工程流体力学习题及答案(李良)

第一部分 流体及其物理性质

1、按连续介质的概念，流体质点是指：

A、流体的分子；B、流体内的固体颗粒； C、几何的点；

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。 2、与牛顿内摩擦定律有关的因素是：

A、压强、速度和粘度； B、流体的粘度、切应力与角变形率； C、切应力、温度、粘度和速度； D、压强、粘度和角变形。 3、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：

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。 4、理想液体的特征是：

A、粘度为常数 B、无粘性 C、不可压缩 D、符合pRT。

5、 流体运动黏度υ的国际单位是：

A、m2/s； B、N/m2； C、 kg/m； D、N·s/m2。 6、液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。

A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 7、下列说法正确的是：

A、液体不能承受拉力，也不能承受压力 B、液体不能承受拉力，但能承受压力 C、液体能承受拉力，但不能承受压力 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 8、下列流体哪个属牛顿流体：

A、汽油；B、纸浆；C、血液；D、沥青。 9、液体的黏性主要来自于液体：

A、分子热运动；B、分子间内聚力；C、易变形性；D、抗拒变形的能力。 10、 流体是 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。 11、 简答题

（1） 连续介质假设 （2） 牛顿流体 （3） 流体微团

12、

如图所示为压力表校正器。器内充满压缩系数为βp＝4.75×10－10 1/Pa的

油液，器内压力为105Pa时油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm，丝杆螺距为2mm，当压力升高至20MPa时，问需将手轮摇多少转？

解：p0＝105Pa，p＝20MPa，βp＝4.75×10－10 1/Pa， V0＝200mL，d＝1cm，δ＝2mm。

dVpVdp，得 由式

VV0(pp0)p200106(200.1)1064.7510101.106m3

4V41.106 n12.04 22d3.140.010.002约需要将手轮摇12转。

13、 在相距1mm的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以1.2m/s

的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3 500 Pa。试求该液体的黏度。

3dvdy1103 5002.917Pasdydv1.2解：由，

有一块30×40cm2的矩形平板，浮在油面上，其水平运动的速度为

14、

10cm/s，油层厚度δ＝10mm，油的动力粘度μ＝0.102Pa·s，求平板所受的阻力。

解：A＝30×40cm2，u＝10cm/s，δ＝10mm，μ＝0.102Pa·s。

根据牛顿内摩擦定律，得平板所受的阻力为 Tdu0.10A0.1020.30.40.12Ndy0.01

第二部分 流体静力学

1、水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A、面积 B、体积 C、质量 D、重量

2、在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是 A、同一种液体； C、不连通； 3、压力表的读值是：

A、绝对压强；

B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 4、相对压强是指该点的绝对压强与 的差值。

B、相互连通；

D、同一种液体，相互连通。

。

A、标准大气压；B、当地大气压；C、工程大气压； D、真空压强。 5、图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为1，2，则有

pCpApApBzzzBA、zA B、A C1g2g1g1gC、zBpBpzDD 1g2gD、zBppBzCC 1g2g12ABzCDOO

6、图示盛水封闭容器中，1、2、3在同一水平面上，则：

A、p1p2p3

B、p1p2p3

空 气123· 水 C、p2p1p3 D、p1p2p3

汞 7、用U形水银测压计测A点压强，h1500mm，h2300mm，A点的压强是：

A、63700Nm2； B、660Nm2

C、69580Nm2 D、 60760Nm2

水·Ah1h2

8、对于相对平衡液体，有：

A、等压面不一定是水平面；

汞 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、z1p1pz22（对于任意的z1,z2）； ggD、dp(XdxYdyZdz)不成立。 9、对于相对平衡液体，说法正确的是：

A、等压面与质量力不正交； C、等压面的形状与液体密度有关；

10、 等压面与质量力关系是：

B、等压面不可能为水平面； D、两种液体的交界面为等压面。

A、平行 B、斜交 C、正交 D、无关 11、 露天水池，水深5m处的相对压强为：

A、5kPa、 B、49kPa C、147kPa D、205kPa 12、 流体处于平衡状态的必要条件是：

A、流体无粘性；B、流体粘度大；C、质量力有势；D、流体正压。 13、 液体在重力场中作加速直线运动时，其自由面与 处处正交。 A、重力；B、惯性力；C、重力和惯性力的合力；D、压力。 14、 简答题 （1） 压力的特性

（2） 绝对压力、相对压力与真空度之间的关系 15、

图示封闭容器中有空气、油和水三种流体，压力表A读数为－1.47N/cm2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图；(2)求水银测压计中水银柱高度差。

2

解：h1=3m，h2=2m，h3=0.6m，pm0=－1.47N/cm，S油=0.7。

设油水分界面上的相对压力为pm1，容器底部的相对压力为pm2，U型管左侧汞水分界面上的相对压力为pm3，油深为h1，水深为h2，根据静力学方程，得

pm1pm0油h11.471040.7981035901Pa pm2pm1水h259019810225521Pa pm3pm2水h32552198100.631407Pa

(1) 根据以上数据即可绘出容器侧壁上的静压力分布图(上图)； (2) 水银测压计中水银柱高度差为 h16、

pm3314070.235m235mm

13.69810汞试按复式水银测压计的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p。已知：

H=3m，h1=1.4m，h2=2.5m，h3=1.2m，h4=2.3m，水银的密度ρHg=13600kg/m3。

解：

p1H2OgHh1p p1Hggh2h1p2

p3H2Ogh2h3p2 p3Hggh4h3pa

HOgHh1pHggh2h1p2

2HOgh2h3p2Hggh4h3pa

2HOgHh1h2h3pHggh2h1h4h3pa

2pHggh4h3h2h1H2OgHh1h2h3pa136009.8072.31.22.51.410009.80731.42.51.2101325 366310.14PapHggh4h3h2h1H2OgHh1h2h3pa136009.806652.31.22.51.410009.8066531.42.51.2101325Pa366300.683

17、 U形水银压差计中，已知h1＝0.3m，h2＝0.2m，h3＝0.25m。A点的相对

压力为pA＝24.5kPa，酒精的比重为0.8，试求B点空气的相对压力。

解：因为左右两侧的U型管，以及中部的倒U型管中1、2、3点所在的水平面

均为等压面，依据题意列静力学方程，得

p3pB汞h3， p2p3酒精h2， p1p2汞h2， pA水(h1h2)p1 将以上各式整理后，可得到B点空气的相对压力为

pBpA水(h1h2)酒精h2汞(h2h3)

24.51039810[(0.30.2)0.80.213.6(0.20.25)] 2.906104Pa以mH2O表示为 h18、

pB水2.9061042.96mH2O

9810一矩形水箱长为l＝2.0m，箱中静水面比箱顶低h＝0.4m，问水箱运动的

直线加速度多大时，水将溢出水箱?

解：建立坐标系如图所示，水箱中水所受单位质量力分别为

fxa， fy0， fzg

代入等压面微分方程(2－13)式，积分后得等压面方程为

axgzC

1由边界条件：当x0时，z0，得C0。将xl，zh代入上式得加速度

2为

z2gh29.810.4 ag3.924m/2s

xl2.019、 如图所示为绕铰链O转动的倾斜角α=60°的自动开启式水闸，当水闸一

侧的水位H=2m，另一侧的水位h=0.4m时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离x。

解：设水闸宽度为b，水闸左侧水淹没的闸门长度为l1，水闸右侧水淹没的闸门长度为l2。

作用在水闸左侧压力为Fp1ghc1A1 其中

hc1则

HHH l1 A1bl1b 2sinsinHHgH2bFp1gb

2sin2sin作用在水闸右侧压力为Fp2ghc2A2

其中

hc2则

hhh l2 A2bl2b 2sinsinhhgh2bgb

2sin2sinFp2由于矩形平面的压力中心的坐标为

bl3Icyl2xDxc12l

xcA2lbl322H 3sin2H水闸右侧在闸门面上压力中心与水面距离为 xD2

3sin对通过O点垂直于图面的轴取矩，设水闸左侧的力臂为d1，则 所以，水闸左侧在闸门面上压力中心与水面距离为 xD1d1l1xD1x

得

2HHHd1xl1xD1x x3sinsin3sin设水闸右侧的力臂为d2，则 d2l2xD2x 得

2hhhd2xl2xD2xx 3sinsin3sin当满足闸门自动开启条件时，对于通过O点垂直于图面的轴的合力矩应为零，因此 Fp1d1Fp2d20

gH2bHgh2bh则 xx

2sin3sin2sin3sinHh2H2xhx

3sin3sinH2h2x1H3h3

3sin1H3h31H2Hhh2x2 23sinHh3sinHh12220.40.42x0.795m

20.43sin6020、 如图所示，在蓄水容器垂直壁的下面有一1／4圆柱面的部件AB，该部

件的长度l=1.0m，半径R=0.4m，水深h=1.2m，试求作用在部件AB上的静水总压力，要求绘制水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图。

21、

蓄水容器上有三个半球形的盖，容器中装满水，如图下所示。已知：液

面高H＝2.5m，容器高h＝1.5m，盖的半径R＝0.5m。求：作用于三个半球形盖的水静压力。

22、

矩形闸门AB宽为1.0m，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m，油的比重为

0.795，闸门倾角α=60º，试求闸门上的液体总压力。

解：设油，水在闸门AB上的分界点为E，则油和水在闸门上静压力分布如图所示。现将压力图F分解成三部分F1，F2，F3，而FF1F2F3，

AEh111.155msinsin60

其中

EBh222.31msinsin60

油

pEh10.7959 81017 799Pa

pBpE水

h27 7999 810227 419Pa

F111pEAEI7 7991.1554 504N22

F2pEEBI7 7992.3118 016N

11F3(pBpE)EBI(27 4197 799)2.3122 661N22

故总压力FF1F2F34 50418 01622 66145.18kN

23、

一弧形闸门，宽2m，圆心角α＝30°，半径r＝3m，闸门转轴与水平面齐

平，求作用在闸门上的静水总压力的大小与方向(即合力与水平面的夹角)。

hrsin3sin301.5m 解：由图可知

弧形闸门所受的水平分力为

11Pxbh2981021.522.207104N22

弧形闸门所受的水平分力为

11PzVP(r2hrcos)b122 11(3.14321.53cos30)298107.97103N2 12

2222PPP22.077.9723.46kN xz总合力为

tg1Pz7.97tg119.86总合力与水平面的夹角为 Px22.07

第三部分 流体动力学

1、用欧拉法表示流体质点的加速度a等于：

d2rvv(v)v2(v)vA、dt；B、t；C、；D、t。

2、恒定流是：

A、流动随时间按一定规律变化；B、各空间点上的运动要素不随时间变化；C、各过流断面的速度分布相同；D、迁移加速度为零。 3、一元流动限于：

A、流线是直线；B、速度分布按直线变化； C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； D、运动参数不随时间变化的流动。 4、均匀流是：

A、当地加速度为零；B、迁移加速度为零；

C、向心加速度为零；D、合成加速度为零。

5、变直径管，直径D1=320mm，D2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2为： A、3m/s B、4m/s C、6m/s D、9m/s 6、恒定流动中，流体质点的加速度：

A、等于零；B、等于常数；C、随时间变化而变化；D、与时间无关。 7、在 流动中，流线和迹线重合。 A、无旋；B、有旋；C、恒定；D、非恒定。 8、粘性流体总水头线沿程的变化是：

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 9、粘性流体测压管水头线的沿程变化是：

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 10、 流线与流线，在通常情况下：

A、能相交，也能相切； B、仅能相交，但不能相切； C、仅能相切，但不能相交； D、既不能相交，也不能相切。 11、 欧拉法研究 的变化情况。

A、每个质点的速度 B、每个质点的轨迹 C、每个空间点的流速 D、每个空间点的质点轨迹 12、

应用总流的伯努利方程时，两截面之间 。 A、必须都是急变流 B、必须都是缓变流 C、不能出现急变流 D、可以出现急变流 13、

欧拉法 描述流体质点的运动：

A、直接；B、间接；C、不能；D、只在恒定时能。 14、 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件是：

A、理想流体；B、粘性流体；C、可压缩流体；D、不可压缩流体。 15、

paV2zg2g表示： 伯努利方程中

A、单位重量流体具有的机械能；B、单位质量流体具有的机械能； C、单位体积流体具有的机械能；D、通过过流断面流体的总机械能。

16、 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面中心的压强，有以下关系：

A、p1p2；B、p1p2；C、p1p2；D、不定。 17、

文丘里管用于测量（ ）。

A．流体点流速； B．流体密度； C．流体流量； D．流体点压强。 18、 19、

虹吸管最高处的压强_________。

动能修正系数是反映过流断面上实际流速分布不均匀性的系数，流速分A、大于大气压 B、等于大气压 C、小于大气压 D、无法确定 布_____，系数值_______，当流速分布_____时，则动能修正系数的值接近于____。

A、越不均匀；越小；均匀；1。 B、越均匀；越小；均匀；1。 C、越不均匀；越小；均匀；零。 D、越均匀；越小；均匀；零。 20、

动量方程式中流速和作用力 。

A．流速有方向，作用力没有方向。 B．流速没有方向，作用力有方向。 C．都没有方向。 D．都有方向。 21、

简答题

（1） 拉格朗日法与欧拉法的区别 （2） 流线与迹线 （3） 过流断面

（4） 伯努利方程的物理意义 （5） 气穴与气蚀 （6） 控制体 22、

图示一有压管道，小管直径dA=0.2m，大管直径dB=0.4m，A点压强水头为7mH2O，B点压强水头为4mH2O，已知大管断面平均流速vB=1m/s，B点比A点高1m。求管中水流的方向。

解：

23、

水管直径50mm，末端的阀门关闭时，压力表读数为21kN/m2，阀门打

开后读数降至5.5kN/m2，如不计管中的压头损失，求通过的流量。

24、

用水银压差计测量水管中的点速度u，如读数Δh＝60mm，求该点流速。

解：根据题意，由流体静力学方程，得

p0p(汞)h(汞)gh

列伯努利方程，基准面取在管轴线上，得

1p0pu22

则

u25、

2(p0p)2(汞)gh2(13.61)9.811030.063.85m/s103

流量为0.06m3/s的水，流过如图所示的变直径管段，截面①处管径d1＝

250mm，截面②处管径d2＝150mm，①、②两截面高差为2m，①截面压力p1＝120kN/m2，压头损失不计。试求：水向下流动，②截面的压力及水银压

差计的读数。

解：(1) 由连续性方程，得 u14Q40.061.223m/s d123.140.252 u24Q40.063.397m/s d223.140.152

(2) 列出①、②两截面间的伯努利方程，基准面取在②截面上；同时列出U型管的静力学方程，

2u12p2u2H 2g2gp1 (p1H)p2(汞)h

2u12u211p2p1H(1209.8121.22323.3972)1032g2g22得

22134.6103N/m13.46kN/mp1p2H(120134.69.812)103 h0.0406m40.6mm 3(汞)(13.61)9.811026、

供水系统如图所示。已知水箱内压力P4为30米水柱，所有管道的直径100mm。泵前真空度为6米水柱，吸入管沿程损失不计，排出管沿程损失hL3-4=16m水柱，滤网处局部损失为4倍速度水头，每个弯头局部损失均为1倍速度水头，排出管进入上水箱的局部损失为1倍速度水头。求： 1）泵的排量Q； 2）泵的扬程Em； 3）3-3截面处压力p3； 4）若泵的效率0.8，求泵的轴功率N轴。

4 4

2 2 1

3 3

1

27、

如图所示为离心式水泵抽水装置。已知流量Q=20 1/s，几何给水高度

Hg=18m。吸水管长度l1=8m，管径d1=150mm；压水管长度l2=20m，管径d2=100mm。沿程摩阻系数=0.042，局部水头损失系数为：进口e=5.0，弯头b=0.17。水泵的安装高度Hs=5.45m，水泵进口的允许真空度[hv]=7mH2O。试校核水泵进口的真空度hv。

解：

28、

图示装置水管链连的喷嘴，管路直径D1=100mm，管嘴出口直径

D2=50mm，流量20L/S，不计算能量损失。试确定管道与喷嘴连接处（1-1截面）的轴向拉力。

29、 如图所示的分岔管水流射入大气，干管及分岔管的轴线处于同一水平面

上。已知=30°，v2=v3=12m／s，d1=200mm，d2=d3=100mm，不计水头损失，求水流对分岔管的作用力。 解：

30、

如图所示，水平放置的45弯管，入口直径d1600mm，出口直径

3d2300mm，入口压强p1140kNm2，流量qV0.425ms，若不计弯管

内的水头损失，试求水对弯管的作用力。

31、

如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分

Q10.012m3/s流量

，并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度

，不计重量及水头损失。求射流加于平板上

为30m/s，总流量

的力和偏转角度 。

Q00.036m3/s

第四部分 实际流体的流动阻力与能量损失

1、输水管道在流量和水温一定时，随着直径的增大，水流的雷诺数Re就( )

A、增大 A、300

vcr B、减小

RecrC、不变 为(

)

D、不定

2、圆管流动的下临界雷诺数

B、1200

C、3600 D、12000 E、这些都不是

v cr3、雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速速

之间的关系是(

)

和由紊流向层流过渡的临界流

(A)v crvcr(B)v crvcr(C)v crvcr (D)不确定

4、管流的雷诺数Re是( )

A、

vd B、

vd C、

vd D、

vd

5、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、粘滞力与动水压力

)

6、圆管层流流动中，过流断面上切应力分布为(

7、输送流体的管道，长度及两段的压强差不变，层流流态，欲使管径放大一倍，

Q2d22d1，则流量Q1应为（ ）

(a)(b)(c)(d)A、2；B、4；C、8；D、16 8、圆管层流流量变化与（ ）

A、粘度成正比；B、管道半径的平方成正比；C、压降成反比； D、粘度成反比；E、管道直径的立方成正比 9、管道中紊流运动，过水断面流速分布符合（ ）

A、均匀分布

B、直线变化规律

C、抛物线规律 D、对数曲线规律

10、 水流在管道直径、水温、沿程阻力系数都一定时，随着流量的增加，粘性底层的厚度就（ ） A、增加 B、减小 11、 在紊流粗糙管中，（ ）

C、不变

D、不定

A、与紊流光滑区的阻力系数相同； B、粘性底层覆盖粗糙凸起高度 ；

C、阻力系数只取决于雷诺数；D、水头损失与断面平均流速的平方成正比； E、阻力系数与相对粗糙无关。 12、

圆管紊流过渡区的沿程摩阻因数：

ks/dA、与雷诺数Re有关；B、与管壁相对粗糙C、与Re及13、

ks/d有关；

有关；D、与Re及管长l有关。

沿程摩阻因数不受Re数影响，一般发生在 。

A、层流区；B、水力光滑区；C、粗糙度足够小时；D、粗糙度足够大时。 14、 水力半径是（ ）

A、湿周除以过水断面积

B、过水断面积除以湿周的平方

C、过水断面积的平方根 D、过水断面积除以湿周 15、 圆管突然扩大的水头损失可表示为（ ）

2v12v2A、2g

v1v2B、2g

v1v22C、

2g

2v2v12D、2g

v1v216、

两根相同直径的圆管，以同样的速度输送水和柴油，不会出现 情况。

A．水管内为层流状态，内为紊流状态； B．水管，内都为层流状态；

C．水管内为紊流状态，内为层流状态； D．水管，内都为紊流状态。

17、 简答题

（1） 湿周、水力半径和当量直径的关系 （2） 水力光滑和水力粗糙

（3） 产生沿程水头损失和局部水头损失的原因 （4） 上临界雷诺数和下临界雷诺数

（5） 水流经变截面管道，已知细管直径d1，粗管直径d2＝2d1，试问哪个截

面的雷诺数大?两截面雷诺数的比值Re1/Re2是多少？

18、 19、

铸铁输水管长l＝1000m，直径d＝300mm，管材的绝对粗糙度Δ＝1.2mm，做沿程水头损失实验的管道直径d1.5cm，测量段长度l4m，水的密水温10℃，通过流量Q＝100L/s，试求沿程压头损失。

3度 =1000kg/m3，动力粘性系数=1.51810N∙s/m2。试求：（1）当流量

Q0.03l/s时，管中的流态? （2）为保持管中为层流，测量段最大水头差

?

20、 21、

推导圆管层流v、

qV和

h的计算公式。

一段直径d = 100mm的管路长l10m。其中有两个900的弯管（900 =

0.294），管段的沿程阻力系数= 0.037。如拆除这两个弯管而管段长度不变，作用于管段两端的总水头也维持不变，问管段中的流量能增加百分之几？ 22、

如图所示，两水池水位恒定，已知水池水面高差H50m，管道直径

d15cm，管长l25m，沿程阻力系数λ0.03，局部阻力系数ζ弯0.8，

ζ阀0.4，

ζ入0.5，

ζ出1。试求管道中通过的流量

qV。（公式：沿程损失

lV2V2hfhjd2g，局部损失2g）

23、

在如图所示的弯管中，水流量qv = 15m3/h，管径d = 50mm，沿程阻力系

数λ = 0.0285，AB段长度LAB = 0.8m，比压计中水银面高度差Δh = 20mm。求弯管的局部阻力系数。

24、

如图所示有压涵管穿过路基，管长l50m，管径d1.0m，上下游水位

0.5，弯

差H3m，管路沿程阻力系数0.03，局部阻力系数：进口e管

b0.65，水下出口se1.0，求通过流量？

25、

如图所示一输水系统，已知

d1d20.2m621.810m/s，水池液面表压强p09800Pa ，过滤器两端接运动粘度

，吸入段长度l15m，水的

m，设流动状态在水力光滑区，汞-水压差计，h0.05，

Q0.03m3/s。求：（1）过滤器的局部阻力系数3 ？（2）吸入段水头损失

hw吸？（3）泵前真空表读数为多少？（4）设泵出口泵压

p20.8106Pa，求

泵的有效功率。

注：1——带保险活门

2——弯头

3——过滤器 4——闸门26、

l2＝5m，虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度l1＝3m，直径d＝75mm，

两池水面高差H＝2m，最大超高h＝1.8m，沿程阻力系数λ＝0.02，局部阻力系数：进口Ke＝0.5，转弯Kb＝0.3，出口Ko＝1，试求流量及管道最大超高截面的真空度。

第五部分 有压流动、孔口和管嘴出流

1、在相同水头H0的作用下，管嘴出流量Q1与同样断面面积的孔口出流量Q2

的关系为 A、Q1Q2 因是_______。 A、管嘴阻力增加；

B、管嘴收缩系数增大；

C、管嘴收缩断面处产生了真空；D、孔口收缩断面处产生了真空。

3、在并联管道上，因为流量不同，所以虽然各单位重量液体_____相同，但通过各管的水流所损失机械能总量却不相同。

A、表面张力； B、粘滞力；C、测压管水头线；D、水头损失。 4、在并联管路问题中，有 。

A、流经每一短管路的水头损失相加得总水头损失； B、流经所有管路的流量相同； C、流经管路的水头损失相同；

D、当总流量已知时，可直接解得各管的流量。

5、串联管路作为长管计算，忽略局部水头损失与流速水头则 。

A、测压管水头线与管轴线重合；B、测压管水头线与总水头线重合； C、测压管水头线是一条水平线；D、测压管水头线位于总水头线上方。 6、简答题

（1） 管路特性 （2） 并联管路特征 （3） 串联管路特征

7、今欲以长l800m，内径d50mm的水平光滑管道输油，问输油流量欲达

3135L/min，用以输油的油泵扬程为多大（设油的密度920kg/m，粘度

B、Q1Q2 C、Q1 Q2 D、Q1Q22gH0

2、在孔口外接一管嘴，管嘴的出流量比同样断面积的孔口出流量大，其主要原

0.056Pas）。

VQ413510360解：平均流速

d241.146m0.052s

ReVd 流动雷诺数 沿程水头损失



1.1460.059209410.056<2300为层流

lV2lV28001.1462hf72.84md2gRed2g9410.0529.81

因此输油油泵的扬程为

Hmhf72.84m （油柱）

8、长度L=1000m，内经d=200mm的普通镀锌钢管，用来输送运动粘度

0.355104m2s的重油，已经测得其流量q=0.038m3为多少。当4000时，λ=0.0032+

＜Re＜100000时，λ=

s。求沿程损失

0.31，当100000＜Re＜3000000Re0.250.221。 Re0.237vd解: 圆管平均速度vq/(d2/4)1.2096m/s, 流动的Re6815,

0.31/Re0.25Lv212.997m 0.0348, hfd2g9、15℃的水流过内径d0.3m的铜管。若已知在l100m的长度内水头损失

hf2m。试求管内的流量Q（设铜管的当量粗糙

ks3mm）。

ks30.01300 解：管道相对粗糙度d

lV2hfd2g， V2gdhf29.810.321.76msl0.038100

先假设管内流动为紊流阻力平方区，则由穆迪图查得：0.038 由于

故 则流量

QV4d21.7640.320.124m3s

然后，再检验是否符合以上的假设

＝1.14610－6m水t15C时，s

Vd1.760.3Re46073361.14610 与原假设紊流阻力平方区相一致

2故管内的流量

Q0.124m3s

10、 并联管道的总流量为Q＝25L/s，其中一根管长l1＝50m、直径d1＝

100mm，沿程阻力系数λ1＝0.03，阀门的局部阻力系数K＝3.0；另一根管长l2＝30m，直径d2＝50mm，沿程阻力系数λ2＝0.04，试求各管段的流量及并联管道的压头损失。

解：(1) 各支管阻抗分别为

8(1 SH1l1K)8(0.03503)d10.11.4104s2/m5 2424d1g3.140.19.81 SH282l280.04303.176105s2/m5 2525d2g3.140.059.81由

111，得总阻抗为 SHSH1SH2SH1SH21.41043.176105 SH 110062452(SH1SH2)(1.4103.17610)那么，各管段的流量为

Q1QSH100612510320.55103m3/s 4SH11.410SH1006133251034.4510m/s 5SH23.17610 Q2Q(2) 并联管道的压头损失为

hwSHQ210061(25103)26.3Pa 11、

水从密闭容器A沿直径d＝25mm、长度l＝10m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压力p1＝2at，水面高H1＝1m，H2＝5m，沿程阻力系数λ＝0.025，局部阻力系数：阀门Kv＝4.0，弯头Kb＝0.3，试求流量。

解：(1) 列两容器液面间的伯努利方程，基准面取在地面上，得

pm1 H1H2hw

则 阻抗为

hwpm1(H1H2)298100(1.05.0)16mH2O9810

8(

SHl10K)8(0.0250.54.00.331.0)625d0.0253.4710s/m2d4g3.1420.029.81

，得流量为

由

hwSHQ2 Qhw162.15103m3/s 6SH3.471012、 工厂供水系统由水泵向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量

QC＝10L/s，qB＝5L/s，qA＝10L/s，各段管长l1＝350m，l2＝450m，l3＝100m，各段直径d1＝200mm，d2＝150mm，d3＝100mm，整个场地水平，试求水泵出口压力。

解析：水的运动粘度取ν=1.0×10-6m2/s，铸铁管管壁粗糙度取Δ=0.4mm。

各管段的流量分别为

Q3QC10103m3/s

Q2qBQC15103m3/s33QqQ2510m/s 1A2

各管段的平均流速分别为

4Q1425103u10.796m/s22d3.140.21

4Q2415103u20.849m/sd223.140.152

34Q341010u31.274m/s22d33.140.1

，

各管段的雷诺数及其相对应的分界点的雷诺数分别为 ud0.7960.2Re1111.59210561.010

2007Rea126.98()26.98()3.281040.4

d1878

Re2Rea2u2d20.8490.1551.274101.0106

d2878150726.98()26.98()2.361040.4

Re3u3d31.2740.151.274101.0106

d38781007Rea326.98()26.98()1.481040.4

根据以上数据可知，各管段的流动均在水力粗糙区内，运用阿尔特索里公式

计算各管段的沿程阻力系数，

10.11(

d1680.250.4680.25)0.11()0.0245Re12001.59210 680.250.468)0.11()0.250.0265Re21501.27410 680.250.468)0.11()0.250.0285Re31001.27410

20.11(

d230.11(

d3各管段的阻抗分别为

Sp181l1810000.0243502.13107kg/m72525d13.140.2 82l2810000.026450871.2510kg/m52d23.1420.155 83l3810000.0281002.27108kg/m72525d33.140.1

Sp2

Sp3

列水泵出口至管道末端C点间的伯努利方程，基准面取在C点所在的水平面上，得水泵出口压力为

2p0Sp1Q12Sp2Q2Sp3Q32836(0.213251.25152.2710)10104.6810Pa

13、 如图所示一密闭水箱，箱壁上连接一圆柱形外管嘴。已知液面压强

p0=14.7kPa，管嘴内径d=50mm，管嘴中心线到液面的高度H=1.5m，管嘴流量系数=0.82，试求管嘴出流量Q。

解：

14、

有一薄壁圆形孔口，直径d为10mm，水头H为2m，现测得射流收缩断

面的直径dc为8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01m3，试求该孔口的收缩系数，流量系数μ，流速系数φ及孔口局部损失系数。

第六部分 明渠与堰流

1、有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（ ） A．h1>h2 B. h1

32、有一明渠均匀流，通过流量Q55m/s，底坡i0.0004，则其流量模数

K= 。

3、水力最优断面是：

A、造价最低的渠道断面 B、壁面粗糙系数最小断面 C、对一定的流量具有最大断面积的断面 D、对一定的面积具有最小湿周的断面 4、 明渠均匀流有那些特性？

5、堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？

答：堰流分作薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流三种类型。

薄壁堰流的特点：当水流趋向堰壁时，堰顶下泄的水流形如舌状，不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与堰顶只有线接触，水面呈单一的降落曲线。

实用堰流的特点：由于堰顶加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受到堰顶的约束和顶托，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下自由跌落。

宽顶堰流的特点：堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显。进入堰顶的水流，受到堰顶垂直方向的约束，过流断面逐渐减小，流速增大，在进口处形成水面跌落。此后，由于堰顶对水流的顶托作用，有一段水面与堰顶几乎平行。 6、一铅垂三角形薄壁堰，夹角90°，通过流量Q0.05m3/s，求堰上水头H。 (H=0.05~0.25m时, Q1.4H；H=0.25~0.55m，Q1.343H2.47) 解：假设堰上水头H=0.05~0.25m，由公式Q1.4HQH0.26m,不满足假设条件。

1.4255252，计算得到

由公式Q1.343H2.47，计算得到H0.26m，满足H=0.25~0.55m，所以堰上水头H0.26m。

第七部分 气体的一元流动

1、在完全气体中，声速正比于气体的：

（a）密度；（b）压强；（c）热力学温度；（d）以上都不是。 2、马赫数Ma等于：

1pvc。 ；（a）c；（b）v；（c）（d）

3、 在变截面喷管内，亚声速等熵气流随截面面积沿程减小：

（a）v减小；（b）p增大；（c）增大；（d）T下降。

4、 超声速气体在收缩管中的流动时，速度 。

（a）逐渐增大；（b）保持不变（c）逐渐减小； （d）无固定变化规律。 5、简答题

（1） 气流流速与密度变化的关系 （2） 气流流速与过流断面大小的关系

第八部分 相似原理与量纲分析

1、动力粘度的量纲是

A、ML2T； B、ML1T1； C、MLT2； D、MLT2

2、由功率P、流量Q、密度、重力加速度g和作用水头H组成一个无量纲数是

P； A. QgHPQ； B.gHC.QH； D. PgHPQg3、流体运动粘度的量纲是

A.[FL2]； B.[ML1T1]； C.[L2T2]； D.[L2T1]

4、单位长电线杆受风吹的作用力F与风速v、电线杆直径D、、空气的密度以及粘度有关，F可表示为 A、

F222FvdReFvdf(Re)； ； B、； C、f(Re)2vvdvdFD、Ff(Re)； E、f ,205、下面各种模型试验分别应采用哪一个准则，将其序号填入括号内：（1）雷诺准则；(2)欧拉准则；（3）佛劳德准则。

A、测定管路沿程阻力系数； （ ）

B、堰流模型实验； （ ） C、水库经水闸放水实验； （ ） D、气体从静压箱中流至同温大气中； （ ） E、船的波浪阻力实验。 （ ）

6、长度比尺λl =50的船舶模型，在水池中以1m/s的速度牵引前进，测得波浪阻力为0.02N，则原型中需要的功率Nn=_______。

A、2.17kw；B、32.4kw；C、17.8kw；D、13.8kw

7、设模型比尺为1：100，符合重力相似准则，如果模型流量为1000m/s，则原型流量为_____m/s.

A、0.01；B、108；C、10；D、10000

8、速度v、长度l、重力加速度g的无量纲集合是：

v2lvvl（a）g；（b）gl；（c）gv；（d）gl。

9、 速度v、密度、压强p的无量纲集合是：

p2vpv（a）；（b）；（c）；（d）。

pvpv210、 速度v、长度l、时间t的无量纲集合是：

tlvl2（a）lt；（b）vl；（c）vt；（d）vt。

11、

压强差p、密度、长度l、流量Q的无量纲集合是：

Q12、

lplQQ22plpQ（a）；（b）；（c）2；（d）pl。

雷诺数的物理意义表示：

（a）粘性力与重力之比； （b）重力与惯性力之比；

（c）惯性力与粘性力之比； （d）压力与粘性力之比。

13、 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的：

（a）1/2；（b）1/4；（c）1/8；（d）1/16。 14、 判断层流或紊流的无量纲量是：

（a）弗劳德数Fr；（b）雷诺数Re；（c）欧拉数Eu；（d）斯特劳哈尔数Sr。 15、

弗劳德数Fr代表的是 之比：

（a）惯性力与压力；（b）惯性力与重力； （c）惯性力与表面张力；（d）惯性力与粘性力。 16、 欧拉数Eu代表的是 之比：

（a）惯性力与压力；（b）惯性力与重力；

（c）惯性力与表面张力；（d）惯性力与粘性力。

17、 如图溢流坝泄流实验，模型长度比尺为60，溢流坝的泄流量为500m3/s。试求：（1）模型的泄流量；（2）模型的堰上水头Hm6cm，原型对应的堰上水头是多少？

解:（1）溢流坝泄流实验，取相似准数Fr相等，

VpVmVpHplgHpgHmVHm 即 ，m

Qp

泄流量之比 Qm 故 QmQpl52VpApVmAmll2l52

500602.50.017 9m3/s

（2）按几何相似

Hp 18、

Hml，故 HpHml0.06603.6m

新设计的汽车高1.5m，最大行驶速度为108km/h，拟在风洞中进行模型

试验。已知风洞试验段的最大风速为45m/s，试求模型的高度。在该风速下测得模型的风阻力为1500N，试求原型在最大行驶速度时的风阻。 解：

v45 kvm1.5108vp 3.6 k1

根据粘性力相似准则，

RemRep

kvkl1

h11 klmkv1.5hp

hp

hm1(m) 1.5 又 FkFkkv2kl2m Fp

Fm1500F1500(N) p221kkvkl

19、 模型水管的出口喷嘴直径为50mm，喷射流量为15L/s，模型喷嘴的受力为100N，对于直径扩大10倍的原型风管喷嘴，在流量10000m3/h时，其受力值为多少？设水和空气的温度均为20℃。 20、

一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水，设排放时间t与液面高度h，重力加速度g，流体密度，粘度等参数有关，试用定理： （1）取h，g，为基本量，求包含时间的无量纲量1 （2）取d，g，为基本量，求包含粘度的无量纲量2

解：（1）设

tfh,d,g,,

取h,g,为基本量

t1x1y1z1 hg

x1y1z1dimtdimhg 对于1：

M: 0z

L: 0xy3z T: 12y

11x1,y1,z1022 得 t1hg

（2）取d,g,为基本量

2x2y2z2dg

x2y2z2 对于2：dimdim(dg)

TLxLT2ML3yz M: 1z2

2 L: 1x2y23z

T: 12y2

31x2,y2,z2122 得 23d2g

21、 如图所示，圆形孔口出流的流速V与作用水头H、孔口直径d、水的密度、粘度、重力加速度g有关，试用定理推导孔口流量公式。

ML1T1Lx2LT2y2ML3z2

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