流体力学准则化作业答案第三章

1、精心整理精心整理流体力学标准化作业（三）流体动力学本次作业知识点总结1.描述流体运动的两种方法（1）拉格朗日法；（2）欧拉法。2. 流体流动的加速度、质点导数流场的速度分布与空间坐标（x,y,z）和时间t有关，即 流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即 投影式为或a= = +（u ）udt ct在欧拉法中质点的加速度du由两部分组成，；：u为固定空间点，由时间变化引dt戲.起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。（人川为同一 时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流 场的不均匀性引起。欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对

2、时间的变化率 称为该物理量的质点导数或随体导数。例如不可压缩流体，密度的随体导数3. 流体流动的分类（1） 恒定流和非恒定流（2） 一维、二维和三维流动（3） 均匀流和非均匀流4. 流体流动的基本概念（1） 流线和迹线 流线微分方程 迹线微分方程（2） 流管、流束与总流（3） 过流断面、 流量及断面平均流速 体积流量质量流量断面平均流速（4）渐变流与急变流5. 连续性方程Q udA (m / s)AQm二AudA (kg/s)QAudAv二A A精心整理精心整理（1） 不可压缩流体连续性微分方程（2） 元流的连续性方程（3） 总流的连续性方程6. 运动微分方程（1） 理想流体的运动微分方程（欧

3、拉运动微分方程） 矢量表示式（2） 粘性流体运动微分方程（N-S 方程）矢量表示式f丄p八2U二二（UN）UP渔7. 理想流体的伯努利方（1） 理想流体元流的伯努利方程（2） 理想流体总流的伯努利方程8.实际流体的伯努利方程（1） 实际流体元流的伯努利方程（2） 实际流体总流的伯努利方程10.恒定总流的动量方程投影分量形式精心整理标准化作业（5）-流体运动学选择题1. 用欧拉法表示流体质点的加速度a等于（）。A.匹 B.;：vC.（v：） vD.旦（v J vdt2act2. 水在一条管道中流动，若两截面的管径比di.d2=3，则速度比 w 为（）。A. 3 B. 1/3 C. 9 D. 1/

4、93. 通过一个曲面上的体积流量与曲面上的（）有关。A.法向速度 B.切向速度C.密度分布D.压强4. 连续性方程表示控制体的（）守恒。A.能量 B.动量 C.流量 D.质量5. 在（）流动中，流线和迹线重合。A .不可压缩B.无黏 C.恒定D.非恒定6. 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件是（）A .理想流体B.黏性流体C.可压缩流体D.不可压缩流体7. 当陨星在天空中下坠时，其划过的白线是（）。A.流线 B. 迹线 C. 等势线 D. 等流函数线8. 欧拉法（）描述流体质点的运动。A .直接 B .间接C.不能D .只在恒定时能。9. 流体微团的运动与刚体运动

5、相比，多了一项（）运动。A .平移 B .旋转C.变形D .加速10. 均匀流是（）。C.向心加速度为零D.合加速度为零11. 一元流动限于（）。A.流线是直线 B.速度分布按直线变化C.运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数 精心整理A.当地加速度为零B. 迁移加速度为零精心整理精心整理D .运动参数不随时间变化的流动。12已知不可压缩流体的流速场为Ux=f（y,z）,Uy= f（x）,匕=0，则该流动为（）A. 一元流B.二元流C.三元流D.均匀流13恒定流是（）15根据图 1 所示三通管流,A.qvi qv2- qv3B.qV1 -qV2= qV3C.qV1 =qV2 qV3D.qv1

6、qV2qV3= 0二、填空题1. 流线一般不能相交，且只能是一条 _曲线。2. 体积流量qv与质量流量qm的关系是_ 。3. 渐变流断面上各点的测压管水头z P近似等于pg4.在研究工程流体力学时主要采。5. 用欧拉法表示流体的质点加速度由和_两部分组成。三、判断题1.根据流动的分类，三元流是指口乂72厂0心=0的流动。（）2.恒定流的迁移加速度等于零，而均匀流的当地加速度等于零。（）3.若流动的合加速度不等于零，则该流动必为非恒定流。（）4.恒定流是指运动要素不随时间和空间变化的流动。（）5.均匀流是指过流断面上各点流速均匀相等的流动。（6.急变流是指流线近似为平行直线的流动。（7.渐变流是

7、指流速分布沿程不变的流动。（8.拉格朗日法是以流场中每一流体质点作为研究对象。（）9.驻点上流线是相交的，这是因为驻点速度为无穷大的缘故。（）10. 过水断面都是平面。（）四、计算题1. 已知流场中的速度分布为u二yz t，v=xz-t，-二xy。（1） 试问此流动是否恒定？（2） 求流体质点在通过场中（1，1，1 ）点时的加速度。2. 一流动的速度场为（x 1）t2i （y - 2）t2j，试确定在 t=1时，通过（2， 1 ）点的迹线 方程和流线方程。A.流动随时间按一定规律变化B.各过流断面的速度分布相同C.各空间点上的运动要素不随时间变化D.迁移加速度为零可得精心整理精心整理3. 不可

8、压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？（1）Ux=2x2y2;Uy眾一x（y22y）（2） 匕=xt 2y；Uy=xt2-yt（3）ux= y22xz uy= -2yz x2yz; uz= x2z2x3y4214.已知速度场Ux=xy2,Uy -y3,uxy，试求（1）点（1, 2, 3）的加速度；（2）3是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。精心整理精心整理1.2.3.4.5.6.7.8.9.标准化作业（6）伯努利方程、选择题应用总流的伯努利方程时， 两过水断面之间 （ A.必须都是急变流C.不能出现急变流 伯努利方程中z PB.必须都是缓变流D.

9、可以出现急变流2、牛表示（ 內2gA.单位重量流体具有的机械能C.单位体积流体具有的机械能 皮托管用于测量（）。A.点速度 B.压强 C.密度如图 1 所示，输油管路中安装有一文已知水银压差计中水银柱高差为A.B.单位质量流体具有的机械能D.通过过流断面流体的总机械能z2+匹 HZ|J电丿C.-1水银hppD.1P图 1D.流量C.密度=()D.流量 丘里流量计，hp，文丘里用于测量A.点速度关于水流流向的正确说法是A. 水一定是从高处往低处流B. 水一定是从流速大处往流速小处流C. 水一定是从机械能大处往机械能小处流D. 水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流伯努利方程中 z P）。B.

10、压强:v2表示（中2gA .单位重量流体具有的机械能；C.单位体积流体具有的机械能；水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，A.Pl P2B.P1 =P2C.B .单位质量流体具有的机械能；D .通过过流断面流体的总机械能。断面形心点的压强，有以下关系（P1：P2D.不定图 2 所示文丘里管，已知管道直径di=100mm，喉道直径d2=50mm，文丘里流量计 系数=0.94，水银压差计读数hP=25cm，则通过管道的水流量q（）A.0.030B.0.025C.0.020D.0.0110.图 3 所示等径长直管流中，M-M 为过流断面，N-N 为水平面，则有（）A.P1 =P2B.P3二P4m3/s。

11、精心整理精心整理精心整理精心整理二、填空题1._ 只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的 _ 小，就能判断出流动方向。2.水管内径d=150mm，在 1 小时内排水10m3，则管内流量Q =_ _断面平均流速 _ 。 一3. 列伯努利方程式时，过水断面必须取4. 黏性流体总水头线沿程的变化5. 安装在风道内的毕托管的测速管和测100mmH2O，若毕托管的流速系数为 密度为1.12kg/m3，则风道内的风速为_ m/s。二、判断题1.由于黏性是流体的固有属性，因此，不管是理想流体还是实际流体，其机械能总是沿程减小的。（）22. 在流量Q一定条件下，流速水头V与管径d成正比。（）2g3.

12、 渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地看作与静水压强分布规律相同（）4.实际流体总水头线是沿程下降的，而测压管水头线在一定条件下会沿程升。（）5.位置高度与测压管高度之和，称为测压管水头。（）6. 测压管水头线沿流体的流动方向是时升时降。（）7. 虹吸管最高处的压强大于大气压。（）四、计算题1. 水流过一段转弯变径管，如图 5 所示，已知小管径d 200mm，截面压力p 70kPa, 大管径d2=400mm400mm,压力P2=40kPa，流速v1m/s。两截面中心高度差z = 1m, 求管中流量及水流方向。图 52. 利用皮托管原理，测量水管中的点流速u，如图 6 所示。如读值60mm

13、，求该点 流速。图 63. 高压水箱的出水管如图 3-4 所示，出水管的直径D=0.1m，当阀门关闭时，压力表 的读PlP2z1zg-g图 2D.Z3 -Pa图 4压管间的压差为0.99，风道内空气的精心整理精心整理数为4.9 104N/m2，当阀门打开时压力表的读数为1.96 104N/m2。不考虑水头损失 时，试求出水流量。若水头损失为2.5m时，求出水流量。图 74. 如图 8 所示，两个紧靠的水箱逐级放水，放水孔的截面积分别为Al与A2，试问：hi与h2成什么关系时流动处于恒定状态？这时须在左边水箱补充多大流量？图 85. 离心式通风机如图 9,用管道 A 从大气中吸取空气，在直径D=

14、0.2m处接一玻璃管， 其下端插入水槽中，水沿此管上升H=0.25m，空气密度为1.23kg/m3。求每秒钟管道 A 所吸取的空气量。图 96. 如 10 图所式。设一虹吸管a = 2m，h=6m，d=15m。试求：（1）管内的流量；（2）管内最高点S的压强；（3）若h不变，点S继续升高（即a增大，而上端管口始终浸 入水内），问使吸虹管内的水不能连续流动的值a为多大？图 10精心整理精心整理标准化作业（7）-动量方程一、选择题1. 恒定总流的连续性方程、伯努利方程、动量方程中的流速为（）。A.断面平均流速B.断面上的最大流速C.断面形心处的流速D.断面上压力中心处的流速2. 在应用恒定总流的动

15、量方程二F =】qv应2 - M 解题时，F中不应包括（）A.重力B.压力C.阻力D.惯性力3. 流量为Q，速度为v的射流冲击一块与流向垂直的平板，则平板受到的冲击力为 （）。A.Qv； B.Qv2； C.:Qv ； D. Qv2。4. 应用动量方程时求流体对物体的合力时，进、处口的压强应使用（）。A.绝对压强； B.相对压强；C.大气压； D.真空度。5. 应用动量方程时，一般要联立（）才能求解。A.伯努利方程；B.连续方程；C. A 和 B。二、填空题如图 1 所示，三种形式的叶片受流量为Q、流速为v的射流冲击，则叶片受冲击 最大的是，最小的是。三、计算题1. 水力采煤用水枪在高压下喷射强

16、力水柱冲击煤层，如图2 所示。喷嘴出口直径d =25mm，出口流量为Q = 0.005m3/s，求水流对煤层的冲击力。图 22. 如图 3 所示，直径D =80mm的油缸端部有d = 20mm的小孔。若忽略活塞的重量和能量损失。试求活塞上的作用力F -3000N、油从小孔出流时，油缸将受多大的作用 力。图 33. 如图 4 所示， 水由喷嘴射出， 已知流量 Q=0.4m3s， 主管直径 D =0.4m， 喷口直 径d =0.1m，水头损失不计，求水流作用在喷嘴上的力。图 44. 如图 5 所示，水平方向的水射流，流量Q1，出口流速v1，在大气中冲击在前后斜 置的光滑平板上，射流轴线与平板成 二角，不计水流在平板上的阻力。试求：（1） 沿平板的流量Q2、Q3（2）射流对平板的作用力。图 55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p117.6 104Pa，管中流量Q=，若直径d1300mm,d2= 200mm,精心整理精心整理转角.=60，如图 6 所示