多套完整流体力学试卷及答案

1、流体力学试卷及答案一一、判断题1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。5、稳定（定常）流一定是缓变流动。6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。8 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。D d9、 外径为D,内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为 。410、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大

2、于大气的压强。二、填空题1、 某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数汕=4cm，通过的流量为2L/S，分析当汞水压差计读数.汕=9cm，通过流量为 L/s 。 TOC o 1-5 h z 2、 运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。3、 因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。4、 断面平均流速 V与实际流速u的区别是 。5、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ，其适用条件是 。6、 泵的扬程 H是指 。7、 稳定流的动量方程表达式为 。8计算水头损失的公式为 与。9、 牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。10、 压力中心是指。三、简答题1、稳定流动与不稳定

3、流动。2、产生流动阻力的原因。3、串联管路的水力特性。4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？5、静压强的两个特性。6、连续介质假设的内容。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。8 因次分析方法的基本原理。9、欧拉数的定义式及物理意义。10、压力管路的定义。11、长管计算的第一类问题。12、作用水头的定义。13、喷射泵的工作原理。14、动量方程的标量形式。15、等压面的特性。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。17、分析局部水头损失产生的原因。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。19、流线的特性。四、计算题1、如图所示，将一平板垂直探入水的

4、自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q= 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Q= 0.036m3/s，不计重量及水头损 失。求射流加于平板上的力？2、有泵管路如图所示，流量Q = 240m3/hour ,泵的吸入管长L1 =15m ,沿程阻力系数=0.03 , 总局部阻力系数为= 6 ；压力管长L2 =60m , = 0.03，.一 :2 = 10，管径为0.25m。求：(1)已知泵入口处真空表读数6.6mH2O，求吸入高度h1。两个液面高差h2 =24m，求泵的扬程H。3、 水平直管半径为 R,不可压缩流体作层流流动，其半径r处点流速为u

5、，并等于管内平均流速 V。求证：r24、 如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设d =0.5m , h =2m , H = 2.5m。试分别求 出作用在两个球盖上的液体总压力。5、如图水泵进水系统，h=3m管径d=0.25m, 1、2断面间的总水头损失 hw =8.5V ，断面2处的2g真空度为 巴=4.08 mH 20，求流量。Y参考答案、判断题xVxVx xxxVx、填空题1、3 L/s2、=斯（m2/s）3、 因次和谐的原理，n定理4、过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的2 25、P! a =hi -P2z2，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力

6、2g丫 2g只有重力，所取断面为缓变流动6、单位重量液体所增加的机械能7、uundA 八 Fcs9、值始终保持一常数hf 二T二A,是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化, dy10、总压力的作用点三、简答题1、 稳定流动与不稳定流动。-在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改 变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。2、 产生流动阻力的原因。-外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。 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的

7、惯性，才是流动阻力产生的根本原因。3、 串联管路的水力特性。-串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路 总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端 泄出的流量。4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？-不是固定不变的。通过层流边 层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。二* 水力光滑管；水力粗糙管。5、 静压强的两个特性。-1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点静压强的 大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。6、 连续介质假设的内容。-即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介

8、 质组成，物质的宏观性质依然受 牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组 偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和 基本的物理定律，如 质量守恒定律，动量守恒定律 等。2 27、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为（_ Zi +邑+ a W =料二+压+ a2V2 + z2丄，其适用 Y 2gY 2g _条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。8、 因次分析方法的基本原理。-就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须 相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群n从而使变量减少。

9、Eu9、欧拉数的定义式及物理意义。其物理意义为压力与惯性力的比。10、压力管路的定义。-凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。11、长管计算的第一类问题。一一已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定 管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。12、 作用水头的定义。-任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以 重力加速度。含位置水 头、压力水头和速度水头。单位为m。13、 喷射泵的工作原理。-喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用 下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷 嘴附近的液体（或气

10、体）被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸 人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。14、 L 皿xUndA = E Fx, sUyUndArE F y, sPUzUndA = E Fz 三个方程为动量方程的 标量形式。15、等压面的特性。-作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。- ：( Uy) Uz) =0，其物理意ctexcyCZ义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为 零。17、 分析

11、局部水头损失产生的原因。-(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b)流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。雷诺数：18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。-惯性力与粘性力之比富劳德数:欧拉数:FrEuV2glPV2惯性力与重力之比压力与惯性力之比19、流线

12、的特性。-(1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的 流线形状始终保持不变，因此 流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则 在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度 为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速

13、较小。 四、计算题1、参见教材p.772、参见教材 p.63/p.703、参见教材p.1114、解：上面的盖为a盖,对于a盖，其压力体体积Vpa为h兀23(H -2)；d TOC o 1-5 h z 2133= (2.5 -1.0)0.520.5 0.262m3 HYPERLINK l bookmark690 o Current Document 12Fza=；Vpa=9 810 0.262 =2.57kN (方向 丫)左面水平的盖为c盖，对于c盖，静水压力可分解成水平及铅重两个分力，其中J Irj IrFxc =YH d2 =9 810 汉2.5汇一汉0.52 =4.813kN水平方向分力4

14、4(方向)兀3重方向分力Fzc=Vpc=9 8100.53 =0.321kN12(方向J )5、解：列自由液面1-1和2-2断面的伯诺利方程:pvv2v20 二 h v - 8.5 -Y2g2gv=v2得：v=1.49 m/sJ 23Q=v d = 0.073m /s4答：流量为0.073m3/s工程流体力学试卷二一、名词解释1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法 7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、 动模型区

15、二、是非题。1.2.3.4.5.6.7.8.驻点22、自流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。附面层分离只能发生在增压减速区。等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少 相对静止状态的等压面一定也是水平面。平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。 流体的静压是指流体的点静压。流线和等势线一定正交。附面层内的流体流动是粘性有旋流动。() TOC o 1-5 h z 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。 （ ） 11相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（ ）超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。 （）壁面静压

16、力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（）相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（）附面层外的流体流动时理想无旋流动。（）处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（）流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。（ ）流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（） 三、填空题。1、 1mm2O=Pa2、 描述流体运动的方法有 和。3、 流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 与的对比关系。5、 流量Q和，阻抗为S1和S2的两管路并联，贝U并联后总管路的流量Q为:总阻抗S为。串联后总管路的流量Q为，总阻抗S

17、为50000所以气流处于阻力平方区，（可采用粗糙度较大的管道），则阻力平方区的最低雷诺数 为50000贝相应的模型气流出口速度 Vm为：VrX 0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺为：二空 =0.9556.28若在模型内测得某点气流速度为 3.0m/s ,则车间相应点的速度为：Vn=v=3.0 X 0.955=2.87m/s &经分析可知，此流动的主要作用力是重力，所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付鲁德模型律可知:F n =F m，2Vmlng npnEun 二 EumHjPm由付鲁德准数相等推理得:2Vnln2Vmlm所以：Vn=j+m160.76 二 3

18、.04m/s由欧拉准数相等推理得:Pn厶Pm疋 _ V； _ J V： V： Im由:得:FnF MFnPm所以：13Fn3 Fm =163 4 =16384NI mI2mImI2mI3m7、建立下图所示的坐标，水流方向如图所示:当水流不动时:P1=P2=172kN/m2设Fx,Fy为水流作用于弯管的分力，如图Fx = Pi Ai - F2 A2 cos60 TOC o 1-5 h z 1600 21300 2 HYPERLINK l bookmark698 o Current Document X万向：=1723.14 ()2 -1723.14 ()20.54100041000= 42.5k

19、NY 方向：Fy =0 RAs ina6O0=0-172 X 1/4 X 3.14 X( 300/1000) 2X 0.86=-10.5kN对弯管的合力：R = . Fx2 - Fy2 =43.8kN方向为：a=arctan (Fy/Fx)=14当有流动时：由连续性方程得：1皆山=1二d；u2 = 0.87644解得：比=3.2m/s u2 = 12.4 m/s忽略阻力，应用伯努利方程，列1-1,2-2断面的方程：22口 U1P2 U22g2g带入数据解得：P2/r=10.2H20=10.2X 9.8=100Kn/ m2列动量方程：X 方向：p1A1 _P2A2cos600 一 Fx 二 JQ

20、(u2cos60 一 0)带入数据得：Fx=42.4kN同理：y 方向：Fy - P2A2sina60 = g (u2sina60 0)代入数据解得：Fy=15.2Kn合力为：R= . Fx2 Fy =45.1Kn方向为：a=arcta n (Fy/Fx)019.7h = rs in 4 5 = . 2m&解：Fx=Ihrhb =!2 9.82 4 =39.2kN212111厂厂Fy =rb（ 3.14r hh） =9.8 4 （3.14 22 -2 2 =22.3kN8 2 8 2F = Fx2 Fy2 =45.1kN9、 Q =uA 2gH=0.82 3.14 1 （竺）2 ? 10 5

21、=0.0161m3/s4100孔口与管嘴出流流动时，在出流管嘴内形成以真空区域主要原因是：流体具有粘滞 性，流体质点流动时存在惯性，流线不能发生直接拐弯，只能是光滑的曲线因此靠近水 箱一侧管嘴内壁形成真空。L=（ 34）D=（34） X 50=150-200 mm10、建立如图所示的坐标：设平板对水流的冲击力为R （方向与x轴正方向相同），如图中所示：射流出口速度：V。二-二电生 04由于平板是光滑的，所以仅有法向力，由动量方程（x轴方向）得: R=流出动量-流入动量0：Q0(-V0sinR = TQ0V0sin v=4 PQ0s inti兀d0所以平板所受冲击力大小与R相等，方向相反。由连续

22、性方程可得：Q0=Q1+Q2 由于射流是水平方向，且置于大气中，所以压力能不变，能量损失不计，由能量方程2 2 2 得：Vo =匕上，得vvv22g 2g 2g平板切线方向（y轴方向）无摩擦力， F =0满足动量守恒；即；0=(一 ：Qv2)- TQoVoCOsr化简得：Qi -Q2 = Q0COsn 1联立方程解得：Qi二丄Q（1 yosF21Q2Q0（1-cos）211、选取水平面为截面1-1，出口处为断面2-2，由伯努利方程知:2P1V0z1z212g22 . 2y 1 v2g丄W丄遽 aWd1 2gd2 2g 2g亠v.B厶2g连续性方程可知：v1 A - v2 A2所以- 2 -v2

23、d1422所以 10 0 0=0 0匕 0.012g.200 2g10000.012v1+ 0.3100 2g2g100050 4v：0.2磴2g所以 v1 =1.51m/s,所以 v2 = 4v Tr的水击称为间接水击。（9）a2型水面曲线是发生在陡坡坡上的 缓流一_流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程减小(指增大、减小或不变)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的一3/2次方成正比。 泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深he的共轭水深heht(ht为下游河道的水深，填写c、=、符号)答案：填写：:：、二、符号按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入l=25，当模型中某点的

24、流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流速为 vp=4m/sm/s。4、问答题：(每小题34分)什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困 难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析 其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解 决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流 量不变通过一变直

25、径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数入的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中 入仅是雷诺数Re的函数并与Re成反 比；在层流到紊流过渡区，入仅是Re的函数；在紊流光滑区 入=f1 ( Re);过渡区入=f2 (Re, 4；粗糙区入=f3 ( 4,紊流粗糙区又称为阻力平方区。RR 为什么舍齐公式v = C.、Ri只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是

26、前提， 动力相 似是保证，才能实现流动相似。从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量， 因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠 道中。分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜word文档可自由复制编辑比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水

27、断面上各点的渗流流速都相等且等 于 v= kJ。5、作图题:（1）定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。（5分）p（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态 充分长，各段糙率相同）（各渠段均（5分）6、计算题:（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2，长I=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为Z 1=0.2，Z 2=0.5,Z 3=1.0，沿程水力摩擦系数入=0.024,上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ?（10 分）解：按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面 建立能量方程 TOC o 1

28、-5 h z lv2H=hw=C）-（5 分）4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR0.2m ,Z = 0.2 汉 2十0.5+1.0=1.9 TOC o 1-5 h z 将参数代入上式计算，可以求解得到二 v= 4.16m/s , Q=vA = 2.662m /s（5 分）即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。（2）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径 D=7.5cm,喷嘴出口直径 d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与 喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R,行

29、近流速v0=0, 取动能校正系数和动量校正系数均为1。（ 15分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面11和喷嘴 出口断面22的能量方程2H 00 =0 0 空 0.5（5 分）2g求得喷嘴出口流速和流量为v2 = J2g汉5 = 9.9叽Q =v2 A2 =0.000314 m/s（1.5 分）橡胶管道内的流速为V3 = =0.706mS（1分）FF；对于喷嘴建立x方向的动量方程 P3A3 R = - ： Q（V2x - V3x ）R 二 P3A3 - EQ（V2 -V3）= 187.79 N（6.5 分）水流对喷嘴冲击力为R =即为手握喷嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道

30、，底宽b =10 m,水深h = 3 m,边坡为1:1，糙率n = 0.014,底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。（9分）解：计算渠道断面水力要素，A =bh mh2 =39m2（1.5 分）x = b 2 1 m2h = 18.49 m（1.5 分）A HYPERLINK l bookmark408 o Current Document R 2.11 m（1 分）xC =丄R -80.90m2 /s（2 分）n0 53Q = AC （R i） . = 144.93 m /s（3 分）湿周水力半径舍齐系数、去曰（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B= 18m，流量

31、Q= 265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问：（12分）1） 坝下游是否发生水跃？（ 4分）2） 如发生水跃，属于何种形式的水跃？（ 4分）3）是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。（4分）解:1）计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态,3q = Q/B =265/18 =14.72 m /sm因为收缩断面水深hc =1.1 m hk为急流，下游水深ht=4.7m hk为缓流,所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hcword文档可自由复制编辑_1) = 5.81m1.114.722(18：32、9.8

32、1.1因为 he ht，该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 估算消力池深d,取水跃淹没系数 眄二1.05则池深约为 d = q he- ht =1.0535.81 -4.7 = 1.40 m、判断题（对的打“ V”，错的打“ 乂，每题2分，共20分）液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。若平衡流体在 x、y、z方向的单位质量力分别为 X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方程为 5x 4y 3z = 0。流线和迹线实质是一回事。2理想

33、流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数的值在任一点上保持不变。P 2同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流量。实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。尼古拉茨实验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re有关。串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。、选择题（10分）P G V 伯努利方程中Z 7 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；动量方程A 仅适用于理想流体的流动C .理想流体与粘性流体的流动均适用流体在管内作层流流动时，其沿程损失A . 1B. 1.75 C. 1.7

34、52相对压强的起量点是A.绝对真空；B. 1个标准大气压；单位质量流体具有的机械能；通过过流断面的流体所具有的总机械能。B.仅适用于粘性流体的流动 D.仅适用于紊流hf值与断面平均流速 v的D . 2C.液面压强。D.当地大气压强;次方成正比。工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为13800B. 2320C. 2000D. 1000word文档可自由复制编辑三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）四、计算题（12分）如右图，直径为d = 150mm的圆柱，固定不动。内径为d 151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为 柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，

35、转动外筒，转速为n =100r/min，l = 250mm。测得转矩为T =9.0 9N m。求甘油的动力粘性系数J。五、计算题（20分）如右图所示，已知 dA = 150mm ，dB = 75mm，a = 2.4m， Q = 0.02 m3. s， Pa -Pb =1172N m2。2（1）如果A、B之间的水头损失表示为VA，试求值。2g水的流量（2）求出水银差压计中的读数h。六、计算题（20分）如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。七、计算题（10分）如图有一并联管路， 已知d1=100mm， 11 =80m， 1 =0.021 ；d2 =75mm， l2 =50m，2 =0.025 ；

36、Q=30 l/s，求 Qi、Q2。一、判断题（每题2分，共20分）液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。V若平衡流体在 x、y、z方向的单位质量力分别为 X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方程为 5x 4y 3z = 0 x流线和迹线实质是一回事。x25.理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数_P 匕）的值在任一点上保持不变。X26 同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流V7.实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。

37、x&实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。x尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。9.10.二、选择题（每题3分，共15分）1 . A2. C 3. A 4. D 5.三、画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）入与雷诺数Re有关。x实压力体四、计算题（12分）（7 分）A = n dln dnv =60h = 0.62mm2（3分）兀 X100X0!59 15 025 60 0.62 IJ 二 0.792Pa s（12 分）五、计算题（20分） 解：（1 ）以B为基准，取A、B断面列伯努利方程2 2Z +止+3人+卫b+bVbZA

38、2g ZB2g hl2Za =a; Zb =0; ： AB 7hl ：幺2g（8 分）4Q4Q又VAP，云（12 分）解:F =dy代入数值，=3.4(14 分)（2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为，从Pb开始，用逐段加减的方法推演到Pa ,可得pB b h - (h b a pA(18 分). 1由 Pa _ Pb = h - h，得 h二.(Pa Pba) = 9.5mm-(20 分)六、计算题（20分）解：取水平基准面0-0，过水断面的压强、速度及位置高度如由于i、n两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流,两断面的伯努利方程（设 二=1）2 21訂2卫盒hj(1)由于

39、在dt时间内从断面1到n的流速由V|变为v2,根据动量定理得P1A1- P2A2Pi( A2- Ai)A2 (Zi- Z2) 1=1A2V2 (V2 _ V1)整理得 V2（V2 -V1）=（P Z1）-（匕 Z2）g(2)(14 分)由（1）和（2）得hj =2g由连续性方程v2二彳代入上式得A2(18 分)其中七、计算题解：由hf1hj=(12V112g;,A1) 2(20 分)(10 分)= hf2 ；A2(3 分)- 2 、 21I1 /d 11 /(2g)二 Q2 /d2 2 /(2g):1-2 12 di则，代入数值得(7 分)-2 d 2 ：, 111：1 - ： 2Q1/Q2

40、=16/9Q1 Q?二 Q所以解出Q1 -16/25Q =19.21(l/s)Q2 =9/25Q =10.80(l/s)(10 分)贵州大学2007-2008学年第二学期考试试卷A工程流体力学参考答案及评分标准注意事项：1请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。满分100分，考试时间为120分钟。题号-一-二二三四总分统分人得分得分评分人、名词解释（共20分，每小题5分）1理想流体：实际的流体都是有粘性的，没有粘性的假想流体称为理想流体。2 .水力光滑与水力粗糙管：流体在管内作

41、紊流流动时（1分），用符号表示管壁绝对粗糙度，S 0表示粘性底层的厚度，则当 S 0时，叫此时的管路为水力光滑管；（2分）当S 0V时，叫此时的管路为水力粗糙管。（2分）3边界层厚度：物体壁面附近存在大的速度梯度的薄层称为边界层； 外法线上速度达到势流区速度的99%处的距离作为边界层的厚度，以（2分）通常，取壁面到沿壁面S表示。（3分）卡门涡街：流体绕流圆柱时，随着雷诺数的增大边界层首先出现分离，分离点不断的前移；（2分）当雷诺数大到一定程度时， 会形成两列几乎稳定的、 非对称性的、交替脱落的、旋转方向相反的旋涡， 并随主流向下游运动，这就是卡门涡街。（3分）得分评分人、简答题（共24分，每小

42、题6分）1流线的微分方程为dx _ dyVx(x,y,z,t) vy(x, y,z,t)dzVz(x, y, z,t)是怎么得来的?答：流线是速度场的矢量线。（1分）任一时刻t，曲线上每一点处的切向量dr = dxi dyj dzk （ i 分）都与该点的速度向量v x, y,乙t相切。即dr ”0（2分）i j k则 dx dy dz = 0（ i 分）Vx Vy Vz根据行列式运算规则，流线微分方程为dxVx(x, y, z,t)dydzVy(x, y,z,t)Vz(x, y,z,t)(1 分)2当理想正压性流体在有势的质量力作用下做无旋流动和有旋流动时，分别对应的欧拉积分和伯努 力积分的

43、结果都是2vPF = C2是不是说两种流动情况下的结论完全一样？答：不一样。（1分）欧拉积分的结果表明理想正压性流体在有势的质量力作用下作定常无旋流动时，单位质量流体的总机械能在流场中保持不变。（2分）而伯努里积分表明理想正压性流体在有势的质量力作用下作定常有 旋流动时，单位质量流体的总机械能沿流线保持不变，（2分）通常沿不同流线积分常数值有所不同。（1分）3公式埜二Ma2 -1 dV说明了什么问题？ TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark406 o Current Document Av（1 分）答：说明了变截面管流中，气体速度与通道截面积的关系。如要满足dv

44、0即气体流经通道，速度增加，则当Ma 1时， 岂：0,应采用渐缩喷管；（2 分） HYPERLINK l bookmark129 o Current Document vAdAdA而当Ma1时，少 0应采用渐扩喷管；（2分）Ma=1时， 少=0，喉部。（1分） HYPERLINK l bookmark453 o Current Document AA4.公式I v = 0，适用于什么场合，有何含义？答：适用于定常流动，（1分）不可压流体。（1分）它表明流场中三个方向的分速度沿各自坐标轴的 变化率相互约束，不能随意变化。亦可说，流体在 x,y,z 三方向上的变形速率之和等于零。即在流 动过程中不

45、可压流体的形状虽有变化，但流体体积保持不变。（4分）得分评分人四分析证明题（共24分，每小题12分）1 已知不可压粘性流体绕圆球流动，阻力Fd与球的直径d、来流速度U。、流体的密度p、动力粘度卩有关，试用n定理推求阻力Fd的表达式。Fdda2U0b2（2 分）解:f （FD，d,U。, ） =0选d,U0, p为独立基本量纲，可以组成5-3=2个n项写成量纲式M LT P 二L LT 4帀 L“c按量纲和谐原理求指数，对L :1 a 1 b1 - 3c1T :- 2 一M :6=1联立求解得：a1 = 2 b = 2Ci =1（1 分）同理：M LT =L a2LTb2M LC2L : - =

46、 a 2 b? _ 3c 2所以,120d2?U（2 分）FdT : 一1 - -b2C2联立求解得:a2 = 1b2 =1 c2 = 1 （1 分）P vdU0 dU0丄Re（2 分）f1（=0，阻力Fd 九強（Re）或Fd=（Re）- -d兀 4令 C d = （Re） 8, A =则：Fd =CdA 电2（4分）证：在Xy平面上任取 A和B点，AB连线如图所示，则dyi - dxj 丄 B（vxdy - vydx）A：B :. *1.4 287 22299.33m s （4 分)u=Maa=1.5 299.33 =449m s (2 分)2一底面积为45x50cm ，高为1cm的木块，质

47、量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度 u=1m/s，油层厚度0.05cm，斜坡角22.620 (见图示)，求油的粘度 。解：木块重量沿斜坡分力 F与切向力T平衡时，等速下滑mg sin v - lAdudyAU5 98 sin22.62 =0.0419Pa s0.5 0.45-0.0005网络教育工程流体力学模拟试题（二）、 单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备 选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选 或未选均无分。1 .交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（）A、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C、理想流

48、体 D、无黏流体2 牛顿内摩擦定律中的dU为运动流体的（dy dyA、拉伸变形B3 金属测压计的读数为、压缩变形: ）C 、剪切变形A、绝对压强p B、相对压强pC、真空压强p）D 、剪切变形速率D、当地大气压Pa4 文丘里管可用来测量 A、点流速）B 、点压强C 、断面平均流速在工程流体力学中，常取的基本量纲为（）A、质量量纲M长度量纲L、时间量纲TB、流量量纲Q长度量纲L、时间量纲TC、流速量纲V、长度量纲L、时间量纲TD加速度量纲A、长度量纲L、时间量纲T6 .静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力巳=PcA（二:ghcAx，式中的（A、pc为受压面形心处的绝对压强B、Pc为压力中心

49、处的相对压强C、Ax为受压曲面的面积D 、Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积7.圆管层流运动的断面流速分布为（）A、平面 B 、抛物面C、双曲面D 、对数曲面8 .已知不可压缩流体的流速场为Ux二f（y,z）,Uy二f（x）,uz = 0,则该流动属于（A、一元流 B 、二元流C、三元流D 、非恒定流9 .水力最优梯形断面渠道的水力半径 R-（）A 、 h/4B 、 h/3 C 、 h/2D、h10.渗流系数比尺上:=( )A、 i （长度比尺）B、V （流速比尺）C、七（流量比尺）D、t （时间比尺）、多项选择题（本大题共3小题，每小题4分，共12分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符

50、合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选 或未选均无分。 TOC o 1-5 h z .水在土壤中存在的形式主要有（）A、气态水 B、重力水C、毛细水D、薄膜水E、吸附水.水力相似一般应包括（）A、几何相似B、运动相似C、动力相似D初始条件相似E 、边界条件相似下列关于水流流向的说法中，不正确的有（）。A、水一定是从高处向低处流B、水一定是从流速大处向流速小处流C、水一定是从压强大处向压强小处流D水一定是从测压管水头高处向测压管水头低处流E、水一定是从机械能大处向机械能小处流三、判断改错题（本大题共2小题，每小题4 分,共8分）判断正误，将正确的划上, 错误的划上“X”，并

51、改正错误。.紊流的沿程水头损失hf与流速v成正比。（）.绝对压强可正可负。而相对压强和真空压强则恒为正值。（）四、简答题（10分）1.何谓渐变流？渐变流过流断面具有哪些重要性质？五、计算题（本大题共5小题，每小题10分，共50分）1.试设计一矩形断面小桥孔径 B。已知设计流量Q=30m3/s，桥下游水深 h=1.1m，桥下铺砌的允许流速v：=3.5m/s，桥前允许壅水水深 H1.5m，选定小桥进 口形式后知；-0.85, = 0.90，取动能修正系数T.0 （提示：铁路、公路标准孔径 一般有 4、5、6、& 12、16、20 米等）。2 .已知某市政长直输水管道的沿程阻力系数一 0.013，水

52、力半径R = 75mm，水流过I =1000m管长的水头损失hf =1.5m，试求该水管的通过流量 Q。一密闭贮液罐，在罐壁8.0m和5.0m高度处的金属测压计的读数分别为57.4kPa和80.0kPa，试求该贮液罐内液体的重度。某建筑小区欲修建一条混凝土抹面（n = 0.020）的矩形断面排洪渠道，已知设计流量Q =1.0m3/s，渠道底坡根据地形条件采用i =0.004，试按水力最优概念设 计该排洪渠道的断面尺寸。如图所示水流流经等径弯管，已知 A、B两点高差40cm, U形水银差压 管读数h=30cm，管流速度v=1.5m/s，若 水银/水=13.6，试求：A、B两点测压管水头差（za

53、卫A） -包 卫b）；:水；水A、B两断面间的能量损失hw。模拟试题（二）答案一、单项选择题（1X 2=20分）1 . B 2 . D 3 . B 4 . D 5 . A 6 . D 7 . B 8 . C 9 . C 10 . B二、多项选择题（4X 3=12分）1 . ABCDE 2 ABCDE 3 . ABCD三、判断改错题（4X 2=8分）1 . （ X ）层流的沿程水头损失hf与流速v成正比。2 . （ X ）相对压强可正可负。而绝对压强和真空压强则恒为正值。四、简答题（10分）1 .定义：流线近似为平行直线的流动称为渐变流；（5分）性质：过流断面近似为平面，过流断面上的动压强近似按

54、静压强分布，即z p/ C o （5 分） 五、计算题（10X 5=50分）1 .从v出发进行设计:2.3.4.y 2v 2判别流动状态hpa；C. P0 水银； D、不一定。 流动有势的充分必要条件是（）。A.流动是无旋的；B.必须是平面流动；C.必须是无旋的平面流动；D.流线是直线的流动。雷诺数Re反映了（）的对比关系A.粘滞力与重力B.重力与惯性力C.惯性力与粘滞力D.粘滞力与动水压力 密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设当地大气压为1个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为 水柱（）。A. 2m B. 1m C. 8m D. 2m如图所示，厂二门厂

55、，下述静力学方程哪个正确？A勺+聶=幻+醫B.勺+参为+着9下列压强分布图中哪个是错误的?10.粘性流体总水头线沿程的变化是（）。A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三种情况都有可能。三计算题（共3小题，共50分）1.如图所示，有一盛水的开口容器以 3.6m/s2的加速度沿 与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动，试求容器中水面的倾角，并分析 p与水深的关系。（15分） 2有一 30cm 15 cm的文德利管，接入铅垂的输油管上,油的流动方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为 30cm， 中U形管读数为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部两2面之间的压力差。（：?g =8825N/

56、m ） （20分）3.不可压缩平面流动的流函数为xy 23y 10， 势函数，如果存在，求其势函数。（15分）工程流体力学试题答案及评分标准一 名词解释（共10小题，每题2分，共20分）粘滞性流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或 粘性迹线流体质点的运动轨迹曲线流线一一同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线方向与流体在该点的速度矢量方向一致3层流一一流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混4量纲和谐一一只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项 的量纲必须是相同

57、的，等式两边的量纲也必然是相同的5偶极流一一由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动排挤厚度一一粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量损失，相当于中心 区理想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排挤厚度7顺压力梯度一一沿流动方向压力逐渐降低，边界层的流动受压力推动不会产生分离时均速度湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称为时均速度输运公式一一将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式io连续介质假说一一将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运 动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。二选择题（共10小题，每题3分，共30分）1BC

58、; 2B; 3D; 4B; 5A; 6C; 7D; 8B; 9B; 10A三计算题（共3小题，共50分）1. 如图所示，有一盛水的开口容器以 3.6m/s2的加速度沿 与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动，试求容器中水面的倾角，并分析 p与水深的关系。解：根据压强平衡微分方程式：/ y1 - 1（ 1 分）单位质量力：X =cos 30cZ = 0:1+ - ： （2 分）在液面上为大气压强，少代入（1分）word文档可自由复制编辑由压强平衡微分方程式，得：-a cos 30dx- (g + d sin 30)d? = 0-drcos 30 x - (g+ drain 30) z = c代入：

59、玄二0=0$得；00 自由面ZZg自由面方程；-tjcos30 x - (g + asin 30) %=tan & = dxa cos 30ga sin 30= 0.269;(2分)8 =仔(2 分)(4 分)任意点：dp 二 fir(a cos 30cir 一 gdza sin 30dz)p -pa cos30 pg paz sin30 + Cx = 0；= 0; p = 0C = 0p - -pa cos 30工一 pgz - paz sin 30代入自由面方程得:p=-a cos 30dx- (g + dt sin 30)dz + C 耗入0, z=0；时 p=0 得 C=0-a cos

60、 30 x - (g+osin 30)P = p (g + sin 30) hp与淹深成正比。（3分）2有一 30cm 15 cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为30cm,图中U形管读书为25cm水银柱，试求油的流量以及进2口与喉部两截面之间的压力差。（:g =8825N/m解：di =30cm印 302 =706.86cm2故 4(1分)d2 =15cm：.22a2152 =176.71cm2故 4（1分）g 8 8 2 N m：z=30cm （ 2 分）h =25cm水银柱=25 （1）133370 8825）8825=352.8cm 油柱（