流体力学习题1

1、流体力学习题一、判断题：沿程水头损失源于流体的粘性切应力。 （ ）水头损失与速度的关系之不同， 是因为流动存在两种不同的流态（）介于有层流和紊流之间是一种相对稳临界状态。 （ ）紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。 （ ）流体作层流运动时， 流体的质点相互掺混， 但没有漩涡产生。 （ ）流体的粘性越大，其临界速度越大。 （ ）由于临界速度有上下临界速度之分， 所以临界雷诺数也有上、 下临界雷诺数之分。 （ ）粘性流体在圆管中流动时，截面上的速度分布是均匀的。 （ ）在工程实际中， 一些管道截面不是圆形， 此时达西定律不再适用。（）在紊流中， 脉动速度引起的动量交换很强烈， 紊流切应力

2、远大于粘性切应力。 （ ）对于圆管中的紊流，切应力主要集中分布于壁面附近。 （ ）在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。 （ ）水击现象是一种定常流动。 （ ）在工程实际中并联管路通常按长管处理。 （ ）尼古拉兹曲线是由实际管路实验得到的一系列曲线。 （ ）当求解实际工程问题的沿程水头损失系数时， 可以通过查莫迪图进行计算。 （）水力滑管是表面比较粗糙的管。 （ ）对于层流问题，不需要判断管道是水力光滑管还是水力粗糙管。（）雷诺数是一个无量纲数， 它反映流动的粘性力与重力的关系。 （ ）实际流体都具有粘性。 （ ）对于非恒定流，在不同时刻，流线在空间的位置是不同的，仅在恒定流时，其空间位置

3、不随时间变化。 （ ）均匀流每一个流体质点的流速（ 大小和方向 ） 沿程不变。 （ ）连续性方程vA=常数，成立条件要求流体不可压缩。对于可压缩流体恒定流，连续性定理是质量流量沿程不变。 （ ）理想气体状态方程在气体流动中常用到，它反映了某一状态下，压强、密度和温度的关系，这里的温度是指绝对温度。 （ ）流体流动的方向是由总能量（ 总水头 ）大的断面流向总能量小的断面（ ）流体是流动方向是由位置水头大的断面流向位置水头小的断面。（）二、填空题.由于粘性的存在，流体内部以及流动壁面处存在.粘性流体在流动过程中，克服粘性阻力时要消耗一定的.水头损失可分为两种类型：和.沿程水头损失是流体在运动中壳正

4、粘性切应力而引起的水头损失。.流体在运动时，如果粘性切应力是一个常数，那么流程越长，则 水头损失就_。.流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变形，并出现许多大小小的耗散一部分 这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。.在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过一流态属于紊流。.粘性流体的圆管中流动，其流速分布在管壁上，由下粘附作用，其速度为在轴线上达到一.在紊流情况下速度可分如均流速和.紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式， 比旋转抛物面要均 匀得多，这主要是因为脉动速度使流体质点之间发生强烈的使速度分布趋于均匀。.在工程实际中，如果管道

5、比较长，沿程损失远大于局部损失，局 部损失可以忽略，这种管在水力学中称为三、选择题1.沿程损失系数入的量纲（单位）为 。(A)(B)(A)(B)(C)2.(D)圆管流动中，层流的临界雷诺数等于无量纲。(A) 2320 (B) 400 (C) 1200 (D) 50000(A) 2320 (B) 400 (C) 1200 (D) 500003.雷诺数Re表征之比。(A) 粘性力与压力 (B) 惯性力与重力(C) 粘性力与质量力 (D) 惯性力与粘性力层流中，沿程水头损失与速度的 次方成正比。(A) 1 (B) 1.5 (C) 1.75 (D) 4.2圆管流动中，雷诺数Re 的表达式是 。(B)(

6、A)(C)(D)在管流中，如果两个截面的直径比为,则这两个截面上的雷诺数之比为(A) 2 (B) 4 (C) 1/2 (D) 1/4紊流切应力是由于而产生的。(A) 分子的内聚力 (B) 分子间的动量交换(C) 重力 (D) 脉动速度引起的动量交换湍斑出现在 。(A) 层流 (B) 充分紊流 (C) 层流到紊流的过渡(D) 任何一种流动中12. 壁面切应力 等于12. 壁面切应力 等于普朗特的混合长度假说建立了 之间的关系。(A) 粘性切应力与紊流切应力 (B) 脉动速度与时均速度的梯度(C) 脉动速度与时均速度(D) 紊流切应力与压力.如果，则沿程损失系数入不受壁面粗糙度的影响。(A) Re

7、 足够大 (B) 管径 d 足够大 (C) 粘度足够大(D) 流量较大. 紊流的动能修正系数 层流的动能修正系数。(A) (B) (C) = (D) (B) (C) = (D) 等于. 壁面切应力(A)但1V2/8(C)(A)但1V2/8(C)13.局部损失产生的主要原因是(D)(A)(B)（A）壁面切应力（B）流态的变化（C）流体的粘性（D_局部漩 涡和二次流.管道面积突然扩大的局部水头损失(C)(D).长管是 的管道。(A)管长大于100m 回 沿程损失远大于局部损失(C)沿程损失系数入较大(D)沿程水头损失大于5m.是并联管路的计算式。(D).水从一个水池经一条管道流出大气，求出流量Q时

8、，应对这两个截面应用伯努利方程。(A)管道的入口和出口(B)水面和管道入口(C)水面和管道出口(D)管道进口和低水池液面. 一条管道将水从高水位的水池引入低水位的水池，应用总流的伯努 利方程时，应选择的两个截面是 。(A)两池水面(B)管道的进、出口(C)高水池液面和管道进口 (D)管道进口和低水池液面.虹吸管最高处的压强大气压。(A)大于(B)等于(C)_小于(D) a和b.水击是。(A)水流对管壁的压力(B)_水压强发生急剧升高和降低的交替变化 现象(C)水射流对阀门的冲击.分析水击现象时，必须考虑 的影响。(A)水深(B)水的粘性(C)_流体的压缩性和管壁的弹性(D) 雷诺数(B).式是

9、水击压强的计算式。(A)(C)(D)三、名词解释：.二次流：流动的主流方向发生改变时，会产生与主流方向相正交 的流动，称为二次流。.水击：在工业管道中，为了调节流量，管道的阀门常常要开启和 关闭，如果阀门突然关闭，使液体的流速突然改变，引起管内流 体压强发生大幅度的波动，这种现象称为水击。.急变流：在管道流动中，如果某处流线的曲率半径都很小则称为 急变流。.缓变流：在管道流动中，如果某处流线的曲率半径都很大则称为 缓变流。.体积流量：单位时间内，流过某一曲面的流体的体积称为该曲面 的体积流量，简称流量。.质量流量：单位时间内，流过某一曲面的流体的质量称为该曲面 的质量流量。.粘性底层：根据紊流

10、速度分布特点，在壁面处，流体速度比较小 流态仍为层流，这一层层流区被称为粘性底层。五、简答题：.说明管道流动紊流时均流速的分布函数，分析其原因。答：紊流区的时均速度分布具有对数函数的性质，它比抛物面的分布要均匀得多，这主要是因为脉动速度使流体质点之间发生强烈的动量 交换，速度分布趋于均匀。.简述伯努利方程成立的条件。答：流动定常；不计粘性力的影响；流体不可压缩；质量力仅为重力； 方程仅沿流线成立。.说明何为局部水头损失和沿程水头损失。答：水头损失可分为两种类型：局部水头损失和沿程水头损失。沿程 水头损失是流体在运动中克服粘性切应力而引起的水头损失。流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障

11、碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变形，并出现许多大小小的漩涡，耗散一部分机械 能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。.简述局部损失产生的原因。答：一是边壁的急剧变化，在主流和边壁之间产生旋涡区，旋涡的出 现大大增大了紊流的脉动速度，引起了流体机械能的损失。二是主流 的方向改变，会产生与主流方向正交的二次流， 这种二次流耗散了主 流的机械能。.简述管网计算的两个条件：答：节点连续条件：每个节点上，流入的流量等于流出的流量。环路 水头闭合条件：环路方向上，各管的水水头损失代数和为零。六、计算题：1.用直径d 200mm,长l 3000m,粗糙度0.2mm的管道输送密度900kg/

12、m3的石油，流量Q 27.8 10 3m3/s,油的运动粘性系数冬季： 1.092 10 4m2/s,夏季： 0.355 10 4m2/s,求其沿程损失。解：V -Q7 0.885m/sd2冬季：Re Vd 1620 2320 2-, l V 64 hf, 一d 2g Re2hf 23.65（油柱）Re d 2g夏季：Re Vd 4986因为：4000 Re 80 d 80000所以应用勃拉修斯公式hf0.3164Re0.25l V20.037822.64（油柱）d 2gd、l、H入、已进、S阀门d 2g2g解得：v2.如图所示管流，已知: 求：管道通过能力Q2g2gH l d2 v2g阀门由

13、连续方程计算流量得:Av d22gH l进 阀门3.用直径d 200mm,流量Q0.025m3/s(1)圆管内流体为水，其运动粘度 体是石油104m2/s。d试送别以下两种情况的流态：1.141 10 6m2/s , (2)管内流解：V（1） Re4Q-d7Vd0.7958m/s139492 2320 ,紊流;ReVd 1592 2320 ,流动为层流4.平面流动速度分布为-22u ax yx,v xy by如果流体不可压缩，试求a,b的值 解：3 _(v) _(w)x y z（u）（v）2ax 1 x b 0 x ya 0.5,b 1.长l 1000m,直径d 150mm的水平管道，出口压强

14、为大气压，入口920kg/m3,其运动的表压强为0.965 106Pa,管内石油的密度为粘度 4 104m2/s,试求体积流量。解：0.368kg/m s假定流动为层流V -匹曳 1.8438,Re Vd 691 l 8故为层流，与假定相符，于是流量为Q V 0.0326m3/s4.油管的直径d 300mm ,流量Q 0.03m3/s ,其运动粘度 120 10 6m2/s,求管长l 30m的沿程损失。解：v J4Q_ 0.4244m/s,Re Vd 1061 2320 d 4264V 0.0544m（油柱） Re d 2g.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= 20ml吸水管管径D1= 0.2m,长度l