流体力学作业题参考题答案Word下载.docx
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A
密度
3.
关于流体粘性的说法中，不正确的是（
D
）。
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
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（
）
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）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）
ABCD
gg
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8、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、-gB、gC、0D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、-gB、gC、0D、无法确定
10、当空气中的温度从0℃增加至20℃，其运动粘度υ增加15%，密度减少10%，其运动粘度μ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（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
（
A、静止液体的动力粘度为
0；
B、静止液体的运动粘度为
C、静止液体受到的切应力为
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、p0+ρgh
B、p0
C、0
D、p0-ρgh
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。
10、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。
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μ值增加。
3、文字描述牛顿内摩擦定律。
流体的内摩擦力与其速度梯度du成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关，而与
dy
接触面积的压力无关即FAdu。
4、有一流场流体粘度为0.3Pas，流体做层流流动，速度分布为u10.25y0.5，求y=0.08m处的
内摩擦切应力。
根据内摩擦定律可知
du
0.250.5y0.5
0.30.250.50.080.5
0.133Pa
y=0.08m处的内摩擦切应力为0.133Pa。
、已知某流体的粘性切应力为τ2，动力粘度μ=0.1Pa?
s，试求该流体的剪切变形速率dy。
5=5.0N/m
根据内摩擦定律
5
501/s
可得dy
0.1
流体的剪切变形速率为501/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）
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。
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、斜平面C、旋转抛物面D、球面
3、静止流体各点的（B）等于常数。
pu2p
A、pB、z+C、+D、不存在
g2gg
4.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.2mB.1mC.8mD.－1m
11、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=h1-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）
13、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，F2，F3的大小关系是（忽略活塞重量）（B）
A.F1>
F2>
F3B.F1=F2=F3C.F1<
F2<
F3D.F1=F3>
F2
14、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）
A．p1=p2=p3B．p1＜p2＜p3C．p1＞p2＞p3D．p1＞p2=p3
15、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）
2
、2kN/m
A、1kN/m
C、8kN/m
D、10kN/m
16、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（
A、B管高于
A管；
B、A管高于B
管；
C、AB两管同高；
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、pa>
pb
B、
pa<
C、
pa=pb
D、无法确定
18、密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深3M，静水总压力的作用点到水面距离
y应是：
（C）
A、y<
1.5mB、y=1.5mC、1.5m<
y<
2mD、y=2m
19、若当地大气压强为98kPa，液体中某点的绝对压强为90kPa，则该点的真空压强为
（C）
A、1kPaB、2kPaC、8kPaD、10kPa
20、绝对压强Pabs、相对压强p、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是（C）。
A、Pabs=p+pvB、p=Pabs+paC、pv=pa-PabsD、p=Pabs+pv
21、相对压强的起量点是（D）
A.绝对真空；
B.1个标准大气压；
C.液面压强。
D.当地大气压强；
22、静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力PxpcAxghcAx，式中的（D）
A、pc为受压面形心处的绝对压强B、pc为压力中心处的相对压强
C、Ax为受压曲面的面积D、Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积
23、比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小（B）
A.f水<
f水银；
B.f水=f水银；
C.f水>
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）
A.arctanag
g
B.arctana
C.arcsin
a
D.arccos
g2
a2
28、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P的作用点，到水面的距离y为（C）
A、1.25mB、1.5mC、2mD、2.5m
31、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）。
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ν=μ。
/ρ（√）
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-50kPa。
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。
）
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。
20、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。
1.试根据欧拉平衡微分方程推导静压强分布公式
p
z+=常数c？
解：
静止液体中fx
0,fy
0,fz=-g
根据欧拉平衡微分方程
dp
（fxdxfydy
fzdz）
得
dp（-g）dz
=c
积分得z+
2.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分）
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fx
a,fy
根据欧拉平衡微分方程得
（adx-gdz）
等压面dp=0
则有dz
dx
zzxc
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）
液体随容器做等角速度旋转运动时，取旋转轴竖直向上为
2x,fy
2y,fz=-g
2xdx
2ydy-gdz）
1
（2xdx
2ydy）
r2
z
c
2g
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
静水压强、相对静水压强和真空度。
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，h2为2m。
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。
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？
这种说法是错误的。
均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。
两者判别标准不同。
五、计算题
1、如图所示，弧形闸门的铰轴与水面同高，已知水深H正好等于弧形闸门的半径R=2m，闸门宽度为
b=1m，θ=90，°
求此闸门所受到的总压力F的大小及方向？
（10分）
闸门所受到的总压力F在x方向的分量
Fx
ghxcAx
gH2b1.96
104
N
闸门所受到的总压力
F在z方向的分量
Fz
gV
R2
4
b3.0810N
F
Fz2
（1.96104）2
（3.08104）2
3.65104N
F与x轴夹角α正切值为
tan
3.08
1.57
1.96
F与x轴夹角α为arctan1.57.
根据合力矩原理，合理F必然通过弧形闸门的铰轴。
2、一块平板矩形闸门可绕铰轴A转动，如图示。
已知θ=60，°
H=6m，h1=1.5m，h=2m，不计闸门自重
以及摩擦力，求开启单位宽度b=1m（垂直于纸面）的闸门所需的提升力F？
（10分）
3、如图所示，有一盛水的开口容器以
3.6m/s2的加速度沿与水平成
30o夹角的倾斜平面向上运动，试求
容器中水面的倾角。
根据压强平衡微分方程式：
单位质量力：
等压面，代入
由压强平衡微分方程式，得：
容器中水面的倾角为15o。
4、如图所示，用真空计B测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kPa，若敞口油箱的液面低于水箱液面的
高度H=1.5m
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