《工程流体力学》综合复习资料

1、工程流体力学综合复习资料一、单项选择题1、实际流体的最基本特征是流体具有 。A、粘滞性 B、流动性 C、可压缩性 D、延展性2、作用在流体的力有两大类，一类是表面力，另一类是 A、质量力 B、万有引力 C、分子引力 D、粘性力3、若流体内某点静压强为p绝 0.7at ,则其 A、p表 0.3at B、p表 0.3 9.8 104PappC 7mH2O D、 0.3 760mmHg水汞4、液体总是从 大处向这个量小处流动。A、位置水头 B、压力 C、机械能 D、动能5、高为h的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的静水总压力为。.21 . 2_2A、h B > - h C、2h D、

2、h二、填空题1、空间连续性微分方程表达式 。2、静止液体作用在曲面上的总压力计算公式（水平分力） 和（垂直分力）。3、缓变流断面上测压管水头为 。4、长管是指。5、欧拉数表达式为 ,其物理意义是 。6、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数h 4cm,通过的流量为2L/s , 分析当汞水压差计读数 h 9cm , 通过流量为L/s 。7、因次分析的基本原理是：具体计算方法分为两种 。8 、泵的扬程H是指 。9 、压力中心是指。10、计算水头损失的公式为 与 。三、简答题1、静压强的两个特性。2、节流式流量计的工作原理。3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？4、写出实

3、际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。5、分析流动阻力产生的原因。6、等压面的定义及其特性。7、简述研究流体运动方法。8、长管与短管的定义。9、流线的性质。10、并联管路的水力特征。四、计算题1、如图一输水系统，已知d1 d20.2m,吸入段长度l 15m,水的运动粘度1.8 10 6m2/s,水池液面表压强po 9800Pa ,过滤器两端接汞 -水压差计，3h 0.05m ,设流动状态在水力光滑区，Q 0.03m /s。求：(1)吸入段水头损失hw吸？(2)设泵出口泵压 p20.8 106Pa,求泵的有效功率。 dl注：1一 带保险活门10.53 2 弯头20.403-一 过滤器4-闸

4、门4 0.3232、有泵管路如图所示，流量Q 240m /hour ,泵的吸入管长L1 15m,沿程阻力系数1 0.03 ,总局部阻力系数为1 6；压力管长L2 60m , 1 O.03,2 10 ,管径为0.25m。求：（1）已知泵入口处真空表读数66mH 2。， 求吸入高度h1。（2）两个液面高差h224m ,求泵的扬程H 。3、直径257 mm的长输管线，总长 50km,起点高程45m,终点高程84m,输送相对密度（比重）0.88的原油，运动粘度0.276 10 4m2/s ,设计输量为Q 200t/h,求总压降。（按长管计算）4、曲面形状3/4个圆柱，r 0.8m ,宽1m,位于水平面

5、以下 h 2.4m处。求：曲面所受的液体总压力。Q1 =5、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量0.012m3/s,并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为 30m/s,总流量 Qo =0.036m3/s,不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？五、推导题1、气体中声速C依赖于密度 、压强p、粘度 。试用因次分析法导出声速C的一般表 达式。2、试应用伯诺利方程与水头损失公式推导孔口的定水头自由泄流的流量计算公式。选择题：1. A 2.A填空题：1.ut x答案3.B4.C5.B_uL_uz_0y z2. PXhcAxPzV3. W4. 与沿程水头损失相比，

6、流速水头和局部水头损失可以忽略的管路5. Eu -p2压力与惯性力之比v6. 37. 因次齐次性(和谐性)原理雷利法、兀定理8. 水流在经过水泵时，由于泵的工作，使得单位重量的水体所增加的机械能9.hf二与d 2ghj2g10.静止流体作用在固壁上的总压力的作用点 简答题：1、静压强的两个特性。答：(1)静压强的方向始终沿着作用面的内法线方向；(2)静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，与作用面方位无关。2、节流式流量计的工作原理。答：节流式流量计的工作原理是：当管路中液体流经节流装置时，液流断面收缩，在收缩断面处流速增加，压力降低，使节流装置前后产生压差。利用测压装置， 通过测量压差

7、便可计 量流量的大小。3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？答：(1)所谓水力光滑管是指管流中粘性底层的厚度淹没管壁绝对粗糙度，管壁粗糙度对紊流核心区的流动几乎没有影响的管路；(2)所谓水力粗糙管是指管流中粘性底层的厚度不足以覆盖管壁绝对粗糙度，管壁粗糙度对紊流核心区的流动影响显著；(3)两者并不是固定不变的， 粘性底层厚度随着雷诺数的变化而改变，水力光滑管与水力粗糙管之间可以相互转化。4、写出实际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。22答：(1)实际流体总流的伯努利方程是Z1 史vL z2 也必 hw12。2g2g(2)适用条件：不可压缩流体、稳定流、质量力只有重力、所

8、取断面为缓变流断面、所 取断面间具有共同的流线。2(3)各项意义：z比位能； p 比压能； v-比动能；hw1 2 水头损失 2g5、分析流动阻力产生的原因。答：流动阻力产生的根本原因是：流体质点摩擦所表现的粘性和流体质点碰撞所表现的惯性。6、等压面的定义及其特性。答：等压面是指静止流体当中压力相等的点组成的面，其特性包括：a)等压面与质量力相正交；b)等压面不能相交。7、简述研究流体运动方法。答：描述流体运动的方法有两种：拉格朗日法和欧拉法。(1)拉格朗日法：又称为质点法、跟踪法，是以流体质点为研究对象，观察流体质点在不同时刻的运动要素的变化规律，综合足够多质点的运动情况以了解整个流体的运动

9、。(2)欧拉法：又称为站岗法、流场法，是以空间点作为研究对象，观察不同时刻流经这一空间点的各质点的运动要素的变化规律，综合足够多的空间点得出整个流体运动的规律。8、长管与短管的定义。答：(1)长管是指：相比较于沿程水头损失而言，局部水头损失和流速水头可以忽略的管路；(2)短管是指：相比较于沿程水头损失而言，局部水头损失和流速水头不能忽略的管路。9、流线的性质。答：流线的性质包括：(1)稳定流时，流线的空间方位与形状不随时间改变，流线与迹线相重合；(2)不稳定流时，流线的空间方位与形状随时间而改变；(3)流线不能相交也不能折转。10、并联管路的水力特征。答：并联管路的水力特点是：a)进入各并联管

10、的总流量等于流出各并联管的流量之和；b)不同并联管的单位重量液体的能量损失(水头损失)都相等。1、四、计算题:,一 4Q解：(1)管道流速：v Qd20.03流动状态在水力光滑区3.14 0.22一 vd 1Re -0.955m/s0.955 0.21.81061061110.31640.31640.25A cc 0 /0.25Re 1061110.0175则，吸入段沿程水头损失:hf吸d 2g._ 215 0.9550.01750.2 2 9.80.061m由汞水压差计可得过滤器3产生的局部损失为:hj3 12.6 h 12.6 0.05 0.63m则，吸入段局部水头损失:hj吸2ghj30

11、.53 2 0.4_20.9550.32 0.63 0.707 m2 9.8则，吸入段总水头损失hf吸 %吸0.0610.7070.768m(2)列水池断面0和泵出口断面2伯努利方程:2Po VoZo 2g2Z2-p1 hw2g63 0.8 1098000.95522 9.80.768H 84.45m则，泵的有效功率为:N泵 QH9800 0.03 84.4524.8kW2、田夫嗜b兼-a解：（1）取a、b两断面列伯努利方程:ZaPa2Va2gZbPbhfaAL14QI2V2出h h- hfa b hja b2g2403600hja1 d 2g2 V12g23.14 0.25215 1.359

12、20.030.25 2 9.81.359m/s0.170mhihi(2)取Zahfahjac 1.35926 0.565m2 9.81.35926.6 0.170 0.5652 9.85.77ma、Pac两断面列伯努利方程:2Va2ghfahjah2hjb0.85H 26.37mZc色0.1700.5651.507 242Vc2ghfahja cL21 d 2g2 V2 2g0.1700.5650.85 1.50760 1.35920.030.85m0.25 2 9.821.359210 1.507m2 9.83、解：射流加于平板的作用力只能垂直于平板，设平板对水体的反作用力为R。取 0、1、

13、2个断面间水体作为控制体，建立坐标系，并分析其受力及运动特性如图。列动量方程:x: Ry: 0Q2v2 cosQ2v2 sinQ°v0Q1v1由于v1v2 v0 30m / ssin由y方向动量方程可得:QiViQ2v2QiQ2由x方向动量方程可得:则：射流加于平板上的力与4、解：（1） v4Qmd2Revd1.218由于 2000<Re<105,.Qi arcsin 一Q2Q2v2 cosarcsin 300.036 0.0123-100.024 30 cos303100.036 30456.5NR等值反向。200 10003600 880-_23.14 0.25721

14、.218m/s0.2570.276 10411341管路流动位于紊流的水力光滑区，则:0.31644 Re0.31640.031411341则，管路水头损失为：hf1 2L v2d 2g50 1 03 1.2 1 820.031450 m0.257 2 9.8（2）取起点（1）和终点（2）两断面列长管的伯努利方程:7 p17p2Zl Z2 hf1 245 B 84 巡 450p84 450 45 4899800p 4.79MPa 即为管路总压降。5、解：曲面所受静水总压力可分解为Px、PZ,如图所示。（1）水平分量：PxhCAxh - r 98002.4 竺 0.8 15.68kN22（方向：一）（2）铅垂分量：3 232PzV rh - r298000.8 2.4 - 3.14 0.8233.59kN4 4（方向：J ）则：液体总压力 PR2 Pz215.682 33.59237.07kN ,PZ, 33.59P与水平万向的夹角为arctan一 arctan 65.0 （万向：）Px15.68Pz五、推导题：1、气体中声速 C依赖于密度、压强p、粘度 。试用因次分析法导出声速C的一般表达式。解：qLT1、pML-1丁1、pML-3、pML-1丁2,利用雷利法可得：量纲式为：LT 1 ML 3xML 1T 2yML 1T 1zM : 0 x y z求解待定指数：L:1 3x