《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程名词解释。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、驻点22、自动模型区是非题。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。（）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。（）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。（）填空题。1、1mmH2O=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Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则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为。6、流体紊流运动的特征是，处理方法是。7、流体在管道中流动时，流动阻力包括和。8、流体微团的基本运动形式有：、和。9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了与的相对比值。10、稳定流动的流线与迹线。11、理想流体伯努力方程常数中，其中称为水头。12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在，因而一切平面流动都存在，但是，只有无旋流动才存在。13、雷诺数之所以能判别，是因为它反映了和的对比关系。14、流体的主要力学性质有、、、和。15、毕托管是广泛应用于测量和一种仪器。16、流体的力学模型按粘性是否作用分为和。作用与液上的力包括，。17、力学相似的三个方面包括、与。18、流体的力学模型是模型。19、理想气体伯努力方程中，称，称全压，称总压。20、紊流射流的动力特征是。21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式，u的单位为。22、浓差或温差射流的热力特征是。23、流体微团的运动是由运动，运动，运动和运动四种基本运动形式符合而成。24、几何相似是力学相似的，运动相似是模型实验的，动力相似是运动相似的。25、欧拉准数是和的相对比值。26、马赫数M反映了惯性力和相对比值。27、流体流动的状态分为和。28、弗鲁得准数反映了和相对比值。四、选择题。18、下式不可压缩流体N-S方程中，各项的物理意义是什么？六、计算题。1、有一钢板制风管，断面尺寸为/s，气体运动粘滞系数为15.0×/s，判断管内气体的流态？2、一高压管末端接喷嘴，如下图所示，已知喷嘴出口直径为，管道直径为40，水在管中流量Q为0.4/s，求管嘴对水流的作用力。QQ解：如图所示，由连续性方程得：/s/s以轴线为基准面，列1-2断面的伯努利方程则：/设喷嘴对水流的作用力为F，沿水流方向列动量方程，并取得：已知不可压缩流体的流速分量为：问该流动是否为无旋流动？①检查流动是否无旋：两者相等，故为无旋流动②求速度势函数：已知平面流动的速度分量为：求：当t=1是过M（1,1）的流线方程。根据流线方程定义得流线方程：当t=1时，化简得：xdy+ydx+dy-dx=0积分：xy+y-x+c=0流线通过（1,1）点：即1×1+1-1+c=0得：c=-1将c=-1带入上式，得xy+y-x-1=0化简得：（x+1）（y-1）=0一车间用直径为的风口送风，风口风速为/s，如长度比例常数为4，确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为/s，则车间相应点的速度为多少？（已知空气的运动粘滞系数为/s）根据相似原理可得，实验模型风口直径为：原型雷诺数为：Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>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则：相应的模型气流出口速度Vm为：Vm×0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺为：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==3.0×0.955=2.87m/s对某一桥墩采用模型比例为进行实验。已知模型中水流速度为/s，实测模型桥墩受水流作用力为4N。求原型中相应的流速与作用力。7、在水平放置的管线中接弯管，直径从600逐渐减小到300，水流方向偏转如图所示，在直径较大一端压强为172kN/,求作用于弯管上的力的大小和方向，①当水不流动时；②当通过的流量为876L/s时；当水流不动时：P1=P2=172kN/设Fx,Fy为水流作用于弯管的分力，如图X方向：Y方向：=0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86=-10.5kN对弯管的合力：方向为：a=arctan（Fy/Fx）=当有流动时：由连续性方程得：解得：/s/s忽略阻力，应用伯努利方程，列1-1,2-2断面的方程：带入数据解得：P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/列动量方程：X方向：带入数据得：Fx=42.4kN同理：y方向：代入数据解得：Fy=15.2Kn合力为：R==45.1Kn方向为：a=arctan（Fy/Fx）=一弧形闸门AB，宽闸门转轴恰好与水面平齐，求作用于闸门的水静压力。hABChABCO9、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为的短管，形成管嘴出流，已知作用水头H=，管嘴出流流量系数u=0.82，试问：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？QQ①/s②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。③L=（3—4）D=(3—4)×50=150—200mm如图所示，一水平射流冲击光滑平板，流量为求：①平板所受的冲击力。②流量Q1和Q2。yRyRX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：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==所以平板所受冲击力大小与R相等，方向相反。由连续性方程可得：Q0=Q1+Q2-------①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，由能量方程得：平板切线方向（y轴方向）无摩擦力，满足动量守恒；即；0=化简得：------------②联立方程①②解得：11、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知，两管短长均为L=，沿程阻力系数求：管道中水的流量、流速.AABC11、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：连续性方程可知：所以所以所以/s,所以/s0.047/s中国矿业大学2010～2011学年第2学期《工程流体力学》试卷（）卷课程编号：03034考试时间：100分钟考试方式：闭卷学院化工班级姓名学号题号一二三总分得分阅卷人一．名词解释（共10小题，每题2分，共20分）粘滞性；迹线与流线；层流；质量力；偶极流；排挤厚度；顺压力梯度；时均速度；输运公式；连续介质假说二．选择题（共10小题，每题3分，共30分）1．绝对压强pabs与相对压强p、真空度pv、当地大气压pa之间的关系是：A.pabs=p+pv；B.p=pabs－paC.pv=pa－pabsD.p=pabs+pa2．如图所示A.p0=pa；B.p0>pa；C.p0<pa；D.无法判断。3．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为()。A.牛顿流体及非牛顿流体； B.可压缩流体与不可压缩流体；C.均质流体与非均质流体； D.理想流体与实际流体。4．比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小？A.f水<f水银；B.f水=f水银；C.f水>f水银；D、不一定。5．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。6．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7．一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.2mB.1mC.8mD.－2m8．如图所示，，下述静力学方程哪个正确？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形管读数为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。（）（20分）3.不可压缩平面流动的流函数为，试判断是否存在势函数，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）1．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2．迹线——流体质点的运动轨迹曲线流线——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——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——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的，等式两边的量纲也必然是相同的5．偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动6．排挤厚度——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