1、1东北农业大学网络教育学院流体力学网上作业题参考答案第一章：绪论（56）一、名词解释1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者
2、粘滞性。7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。14牛顿流体：把在作剪切运动时满足
3、牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。二、选择题1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ） 。A 粘性是流体的固有属性 B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低4下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ）A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气5. 单位质量力的量纲与（ B ）
4、的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力6、在水力学中，单位质量力是指（ C ）a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。7、运动粘度与动力粘度的关系是（ A ）2A B C D gg8、一封闭容器盛有水，在地球上静止时，以竖直向上为正向，其单位质量力为（ A ）A、 -g B、 g C、 0 D 无法确定9、一封闭容器盛有水，封闭容器在空中自由下落，若以自由下落的容器为参考坐标体系，以竖直向上为 Z 轴正向，其单位质量力为（ C ）A、 -g B、 g C、 0 D、 无法确定10、当空气中的温度从
5、0增加至 20，其运动粘度 增加 15%，密度减少 10%，其运动粘度 将（ A ）A、 增加 3.5% B、 降低 3.5% C、增加 5% D、降低 5%11、按连续介质的概念，流体质点是指（ D ） 。A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体12、交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ B ）A、牛顿流体 B、非牛顿流体 C、理想流体 D、无黏流体13、流体是（ D ）一种物质。A、不断膨胀直到充满容器的； B、实际上是不可压缩的；C、不能承受剪切力的； D、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。14、流体的切应力（
6、 A ） 。A、当流体处于静止状态时不会产生； B、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生；C、仅仅取决于分子的动量交换；D、仅仅取决于内聚力。15、说法正确的是 （ C ）A、静止液体的动力粘度为 0； B、静止液体的运动粘度为 0；C、静止液体受到的切应力为 0； D、静止液体受到的压应力为 0。16、一密闭容器内下部为密度为 的水，上部为空气，空气的压强为 p0。若容器由静止状态自由下落，则在下落过程中容器内水深为 h 处的压强为（ B ）A、p 0+gh B、p 0 C、0 D、p 0-gh三、判断题1. 静止的实际流体内部粘滞切应力为 0。 （ ）2. 气体的动力粘度随着温度的增
7、加而增加。 （ ）3. 液体的动力粘度随着温度的增加而增加。 （ ）4.液体的体积弹性模量越大表示液体约不容易被压缩。 （ ）5. 静止的液体可以承受拉力。 （ ）6.其他条件不变时，气体的密度随着压强的增加而增加 （ ）7、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 （ ） 8、在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。 （ ）9、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 （ ）310、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。 （ ）11、牛顿内摩擦定律仅适用于牛顿流体。 ( ) 12、15时水的动力粘度小于 20时水的动力粘度。 （ ）13、惯性力
8、是一种质量力。 （）14、切应力是一种表面力。 （）15、根据流体的可压缩性，流体可以分为可压缩流体和不可压缩流体。 （）16、不考虑流体的粘度变化，流体可以视为理想流体。 （ ）17、流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （ ）18、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 （ ）19、流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。 （ ）20、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 ()四、简答题1.简述连续介质模型假说。答：流体的连续介质假说认为流体所占有的空间连续而无空隙地充满着流体质点，质点的尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统
9、计平均后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。2.试叙述气体和液体的粘性随温度的变化规律，并解释原因。答：温度升高，液体的粘性降低，空气的粘性升高。粘性是分子间的吸引力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。对于液体，分子间距离小，内聚力是液体粘性的决定性因素。当温度升高，分子间距离增大，吸引力减小，因而液体的粘性降低。对于气体，气体分子间距离大，内聚力很小，所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的。温度升高，分子运动加快，动量交换频繁，所以 值增加。3、文字描述牛顿内摩擦定律。答：流体的内摩擦力与其速度梯度 成正比，与液
10、层的接触面积 A 成正比，与流体的性质有关 ，而duy与接触面积的压力无关 即 。FA4、有一流场流体粘度为 ，流体做层流流动，速度分布为 ，求 y=0.08m 处0.3Pas 0.512uy的内摩擦切应力。答：根据内摩擦定律可知 0.5 0.50.23.2813duy Pay y=0.08m 处的内摩擦切应力为 0.133Pa。45、已知某流体的粘性切应力为 =5.0N/m2，动力粘度 =0.1Pas，试求该流体的剪切变形速率 。duy答：根据内摩擦定律 duy可得501/.s流体的剪切变形速率为 50 1/s。6、什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液
11、体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动中引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，分析其运动规律，再考虑粘滞性加以修正，可以得到实际水流运动规律，这是水力学中重要的研究方法。第二章 流体静力学（76）一、名词解释1、 位置水头：液体中某点的位置高度，称为位置水头。2、压强水头：开口的测压管的液柱高度，也称压强水头。3、 测压管水头：位置水头与压强水头之和，称为测压管水头。4、相对压强：某点的绝对压强与当地大气压的差值，称为相对压强。5、真空压强：如果某点的绝对压强小于当地大气压强，则当地大气压与该点的绝对压强的差值，称为相对压强。6、 绝对静止：流体
12、对于静止坐标系没有发生运动而保持静止状态。7、相对静止：流体随容器一起运动，但是流体和容器之间没有相对运动，流体质点彼此之间也没有相对运动。如果把运动坐标取在容器的运动坐标系上，则对于这种所谓的非惯性坐标系来说，液体处于相对静止的状态。8、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。二、选择题1、静止流体所受到的表面应力（ C ） 。A、只有拉应力 B、只有切应力 C、只有压应力 D、与作用面斜交2、液体随容器做等角速度旋转时，液体的等压面是（ C ） 。A、水平面 B、斜平
13、面 C、旋转抛物面 D、球面3、静止流体各点的（ B ）等于常数。A、p B、z+ C、 + D、不存在g2upg54. 静水压强测定试验中，水箱上方排气阀打开状态时，调压筒液面与水箱内液面高度一致。此时，关闭排气阀，降低调压筒的高度，使调压筒内液面低于水箱液面，待液面稳定后，水箱内的压强（ B ）大气压强。A、大于 B、 小于 C、等于 D、不确定5. 密封容器内液面压强大于大气压强，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 D、不确定6. 静止液体中有一倾斜放置的平板，平板受到液体总压力的作用点在平板形心的（ B ） 。A、上方 B、 下
14、方 C、同一高度 D、不确定7. （ B ）属于质量力。A、压力 B、 惯性力 C、粘性切应力 D、表面张力8.球形压力容器上半曲面对应的压力体 （ A ） 。A、在曲面的上方 B、 在曲面的下方 C、在曲面的左方 D、在曲面的右方9、在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为( D )。A. 牛顿流体及非牛顿流体； B. 可压缩流体与不可压缩流体；C. 均质流体与非均质流体； D. 理想流体与实际流体。10、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 3.2m 处测压管高度为 2.2m，设当地大气压为 1 个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为_ 水柱（ D ） 。A. 2m
15、B. 1m C. 8m D. 1m11、如图所示， 下述静力学方程哪个正确？（B）12、在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银 U 形管测压计( 如图二)，当箱顶部压强 p0=1 个大气压时，两测压计水银柱高之差h=h 1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使 p0=2 个大气压时。则h应为( C )A.h=-760mm(Hg) B.h=0mm(Hg) C.h=760mm(Hg) D.h=1520mm(Hg)613、图示三个油动机的油缸的内径 D 相等，油压 P 也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力 F1，F 2，F 3 的大小关系是 (忽略活塞重量)( B )
16、A. F1F2F3 B. F1=F2=F3 C.F1F214、如图所示，密闭容器上装有 U 型水银测压计。在同一水平面上 1、2、3 点上的压强关系为( C )Ap 1=p2=p3 Bp 1p 2p 3 Cp 1p 2p 3 Dp 1p 2=p315、若当地大气压强为 98kPa，液体中某点的绝对压强为 108kN/m2，则该点的相对压强为 （ D ）A、1 kN/m 2 B、2 kN/m 2 C、8 kN/m 2 D、10 kN/m 216、图示容器中有两种液体，密度 2 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为（ B ）A、 B 管高于 A 管； B、 A 管高于 B 管； C、 AB 两管
17、同高； D、不确定。17、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 pa 和 pb。若两容器内水深相等，则 pa 和 pb 的关系为（ A ）A、p a pb B、 pa f 水银 ；D 、不一定。24、等角速度 旋转容器，半径为 R，内盛有密度为 的液体，则旋转前后容器底压强分布( B )； A.相同； B.不相同；25、等角速度 旋转容器，半径为 R，内盛有密度为 的液体，则旋转前后底部所受总压力( A ) 。 A.相等； B.不相等。26、粘性流体的测压管水头线的沿流程变化的规律是( D )。A沿程下降 B沿程上升 C保持水平 D前三种情况都有可
18、能。27、洒水车以等加速度 a 向前平驶，如图示，则水车内自由表面与水平面间的夹角 等于 （ A ）garctn.grctn. 2arcsin.g2arcos.g8a28、在等角速度旋转液体中，一下说法正确的是 （ C ）A、各点的测压管水头等于常数； B、各点的测压管水头不等于常数，但测压管高度等于常数；C、各点的压强随水深的变化是线性关系；D、等压面与质量力不一定正交。29、对于相对平衡液体，说法正确的是（ A ）A、等压面不一定是水平面； B、液体内部同一等压面上各点，处在自由液面下同一深度的面上；C、 （对于任意的 ） ；D、 不成立。30、直放置的矩形平板挡水，水深 3m，静水总压力
19、 P 的作用点，到水面的距离 y 为 （ C ）A、1.25m B、1.5m C、2m D、2.5m31、静止液体中有一倾斜放置的平板，当绕平板形心轴转动平板时，平板受到液体总压力（ C ） 。三、 判断题1. 惯性力的方向与加速度的方向相反。 （ ）2.运动粘度和动力粘度的关系是 =/。 （ ） 3. 等压面与总的质量力方向垂直。 （ ）4. 匀加速直线运动的液体等压面是一组斜平面族。 （ ）5. 相对静止的实际液体内部切应力为 0. （ ）6. 静止液体中某一点的压强的大小与压强作用方向无关。 （ ）7、一盛有液体的开口杯子，在重力作用下在一个斜面上向下自由滑落，不计摩擦力的影响，该杯子中
20、的液面与斜面平行。 （ ）8、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。 （ ）9、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。( )10、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。( ) 11、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （）12、静止水体中，某点的真空压强为 50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 ()13、静止液体中，淹没深同相同的静止水面一定是等压面。 ()14、相对静止状态的液体的等压面一定也是水平面。( )15、在平衡液体中，质量力与等压面是平行的。( )16、任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （
21、）17、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。（ ）18、静止液体中平板受到的总压力的作用点就是平板的形心。 （）19、压力体中必须充满液体。 （ ）920、相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 () 21、绝对压强可正可负。而相对压强和真空压强则恒为正值。 （ ）四、简答题1. 试根据欧拉平衡微分方程推导静压强分布公式 z+ =常数 c？pg解：静止液体中 z0,=-gxyff根据欧拉平衡微分方程 ()xyzdpdf得 (-)dpgz积分得 z+ =c2. 试根据欧拉平衡微分方程证明液体随容器做等加速直线运动时，液体的等压面为一簇斜面？（5
22、分）解：液体随容器做等加速直线运动时，取 x 轴为运动方向，竖直向上为 z 轴方向。则 z,0,=-gxyfaf根据欧拉平衡微分方程得 ()dpd等压面 dp=0则有 azxgc因此，随容器做等加速直线运动的液体等压面为一簇斜面。3、试根据欧拉平衡微分方程证明液体随容器做等角速度旋转运动时，液体的等压面为一组旋转抛物面？（5 分）解：液体随容器做等角速度旋转运动时，取旋转轴竖直向上为 z 轴方向。则 22z,=-gxyfff根据欧拉平衡微分方程得 22()dpd等压面 dp=0则有 221()zxyg2rc因此，液体随容器做等角速度旋转运动时，液体的等压面为一组旋转抛物面。4、 一封闭水箱（见
23、图） ，自由面上气体压强 为 85kN/m2，求液面下淹没深度 h 为 1m 处点 C 的绝对10静水压强、相对静水压强和真空度。解：C 点绝对静水压强为C 点的相对静水压强为相对压强为负值，说明 C 点存在真空。真空压强为5、如图，一封闭水箱，其自由面上气体压强为 25kN/m2，试问水箱中 A、B 两点的静水压强为多少？何处为大？已知 h1 为 5m，h 2 为 2m。解：A、B 两点的绝对静水压强分别为故 A 点静水压强比 B 点大。6、简述静压强的两个特性。解：特征一 静止流体不能承受切应力，也不能承受拉应力，只能承受压应力，即压强，压强的作用方向为作用面的内法线方向。特征二 静止流体中某一点的压强大小与压强作用的方向无关。7、 “均匀流一定是恒定流” ，这种说法是否正确？为什么？答：这种说法是错误的。
