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文档简介

1、第一章一、名词解释1. 理想流体:没有粘性的流体2. 惯性:是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。3. 牛顿内摩擦力定律:流体内摩擦力T的大小与液体性质有关,并与流速梯度和接触面A成正比而与接触面上的压力无关。4. 膨胀性:在压力不变条件下,流体温度升高时,其体积增大的性质。5收缩性:在温度不变条件下,流体在压强作用下,体积缩小的性质。6牛顿流体:遵循牛顿粘性定律得流体。二、填空题1. 流体的动力粘性系数,将随流体的(温度)改变而变化,但随流体的(压力)变化则不大。2 22. 动力粘度的国际单位是(Pa s或帕秒)物理单位是(达因秒/厘米 或dyn s/cm)。3.运动粘度的国际单位是

2、(米2/秒、m2/s ),物理单位是(沱 )。4流体就是各个(质点)之间具有很大的(流动性)的连续介质。5. 理想流体是一种设想的没有(粘性)的流体,在流动时各层之间没有相互作用的(切应力),即没有(摩擦力)三、单选题1.不考虑流体粘性的流体称()流体。AA理想B牛顿C非牛顿D实际2.温度升高时,空气的粘性()BA .变小 B .变大C .不变D.不能确定3.运动粘度的单位是()B2 2A. s/mB. m /sC.2N?m/sD2.N?s/m4.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是()CA .切应力与速度B.切应力与剪切变形C .切应力与剪切变形速度D.切应力与压强5.200 C体积为2.5m3

3、的水,当温度升-至 800 C时,其体积变化率为()C200 C 时: -=998.23kg/m 3;800 C 时:2 =971.83kg/m 3A . 2.16%B.1.28%C. 2.64%D.3.08%6.温度升高时,水的粘性()。AA .变小B.变大C .不变D.不能确定2.动力粘度)与运动粘度:的关系为()。BPA .:二丄B.:=C.V =-D .V =PP3. 静止流体()剪切应力。A 可以承受B 能承受很小的C 不能承受D 具有粘性时可以承受5. 使水的体积减小 0.1%时,应增大压强为()(K=2000MPa )。AA . 2.0MPaB . 2.6MPaD. 2.7MPa

4、C. 2.5MPa四、简答题:1. 当温度升高时,液体的【动力】粘度值为什么会减小?液体的粘性力主要来自相邻流动层间分子的内聚力;随着温度的升高,液体分子热运动加剧, 液体分子间的距离变大,因而分子间的内聚力将随之减小,故【动力】粘度值减小。2. 当温度升高时,气体的【动力】粘度值为什么会增大?气体的粘性力主要来自相邻流动层分子的横向动量交换的结果,温度升高,使这种动量的交换也加剧。因而内摩擦力或【动力】粘度 j值将增大。第二章一、名词解释1位置水头:某点在基准面以上的高度2. 等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)称为等压面。3.流线:某一时刻在流场中画出的一条空间曲线,该曲线上的每

5、个质点的流速方向都与这条曲线相切。4. 相对压强:以当地大气压为基准起算的压强,以符号 P表示。5. 真空度:当某点的压强小于当地大气压强,我们称该点处于真空状态。该点压强小于当地 大气压的值(绝对值),称为真空度。6. 绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准算起的压强,以符号Rbs表示。二、填空题1. 1at= ( 98000 Pa 或 0.1M Pa ) Pa= ( 104 ) mm水柱。2. 1atm= ( 1.033) at= ( 760) mm 汞柱。3. 任意形状平面上的静水总压力的大小等于受压面(面积)与其(形心点)的压强乘积。4. 在静止流体中各点单位质量流体所受(表面力)

6、力和(质量力)力相平衡。5. 压强的单位是 Pa,或直接用( N/m2 )和(kN/m2 )表示。、6. 液柱单位中,压强也可用液柱高度计量,常用单位是(m )水柱、mm水柱或(汞柱)表示。7. 若压强p j3兀 244 3d32b=4m.板高h2=3m,板顶水深 hi =1m,(2)总压力的作用点:5.如图所示为一铅直矩形平板,已知板宽 用解析法求静水总压力及其作用点。(1 )总压力的大小为35P =ghcA = 1000 9.8 (1) 4 3 = 2.94 10 N26.如图所示为一铅直矩形闸门,已知7/儿ArF1/ -w1r圣/tI3 4 33h = he= (V -p 丄2 = 2.

7、8m24汉3汉(1+空)2Ahch| =1m, h2 =2m,宽b=1.2m,求总压力及其作用点。2(1)闸门的面积:A 二 b h2=1.2 2= 2.4m闸门形心的淹没深度:he 汕:22惯性矩:|理=0加412 12(2)总压力Fp = ghcA =1000 9.8 2 2.4 =47040 N =47.04kN(3)作用点的淹没深度yD二yc 亘二he k =(2 匹)二2.17myc Ayc A2 x 24=-7. 设如图所示,hv=2m时,求封闭容器 A中的真空值。Pv 二gm=1 0 009. 82=19600PaPat8.如图所示为一铅直矩形闸门,已知h =1m, h2 =2m

8、,宽b=1.5m,求总压力及其作用点。. 2(1)闸门的面积:A=b h2 = 1.5 2 = 3m 闸门形心的淹没深度hC =h F 阻 2 F 阻3B . F 阻 i F 阻 2 F 阻 3C. F阻i= F阻2 = F阻3D .不能确定用直径d=100mm勺管道,输送量为10kg/s,输磅水,如水温为5C,=1.519 X10-3Pas,工程上,判定管内水的流态为()。A .层流B .紊流C.层流向紊流过渡D .不能确定用直径d=100mm的管道,输送量为10kg/s,输送石油,已知石油密度动力粘度B度:=1.14cm2/s,工程上,判定管内石油的流态为(A .层流C.层流向紊流过渡5.

9、()的管道称为长管。A只计局部损失BC只计沿程损失D_3:? =850kg/m ,运动粘AB .紊流D .不能确定计算全部损失 长度较短6.圆管均匀流断面上速度在轴心处的值(A最大 B 平均 C 最小7.动能修正系数在层流时的值是(A 1 B 1.1 C 1.5 D 2欲一次测到半径为R的圆管层流中断面平均流速()处。A 1/2R B 2/3R C 0.866R D 0.707R圆管直径在数值上等于()倍的水力半径。A 2 B 3 C 4 D 510.水力半径在数值上等于圆管直径的(A. 1/2C. 1/4不定V,应当将测速仪器探头放置在距管轴9.)B. 2D . 4倍。五、简答题:1. 简述

10、紊流掺混的原因。假设流体原来做直线层流运动。由于某种原因的干扰,流层发生波动。于是在波峰一侧断 面受到压缩,由连续性方程可知,断面积越小,流速增大;根据伯努利能量方程可知,流 速增大,压强降低;在波谷一侧由于过流断面增大,流速减小,压强增大。因此流层受到 纵向与流线相交的压差作用。这将使波动进一步加大,终于发展成涡体。涡体形成后,由 于其一侧的旋转切线速度与流动方向一致,故流速较大,压强较小。而另一侧旋转切线速 度与流动方向相反,流速较小,压强较大。于是涡体在其两侧压强差作用下,将由一层转 到另一层,这就是紊流掺混的原因2. 简述液流阻力产生原因(包括内因和外因)。外因:(1与过流断面面积、几

11、何形状有关(水力半径越大,液流阻力越小)(2) 与管道的长度有关(管道越长,液流阻力越大)(3) 与管道的粗糙度有关(粗糙度越大,液流阻力越大)内因:流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象,质点摩擦所表现的粘性以及质点发生撞 击引起运动速度变化表现岀的惯性,才是流动阻力产生的根本原因。六、计算题:1某钢板制风道,断面尺寸为 600mmK 300mm管长100m管内平均流速 v=10m/s。 空气温度t=20 C。求压强损失 Pf。(当t=20 C时,=15.106m2 / S 根据钢板 制风道粗糙与 Re查得人=0.0195 )(1) 当量直径, ab2ab 2x 0.6 =d0v 二A兀(0

12、.1)2=0.0637m/ sRe 中二 0.1 O.637 严卩1.53x10=354 : 2000故流动属于层流。(2 )管轴心最大速度 Umaxumax=2v=2 0. 06 3 70. m27 /沿程损失系数:8=v _ 8二.530上_0.0637Sr。2 一850 9.8 0.052-0.00037管壁处的切应力:g;J= 850 9.80.05220.00037 =0.077N /m沿程损失系数:圆管层流时:64 _ 64Re 354= 0.18第五章、名词解释1. 并联管道:两结点间由两条或两条以上的管道连接而成的组合管道2. 小孔口:作用于断面上的水头H,孔口直径为d,当d心

13、31. 画图说明管嘴出流的类型(a)圆柱形外管嘴(b)圆柱形内管嘴(c)收缩圆锥形管嘴(d)扩大圆锥形管嘴(e)流线形管嘴六、计算题:1. 如图4所示为由三段简单管道组成的串联管道。管道为铸铁管,粗糙系数n=0.0125,d i=250mm.l1 =400m, K 1=618.51 /s; d2=200mm, l2 =300m K2=341 l /s; d3=150mm, l3 =500m, K3=158.4 l /s;总水头H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。计算各段的水头损失并累加,得_Kf2 2h Qi? 2l31 K; 2 K; 3通过管道的流量为:Q2618.5400

14、二 300500 二 0.0236Q2341158.4Q 0.0236300.0236二 35.65m/ s各管段的水头损失分别为:hr Q2 ii35.652 400618.52=1.27mhff2Q:35.652 2300 =3.3mK;3412hff2235.65500158.42二 25.32ml2 =400m-管段通过的流量Q1、Q2、Q3及A、B两点间的水头损失。2.在如图 4 所示的并联管路中,di=l50mm, h=500m, Ki=158.4 l Is; d2=150mm.3K2=158.4 l Is; d3=200mm, l3 =1000m, K3=341 l Is;总流量

15、 Q=1000m Is, n=0.0125。求每根据并联管道两结点之间水头差相等的关系,Qi2l 丨勢K2k2K;则有:十点158.4158.4Qi ; 400 12Q400二 341 Q158.4=1.52Q1根据结点流量连续性原理,有:Q1 Q2 Q Q1 1.12Q1 1.52Q 3.64Q1Q 100计算得:Q127.5l/s3.643.64Q2 =1.12Q1 =30.8 /sQ2 =1.52Q1 =41.8l /sA,B两点间的水头损失为:27.52158.42500 = 14.96m第六章四、简答题:1.简述明渠均匀流形成的条件 。(1)渠道为长直棱柱体顺坡明渠(2)水流为恒定流

16、,流量沿程不变,无支流的汇入与分出。(3)渠道表面粗糙系数沿程不变(4)渠道中无闸门、坝体或跌水等建筑物对水流的干扰。2. 简述明渠均匀流的特性(1)流线均为互相平行的直线,水深、过水断面的形状及尺寸沿程不变。(2 )过流断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变,因此,流体的动能修正系数、流速 水头沿程不变。(3)水面线与渠底平行,故水面线与底坡线平行。由于明渠均匀流的水面线即为测压管水 头线,流速水头沿程不变,故测压管水头线与总水头线平行。六、计算题:1.由水塔沿管长l=3500m,管径d=300mm的清洁管(n=0.011)向工厂输水,已知安置水塔的地 面标高zo=130m,工厂地面高程 z

17、b=110m,工厂所需水头 Hz=25m,现需保证供给工厂的流量3(0.3)2/3(4)二 1.14m3 /sQ=0.085m /s,试求水塔内自由液面离地面的高度H。hf3.142 0.3X0.0114卑丨二 008 3500 = 19.45mK21.142H 二 zb Hz hf -z0 =110 25 19.45-130 = 24.45m2. 某渠道断面为梯形,底宽b =3m,边坡系数 m =2.5,粗糙系数n =0.028,底坡i =0.02,当水深h =0.8 m时,试求该渠道的输水流量Q过水断面面积:A=(b mh)h=(3 2.5 0.8) 0.8 = 4m2湿周:=b 2h 1

18、m2 =3 2 0.8、12.52 二 7.308mA 4水力半径:R0.547mx 7.308谢才系数按曼宁公式计算:CR1 = 10.5471 =32.298m0.5/sn0.028所以该渠道的输水流量为:Q=AC:Ri=4 32.298 0.547 0.002 = 4.27m3/s3333.某工厂有三个车间, 各车间用水量分别为 qi=0.05m /s,q2=0.04m /s,q3=0.03m /s,各车间水平敷 设的铸铁管管长及所用管径分别为li=500m、di=400mm, 12=400m、d2=300mm, b=300m、d3=200mm,粗糙度均为n=0.012,车间所需自由水头 Hz皆为10m.因地势平坦,管道埋深较浅,地面高差可不考虑,试求水塔水面距地面的高度H。解:各管段的通过流量分别为:Qr = q Q2 二 0.05 0.07 二 0.12m3 /sQ2 二 q2 Q3 = 0.0

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