15年6月考试《流体力学》考核作业

学习中心： 院校学号： 姓名 刘宏波

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院

流体力学 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页）

总分 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十

一、判断题（20分）

1) 流体质点只有质量没有大小。（×） 2) 温度升高液体的表面张力系数增大。（×） 3) 液滴内的压强比大气压小。（×） 4) 声音传播过程是一个等熵过程。（√）

5) 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（√） 6) 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（×） 7) 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（×） 8) 定常流动中，流体运动的加速度为零。（×） 9) 气体的粘性随温度的升高而增大。（√）

10) 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（√） 11) 理想流体定常流动，流线与迹线重合。（×）

12) 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。（×） 13) 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（×）

14) 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（√）

15) 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。

课程名称: 流体力学 1

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（√）

16) 压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。（×）

17) 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。

（×）

18) 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。（×） 19) 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。（√）

20) 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。（√） 二、填空题（每题2分，共10分）

1、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 。 2、

雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，管道流动

的临界雷诺数为 2320 。 3、

已知三维流场的速度分布为：u?2y?t,v?4x,w?0，试求t=0时刻,经

?过点（1,1）的流线方程 2X2-Y2=1 ；点（1,1）处的加速度为9?8i。

4、

平面流动速度分布为：u?ax2?y2，v??xy?by，如果流体不可压缩，试

求a= 0.5 ；b= 0 。 5、

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 。

课程名称: 流体力学 2

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三、简答题(20分，每小题5分): 1、试说明伯努利方程成立的条件。

答：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。

2、简述势函数和流函数的性质。

答：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；

3、简述水力光滑管与水力粗糙管的含义。

答：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。

4、说明哪些情况可以近似为平面流动。

答：当物体一个方向的尺度比别两个方面尺度大得多时，可以近似地看作是

截面形状不变的柱体，对于垂直于这个柱体母线的流动，除柱体边缘的区域外可以看作是平面流动。

四、计算题(50分，每小题10分):

1、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）

课程名称: 流体力学 3

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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

写出5个物理量的量纲 正确选取循环量

组合并求出无量纲数1∏1=F∕?V2D2 组合并求出无量纲数2∏2=?∕?VD

2、 不可压缩流体平面势流，??ax2?by2，已知在点（2，1.5）处的流速

u?4m/s,v??3m/s,求流函数和在点（1，1）处的流速。（10分）

解：，u?????,b??1 ?2ax，v??2by，解得a?1?x?x代入在点（1，1）处的流速为u?2m/s,v??2m/s

??xy?C（C为常数）

3、 弧形闸门，中心角??45，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）

o解：R?H?42m; sin?Fx??ghcAx?78.4KN

αFy??gV?20.3KN

22pal2v2pv2 h?? ?z??(?2??2)?g2g?gd22g 解得，v2?1.95m/s Q?v22?d24?0.034m3/s

P??gQ(z?hw)/??9.88KW

课程名称: 流体力学 4

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4、 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??1mm，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??0.78Ns/m2，求内筒所受扭矩M。

解：

???r?/?M1??2?R2

M2?

?R01?4?2?rdr???R

2?2M?M1?M2

解得：M

?100.4Nm

5.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）。（10分）

课程名称: 流体力学 5

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解：2-2和3-3应用总流的伯努力方程：

22pal2v2pv2h???z??(?2??2)?g2g?gd2g 2

解得，v2?1.95m/s

Q?v2?d224?0.034m3/s

P??gQ(z?hw)/??9.88KW

课程名称: 流体力学 6

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