流体力学(03347)要点.doc
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课程代码：
03347
流体力学课程
自学辅导材料
●配套教材：
《流体力学》
●主编：
刘鹤年
●出版社：
武汉大学
●版次：
2006年版
●适应层次：
本科
内部教学使用
目录
第一部分自学指导
第一章绪论………………………………………………………1
第二章流体静力学………………………………………………1
第三章流体动力学基础…………………………………………3
第四章流体阻力和水头损失……………………………………4
第五章孔口、管嘴出流和有压管道……………………………6
第六章明渠流动…………………………………………………7
第七章堰流………………………………………………………8
第八章渗流………………………………………………………9
第九章量纲分析和相似原理……………………………………10
第二部分复习思考题
一、单选选择题………………………………………………………………………11
二、多项选择题………………………………………………………………………25
三、填空题………………………………………………………………………………27
四、名词解释题………………………………………………………………………31
五、判断题……………………………………………………………………………31
六、作图题……………………………………………………………………………37
七、计算题及证明题……………………………………………………………………43
第三部分参考答案
一、单选选择题………………………………………………………………………50
二、多项选择题………………………………………………………………………51
三、填空题………………………………………………………………………………51
四、名词解释题………………………………………………………………………53
五、判断题……………………………………………………………………………54
六、作图题……………………………………………………………………………56
七、计算题及证明题……………………………………………………………………61
72
第一部分自学指导
第一章绪论
一、主要内容
1.流体力学及其任务
（1）流体力学的研究对象
（2）流体的连续介质假设（3）流体力学的研究方法
（4）流体力学与土木工程
2.作用在流体上的力
（1）表面力
（2）质量力
3.流体的主要物理性质
（1）惯性
（2）粘性（3）压缩性和膨胀性
二、重点
1.流体力学及其任务
（1）流体力学的研究对象
（2）流体的连续介质假设（3）流体力学的研究方法
2.作用在流体上的力
（1）表面力
（2）质量力
3.流体的主要物理性质
（1）惯性
（2）粘性（3）压缩性和膨胀性
三、难点
1.流体的流动性，连续介质模型。
2.作用在流体上的力以及流体的主要物理性质。
第二章流体静力学
一、主要内容
1.静止流体中应力的特性
2.流体平衡微分方程
（1）流体平衡微分方程
（2）平衡微分方程的全微分形式（3）等压面
3.重力作用下液体静压强的分布
（1）液体静力学基本方程
（2）气体压强的计算（3）压强的度量（4）测压管水头
（5）压强的计量单位
4.测量压强的仪器
（1）液柱式测压计
（2）金属测压计
5.作用在平面上的静水总压力
（1）图算法
（2）解析法
6.作用在曲面上的静水总压力
（1）曲面上的总压力
（2）压力表
二、重点
1.静止流体中应力的特性
2.流体平衡微分方程
（1）流体平衡微分方程
（2）平衡微分方程的全微分形式（3）等压面
3.重力作用下液体静压强的分布
（1）液体静力学基本方程
（2）气体压强的计算（3）压强的度量（4）测压管水头
（5）压强的计量单位
4.作用在平面上的静水总压力
（1）图算法
（2）解析法
5.作用在曲面上的静水总压力
（1）曲面上的总压力
三、难点
1.作用在平面上的静水总压力。
2.作用在曲面上的静水总压力。
第三章流体动力学基础
一、主要内容
1.流体运动的描述
（1）拉格朗日法
（2）欧拉法（3）流体质点的加速度
2.欧拉法的基本概念
（1）流动的分类
（2）流线（3）流管、过流断面、元流和总流（4）流量、断面平均流
速
3.连续性方程
（1）连续性微分方程
（2）恒定总流的连续性方程
4.流体的运动微分方程
（1）无粘性流体运动微分方程
（2）粘性流体运动微分方程
5.元流的伯努力方程
（1）无粘性流体运动微分方程的伯努利积分
（2）伯努力方程的物理意义和几何意义
（3）粘性流体元流的伯努力方程
6.总流的伯努力方程
（1）均匀流及其性质
（2）非均匀渐变流和急变流（3）总流的伯努力方程（4）水头线
（5）总流伯努利方程应用的扩展
7.总流的动量方程
（1）动量定律
（2）总流的动量方程
二、重点
1.流体运动的描述
（1）拉格朗日法
（2）欧拉法（3）流体质点的加速度
2.欧拉法的基本概念
（1）流动的分类
（2）流线（3）流管、过流断面、元流和总流（4）流量、断面平均流
速
6.连续性方程
（1）连续性微分方程
（2）恒定总流的连续性方程
7.流体的运动微分方程
（1）无粘性流体运动微分方程
（2）粘性流体运动微分方程
8.元流的伯努力方程
（1）无粘性流体运动微分方程的伯努利积分
（2）伯努力方程的物理意义和几何意义
（3）粘性流体元流的伯努力方程
6.总流的伯努力方程
（1）均匀流及其性质
（2）非均匀渐变流和急变流（3）总流的伯努力方程（4）水头线
7.总流的动量方程
（1）动量定律
（2）总流的动量方程
三、难点
1.元流的伯努利方程。
2.总流的伯努利方程。
3总流的动量方程。
第四章流动阻力和水头损失
一、主要内容
1.流动阻力和水头损失的分类
（1）流动阻力和水头损失的分类
（2）水头损失的一般表达式
2.粘性流体的两种流态
（1）两种流态
（2）雷诺数
3.沿程水头损失与剪应力的关系
（1）均匀流动方程式
（2）圆管过流断面上剪应力分布（3）壁剪切速度
4.圆管中的层流
（1）流动特性
（2）流速分布（3）沿程水头损失的计算
5.紊流运动
（1）紊流特性与时均化
（2）紊流的剪应力（3）粘性地层
6.紊流的沿程水头损失
（1）尼古拉兹实验
（2）流速分布（3）λ的半经验公式（4）阻力区的判别
（5）工业管道和克列伯洛克公式（6）沿程摩阻系数的经验公式
（7）非圆管的沿程水头损失
7.局部水头损失
（1）局部水头损失的一般分析
（2）几种典型的局部水头损失系数
（3）局部阻力之间的相互干扰
8.边界层概念与绕流阻力
（1）边界层概念
（2）曲面边界层及其分离现象（3）绕流阻力
二、重点
1.流动阻力和水头损失的分类
（1）流动阻力和水头损失的分类
（2）水头损失的一般表达式
2.粘性流体的两种流态
（1）两种流态
（2）雷诺数
3.沿程水头损失与剪应力的关系
（1）均匀流动方程式
（2）圆管过流断面上剪应力分布（3）壁剪切速度
4.圆管中的层流
（1）流动特性
（2）流速分布（3）沿程水头损失的计算
5.紊流运动
（1）紊流特性与时均化
（2）紊流的剪应力（3）粘性地层
6.紊流的沿程水头损失
（1）尼古拉兹实验
（2）流速分布（3）λ的半经验公式（4）阻力区的判别
（5）工业管道和克列伯洛克公式（6）沿程摩阻系数的经验公式
（7）非圆管的沿程水头损失
7.局部水头损失
（1）局部水头损失的一般分析
（2）几种典型的局部水头损失系数
三、难点
1.圆管中的层流运动；紊流运动。
2.紊流的沿程水头损失。
3.局部水头损失；绕流阻力。
第五章孔口、管嘴出流和有压管流
一、主要内容
1.孔口出流
（1）圆柱形外管嘴恒定出流
（2）孔口变水头出流
2.管嘴出流
（1）圆柱形外管嘴恒定出流
（2）收缩断面真空（3）圆柱形外管嘴的正常工作条件
3.有压管流
（1）短管的水力计算
（2）长管的水力计算
4.有压管道中的水击
（1）水击现象
（2）水击压强的计算（3）水击波的传播速度（4）防止水击危害的措施
二、重点
1.孔口出流
（1）圆柱形外管嘴恒定出流
（2）孔口变水头出流
2.管嘴出流
（1）圆柱形外管嘴恒定出流
（2）收缩断面真空
3.有压管流
（1）短管的水力计算
4.有压管道中的水击
（1）水击现象
（2）水击压强的计算（3）水击波的传播速度（4）防止水击危害的措施
三、难点
1.有压管流。
2.有压管道中的水击。
第六章明渠流动
一、主要内容
1.概述
（1）明渠流动的特点
（2）底坡（3）棱柱形渠道与非棱柱形渠道
2.明渠均匀流
（1）明渠均匀流现成的条件及特征
（2）过水断面的几何要素
（3）明渠均匀流的基本公式（4）明渠均匀流的水力计算（5）水力最优断面和设计深度
3.无压圆管均匀流
（1）无压圆管均匀流的特征
（2）过水断面的几何要素（3）无压圆管的水力计算
（4）输水性能最优充满度（5）最大充满度、设计流速
4.明渠流动状态
（1）临界流速，弗劳德数
（2）断面单位能量，临界水深（3）临界底坡
5.水跃与水跌
（1）水跃
（2）水跌
6.棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析
（1）棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程
（2）水面曲线分析（）水面曲线分析的总结
二、重点
1.概述
（1）明渠流动的特点
（2）底坡（3）棱柱形渠道与非棱柱形渠道
2.明渠均匀流
（1）明渠均匀流现成的条件及特征
（2）过水断面的几何要素
（3）明渠均匀流的基本公式（4）明渠均匀流的水力计算（5）水力最优断面和设计深度
3.无压圆管均匀流
（1）无压圆管均匀流的特征
（2）过水断面的几何要素（3）无压圆管的水力计算
4.明渠流动状态
（1）临界流速，弗劳德数
（2）断面单位能量，临界水深（3）临界底坡
5.水跃与水跌
（1）水跃
（2）水跌
6.棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析
（1）棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程
（2）水面曲线分析（3）水面曲线分析的总结
三、难点
1.明渠均匀流。
2.无压圆管均匀流，明渠流动状态。
3.棱柱形渠道非均匀渐变流水面曲线的分析。
第七章堰流
一、主要内容
1.堰流及其特性
（1）堰和堰流
（2）堰的分类
2.宽顶堰溢流
（1）基本公式
（2）淹没影响（3）侧收缩影响
3.薄壁堰和实用堰溢流
（1）薄壁堰溢流
（2）实用堰溢流
二、重点
1.堰流及其特性
（1）堰和堰流
（2）堰的分类
2.宽顶堰溢流
（1）基本公式
（2）淹没影响（3）侧收缩影响
3.薄壁堰和实用堰溢流
（1）薄壁堰溢流
（2）实用堰溢流
三、难点
1.宽顶堰溢流。
2.薄壁堰行业使用堰溢流。
第八章渗流
一、主要内容
1.概述
（1）水在土中的状态
（2）渗流模型（3）渗流的分类（4）不计流速水头
2.渗流的阻力定律
（1）达西定律
（2）达西定律的适用范围（3）渗流系数的确定（4）裘皮依公式
3.井和井群
（1）普通完全井
（2）自流完全井（3）井群
二、重点
1.概述
（1）水在土中的状态
（2）渗流模型（3）渗流的分类（4）不计流速水头
2.渗流的阻力定律
（1）达西定律
（2）达西定律的适用范围（3）渗流系数的确定（4）裘皮依公式
3.井和井群
（1）普通完全井
（2）自流完全井
三、难点
普通完全井的自流完全井的涌水量计算。
第九章量纲分析和相似原理
一、主要内容
1.量纲和谐原理
（1）量纲的概念
（2）无量纲量（3）量纲和谐原理
2.量纲分析法
（1）瑞利法
（2）π定律（3）量纲分析方法的讨论
3.相似理论基础
（1）相似概念
（2）相似准则
4.模型试验
（1）模型率的选择
（2）模型设计
二、重点
1.量纲和谐原理
（1）量纲的概念
（2）无量纲量（3）量纲和谐原理
2.量纲分析法
（1）瑞利法
（2）π定律
3.相似理论基础
（1）相似概念
（2）相似准则
三、难点
1.量纲和谐原理，量纲分析法。
2.相似理论基础。
第二部分复习思考题
一、单项选择题
1.符合下列（B ）条件的液体为可以应用牛顿内摩擦定律。
A、任何流体作层流运动 B.牛顿流体作层流运动
C.牛顿流体作紊流运动D.任何流体作紊流运动
2.牛顿内摩擦定律表达了液体的（C）。
A.切应力和速度.粘性之间的关系
B.切应力和粘性、剪切变形之间的关系
C.切应力和粘性.剪切变形速度之间的关系
D.切应力和粘性、流速梯度、压强之间的关系
3.牛顿流体具有（A）。
A.扩散并充满整个容器的特性
B.在任何切应力作用下不能维持静止状态的特性
C.实际上绝对不可压缩的性质
D.切应力与运动状态无关的性质
4.牛顿流体应符合的规律是（D）。
A.切应力与剪切变形成正比 B.切应力与横向压强变化率成正比
C.切应力与横向流速梯度成正比 D.切应力与纵向流速梯度成正比
5.牛顿内摩擦定律适用于处于层流状态的（ B）。
A.任何流体 B.牛顿流体 C.非牛顿流体D.以上都不对
6.牛顿内摩擦定律适用的条件是（C）。
A.理想液体层流运动 B.牛顿液体均匀流
C.牛顿液体层流运动 D.理想液体恒定流
7.在平衡液体中，质量力与等压面（D）。
A.重合B.平行C.相交D.正交
8.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
9.液体动力粘度随液体温度的升高而（C）。
A.增大 B.不变 C.减小 D.可增大也可减小
10.连续介质假设认为流体（ A）连续。
A.在宏观上 B.在微观上 C.分子间 D.原子间
11.理想液体是（C ）。
A.没有切应力又不变形的液体
B.没有切应力但可变型的一种假想液体
C.切应力与剪切变形率呈直线关系
D.有切应力而不变形的液体
12.理想液体是（D）
A.粘性大的液体；B.服从牛顿内摩擦定律的液体；
C.没有粘性的液体；D.具有粘性的不可压缩液体。
13.影响水的运动粘度的主要因素为（B）。
A.水的容重 B.水的温度 C.当地气压 D.水的流速
14.液体弹性系数越大，液体（B）。
A.越易压缩 B.越不易压缩 C.弹性越小 D.粘性越小
15.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。
16.液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（B）。
A.任意曲面B.水平面C.斜平面D.旋转抛物面
17.静止液体中同一点各方向的压强（A）。
A.数值相等B.数值不等C.仅水平方向数值相等D.铅直方向数值最大
18.静水压强的方向（D）。
A.与受压面平行 B.与受压面斜交
C.与受压面外法线方向一致 D.与受压面内法线方向一致
19.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 C.正压力、切向力、重力 D.正压力、重力
20.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（B ）。
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.不能确定
21.压力中心是（C）。
A.淹没面积的中心 B.压力体的中心
C.总压力的作用点 D.受压面的形心
22.一侧挡水的直立平面上，液体的静水总压力作用点（D）。
A.通过受压面的形心 B.通过压力体的重心
C.高于受压面的形心 D.低于受压面的形心
23.挡水面积为A的平面闸门，一侧挡水，若绕通过其形心C的水平轴任转α角，其静水总压力的大小方向是否变化?
（B）
A.都不变B.都变化
C.大小变化，方向不变D.大小不变，方向变化
24.在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是（ D ）。
A.同一种液体 B.相互连通
C.不连通 D.同一种液体，相互连通
25.在水管中同一水平面上的两点装有U形管水银压差计，若液面差为h，则两点的压强差为（D）。
A.13.6h B.h C.9.8h D.12.6h
26.某点存在真空时，（ B）
A.该点的绝对压强为负值 B.该点的相对压强为负值
C.该点的绝对压强为零 D.该点的相对压强为零
27.完全真空状态是指（A）。
A.真空值=0B.绝对压强=0C.相对压强=0D.大气压强=0
28.某点的真空度65000Pa，当地大气压为0.1MPa，绝对压强为（C）。
A.65000PaB.55000PaC.35000PaD.165000Pa
29.已知水中某点的绝对压强为p=49000Pa，如当地大气压强为98KPa，其真空高度（以水柱高度计）为（C）。
A.-5m B.0.5m C.5m D.0
30.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（B）
A.1kN/m2B.2kN/m2C.5kN/m2D.10kN/m2
31.某水平放置的容器，底面积为A，容器内水深为h，则阀门所受静水总压力为（B）
A.0.5；B.；C.0.5；D.
32.渐变流过水断面上的压强分布规律符合（C）。
A.B.
C. D.
33.流线和迹线重合的条件为（A）。
A.恒定流B.非恒定流C.非恒定均匀流D.缓流
34.元流是（D）。
A.忽略横向运动的水流 B.与一个运动坐标有关的水流
C.均匀流 D.微小流管中的水流
35.若流动是一个坐标量的函数，又是时间t的函数，则流动为（ C ）。
A.一元流动 B.二元流动
C.一元非恒定流动 D.一元恒定流动
36.水力学中的一维流动是指（D）
A.恒定流动B.均匀流动；
C.层流运动D.运动要素只与一个坐标有关的流动。
37.非均匀流就是（C）。
A.断面流速分布不均匀的液流 B.断面压强分布不均匀的液流
C.流速沿程变化的液流 D.压强沿程变化的液流
38.流体运动的连续性方程是根据（B）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
39.总流伯努利方程适用于（A）。
A.恒定流B.非恒定流C.可压缩流体D.以上都不对
40.在明渠渐变流中（C）。
A.总水头线一定平行于底坡线 B.总水头线与自由水面相重合
C.测压管水头线与自由水面一致 D.水面线与底坡线平行
41.理想流体的总水头线沿程的变化规律为（ C ）。
A.沿程下降 B.沿程上升
C.沿程不变 D.前三种情况都有可能
42.长350米的钢筋混凝土输水管，直径0.25米，流量0.02m3/s，沿程阻力系数为0.01，该水管的沿程水头损失为（B）。
A.0.06米B.0.12米C.1.20米D.11.2米
43.适用于方程的条件是（C）。
A.恒定元流 B.非恒定元流 C.恒定总流 D.非恒定总流
44.恒定总流的能量方程中，表示（C）。
A.单位体积液体所具有的总机械能 B.单位质量液体所具有的总机械能
C.单位重量液体所具有的总机械能 D.以上答案都不对
45.用文丘里管测量流量，当流量一定时，压差计读数随文丘里管倾斜角度的增大而（C）。
A.加大 B.减小 C.不变 D.不定
46.管轴线水平、管径沿流向增大的管道，当流量不变时，断面动水压强沿流向（A）。
A.增大 B.减小 C.不变 D.不定
47.有压管道的测压管水头线（C）。
A.只能沿流上升B.只能沿流下降
C.可以沿流上升，也可以沿流下降 D.只能沿流不变
48.水流在等直径直管中作恒定流动时，其测压管水头线沿程变化是（A）。
A、下降 B.上升 C.不变 D.可以下降，可以上升
49.在恒定流中，有（ A ）。
A. B. C. D.
50.紊流的断面流速分布规律符合（A）。
A.对数分布D.椭圆分布
C.抛物线分布D.直线分布
51.雷诺数Re可以判别下列哪种流态（C）。
A.急流和缓流B.均匀流和非均匀流
C.层流和紊流D.恒定流和非恒定流
52.在紊流中（A）。
A.液体质点做不规则运动 B.液体成层运动
C.粘滞性的作用比动量交换的作用更大 D.质点做有秩序的运动
53.按普朗特动量传递理论，紊流的断面流速分布符合（A）规律。
A.对数 B.椭圆 C.抛物线 D.直线
54.层流断面流速分布规律符合（C）。
A.对数分布B.直线分布
C.抛物线分布D.椭圆分布
55.其它条件不变，层流
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