流体力学试题及答案1

考试试卷（ B卷） 学年第二学期

课程名称： 流体力学

一、判断题（20分） 1. 流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。

（T） 2. 液体的粘性随温度的升高而增大。（F） 3. 气体的粘性随温度的升高而减小。（F） 4. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T） 5. 静止的流体只能承受压应力。（T） 6. 在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。（T） 7. 定常流动，流线与迹线重合。（T） 8. 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。（F） 9. 由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，

就是 层流和紊流。（T） 10. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。

（F） 11. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。

（T） 12. 静止液体的等压面一定是一个水平面。

（T） 13. 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。（T） 14. 压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。

（T） 15. 理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。（T）

16. 不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为

位势流动。（T）

17. 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。（F）

18. 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。（T） 19. 不可压缩流体中的，速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函数是调和函数。（T） 20. 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。（T） 二、填空题（20分） 1. 液体的动力粘性系数随温度的 升高而减小，牛顿流体是指切应力与 速度梯度 成 正比 的流体。 2. 欧拉法中，流体的加速度包括 时变加速度 和 位变加速度 两种，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 。 3. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用

雷诺数来判别流态。

4. 一般管路中的损失，是由 沿程损失 和 局部损失 两部分构成，在定常紊流中，沿程水头损失与流速的 平方成 正 ，所谓的长管是指局部损失比 沿程损失小得多，可以忽略不计。

5. 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y

2

1；点（1,1）处

的加速为 9+8i 。 6. 平面流动速度分布为：u

ax

2

y

2

，vxy

by

，如果流体

不可压缩，试求a= 0.5 ；b= 0 。

7. 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，已知音波速度为340m/s子弹的飞行速度为 480.8m/s 。

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。

理想流体（1）；流动定常（1）；重力场（1）；不可压缩（1）；方程仅 沿流线成立（1）。

2. 研究流体受力和运动过程中，在哪些情况下要考虑流体压缩性？

液体的密度变化较大如研究水击现象（2），气体的速度较大，如超过 音速的三分之一，其密度变化是明显的，这时就必须考虑压缩性的影 响（3）。

3. 试解释理想流体,牛顿流体和非牛顿流体.

忽略了粘性的流体为称为理想流体（2）；切应力与流速梯度成正比的

流体称为牛顿流体，反之为非牛顿流体（3）。

4.

试说明斯托克斯定理的含义和意义。

斯托克斯定理反映了速度环量和旋涡强度的关系，经过某封闭曲线的曲面上的旋涡通量与该封闭曲上的速度环量相等（3）。意义:将计算旋涡通量的面积分简化为计算速度环量的线积分（2）。

三、计算题(40分，每小题10分):

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，内筒所受扭矩M＝100Nm。假定润滑油为牛顿流体，试求润滑油的动力粘性系数。

解：r/

（1）

M2

12R（2）

M

2





R

2

4

2rdr

12





R

（4）

MM1M

2

解得：=0.78Ns/m2 （3） 1.

2. 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0.85）。（第一问6分，第二问4分）

解：

对2-2，3-3断面应用伯努利方程求解流量Q

2

2.5

PPa

v2

2

20l2v2

2

g



2g

2

d

v2

2

22g

2g

（3）

解得

v

2

1.95m/s(2)

Qv2

2*d2/40.034m

3

/s(1)

P=gQ(H

hw)

/0.85(3)

解得：P=9.5kW(1)

3． 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。 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(2) 写出5个物理量的量纲（2分） 正确选取循环量（2分） 组合并求出无量纲数1F

1



V2D

2

（2分）

组合并求出无量纲数22



VD

（2分）

4．试分析复位势W(z)z(2i)ln(z2

4)由哪些基本势流叠加而成?

解：W(z)

z(2i)(ln(z2i)ln(z2i))（2）

平行流：V=1，沿x轴正方向；（2）

在点（0，2）的点源（强度Q=4）和点涡（强度

2，顺时针）（3） 在点（0，-2）的点源（强度Q=4）和点涡（强度2

，顺时针）（3）

考试试卷（ B卷） 学年第二学期

课程名称： 流体力学

一、判断题（20分） 1. 流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。

（T） 2. 液体的粘性随温度的升高而增大。（F） 3. 气体的粘性随温度的升高而减小。（F） 4. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T） 5. 静止的流体只能承受压应力。（T） 6. 在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。（T） 7. 定常流动，流线与迹线重合。（T） 8. 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。（F） 9. 由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，

就是 层流和紊流。（T） 10. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。

（F） 11. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。

（T） 12. 静止液体的等压面一定是一个水平面。

（T） 13. 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。（T） 14. 压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。

（T） 15. 理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。（T）

16. 不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为

位势流动。（T）

17. 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。（F）

18. 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。（T） 19. 不可压缩流体中的，速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函数是调和函数。（T） 20. 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。（T） 二、填空题（20分） 1. 液体的动力粘性系数随温度的 升高而减小，牛顿流体是指切应力与 速度梯度 成 正比 的流体。 2. 欧拉法中，流体的加速度包括 时变加速度 和 位变加速度 两种，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 。 3. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用

雷诺数来判别流态。

4. 一般管路中的损失，是由 沿程损失 和 局部损失 两部分构成，在定常紊流中，沿程水头损失与流速的 平方成 正 ，所谓的长管是指局部损失比 沿程损失小得多，可以忽略不计。

5. 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y

2

1；点（1,1）处

的加速为 9+8i 。 6. 平面流动速度分布为：u

ax

2

y

2

，vxy

by

，如果流体

不可压缩，试求a= 0.5 ；b= 0 。

7. 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，已知音波速度为340m/s子弹的飞行速度为 480.8m/s 。

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。

理想流体（1）；流动定常（1）；重力场（1）；不可压缩（1）；方程仅 沿流线成立（1）。

2. 研究流体受力和运动过程中，在哪些情况下要考虑流体压缩性？

液体的密度变化较大如研究水击现象（2），气体的速度较大，如超过 音速的三分之一，其密度变化是明显的，这时就必须考虑压缩性的影 响（3）。

3. 试解释理想流体,牛顿流体和非牛顿流体.

忽略了粘性的流体为称为理想流体（2）；切应力与流速梯度成正比的

流体称为牛顿流体，反之为非牛顿流体（3）。

4.

试说明斯托克斯定理的含义和意义。

斯托克斯定理反映了速度环量和旋涡强度的关系，经过某封闭曲线的曲面上的旋涡通量与该封闭曲上的速度环量相等（3）。意义:将计算旋涡通量的面积分简化为计算速度环量的线积分（2）。

三、计算题(40分，每小题10分):

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，内筒所受扭矩M＝100Nm。假定润滑油为牛顿流体，试求润滑油的动力粘性系数。

解：r/

（1）

M2

12R（2）

M

2





R

2

4

2rdr

12





R

（4）

MM1M

2

解得：=0.78Ns/m2 （3） 1.

2. 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0.85）。（第一问6分，第二问4分）

解：

对2-2，3-3断面应用伯努利方程求解流量Q

2

2.5

PPa

v2

2

20l2v2

2

g



2g

2

d

v2

2

22g

2g

（3）

解得

v

2

1.95m/s(2)

Qv2

2*d2/40.034m

3

/s(1)

P=gQ(H

hw)

/0.85(3)

解得：P=9.5kW(1)

3． 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。 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(2) 写出5个物理量的量纲（2分） 正确选取循环量（2分） 组合并求出无量纲数1F

1



V2D

2

（2分）

组合并求出无量纲数22



VD

（2分）

4．试分析复位势W(z)z(2i)ln(z2

4)由哪些基本势流叠加而成?

解：W(z)

z(2i)(ln(z2i)ln(z2i))（2）

平行流：V=1，沿x轴正方向；（2）

在点（0，2）的点源（强度Q=4）和点涡（强度

2，顺时针）（3） 在点（0，-2）的点源（强度Q=4）和点涡（强度2

，顺时针）（3）