流体力学试题及答案4

1、考 试 试 卷 （ B 卷）学年第 学期课程名称：流体力学总分一二 三 四 五 六 七 八 九 十、判断题（20分）1. 流体质点只有质量没有大小。（F）2. 温度升高液体的表面张力系数增大。（F）3. 液滴内的压强比大气压小。（F）4. 声音传播过程是一个等炳过程。（T ）5. 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。（T）6. 一般情况下当马赫数小于 2/3时可以忽略气体的压缩性（F）7. 超音速气流在收缩管道中作加速运动。（F）8. 定常流动中，流体运动的加速度为零。（F）9. 气体的粘性随温度的升高而增大。（T）10. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。（T）

2、11. 理想流体定常流动，流线与等势线重合。（F）12. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（F）13. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F）14. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T）15. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。（T）16. 压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。（F）17. 不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（F）18. 如果流场中若干流体微团无绕白身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F）19. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流

3、动。（T）20. 不可压缩流体在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度 势函数值之差，而与曲线形状无关。（T）二、填空题（10分）1. 在欧拉坐标系中，流体的加速度包括时变加速度和位变加速度 两部分,如果流场中时变加速度为零，则称流动为定常流动、否则流动称为 非定常流动。2. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和紊流两种流态,并可用雷诺数来判别流态，管道流动的临界雷诺数为 2320。3. 已知三维流场的速度分布为：u = 2y + t,v=4x,w=0 ,试求t=0时刻，经过点（1,1）的流线方程2x2-y2=1 ;点（1,1 ）处的加速度为9 + 8。4. 平面流动速度分布为：u

4、= ax2-y2 , v=-xy-by，如果流体不可压缩，试求a=0.5; b= 0。5. 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为 481m/s。¥ = xy+C （C为常数）（4分）三、简答题（15分，每小题5分）:1. 试说明伯努利方程成立的条件。理想流体；不可压缩；质量力只有重力；定常流动；方程沿流线成立。2. 简述势函数和流函数的性质。势函数：调和函数，任一曲线的速度环量为两端点势函数之差；流函数：满足连续性方程；调和函数；任两条曲线间的流量等于流函 数之差；3. 简述水力光滑管与水力粗糙管的含义。粘性底层的厚度6,管壁的绝对粗糙度，如果

5、5>A,说明管壁的粗糙 度对水流的阻力影响很小为水力光滑管，反之为水力粗糙管。三、计算题（40分，每小题10分）:1. 若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度 V、球的直径D及流体的密度P和动力粘度卜有关，试利用布金汉定理求无量纲数。（10分）解：本问题的物理量共有 5个，n=5,基本量纲为M、L、T,即m=3（2）写出5个物理量的量纲（2分）正确选取循环量（2分）组合并求出无量纲数1n 1 =（2分）3 D组合并求出无量纲数2n2 =" （2分）WD2. 不可压缩流体平面势流，Bwax'+by2,已知在点（2 , 1.5 ）处的流速u =4m/s,v = -3m

6、 / s，求流函数和在点（1, 1）处的流速。（10分）解： u = = 2ax , v =2by ,解得 a =1,b = -1 （4 分）'x一x代入在点（1, 1）处的流速为u=2m/s,v = 2m/s （2分）3.弧形闸门，中心角a=45o,宽度B=1m如下图所示，水深H=4m确定水作用 于此闸门上的总压力P的大小和方向。（10分）解：r= = 4涂 m; （1 分）sin、土Fx = PghcAx = 78.4KN（4 分）； Fy = PgV =20.3KN（4 分）；一/总压力大小为80.99KN,“，a方向与竖直方向夹角75.5度。E4. 粘度仪是测量液体粘性系数的仪

7、器，它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成，外筒半径为R= 100mm内筒半径为r = 99mm筒高1m两筒之间的间 隙为& = 1mm外筒转速为切=20rad/s,当间隙内充满某种润滑油时，若已知 润滑油的粘性系数P = 0.78Ns/m2,求内筒所受扭矩 M解：T =38 （1）M 1 = 7 2兀 R2 （2）M 2 =. 2二 r2dr -二 R4 （4）202 C.M = M 1 M 2解得：M=100.4Nm（3）5. 水泵装置如图。水泵安装高度h = 2.5m，高低水池液面（面积足够大）高差Z= 20m吸水管管径Di = 0.2m,长度1 1 = 5m沿程阻力系数为0.02，总局部水头损失系数为5;压水管的直径02= 0.15m, 12 = 50m沿程阻力系数为0.03,压管总的局部水头损失系数为6,测得水泵出口处的表压 P Pa= 2X 105Pa.试求：水泵输水量 Q和水泵的功率（水泵的功率系数为 0.80 ）。（15分）解：2-2和3-