1、1作业 1 答案 (第 1 章、第 2 章)第 1 章一、选择1、牛顿内摩擦定律适用于 （ B ）A、任何流体 B、牛顿流体 C、非牛顿流体2、液体不具有的性质是 （ C ）A、易流动性 B、压缩性 C、抗拉性 D、粘滞性3、连续介质假定认为流体（ C ）连续。A、在宏观上 B、在微观上 C、分子间 D、原子间4、在国际制单位制中流体力学基本量纲不包括 （ D ）A、时间 B、质量 C、长度 D、力5、在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有 ( D )A、切向力、正压力 B、正压力、重力 C、正压力、重力 D、正压力、切向力、重力6、下属那些力属于质量力 （E ）A、惯性力 B、粘滞力 C
2、、弹性力 D、表面张力 E、重力二、判断题1、压强和切应力属表面力。 （正确）2、流体惯性力与加速度方向相同。 （错误）3、粘滞性可以制止流体流动。 （正确）4、理想流体与实际流体的区别仅在于理想流体具有不可压缩性。 （正确）三、简答题（要点）1. 为什么要建立连续介质模型？答：液体（气体）是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。工程上研究的流体，关心的是流体宏观的物理性质。把流体看成为由质点组成的连续体连续介质模型，目的是建立描述流体运动的连续函数，便于应用数学工具，解决工程实际问题。2什么是流体的粘滞性？它对流体流动起什么作用？答：流体具有的阻滞变形运动的特性流体的粘滞性，它对流体流动产生阻
3、力，造成能量损失。3动力粘滞系数 和运动粘滞系数 有什么区别？答：两者都反映流体的粘滞性， 为动力量， 为运动量， ，量纲不同。2(a)A(b)uA(c)u4. 容器内盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？（1） 容器静止时； 液体所受单位质量力仅有重力。（2）容器以等加速度 g 垂直向上运动 ：液体所受单位质量力为 2g。（3）容器以等加速度 g 垂直向下运动。液体所受单位质量力为 0。5. 试分析图中三种情况下水体 A 受哪些表面力和质量力？（1）静止水池；（2）顺直渠道水流（均匀流） ；（3）平面弯道水流。（1）：水体 A 受哪些表面力为压应力（正压力） ，质量力为重力 g。（
4、2）：水体 A 受哪些表面力为压应力和切应力，质量力为重力 g（均匀流） 。（3）：水体 A 受哪些表面力为压应力和切应力，质量力为重力 g 和惯性力。 一、 作图题（略）二、 计算题 (解题思路与答案)1. 已知某水流流速分布为 ，u 的单位为 m/s ，y 为距壁面的距离，单位为10/72.ym。 （1）求 y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数 ，scm/10.2计算相应的切应力。解：（1）： 求出点流速,设 的增量 =0.01m 处的点流速，求出求解yddy流速梯0. 5477 , 0.1332 ,0.07169dyus1ss1(2) ： 5.53 ; 1
5、.345 ; 0.724 。60ap60ap60ap2.已知温度 20时水的密度 ，动力粘滞系数 ，3/2.98mkg 23/12.msN求其运动粘滞系数 ？解：直接用公式解，注意单位制。： 1.0038310s/23第 2 章一、选择题(略)1、某点存在真空时， （A） （D）A、该点的绝对压强为正值 B、该点的相对压强为正值C、该点的绝对压强为负值 D、该点的相对压强为负值2、流体静压强的（B）A、方向与受压面有关 B、大小与受压面积有关 C、大小与受压面积方位无关 3、流体静压强的全微分式为（C）A、dp=p(Xdx + Ydy + Zdz) B、p=p(x，y，z) C、 ghpa4、
6、压强单位为 N/m2时，采用了哪种表示法 （ A ）A、应力单位 B、大气压倍数 C、液柱高度5、密封容器内液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面 （ A ）A、高于容器内液面 B、低于容器内液面 C、等于容器内液面二、判断题1、等压面与质量力垂直。 （ 错误 ）2、某点存在真空，是指该点的压强小于大气压强 （ 错误 ）3、静止流体中某点压强的大小，不仅与其淹没深度有关还与受压面的方位有关。 （正确）4、相对压强的数值可为正值，也可以是负值。 （ 错误 ）5、静止液面下的闸板的总压力作用中心与闸板形心重合。 （正确）6、和大气相通容器的测压管液面一定与容器内液面高度相同。 （正确）7、相对
7、静止的液体的等压面一定是水平面。 （正确）三、简答题1.等压面是水平面的条件是什么？:连续介质 同一介质 单一重力作用下.2. 同一容器中装两种液体，且 ，在容器侧壁装了两根测压管。试问：图中所标明的测21压管中液面位置对吗？为什么？4C(c) 盛 有 不 同 种 类 溶 液 的 连 通 器D CD水 油BB(b) 连 通 器 被 隔 断AA(a) 连 通 容 器 ：不对， （右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析）3. 图中三种不同情况，试问：A-A、B-B、C-C、D-D 中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？：（ a）A-A 是 （b）B-B 不是 （c）C-C 不是， D-D 是。
8、四、作图题(略)5p0 A Bh1 h2 五、计算题(解题思路与答案)1. 已知某点绝对压强为 80kN/m2，当地大气压强 pa=98kN/m2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。解： 用水柱高表示（1）该点绝对压强：8.16mH 2o（2）该点相对压强：-1.84mH 2o（3）该点真空压强：1.84mH 2o用水银柱高表示（1）该点绝对压强：599.1mm H g（2）该点相对压强：-135.4 mm H g（3）该点真空压强：135.4 mm H g2. 一封闭水箱自由表面上气体压强 p0=25kN/m2，h 1=5m，h 22m。求 A、B 两点的静水压强。解：
9、由压强基本公式 求解ghp06水水 水 银P05 4321 空 气水 银 水水A BHA H HB2m3m hABwr= 7.551 mH2o (74 kN/m2)Ap= 4.551 mH2o (44.6 kN/m2)B3 如图所示为一复式水银测压计，已知 ，m3.21， ， ， (改为 3.5m)。试求水箱液面上的绝对压m2.1.3m4.15.1强 ？0解： 找已知点压强(复式水银测压计管右上端 ) 找出等压面 计算点压强,逐步推求水箱液面上的压强 .0p: =273.04 kN/m204 某压差计如图所示，已知 HA=HB=1m，H=0.5m。求： 。BAp解：找出等压面 求出相对的点压强
10、 列平衡方程式求 AB 点的压强差. 空气的 不计.g=47 kN/m2 (4.8 mH2o)BAp5. 水闸两侧都受水的作用，左侧水深 3m、右侧水深 2m。试求作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解） 。解：画出相对压强分布图, 计算各侧静水压力, 求静水总压力的大小列力矩平衡方程求静水总压力的作用点位置。P=24.5 1.267m(作用点到底部的距离)kNe6. 一弧形闸门 AB，宽 b=4m，圆心角 45，半径 r=2m，闸门转轴恰与水面齐平。求作用于闸门的静水压力及作用点（改为：作用力的方向） 。7解：画出压力体图, 计算水平方向分力 、铅垂方向分
11、力 , xPzp求出合力及作用力的方向92.59 PkN04.25作业 2 答案（第 3 章、第 4 章）第 3 章一、 选择题1、流体运动的连续性方程是根据（C）原理导出的。A、动量守恒 B、质量守恒 C、能量守恒 D、力的平衡2、流线和迹线重合的条件为（ C ）A、恒定流 B、非恒定流 C、非恒定均匀流二、判断题1、以每个流体质点运动规律为研究对象的方法称为拉格朗日法。 （正确）2、恒定流一定是均匀流。 （错误）3、涡流是指流体质点在运动中不绕自身轴旋转的流动。 （正确）4、无旋流就是无涡流。 （正确）5、非均匀流一定是非恒定流。 （错误）三、简答题1、述流体运动的两种方法是什么？简述其内
12、容。答：（略）2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答： 平移 线变形 角变形 旋转变形。3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。 ）答：流函数具有的性质（1）流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线上个点的流函数为常数。（2）两流线间的函数值之差为为单宽流量。（3）平面势流的流函数为一个调和函数。8答：流函数与流速势的关系（1）流函数与势函数为调和函数。（2） 等势线与等流函数线正交。4什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？答：与流线正交的断面叫过流断面。过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。
13、引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。5如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？(3)恒定流情况下，当判别第 II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：（1）是恒定流。、是均匀流，是非均匀流。（2）管中为非恒定流。（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。四、计算题（解题思路）1 恒定二维流动的速度场为 ，其中 秒 -1。 （1）论证流线方程为ayux,；（2）绘出 C0、1
14、及 4m2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。xy解：（1）流线方程为： 代入数值推导 yxud（2） （略）（3）由： 代入数值求解。yxtaxx代入uutyxy 数值求解。9答案: xa2ya22 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？（1） xyzuzuyuzyx )(4,22（2） xytxtztz,解：由连续性微分方程， =0 流体的运动存在,反之流体的运动不存在。zyx答案:（1）代入数值求解， 流体的运动不存在。（2）代入数值求解，流体的运动存在。3 水流从水箱经管径分别为 的管道流出，出口流速cmdcmd5.2,1032，如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。smV/1解
15、：应用连续性方程（1）流量： 4.913AvQsl/103(2) 断面平均流速 , 。m625.1 smv/25.04 如图铅直放置的有压管道，已知 d1=200mm，d 2=100mm，断面 1-1 处的流速 v1=1m/s。求（1）输水流量 Q；（2）断面 2-2 处的平均流速 v2；（3）若此管水平放置，输水流量 Q 及断面 2-2 处的速度 v2是否发生变化？（4）图 a 中若水自下而上流动，Q 及 v2是否会发生变化？解：应用连续性方程10（1） 4.3Qsl/（2） mv（3）不变。（4）流量不变则流速不变。5 已知某流场的流速势为 ， 为常数，试求 及 。)(22yxaaxuy解
16、： axuy6. 对于 ， 的平面流动， 为常数。试分析判断该流动： (1) 是x222yx恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？解：应用质点加速度数学表达式 yuxutaxx求解。看时间加速度与迁移加速度判别是恒定tyxy流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。答案: （1）是恒定流。（2）是非均匀流（3）用无旋流数学表达式 求解，是无旋流)(21xuyyz第 4 章一 选择题1、总流伯努力方程适用于 （A）A、恒定流 B、非恒定流 C、可压缩流体2、总水头线与测压管水头线的基本规律是： （ A ） （C）A、总水头线总是沿程下降的 B、总水头线总是在测压管水头线的上方C、测压管水头线沿程可升可降 D、测压管水头线总是沿程下降的二 判断题 1、N-S 方程为理想流体运动的微分方程。 （ 正确 ）2、毕托管是量测流体电流速的一种仪器。 （ 正确 ）
