流动是无旋的

duxdxuydy

(2xyx)dx(x2y2y)dyd(xy)xdx(yy)dy积分后可得势函数为：

22

x2y3y2xyc23224、解：

V1V2Q4Q21.132m/sA1d1 Q4Q4.527m/s2A2d2

取1-1、2-2两断面列伯努利方程

V12p2V222g2g p2p1V12V221.9105Pa2所以， p1对选取的控制体列动量方程： x方向：p1A1RxQ(0V1) y方向：Ryp2A2Q(V20)

N所以，Rx366322RRxRy3786NRy958N

arctgRyRx14.66

所以，水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F`，大小相等，方向相反。

5、解：取1-1、2-2两液面列伯努利方程：

z1z2hf1hf2

LVhf1111d12g取1-1、3-3两液面列伯努利方程：

2hf2LV222d22g

222VV24.41 （1） 所以， 1z1z3hf1hf3

所以，

V12V322.94 （2）

Q1Q2Q3又 d1d2d3

所以， V1V2V3

解方程(1)(2)(3)组成的方程组可得

V11.67m/sV21.28m/sV0.39m/s3 （3）

Q20.251m3/s3Q0.0765m/s 3

V10.3275m3/s

所以，Q1d124Q2

d224V20.251m3/s Q3d324V30.0765m3/s