流体力学试题及答案.doc

总分一二三四五六七八九十……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………
学院班级学号姓名
考试试卷（AB卷）
学年第学期
课程名称：流体力学
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一、判断题（20分）
流体质点只有质量没有大小。（F）
温度升高液体的表面张力系数增大。（F）
液滴内的压强比大气压小。（F）
声音传播过程是一个等熵过程。（T）
马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（T）
一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（F）
超音速气流在收缩管道中作加速运动。（F）
定常流动中，流体运动的加速度为零。（F）
气体的粘性随温度的升高而增大。（T）
牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T）
理想流体定常流动，流线与等势线重合。（F）
应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（F）
雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F）
静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T）
大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。（T）
压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。（F）

不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（F）
如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F）
如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。（T）
不可压缩流体在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差，而与曲线形状无关。（T）

二、填空题（10分）
在欧拉坐标系中，流体的加速度包括时变加速度和位变加速度两部分，如果流场中时变加速度为零，则称流动为定常流动，否则流动称为非定常流动。
雷诺实验揭示了流体流动存在层流和紊流两种流态，并可用雷诺数来判别流态，管道流动的临界雷诺数为2320。
已知三维流场的速度分布为：，试求t=0时刻,经过点（1,1）的流线方程；点（1,1）处的加速度为。
平面流动速度分布为：，，如果流体不可压缩，试求a=0.5；b=0。
子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为481m/s。

三、简答题(15分，每小题5分):
试说明伯努利方程成立的条件。
理想流体；不可压缩；质量力只有重力；定常流动；方程沿流线成立。
简述势函数和流函数的性质。
势函数：调和函数，任一曲线的速度环量为两端点势函数之差；
流函数：满足连续性方程；调和函数；任两条曲线间的流量等于流函数之差；
简述水力光滑管与水力粗糙管的含义。
粘性底层的厚度，管壁的绝对粗糙度，如果>，说明管壁的粗糙度对水流的阻力影响很小为水力光滑管，反之为水力粗糙管。
三、计算题(40分，每小题10分):
若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度V、球的直径D及流体的密度和动力粘度有关，试利用布金汉定理求无量纲数。（10分）
解：本问题的物理量共有5个，n=5,基本量纲为M、L、T，即m=3(2)
写出5个物理量的量纲（2分）
正确选取循环量（2分）
组合并求出无量纲数1（2分）
组合并求出无量纲数2（2分）
不可压缩流体平面势流，，已知在点（2，1.5）处的流速,求流函数和在点（1，1）处的流速。（10分）
解：，，解得（4分）
代入在点（1，1）处的流速为（2分）
（C为常数）（4分）
弧形闸门，中心角，宽度B=1m，如下图所示，水深H=4m，确定水作用于此闸门上的总压力P的大小和方向。（10分）
解：m;（1分）
（4分）；
（4分）；
总压力大小为80.99KN，
方向与竖直方向夹角75.5度。
粘度仪是测量液体粘性系数的仪器，它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成，外筒半径为R＝100mm，内筒半径为r＝99mm，筒高1m，两筒之间的间隙为mm，外筒转速为＝20rad/s,当间隙内充满某种润滑油时，若已知润滑油的粘性系数，求内筒所受扭矩M。
解：（1）
（2）
（4）

解得：（3）

水泵装置如图。水泵安装高度h＝2.5m，高低水池液面（面积足够大）高差Z＝20m，吸水管管径D1＝0.2m，长度l1＝5m，沿程阻力系数为0.02，总局部水头损失系数为5；压水管的直径D2＝0.15m，l2＝50m，沿程阻力系数为0.03，压管总的局部水头损失系数为6，测得水泵出口处的表压P－Pa＝2×105Pa.试求：①水泵输水量Q和②水泵的功率（水泵的功率系数为0.80）。（15分）
解：2-2和3-3应用总流的伯努力方程：
（6分）
解得，（2分）
(2分)
（5分）