《工程流体力学》复习题答案_72721426571249513

1、中国石油大学(北京)远程教育学院工程流体力学复习题答案一 判断题(1) 当温度升高时液体的动力粘度系数卩一般会升高。X(2) 连续性假设使流体的研究摆脱了复杂的分子运动，而着眼于宏观机械运动。V(3) 对于静止流体来说，其静压力一定沿着作用面内法线方向。V(4) N-S方程适于描述所有粘性流体的运动规律。X(5) 欧拉法是以研究个别流体质点的运动为基础，通过对各个流体质点运动的研究来获得整个流体的运动规律。X(6) 流线和迹线一定重合。X(7) 通常采用雷诺数作为判断流态的依据。V(8) 欧拉数的物理意义为粘性力与惯性力的比值X(9) 在牛顿粘性流体的流动中px+py+pz=3pV(10) 长

2、管指的是管线的距离较长X(11) 流体和固体的显著区别在于当它受到切力作用时，就要发生连续不断的变形即流动。V(12) 压力体中必须充满液体。X(13) 流体总是从高处流向低处。X(14)不可压缩流体的平面流动一定具有流函数。V(15)正确的物理公式一定符合量纲合谐性(齐次性)原理的V(16) 理想流体即使在运动中其所受的剪切应力也为0V(17) 串联管路各管段的流量相等V(18) 理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒。X(19) 从层流过渡到湍流和从湍流过渡到层流的临界雷诺数是相同的X(20) 尼古拉兹曲线是利用人工粗糙管得到的实验数据绘制的V(20) 发生水击现

3、象的物理原因主要是由于液体具有惯性和压缩性V(21) 并联管路各管段的水头损失不相等X(22) 流体质点是指微观上足够大，宏观上足够小，且具有线性尺度效应的分子团。(X)(23) 气体的粘度一般随着温度的升高而增大。(V)(24) 达西公式既适用于层流，也适用于紊流。(V)二 单选题(1) 动力粘度系数的单位是AA：Pa.sB：m2/sC：s/m2(2) 静止流体的点压强值与B无关A：位置B：方向C：流体的密度(3) 在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足A卫+Z=CpgBP=C丄+竺=CpV2+Z+=CCpg2gDpg2g(4) 串联管路AB有3段组成，设水头损失hfl>hf2&

4、gt;hf3，摩阻系数相等，管线长度也相等，中间无流体引入引出，则三段管线的流量之间的关系是BA：Q1<Q2<Q3B：Q1=Q2=Q3C：Q1>Q2>Q3(5) 动量方程不可以适用于CA：粘性流体的的流动B：非稳定流动C：以上两种说法都不对(6) N-S方稈不可以适用于DA：不可压缩粘性流体的流动B：不可压缩理想流体的非稳定流动C：不可压缩理想流体的稳定流动D：非牛顿流体的运动(7) 下列说法中正确的是BA：液体不能承受压力B：理想流体所受的切应力一定为0C：粘性流体所受的切应力一定为0(8) 己知某管路截面为正方形，边长为12cm,其水力半径为CA：12cmB：6cm

5、C：3cm(9) 其它条件(流体和管材，管径和管壁厚度等)均相同的情况下，当管路中液体流速增加，则水击压力会AA：增加B：减小C：不变(10) 单位时间内，控制体内由于密度变化引起的质量增量等于从控制面D。A. 流入的质量B.流出的质量C.流入与流出质量之和D.流入与流出质量之差(11) 以下关于流体静压力说法中错误的是CA. 静压力沿着作用面的内法线方向B. 流体与固体的接触面上静压力将垂直于接触面C. 静止流体中任一点的静压力大小与作用方向无关，因此静止流体对固体接触面上的作用力是一个(12) 雷诺数表征C之比A：压力与粘性力之比B：惯性力与重力这比C：惯性力与粘性力之比(13) 静止的水

6、仅受重力作用时，其测压管水头线必为AA：水平线B：向下直线C：斜线(14) 流体连续介质假设包含CA.质量分布假设B.质量分布假设、运动连续假设C.质量分布假设、运动连续假设、内应力连续假设(15) _A一的沿程阻力系数与雷诺数无关A.阻力平方区B.紊流光滑区C.层流区三 简答题(1) 试写出欧拉平衡方程式，并分析其适用条件X-丄屯=0,Y-丄空=0,Z-丄型=0pdxpdypdz适用于绝对静止状态和相对静止状态，适用于可压缩流体和不可压缩流体。(2) 试写出理想流体的伯努利方程，并解释其中每一项的含义三项分别是压力水头、速度水头和位置水头，分别代表压力能、动能和重力势能（3）试比较流体力学研

7、究中欧拉法和拉格朗日法的不同？研究流体运动的方法主要有两种：（1）拉格郎日法：把流体质点作为研究对象，跟踪一个质点，描述它运动的历史过程，并把足够多的质点运动情况综合起来，可以了解整个流体的运动。（2）欧拉法：主要研究流场中的空间点，观察质点流经每个空间上运动要素随时间变化的规律，把足够多的空间点综合起来得出整个流体运动的规律。（4）试叙述什么是连续性假设？在流体力学领域内，一般不考虑流体的微观结构，而且假设流体是充满整个空间而不留任何空隙的，即把流体看作连续介质。这样就可以把大量离散分子和原子的运动问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。（5）粘性及粘性的表示方法流体微团发生相对运动

8、时产生切向阻力的性质称为流体的粘性常用的表示方法：动力粘度、运动粘度，也可以用相对粘度表示（不扣分）（6）什么是系统和控制体？系统是一团流体质点的集合，它始终包含着相同的流体质点，而且具有确定的质量。控制体是指流场中某一确定的空间区域，这个区域的周界称为控制面。控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系统是固定不变的，它所包含的流体的量可能时刻改变。（7）层流和紊流的区别以及判别准则流动状态主要表现为流体质点的互相摩擦和变形，这种流体质点互不干扰各自成层的流动称为层流；流动状态主要表现为流体质点的互相掺混，这种流体质点之间互相掺混杂乱无章的流动称为紊流；一般Re<2000时认为是层流，Re&

9、#39;2000即可认为流动为紊流。（8）试叙述压力体的概念压力体是由液体的自由表面、承受压力的曲面和该曲面的边线向上垂直引伸到自由液面或其延伸面的各表面所围成的体积。（9）什么是势流叠加原理？理想不可压缩流体平面势流具体包含哪些简单流动形式，通过势流叠加原理可得到哪些复杂流场，试分别写出其名称。（至少分别写出两种）答：势流叠加原理：叠加两个或更多的流动组成一个新的复合流动，要想得到该复合流动的流函数（势函数），只要把各原始流动的流函数（势函数）简单代数相加起来即可。理想不可压缩流体平面势流简单流动形式：均匀直线流动、点源、点汇、纯环流运动等，通过叠加可以得到偶极流、源环流动、汇环流动、绕圆柱

10、体的无环量流动、绕圆柱体的有环量流动等。（10）通过漏斗吹乒乓球，球会被吹起来吗？为什么？答：不会；在乒乓球紧贴漏斗壁的情况下，吹气时气流沿漏斗壁流出，吹气气体流速快，于是乒乓球下端空气流速较上方大，由流体力学伯努利原理可知下端气压小于上方气压，这样由于空气压力作用，乒乓球不会被吹起来。四 计算题（1）如图所示，一铅直矩形阀门，己知闸门上缘距液面hl=lm,闸门高h2=2m，宽b=2.5m,求闸门上的静水总压力b解：取坐标系y方向向下，则dF=pgyb-dy所以积分得F二pgbhh=98kNc(2)如图所示，一铅直矩形闸门两测均受到静水压力的作用，已知h=4.5m,h2=2.5m,闸门宽度lm

11、,求作用在闸门上的静水总压力大小及作用点。(10分)解：作用在闸门上的总压力为两测水压力之差，即P=yhA-yhA=68670Nc11c22作用点离底部距离L为：L=1.8m(3)己知平面流动的速度分布为u=x2+2x-4y，v=-2xy-2y，试确定流动是否满足连续性方程？是否有旋？解：詈谒=2X+2-2X-2=°所以流动符合连续性方程1(dv2Qx-2(-2y-4)=所以流动是有旋的(4)相对密度0.9的原油，沿内径3°°mm、壁厚1°mm的钢管输送。输量2°4t/h,钢管弹性模量为2.°6x1°iiPa，原油弹性系数为

12、3.32x1°9Pa，试计算原油中的水击波速和最大水击压力。己知答案：求解水击波速E=(3.32x1°9厂90°=1921m/s19214Qv=nd24x0.0633.14x0.33=0.892m/s1+300X3.32+10x206运算得到结果c二1577m/s求解油的流速224/Q=360009=0.063m3/s求解水击压力p=pcv=900x1577x0.892运算得到结果p=1.266x106Pa=1.266MPa(5)某一管路的管径为0.02m,若温度为15°C的水通过此管时，平均流速为1m/s,问流动状态是层流还是紊流？(水的粘度为0.01

13、14X10-4m2/s)解：Re=ud/v=0.02*1/(0.0114*10e-4)=17500>2000为紊流(6)已知(1)平面流动的流速为u=x2+2x-4y,v=-2xy-2y，问：流动是否连续；(2)平面流动的流速为V=3x2y2亍-2xy3j，问：流动是否连续。dudv解：+=2x+2+(-2x2)=0连续dvdxdy色+空=6xy2-6xy2=0连续dxdy(7)下图所示是一种酒精和水银的双液测压计，当细管上端接通大气时，酒精液面高度读数为0当酒精液面下降Ah=30mm时，求细管上端的相对压强。己知D=5mm,D2=20mm,D3=50mm,酒精密度为800kg/m3，水

14、银密度为13.6kg/L。解：当细管酒精液面下降人件=30mm时，因为移动的液体体积相等中间酒精下降的高度Ah-D2二22Ah-62-D2）=同理可以得到3D3D2Ah-D2，11因此Ah=Ah万a2=30xf-5'120丿=1.875mmAh=30x因此3502-202=0.357mm所以相对压力为P=P2g(Ah+Ah)+32Pg(Ah-Ah)=518Pa112（8）今欲以长1=800m，内径d=50mm的水平光滑管道输油，问输油流量欲达135L/min，用以输油的油泵扬程为多大（设油的密度P=920kg/m3，粘度卩=0.056Pa-s）Q135x10-3m/V=1.146m/兀

15、兀/sd260xx0.052解：平均流速440.056Re=Vdp=1.146x0.05x920=941流动雷诺数卩0.056<2300为层流lV264lV2648001.1462h=X=xx=72.84m沿程水头损失fd2gRed2g941°052x9-81（9）假设水在管径d=0.06m,管长1=2500的管道中，其运动粘度系数为v=1.3xl0-6m3/s,管路的绝对粗糙度A=005mm，己知流动处于水力光滑区，且水头损失为66.57m,试求水的流量？解：因为已知流动处于水力光滑区，所以h二0.0246Q1'75°L（5分）fD4.75'hD4.75）11.75因此可以得到Q=八人“二0.0035m3/s（5分）（0.0246dL丿（10）下图所示为消防水龙