流体力学试题及答案2

流体力学试题一、判断题（每题1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（）2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。（）3、公式h八d2g既适用于层流，也适用于紊流。（）4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。（）5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。（）6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。（）7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。（）8、圆形管的直径就是其水力半径。（）9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。（）10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。（）二、填空题（每空2分，共20分）1、流体是在任何微小的的作用下都能够发生的物质。2、当压力体与液体在时为实压力体，否则为虚压力体。3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有和。4、简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。5、局部阻力系数与、、有关。三、单项选择题（每题2分，共30分）1、不可压缩流体指忽略的流体。密度B.密度变化C.粘度D.粘度变化2、连续介质模型意味着。A.流体分子之间没有间隙B.流体中的物理参数是连续函数C.流体分子之间有间隙D.流体不可压缩3、已知不可压缩流体的流速场为u=fCy,z）,u"（x）,u=0,则该流动为。A.恒定一元流B.恒定二元流C.恒定三元流D.非恒定均匀流4、静水压力的方向。A.与受力面平行B.与受力面斜交C.与受力面外法线方向一致D.与受力面法线方向一致5、均匀流过流断面上各点的等于常数。PpU2pU2A.pB.z+二C.二+——D.z+二+——PgPg2gpg2g6、已知突然扩大管道前后管段的管径之比d1/d2=0.5，则突扩前后断面平均流速之比v1/v2为。A.4B.2C.1D.0.57、圆管湍流的断面流速分布为。A.线形B.抛物线C.正弦D.对数8、局部水头损失产生的原因是。A.边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B.壁面存在粘性切应力C.局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D.局部流速分布很均匀9、当虹吸管流体流动时，虹吸管最高处压强。A.大于大气压B.小于大气压C.等于大气压D.不确定10、如图所示，有两个长度和断面尺寸一样的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失。12_调节阀A.如>hw2B.hw1<hw2C.hw1=hw2D.hw1=hj阀11、水力最优断面是指的渠道断面。A.造价最低B.糙率最低C.qv、i、n一定时，过流面积A最大D.A、i、n一定时，通过流量qv最大12、相对压强是指该点的绝对气压与的差值。A.标准大气压B.当地大气压C.真空压强D.工程大气压13、静止流体中任意一点的压强与无关。A.点的位置B.作用面的方向C•流体的种类D.重力加速度14、密度P、动力黏度口、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为。PvdpdvdphdA.B.C.——D.-HHvphv15、关于水流流向的正确说法是。水一定是从高出往低处流水一定是从流速大处往流速小处流水一定是从压强大处往压强小处流

水一定是从机械能大处往机械能小处流四、计算题（共40分）1、如图所示，闭容器盛有油和水，油层^111=4000,油的密度Po=850kg/m3，盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm，水银柱的高度低于油面h=50cm，水银的密度PHg=13600kg/m3，试求油面上的计示压强（10分）。2、某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h]=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米？（15分）3、有一水平喷嘴，如图所示，D]=200mm和D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345KPa，出口为大气，pa=103.4KPa，出口水速为22m/s。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。（15分）

题3图答案一、判断题（每题1分，共10分）一切流体都是牛顿流体。x流体静压强的方向不一定垂直于受力面的法线方向。x平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=0（V）过水断面都是平面。x实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。（V）在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。（V）尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数入与雷诺数Re和管长1有关。x其它条件一样时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。（V）只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。x在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。（V）二、选择题（每题2分，共30分）1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A11.A12.D13.A14.B15.A三、填空题：（每小题2分，共20分）1、根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为短管—和长管。2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入L=25，当模型中某点的流速为vm=0.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=4m/s。3、用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称当地加速度，另一部分称为—迁移加速度。4、明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr—<—1（填写〈或〉或=）。5、在非惯性坐标系中，质量力包括重力和惯性力。6、描述流体的运动方法有拉格朗日法和欧拉法。四、计算题（4题，共40分）1、（10分）一扇形闸门如图3所示，宽度b=1.0m，圆心角a=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力与方向图3[解]水平分力：—一h3.0F-pghA=pg2xh-b=1000x9.81x-^x3=44.1453(2分，列对公式给1分)压力体体积：h1兀/h、V=[h(h)+h2]_—()2sin45。28sin45。31冗3=[3x(3)+-x32]—()2sin45。28sin45。=1.1629m3（2分，列对公式给1分）铅垂分力：Fpz=pgV=1000x9.81x1.1629=11.41S(2分，列对公式1分)合力：F=t'F2+F=板44.1452+11.412=45.595kN(2分，列对公式给1分)方向：F11.410=arctan^^=arctanF44.145=14.5。（2分，列对公式给1分）px2、（10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：DA=0.25m,Pa=7.85x104Nm2；DB=0.50m,Pb=4.91x104Nm2，流速vB=1.2n/s，h=1m。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失。解：设液流由A-B，基准水平面为O—0,取A、B两断面，列总流的伯努利方程（2分）z+P+土=z+P2+室+h1Y2g2Y2g,（3分）（3分）根据连续性方程VA=vA得v=-BAB代入上式AABBAAA代入数据得h广3.1m水柱。因为h「0,所以所设方向正确。即A-B（2分）3、（12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角a=450的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直径d]=600mm,下游管道直径d2=300mm,流量q^=0.425m3/s,压强P]=140kPa,求水流对这段弯头的作用力，不计损失。（3分）图5[解]⑴用连续性方程计算-a和-b4q4图5[解]⑴用连续性方程计算-a和-b4q4x0.425v=——=1nd2nx0.621=1.5m/s；4Q4x0.425…/v=—厂==6.02m/s（2分，列对公式给1分）2nd2nx0.322（2）用能量方程式计算p2V2__V2__〜=0.115m；T=1.849m2g2gP2=DPg=140+9.81x（0.115-1.849）=122.98kN/m2（2分，列对公式给1分）（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力A的分力为RX和Ry，列出尤和和y两个坐标方向的动量方程式，得（2分）-F=pQ（vcos45°-v）一p—d2cos45°+F=pQ（vcos45°-0）p—d2-p—d2cos45242y-F=pQ（vcos45°-v）（2分）将本题中的数据代入:F=p—d2-p—d2cos45°-pq（vcos45°-v）=32.27kN（1分）X141242V21F=p—d2cos45°+pqvcos45°=7.95kN（1分）242V2F=\：'F2+F=33.23kN（1分）

F0=tan-i—^=13.83。(1分)F尤4、（8分）做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm，测量段长度r=1.518x10-3Ns,・m2。试求：（1）当流量Q=0.03L/s时，管中的流态?（2）此时的沿程水头损失系数入=？解：（1）Q0.03x10-3v===0.16985