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2024流体力学期末考试练习题(附答案)

一、选择题

1.理想流体是指（）的流体。

A.密度为常数

B.黏度不变

C.无黏性

D.符合牛顿内摩擦定律

答案：C

解析：理想流体是一种理想化的模型，其假设流体没有黏性。黏性是流体抵抗流动变形的能力，实际流体都具有黏性，但在很多情况下，为了简化问题的分析，引入理想流体的概念。选项A中密度为常数的流体是不可压缩流体；选项B黏度不变不能定义理想流体；选项D符合牛顿内摩擦定律的是牛顿流体。

2.流体流动时，流线相互平行的流动称为（）。

A.均匀流

B.非均匀流

C.渐变流

D.急变流

答案：A

解析：均匀流是指流线为相互平行的直线的流动。非均匀流是指流线不是相互平行直线的流动；渐变流是指流线近似为平行直线的流动；急变流是指流线之间夹角很大或流线曲率半径很小的流动。

3.雷诺数Re反映了（）的对比关系。

A.黏滞力与重力

B.惯性力与黏滞力

C.惯性力与重力

D.重力与压力

答案：B

解析：雷诺数\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，其中\(v\)是流速，\(d\)是特征长度，\(\nu\)是运动黏度。雷诺数是用来表征流体流动状态（层流或湍流）的无量纲数，它反映了惯性力与黏滞力的对比关系。当\(Re\)较小时，黏滞力起主导作用，流体呈层流状态；当\(Re\)较大时，惯性力起主导作用，流体呈湍流状态。

二、填空题

1.流体的压缩性是指流体在__________作用下，体积或密度发生变化的性质。

答案：压力

解析：流体的压缩性是流体的重要性质之一，当流体受到压力作用时，其分子间的距离会发生改变，从而导致体积或密度发生变化。对于液体，压缩性一般较小；对于气体，压缩性相对较大。

2.流体静压强的两个重要特性：一是静压强的方向总是__________作用面；二是静止流体中任一点上各方向的静压强大小__________。

答案：垂直指向；相等

解析：流体静压强的第一个特性是由于流体不能承受拉力和剪切力，在静止状态下，流体只能对作用面产生垂直指向的压力。第二个特性可以通过理论推导得出，在静止流体中，任一点的静压强大小与方向无关，即在各个方向上的静压强大小相等。

3.连续性方程是__________定律在流体力学中的具体体现。

答案：质量守恒

解析：连续性方程是基于质量守恒定律推导出来的。对于不可压缩流体的稳定流动，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，其数学表达式为\(A_1v_1=A_2v_2\)（\(A\)为过流断面面积，\(v\)为流速）。

三、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：根据流体静压强的特性，静止流体中任一点上各方向的静压强大小相等，与作用面的方位无关。这是由流体的静止状态和流体不能承受剪切力的性质决定的。

2.层流的沿程水头损失与流速的一次方成正比。（）

答案：正确

解析：对于层流，沿程水头损失\(h_f\)可以用达西魏斯巴赫公式\(h_f=\lambda\frac{l}{d}\frac{v^2}{2g}\)表示，其中沿程阻力系数\(\lambda=\frac{64}{Re}\)，\(Re\)是雷诺数。将\(\lambda=\frac{64}{Re}\)代入公式并化简后可得\(h_f\)与流速\(v\)的一次方成正比。

3.有压管流的水力坡度是指单位长度上的水头损失。（）

答案：正确

解析：水力坡度\(J\)的定义为单位长度上的水头损失，即\(J=\frac{h_f}{l}\)，其中\(h_f\)是沿程水头损失，\(l\)是管长。它反映了流体在有压管流中流动时，单位长度上水头的降低情况。

四、解答题

1.已知水的密度\(\rho=1000kg/m^3\)，求重度\(\gamma\)。

解：

根据重度\(\gamma\)与密度\(\rho\)的关系\(\gamma=\rhog\)（其中\(g=9.8m/s^2\)是重力加速度）。

将\(\rho=1000kg/m^3\)，\(g=9.8m/s^2\)代入公式可得：

\(\gamma=\rhog=1000\times9.8=9800N/m^3\)

2.有一水平放置的变直径圆管，已知细管直径\(d_1=50mm\)，粗管直径\(d_2=100mm\)，细管断面平均流速\(v_1=4m/s\)，求粗管断面平均流速\(v_2\)。

解：

根据连续性方程\(A_1v_1=A_2v_2\)，其中\(A=\frac{\pi}{4}d^2\)（\(d\)为管径）。

则\(\frac{\pi}{4}d_1^2v_1=\frac{\pi}{4}d_2^2v_2\)，化