19、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。 （╳ ） 20、有压管道的测压管水头线只能沿程降低。 （╳ ）
21、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（×） 22、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（╳ ）
23、动量方程中的合外力是指分析的流体所受到的表面力的矢量和。（× ） 24、恒定流是指流体的位变加速度为零的流动。（ × ） 25、过流断面一定是平面。（ × ）
26、恒定流中，流体中任意一点的压强只是空间坐标的函数。（ √ ） 27、恒定流中，流体的速度对时间的偏导为零。（ √ ） 28、流体连续性方程的只能应用于理想流体。（ × ）
29、应用伯努利方程的两个过流断面必须为均匀流或者渐变流。（ √ ）
30、应用动量方程进行分析的流动的两个过流断面必须为均匀流或者渐变流。（ √ ）
31、已知不可压缩流体的流速场为ux?f(y,z),ux?f(x),uz?0，则该流动为恒定流动。 （√ ） 32、流动中空间某点的压强对时间的偏导
?p（√ ） ?0，该流动为非恒定流动。
?t33、根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。 （×）
34、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流 （×） 35、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。 （×）
四、简答题
1、试分析一渐缩管道内流体沿水流方向的测压管水头变化（假设水头损失可以忽略），并简述分析过程。（5分）
解：渐缩管道内流体沿水流方向，过流断面面积减小，根据连续性方程，过流断面的断面平均流速增大；根据恒定实际总流的伯努利方程，忽略水头损失时，过流断面的断面平均流速增大，则z+测压管水头减小。
因此渐缩管道内流体沿水流方向的测压管水头是减小的。 2、实际流体总流的伯诺利方程表达式为是什么，其适用条件？
p减小，故?ga1v12pav解：实际流体总流的伯诺利方程表达式为（z1?， ??h1?2?2?22?z2）
?2g?2gp1其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为渐变流动；研究的两个断面之间没有能量输入和输出，也没有流量输入和输出。 3、简述流线的特性。
解：(1)在恒定流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非恒定流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。
(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和折线。是一条光滑的连续
21
2曲线。
(3)流线充满整个流场。
(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。 4、分析流管束的流体是否可以通过流管流出？ 解：不能。
根据流线的性质，流线不能相交也不能是折线，流管束的流体是不可以通过流管流出。
5、根据均匀流的性质，判断均匀流中各过流断面的形状为曲面还是平面？各过流断面的断面平均流速是否相等？
解：均匀流动中，沿流线方向流速矢量不变，即流速大小不变，方向不变，故流线是相互平行的直线，均匀流中各过流断面为平面。并且沿流线方向，过流断面上流速分布不变，故各过流断面的断面平均流速相等。
6、简述描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法的区别？
解：拉格朗日法和欧拉法描述流体最大的区别是研究对象的不同。拉格朗日法以研究流体各质点的运动过程作为基础，综合所有质点的运动，构成整个液体的运动。欧拉法着眼于流体经过流场（即充满运动流体的空间）中各空间点时的运动情况，并通过综合流场中所有被研究空间点上流体质点的运动要素（表征流体运动状态的物理量，如流速、加速度、压强等）及其变化规律，来获得整个流场的运动特性。 7、试证明均匀流过流断面的压强分布符合Z+(p/ρg)=c。
8、已知不可压缩流体的两个速度方程为
其中a, b, c, d, e, f,都为常数。若当z=0时，uz=0，求坐标z防向的分速度uz。
22
解 不可压缩流体的流动满足连续性方程
可得
9、写出总流伯努利方程，解释各项及方程的物理意义。
22P?VP?V 答：总流伯努利方程为：Z1?1?11?Z2?2?22?hw
?g2g?g2g其中：
Z：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均位置势能
P：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均压强势能。 ?g?V22g：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均动能。
hw：表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均机械能损失，称为总流水头损失
10、“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
答：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。
五、计算题
1、图示为矩形断面平坡渠道中水流越过一平顶障碍物。已知渠宽b=1.5 m，上游1-1断面水深h1=2.0 m，障碍物顶中部2-2断面水深h2=0.5 m，通过渠道体积流量qv=1.5 m3/s，试求水流对障碍物迎水面的冲击力F。（10分）
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解：取渐变流过流断面1-1，2-2，以及流体边界所包围的封闭曲面为控制体。取盐水流方向为x轴，则作用在控制体上x轴方向的作用力有1-1，2-2断面上的动水压力FP1（向右），FP2（向左），以及障碍物对水流的作用力F’（假设向左）。
FP2??g
qvv1??0.5m/sbh1h2bh2?1837.5N2
qvv2??2.0m/sbh2沿x轴方向对控制体应用动量方程：
FP1?FP2?F'??qv(?2v2??1v1)F'?FP1?FP2??qv(?2v2??1v1)?25.31kN
则水流对障碍物迎水面的冲击力F为25.31kN，方向向右。
2、图示为消防水龙头的喷嘴，高速水流从管道经其喷入火源。已知喷管直径从d1=80 mm收缩至d2=20 mm。若测得出流流速υ2=15 m/s，求水流对喷管的作用力F，假设水头损失可忽略不计。（10分）
解：取基准面0-0，渐变流过流断面（1-1，2-2）如图示。则1-1，2-2过流断面的伯努利方程
22PPvv0?1?1?0?a?2?0 ?g2g?g2g根据连续性方程可得
v1?(
d22=0.94 m/s
)v2 d124
P1-Pa=112058 Pa
FP1-F'??qV(v2-v1)解得
F’=496.9 N 方向向左，故水流对管道的作用力为496.9N，方向向右。
3、水平放置在混凝土支座上的变直径弯管，弯管两端与等直径管相连接处的断面1—1上压力表读数p1=17.6×104Pa，管中流量qv=0.1m3/s，若直径d1=300㎜，d2=200㎜，转角?=60°，如图4—14所示。求水对弯管作用力F的大小。
【解】 水流经弯管，动量发生变化，必然产生作用力F。而F与管壁对水的反作用力R平衡。管道水平放置在xoy面上，将R分解成Rx和Ry两个分力。
取管道进、出两个截面和管内壁为控制面，如图所示，坐标按图示方向设置。 ⑴.根据连续性方程可求得：
v1?qv?4?d12 0.1?4?1.42?m/s?2??0.30.1?4 ?3.18?m/s?2??0.2v2?qv?4?2d22v12p2v2⑵.列管道进出口的伯努利方程，则： ????2g?2gp12p2?p1??v12?v22?17.6?103?1000?1.422?3.1822?17.2?103?Pa?
????⑶.所取控制体受力分析，进、出口控制面上得总压力：
P1?p1A1?17.6?103??4?0.32?12.43（kN） ?0.22?5.40（kN）
P2?p2A2?17.6?103??4壁面对控制体内水的反力Rx、Ry，其方向先假定如图(4—14)所示。 ⑷.写出动量方程
选定坐标系后，凡是作用力（包括其分力）与坐标轴方向一致的，在方程中取正值；反之，为负值。 沿x轴方向：P1cos??P2?Rx??qVv2?v1cos?
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（整理完）流体力学网上作业题参考答案20150627
