2024《流体力学》期末考试复习题及参考答案.docx

2024《流体力学》期末考试复习题及参考答案

选择题

1.理想流体是指（）的流体。

A.密度为常数

B.粘度不变

C.无粘性

D.不可压缩

答案：C

解析：理想流体是一种理想化的模型，它忽略了流体的粘性，即认为流体在流动过程中不存在内摩擦力。选项A，密度为常数的流体是不可压缩流体；选项B，粘度不变不是理想流体的定义特征；选项D，不可压缩流体强调的是密度不随压力变化，和理想流体概念不同。

2.流体在管内作层流流动时，其沿程损失与流速的（）次方成正比。

A.1

B.1.75

C.2

D.2.5

答案：A

解析：根据层流沿程水头损失的达西魏斯巴赫公式\(h_f=\lambda\frac{l}{d}\frac{v^2}{2g}\)，对于层流，沿程阻力系数\(\lambda=\frac{64}{Re}\)，\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，将\(\lambda\)代入公式化简后可得\(h_f\)与\(v\)的一次方成正比。

3.雷诺数\(Re\)反映了（）的对比关系。

A.粘滞力与重力

B.重力与惯性力

C.惯性力与粘滞力

D.粘滞力与压力

答案：C

解析：雷诺数\(Re=\frac{\rhovd}{\mu}=\frac{vd}{\nu}\)，它是惯性力与粘滞力的比值。雷诺数小说明粘滞力起主要作用，流体呈层流状态；雷诺数大说明惯性力起主要作用，流体呈紊流状态。

4.压力中心是（）。

A.淹没面积的形心

B.压力体的中心

C.总压力的作用点

D.受压面的重心

答案：C

解析：压力中心是指总压力的作用点。淹没面积的形心是面积的几何中心；压力体是用于计算曲面上垂直方向液体总压力的一个概念；受压面的重心是受压面自身重力的作用点，与压力中心不同。

填空题

1.流体的粘性是指流体在流动过程中，由于流体微团之间的（）而产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。

答案：相对运动

解析：流体粘性的本质是当流体微团之间存在相对运动时，会产生内摩擦力来抵抗这种相对运动和变形。

2.连续性方程\(v_1A_1=v_2A_2\)是（）守恒定律在流体力学中的表达形式。

答案：质量

解析：连续性方程基于质量守恒原理，对于不可压缩流体，单位时间内流入某一控制体的流体质量等于流出该控制体的流体质量，即\(\rho_1v_1A_1=\rho_2v_2A_2\)，当\(\rho_1=\rho_2\)（不可压缩流体）时，就得到\(v_1A_1=v_2A_2\)。

3.作用于流体上的力按其作用方式可分为（）和表面力。

答案：质量力

解析：质量力是作用在流体每个质点上的力，与流体的质量成正比，如重力、惯性力等；表面力是作用在流体表面上的力，与作用的表面积成正比，如压力、切力等。

4.尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数\(\lambda\)的变化规律，它与（）和（）有关。

答案：雷诺数\(Re\)；相对粗糙度\(\frac{\Delta}{d}\)

解析：尼古拉兹通过实验发现，沿程阻力系数\(\lambda\)不是一个常数，它与流体的流动状态（用雷诺数\(Re\)表示）以及管道壁面的粗糙程度（用相对粗糙度\(\frac{\Delta}{d}\)表示）有关。

判断题

1.静止流体中任意一点的压强大小与作用面的方位有关。（）

答案：错误

解析：根据流体静力学基本方程，静止流体中任意一点的压强大小与作用面的方位无关，只与该点的位置和流体的密度有关。

2.流体作层流流动时，其沿程阻力系数\(\lambda\)仅与雷诺数\(Re\)有关。（）

答案：正确

解析：对于层流，理论推导得出沿程阻力系数\(\lambda=\frac{64}{Re}\)，即只与雷诺数有关，与管壁的粗糙度无关。

3.只要流体作有压流动，就一定存在能量损失。（）

答案：正确

解析：流体在有压流动过程中，由于流体的粘性以及与壁面的摩擦等因素，必然会消耗一部分能量，表现为能量损失，包括沿程损失和局部损失。

4.文丘里管是一种测量流量的仪器，它是利用流体的动能与势能的转换原理来工作的。（）

答案：正确

解析：文丘里管由收缩段、喉管和扩散段组成。流体流经收缩段时流速增大，压力降低；流经喉管时流速达到最大，压力最低。根据伯努利方程，通过测量文丘里管前后的压力差，就可以计算出流体的流量，其原理就是流体动能与势能的转换。

解答题

1.已知某圆管内水流的流速分布为\(u=2(1\frac{r^2}{R^2})\)，其中\(R\)为圆管半径，\(r\)为距管轴的距离，求断面平均流速\(v\)。

解：

根据断面平均流速的定义\(v=\frac{Q}{A}\)，其中\(Q=\int_{A}u\mat