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文本内容:
流变学计算难题及巧妙答案
一、单选题
1.某非牛顿流体在管道中流动时，其剪切应力与剪切速率的关系为τ=3μγ，该流体的流变模型为（）（2分）A.牛顿流体B.宾汉流体C.塑性流体D.假塑性流体【答案】D【解析】τ=3μγ表明剪切应力与剪切速率成正比，且比例系数大于1，符合假塑性流体的特征
2.下列哪种流变体的表观粘度随剪切速率的增加而增加？（）（1分）A.牛顿流体B.宾汉流体C.塑性流体D.假塑性流体【答案】D【解析】假塑性流体的表观粘度随剪切速率的增加而降低，而题目问的是增加，故选D
3.某流体的屈服应力为5Pa，当剪切应力小于5Pa时，该流体表现为（）（1分）A.牛顿流体B.宾汉流体C.塑性流体D.假塑性流体【答案】B【解析】屈服应力是宾汉流体的特征，当剪切应力小于屈服应力时，流体不流动
4.某流体的粘度为
0.8Pa·s，在管道中流动时，其雷诺数为2000，该流体的流动状态为（）（2分）A.层流B.湍流C.过渡流D.层流或湍流【答案】A【解析】雷诺数小于2000时，流体流动状态为层流
5.某流体的粘度为
0.5Pa·s，密度为1000kg/m³，在直径为
0.02m的管道中流动，流速为1m/s，该流体的雷诺数为（）（2分）A.1000B.2000C.3000D.4000【答案】B【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1000×
0.02×1/
0.5=
40006.某流体的粘度为
0.4Pa·s，密度为1200kg/m³，在直径为
0.03m的管道中流动，流速为2m/s，该流体的雷诺数为（）（2分）A.2400B.4800C.7200D.9600【答案】C【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1200×
0.03×2/
0.4=
72007.某流体的屈服应力为10Pa，塑性粘度为
0.2Pa·s，当剪切应力为20Pa时，该流体的表观粘度为（）（2分）A.
0.2Pa·sB.
0.4Pa·sC.
0.6Pa·sD.
0.8Pa·s【答案】C【解析】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ=20-10/50=
0.2Pa·s
8.某流体的粘度为
0.6Pa·s，密度为1100kg/m³，在直径为
0.025m的管道中流动，流速为
1.5m/s，该流体的雷诺数为（）（2分）A.1650B.3300C.4950D.6600【答案】B【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1100×
0.025×
1.5/
0.6=
33009.某流体的屈服应力为8Pa，塑性粘度为
0.3Pa·s，当剪切应力为18Pa时，该流体的表观粘度为（）（2分）A.
0.2Pa·sB.
0.4Pa·sC.
0.6Pa·sD.
0.8Pa·s【答案】C【解析】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ=18-8/50=
0.2Pa·s
10.某流体的粘度为
0.7Pa·s，密度为1000kg/m³，在直径为
0.02m的管道中流动，流速为2m/s，该流体的雷诺数为（）（2分）A.1400B.2800C.4200D.5600【答案】B【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1000×
0.02×2/
0.7=
2857.14≈2800
二、多选题（每题4分，共20分）
1.以下哪些属于非牛顿流体的特征？（）A.剪切应力与剪切速率成正比B.剪切应力与剪切速率成反比C.存在屈服应力D.表观粘度随剪切速率变化E.粘度随时间变化【答案】C、D【解析】剪切应力与剪切速率成正比是牛顿流体特征，存在屈服应力和表观粘度随剪切速率变化是非牛顿流体特征
2.以下哪些因素会影响流体的雷诺数？（）A.流体的粘度B.流体的密度C.管道的直径D.流体的流速E.流体的温度【答案】A、B、C、D【解析】雷诺数计算公式中包含粘度、密度、管道直径和流速，温度一般通过影响粘度间接影响雷诺数
3.以下哪些属于宾汉流体的特征？（）A.剪切应力与剪切速率成正比B.存在屈服应力C.表观粘度随剪切速率变化D.粘度随时间变化E.层流或湍流【答案】B、C【解析】宾汉流体存在屈服应力，表观粘度随剪切速率变化，其他选项不符合宾汉流体特征
4.以下哪些因素会影响流体的表观粘度？（）A.流体的粘度B.流体的密度C.管道的直径D.流体的流速E.流体的温度【答案】A、D【解析】表观粘度主要受流体的粘度和剪切速率（流速）影响，其他因素一般通过影响粘度间接影响表观粘度
5.以下哪些属于假塑性流体的特征？（）A.剪切应力与剪切速率成正比B.剪切应力与剪切速率成反比C.存在屈服应力D.表观粘度随剪切速率降低E.粘度随时间变化【答案】B、D【解析】假塑性流体剪切应力与剪切速率成反比，表观粘度随剪切速率降低，其他选项不符合假塑性流体特征
三、填空题
1.某流体的粘度为
0.5Pa·s，密度为1200kg/m³，在直径为
0.03m的管道中流动，流速为
1.5m/s，该流体的雷诺数为______（4分）【答案】6000【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1200×
0.03×
1.5/
0.5=
60002.某流体的屈服应力为12Pa，塑性粘度为
0.4Pa·s，当剪切应力为22Pa时，该流体的表观粘度为______（4分）【答案】
0.2Pa·s【解析】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ=22-12/50=
0.2Pa·s
3.某流体的粘度为
0.6Pa·s，密度为1100kg/m³，在直径为
0.025m的管道中流动，流速为2m/s，该流体的雷诺数为______（4分）【答案】8800【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1100×
0.025×2/
0.6=
8333.33≈
88004.某流体的屈服应力为10Pa，塑性粘度为
0.3Pa·s，当剪切应力为20Pa时，该流体的表观粘度为______（4分）【答案】
0.2Pa·s【解析】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ=20-10/50=
0.2Pa·s
5.某流体的粘度为
0.7Pa·s，密度为1000kg/m³，在直径为
0.02m的管道中流动，流速为
1.8m/s，该流体的雷诺数为______（4分）【答案】6300【解析】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1000×
0.02×
1.8/
0.7=
5142.86≈6300
四、判断题
1.两个正数相乘，积一定比其中一个数大（）（2分）【答案】（×）【解析】如
0.5×
0.5=
0.25，积比两个数都小
2.一个流体的粘度随温度升高而增加（）（2分）【答案】（×）【解析】对于大多数流体，粘度随温度升高而降低
3.一个流体的雷诺数大于4000时，该流体一定处于湍流状态（）（2分）【答案】（√）【解析】雷诺数大于4000时，流体流动状态为湍流
4.一个流体的屈服应力为0，该流体一定是牛顿流体（）（2分）【答案】（√）【解析】屈服应力为0的流体没有塑性，一定是牛顿流体
5.一个流体的表观粘度随剪切速率增加而增加，该流体一定是牛顿流体（）（2分）【答案】（×）【解析】表观粘度随剪切速率增加而增加的流体是宾汉流体或屈服塑性流体，不是牛顿流体
五、简答题
1.简述牛顿流体与非牛顿流体的区别（4分）【答案】牛顿流体剪切应力与剪切速率成正比，粘度不随剪切速率变化；非牛顿流体剪切应力与剪切速率不成正比，粘度随剪切速率变化
2.简述宾汉流体和假塑性流体的区别（5分）【答案】宾汉流体存在屈服应力，表观粘度随剪切速率降低；假塑性流体不存在屈服应力，表观粘度随剪切速率降低
3.简述雷诺数的物理意义及其影响因素（5分）【答案】雷诺数表示流体流动状态的无量纲参数，影响因素包括流体的粘度、密度、管道直径和流速
六、分析题
1.某流体的粘度为
0.6Pa·s，密度为1200kg/m³，在直径为
0.03m的管道中流动，流速为
1.5m/s，试分析该流体的流动状态（10分）【答案】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ=1200×
0.03×
1.5/
0.6=6000，雷诺数大于4000，流体流动状态为湍流
2.某流体的屈服应力为10Pa，塑性粘度为
0.3Pa·s，当剪切应力为20Pa时，试计算该流体的表观粘度，并分析其流变特性（10分）【答案】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ=20-10/50=
0.2Pa·s，该流体为宾汉流体，具有屈服应力和表观粘度随剪切速率降低的特性
七、综合应用题
1.某流体的粘度为
0.7Pa·s，密度为1000kg/m³，在直径为
0.02m的管道中流动，流速为2m/s，试计算该流体的雷诺数，并分析其流动状态如果管道直径增加到
0.04m，流速减小到1m/s，试重新计算雷诺数，并分析其流动状态（20分）【答案】雷诺数计算公式为Re=ρvd/μ，初始雷诺数为Re1=1000×
0.02×2/
0.7=
2857.14≈2860，流动状态为层流；管道直径增加到
0.04m，流速减小到1m/s，雷诺数为Re2=1000×
0.04×1/
0.7=
5714.29≈5714，流动状态为湍流
2.某流体的屈服应力为12Pa，塑性粘度为
0.4Pa·s，当剪切应力为22Pa时，试计算该流体的表观粘度，并分析其流变特性如果剪切应力增加到30Pa，试重新计算表观粘度，并分析其流变特性（25分）【答案】表观粘度计算公式为η_a=τ-τ_y/γ，初始表观粘度为η_a1=22-12/50=
0.2Pa·s，流变特性为宾汉流体；剪切应力增加到30Pa，表观粘度为η_a2=30-12/50=
0.36Pa·s，流变特性仍为宾汉流体。
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