工程流体力学X

学习中心： 院校学号： 姓名 —东北大学继续教育学院工程流体力学X 试卷（作业考核线上2）B卷（共5页）总分题号一一二三四五六七八九十得分一、判断题（20分）TOC\o"1-5"\h\z1・流体质点是指宏观上足够小，而微观上又足够大的流体微团。 （7）液体的粘性随温度的升高而增大。 （x）气体的粘性随温度的升高而减小。 （x）4．牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。 （ 7 ）静止的流体只能承受压应力。 （ 7 ）在描述流体运动中欧拉法没有直接给出流体质点的运动轨迹。 （ 7 ）定常流动，流线与迹线重合。 （ 7 ）应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。 （ x ）由于流体粘性的存在和影响，使流体呈现两种不同的流态，就是层流和紊流。（7）雷诺数是表征重力与惯性力的比值。 （ x ）静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。 （ 7 ）静止液体的等压面一定是一个水平面。 （ 7 ）大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。 （ 7 ）压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。 （ 7 ）理想流体的运动可分为有旋流动和无旋流动两种类型。 （ 7 ）不可压缩流体的无旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。 （ 7 ）如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。 （ x ）任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。 （ 7 ）不可压缩流体速度势函数满足拉普拉斯方程，速度势函数是调和函数。 （ 7 ）位势流场中，速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差。 （ 7 ）二、填空题（20分）液体的动力粘性系数随温度的（升高）而减小，牛顿流体是指切应力与（速度梯度）成（正比）的流体。欧拉法中，流体的加速度包括（时变加速度）和（位变加速度）两种，如果流场中时变加速度为零，则称流动为（定常流动），否则，流动称为（非定常流动）。雷诺实验揭示了流体流动存在（层流）和（紊流）两种流态，并可用（雷诺数）来判别流态。一般管路中的损失，是由（沿程损失）和（局部损失）两部分构成，在定常流动中,沿程水头损失与流速的（平方）成（正比），所谓的长管是指（局部损失）比（沿程损失）小得多，可以忽略不计。已知三维流场的速度分布为：u=2y+1,v=4x,w=0，试求t=0时刻,经过点（1,1）的流线学习中心： 院校学号： 姓名 方程（2x2-y2二1）；点（1,1）处的加速度为（9+8i）。平面流动速度分布为：u=ax2-y2，v=-xy-by，如果流体不可压缩，试求a=（0.5）；b=（ 0 ）。子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度，子弹的飞行速度为（480.8m/s）。三、简答题（20分，每小题5分）：试说明伯努利方程成立的条件。理想流体；流动定常；重力场；不可压缩；方程仅沿流线成立。研究流体受力和运动过程中，在哪些情况下要考虑流体压缩性？答：液体的密度变化较大如研究水击现象，气体的速度较大，如超过音速的三分之一，其密度变化是明显的，这时就必须考虑压缩性的影响。试解释理想流体,牛顿流体和非牛顿流体.答：忽略了粘性的流体为称为理想流体；切应力与流速梯度成正比的流体称为牛顿流体，反之为非牛顿流体。试说明斯托克斯定理的含义和意义。答：含义:斯托克斯定理反映了速度环量和旋涡强度的关系，经过某封闭曲线的曲面上的旋涡通量与该封闭曲上的速度环量相等。意义:将计算旋涡通量的面积分简化为计算速度环量的线积分。学习中心： 院校学号： 姓名 四、计算题（40分，每小题10分）：粘度仪是测量液体粘性系数的仪器，它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成，外筒半径为R=100mm,内筒半径为r=99mm,筒高Im,两筒之间的间隙为（5=1mm,外筒转速为°=20rad/s,当间隙内充满某种润滑油时，内筒所受扭矩M=10Nm。试求润滑油的动力粘性系数。M=12nR211°M=JR12兀r2dr= —R42o 2M=M+M12解得：卩=0.78Ns/m2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=20m,吸水管管径D]=0.2m，长度l]=5m，沿程阻力系数为0.02，总局部水头损失系数为5；压水管的直径D2=0.15m,l2=50m，沿程阻力系数为0.03，压管总的局部水头损失系数为6,测得水泵出口处的表压P-Pa=2X105Pa.试求：①水泵输水量Q和②水泵的功率（水泵的功率系数为0.85）。（第一问6分，第二问4分）解：对2-2,3-3断面应用伯努利方程求解流量QP—PV2 lV2 V22.5+ a+2—20+九—22+匚2—pg 2g 2d2g 22g2解得v—1.95m/s2Q—v*d2兀/4—0.034m3/s22P=pgQ(H+h)/0.85w解得：P=9.5kW若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度V、球的直径D及流体的密度p和动力粘度卩有关，试利用布金汉定理求无量纲数。解：本问题的物理量共有5个，n=5，基本量纲为M、L、T,即m=3写出5个物理量的量纲正确选取循环量组合并求出无量纲数1口二FpV2D2组合并求出无量纲数2口=丄pVD4.试分析复位势W(z)二z+(2+i)ln(z2+4)由哪些基本势流叠加而成？解：W(z)=z+