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2024《流体力学》期末考试复习题及参考答案

选择题

1.以下哪一项不是流体的基本特性？

A.可压缩性

B.粘性

C.惯性

D.弹性

参考答案：D

解析：流体具有可压缩性、粘性和惯性，但弹性是固体的特性。

2.伯努利方程适用于哪种流动？

A.层流

B.湍流

C.理想流体

D.可压缩流体

参考答案：C

解析：伯努利方程适用于理想流体（无粘性、不可压缩）的流动。

填空题

1.流体力学中，流体的密度ρ和速度v的乘积称为______。

参考答案：质量流量

解析：质量流量是单位时间内通过某一截面的流体质量，表示为ρv。

2.在管道流动中，雷诺数Re是用来判断流动状态的参数，当Re较小时，流动为______。

参考答案：层流

解析：雷诺数较小时，流体分子呈层状有序流动，称为层流。

判断题

1.流体的粘性随温度的升高而增加。

参考答案：×

解析：对于大多数流体，粘性随温度的升高而减小。

2.在流体静力学中，静止流体内部任意点的压强在各个方向上都是相等的。

参考答案：√

解析：这是帕斯卡定律的内容，静止流体内部任意点的压强在各个方向上相等。

解答题

1.简述伯努利方程的物理意义，并推导其在水平管道中的应用。

参考答案：

物理意义：伯努利方程表达了理想流体在流动过程中，动能、势能和压能之和保持不变。即在一个流线上，流体的总机械能守恒。

推导及应用：

伯努利方程的一般形式为：

\[

\frac{1}{2}\rhov^2+\rhogh+P=\text{常数}

\]

其中，\(\frac{1}{2}\rhov^2\)为动能项，\(\rhogh\)为势能项，\(P\)为压强项。

在水平管道中，高度h不变，因此\(\rhogh\)为常数，可以忽略。方程简化为：

\[

\frac{1}{2}\rhov^2+P=\text{常数}

\]

这表明在水平管道中，流速增大处压强减小，流速减小处压强增大。

2.已知某管道直径为0.1m，流体密度为1000kg/m3，流速为2m/s，求该管道的雷诺数（假设流体的动力粘度为0.001Pa·s）。

参考答案：

解题步骤：

1.计算管道的截面积A：

\[

A=\frac{\pid^2}{4}=\frac{\pi(0.1)^2}{4}=7.85\times10^{3}\text{m}^2

\]

2.计算流体的质量流量ρvA：

\[

\rhovA=1000\times2\times7.85\times10^{3}=15.7\text{kg/s}

\]

3.计算雷诺数Re：

\[

Re=\frac{\rhovd}{\mu}=\frac{1000\times2\times0.1}{0.001}=200,000

\]

结果：该管道的雷诺数为200,000。