流体力学的试卷与答案(期末考试)

...wd......wd......wd...流体力学试卷及答案一一、判断题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。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。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。在一样条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。稳定〔定常〕流一定是缓变流动。水击产生的基本原因是液体具有粘性。长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为。但凡满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。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，通过的流量为，分析当汞水压差计读数，通过流量为L/s。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、简答题稳定流动与不稳定流动。产生流动阻力的原因。串联管路的水力特性。若何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变静压强的两个特性。连续介质假设的内容。实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。因次分析方法的基本原理。欧拉数的定义式及物理意义。压力管路的定义。长管计算的第一类问题。作用水头的定义。喷射泵的工作原理。动量方程的标量形式。等压面的特性。空间连续性微分方程式及其物理意义。分析局部水头损失产生的原因。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。流线的特性。四、计算题1、如以以下图，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的局部流量Q1＝0.012m3/s，并引起射流的剩余局部偏转一角度。射流速度为30m/s，总流量Q0＝0.036m3/s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力2、有泵管路如以以下图，流量，泵的吸入管长，沿程阻力系数，总局部阻力系数为；压力管长，，，管径为。求：〔1〕泵入口处真空表读数，求吸入高度。〔2〕两个液面高差，求泵的扬程。3、水平直管半径为R，不可压缩流体作层流流动，其半径处点流速为，并等于管内平均流速V。求证：4、如以以下图一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设，，。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，断面2处的真空度为，求流量。参考答案一、判断题×√×√××××√×二、填空题3L/s，斯()因次和谐的原理，п定理过流断面上各点的实际流速是不一样的，而平均流速在过流断面上是相等的，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单位重量液体所增加的机械能，，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，μ值始终保持一常数总压力的作用点三、简答题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局部要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。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惯性，才是流动阻力产生的基本原因。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。若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展对比。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。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构造，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。实际流体总流的伯诺利方程表达式为〔〕，其适用条件是稳定流，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。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一样，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。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。压力管路的定义。---但凡液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。长管计算的第一类问题。——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。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。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)。，，三个方程为动量方程的标量形式。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。空间连续性微分方程式及其物理意义。---，其物理意义为：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。分析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，总是伴随有流动别离和旋涡的形成，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、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。---雷诺数：惯性力与粘性力之比富劳德数：惯性力与重力之比欧拉数：压力与惯性力之比流线的特性。---(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。

(3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。

(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。四、计算题参见教材p.77参见教材p.63/p.70参见教材p.111解：上面的盖为盖,对于盖，其压力体体积为〔方向↑〕左面水平的盖为盖，对于盖，静水压力可分解成水平及铅重两个分力，其中水平方向分力〔方向←〕铅重方向分力〔方向↓〕解：列自由液面1-1和2－2断面的伯诺利方程：v=v2得：v=1.49m/sQ=v答：流量为《工程流体力学》试卷二名词解释。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。〔〕附面层别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比照关系。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，他反映了与的相比照值。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比照关系。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、欧拉准数是和的相比照值。26、马赫数M反映了惯性力和相比照值。27、流体流动的状态分为和。28、弗鲁得准数反映了和相比照值。四、选择题。1、按连续介质的概念，流体质点是指。A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体2、一下哪种流体为非牛顿流体。A、空气B、清水C、血液D、酒精3、绝对压强P、相对压强p、真空值p、当地大气压强之间的关系是。A、P=p+pB、p=P+C、p=-P4、圆管层流过流断面的流速分布为。A、均匀分布B、对数曲线分布C、二次抛物线分布5、一下那些概念属于欧拉法。A、流线B、迹线C、液体质点D、液体微团6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数。A、与雷诺数Re有关B、与管壁相对粗糙度有关C、与Re和有关D、与和管长l有关7、速度V、长度l、时间t的无量纲组合是。A、B、C、D、8、圆管断面直径由d1突然扩大到d2，假设将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失。A、减小B、不变C、增大9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合。A、均匀规律B、直线变化规律C、抛物线变化规律D、对数曲线规律10、流线与流线通常情况下。A、能相交也能相切B、仅能相交不能相切C、仅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，压强p的无量纲集合是。A、B、C、D、12、雷诺数代表的是之比。A、惯性力与压力B、惯性力与重力C、惯性力与外表张力D、惯性力与粘性力13、压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的。A、B、C、D、14、一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大〞成立的条件是。A、理想流体B、粘性流体C、可压缩流体D、不可压缩流体15、弹簧管压力表的读数是。A、绝对压强B、相对压强C、绝对压强加当地大气压D、相对压强加当地大气压16、静水中斜置平面壁的形心淹没深hc与压力中心淹没深hD的关系是。A、大于B、小于C、等于D、无规律17、某风管的断面尺寸为，则该风管的当量直径是。A、B、C、D、18、有一变直径管流，小管直径d1，大管直径d2=2d1，则两断面雷诺数的关系是。A、B、C、D、19、以下流体哪个属于牛顿流体。A、汽油B、纸浆C、血液D、沥青五、简答题。1、流体静压强的特性是什么2、尼古拉兹实验分区级意义是什么3、附面层提出的意义4、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么5、附面层别离的原因是什么6、运动粘滞系数r的物理意义是什么7、流体动力粘滞系数u的物理意义是什么8、元流的特性是什么9、伯努利方程常数中各项的物理意义10、管网水力计算遵循的原则是什么11、水击〔水锤〕现象及产生的原因是什么12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么13、自由紊流射流的运动、动力特征是什么14、射流弯曲产生的原因15、绕流升力产生的原因16、毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器，试画出其示意图，并说明其工作原。17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。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，如以以以下图所示，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。QQ3、不可压缩流体的流速分量为：问该流动是否为无旋流动4、平面流动的速度分量为：求：当t=1是过M〔1,1〕的流线方程。5、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。假设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〔空气的运动粘滞系数为/s〕6、对某一桥墩采用模型比例为进展实验。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，水流方向偏转如以以下图，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；8、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。hAhABCO9、如以以以下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为的短管，形成管嘴出流，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适宜的管嘴长度是多少QQ10、如以以下图，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。yRyRX11、如以以以下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，，两管短长均为L=，沿程阻力系数求：管道中水的流量、流速.AABC参考答案：一、名词解释。1、雷诺数：是反响流体流动状态的数，雷诺数的大小反响了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的比照关系。2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界限封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界限所作的铅直投影面。4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动到达了解流体运动的方法称为拉格朗日法。7、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。8、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。9、附面层：粘性较小的流体在绕过物体运动时，其摩擦阻力主要发生在紧靠物体外表的一个流速梯度很大的流体薄层内，这个薄层即为附面层。10、卡门涡街：当流体经绕流物体时，在绕流物后面发生附面层别离，形成旋涡，并交替释放出来，这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。11、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。12、流场：充满流体的空间。13、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。14、贴附现象：贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静压减少，而射流下部静压大，上下压差致使射流不得脱离顶棚。15、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。16、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。17、浓差或温差射流：射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。18、音速：音速即声速，它是弱扰动波在介质中的传播速度。19、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。20、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。21、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。22、自动模型区：当某一相似准数在一定的数值范围内，流动的相似性和该准数无关，也即原型和模型的准数不相等，流动仍保持相似，准数的这一范围称为自动模型区。二、是非题。1、错误2、正确3、正确4、错误5、错误6、正确7、正确8、正确9、正确10、正确11、正确12、正确13、正确14、正确15、正确16、错误17、错误18、错误三、填空题。1、9.807；2、欧拉法；拉格朗日法；3、连续介质；无粘性；4、惯性力；粘性力；5、Q=Q1+Q2;;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；6、脉动现象；时均法；7、沿程阻力；局部阻力；8、平移运动；旋转流动；变形运动；9、惯性力；弹性力；10、重合；11、测压管；12、流线；流函数；势函数；13、流态；惯性力；粘性力14、惯性；重力性；粘滞性；压缩性和热胀性；外表张力特性；15、气体；水流；16、理想气体；粘性气体；质量力；外表力；17、几何相似；运动相似；动力相似；18、连续介质；19、势压；；；20、各横截面上的动量相等；21、；22、各截面的相对焓值相等；23、平移；旋转；线变形；角变形；24、前提；目的；保证；25、压力；26、弹性力；27、层流；紊流；28、重力；惯性力；四、选择题。1-5:DCCCA6-10:BDACC11-15:DDCDB16-19：BADA五、简答题。1、流体静压强的方向是沿着作用面的内法线方向；在静止或相对静止的流体中，任一点流体静压强的大小作用面方向无关，只与该点的位置有关。2、①层流区②临界过渡区③紊流光滑区④紊流过度区⑤紊流粗糙区意义：对比完整地反响了沿程阻力系数的变化规律，提醒了沿程阻力系数变化的主要因素。3、在于将流场划分为两个计算方法不同的区域，即势流区和附面层。在附面层外的势流区按无旋流动理想流体能量方程或动量方程求解；在附面层内，按粘性有旋流动流体能量方程或N-S方程求解；4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同，引起射流介质密度与周围其气体密度与周围气体密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。5、当流体绕流曲面体流动时，在减压增速区，流动维持原来的附面层；流动进入增压减速区时，流体质点受到与主流方向相反的压差作用，将产生方向的回流，而附面层外的流体仍保持原有的前进，这样，回流和前进这两局部运动方向相反的流体相接触，就形成旋涡。旋涡的产生使得附面层与壁面发生别离。6、流体运动粘滞系数r表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度，具有运动学要素。7、流体动力粘滞系数u表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。8、元流的特性：元流的边界由流线组成；流体质点不能出入元流；元流断面上的流速和压强是均匀分布。9、Z：断面对基准面高度，水力学中称位置水头，单位位能；在断面压强作用下，流体沿测压管所能上升的高度，压强水头，单位位能；断面以速度u为初速度的铅直向上射流所能到达的理论的高度，流速水头，单位位能。10、①任一节点流入和流出的流量相等；②任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必等于零。11、有压管路中运动着的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体的速度和动量发生急剧变化，从而造成液体压强骤然变化，该现象就是水击(水锤)现象，产生的原因①液体的可压缩性②管道材质的弹性。12、原因是流体质点流动时由于有惯性，因而流线不能成折线，是光滑的曲线，所以能够形成真空区域；条件是：管嘴长度为管径的3～4倍；作用水头H0极限值为。13、在自由紊流射流的主体段，射流各断面上速度分布是相似的，轴线速度越来越小，横截面积越来越大，质量流量也越来越大；个横截面上的动量守恒。14、在温差射流场中，由于气流密度与周围的气体的不同，射流气体所受的浮力与重力不相平衡，使整个射流发生向下或向上弯曲。15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时，在绕流物体上部流线较密，流速大；下部流线较疏，流速小，则上部压强小，下部压强大，上、下部存在压强差，由此产生向上的力称为升力。16、〔见第五版书P61〕17、〔略〕18、X：是作用在流体微团上的单位质量力。是作用在流体微团上单位质量流体的压力。是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的合力。是流体质点的加速度。六、计算题。1、解：所以管内气体为紊流流动。2、解：如以以下图，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：3、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：4、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〕=05、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：假设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/s6、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：由付鲁德准数相等推理得：所以：/s由欧拉准数相等推理得：7、建设以以以下图所示的坐标，水流方向如以以下图：OOXYU1，P1P2，U2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〕=8、解：9、①/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—200mm10、建设如以以下图的坐标：设平板对水流的冲击力为R〔方向与x轴正方向一样〕，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、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试卷三一\选择题局部〔1〕在水力学中，单位质量力是指〔答案：c〕a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。〔2〕在平衡液体中，质量力与等压面〔答案：d〕a、重合；b、平行c、相交；d、正交。〔3〕液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案：b〔4〕水力学中的一维流动是指〔答案：d〕a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。〔5〕有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=〔答案：b〕a、8；b、4；c、2；d、1。〔6〕液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：ca、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区〔7〕突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。水击波速c=1000m/s，水击压强水头H=250m，则管道中原来的流速v0为答案：ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m〔8〕在明渠中不可以发生的流动是〔答案：c〕a、恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。〔9〕在缓坡明渠中不可以发生的流动是〔答案：b〕。a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。〔10〕底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5m3/s，渠中某处水深h=0.4m，则该处水流的流态为答案：b缓流；b、急流；c、临界流；〔11〕闸孔出流的流量Q与闸前水头的H〔答案：d〕成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方〔12〕渗流研究的对象是〔答案：a〕的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。〔13〕测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：ba、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰〔14〕按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。2、判断题：〔每题2分〕〔1〕任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。〔错误〕答案：〔2〕水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。〔〕答案：错误〔3〕水力粗糙管道是表示管道的边壁对比粗糙。〔〕答案：错误〔4〕粘滞性是液体产生水头损失的内因。〔〕答案：正确〔5〕同样条件下直接水击比间接水击更不安全。〔〕答案：正确〔6〕在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。〔〕答案：错误〔7〕矩形断面水力最正确断面的宽深比β=2。〔〕答案：正确〔8〕断面比能沿流程总是减小的。〔〕答案：错误〔9〕在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。〔〕答案：错误〔10〕渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。()答案：正确3、填空题：〔每题2～4分〕牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿液体。液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为2kN/m2，真空度为不存在。只受重力作用，静止液体中的等压面是水平面。实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是答案：液体存在粘滞性和边界的影响。水流在明渠中的流态为缓流时，其水深hhk，弗汝德数Fr1。在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越大。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。在水击计算中阀门关闭的时间Ts水击相长Tr的水击，称为直接水击，把TsTr的水击称为间接水击。a2型水面曲线是发生在陡坡坡上的缓流流〔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〕(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的3/2次方成正比。〔11〕泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深hc’’ht(ht为下游河道的水深，填写、、符号)答案：填写、、符号(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为vm=o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=4m/sm/s。4、问答题：〔每题3～4分〕〔1〕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展修正，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。〔2〕“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径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。〔3〕简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1〔Re〕；过渡区λ=f2〔Re，〕；粗糙区λ=f3〔〕，紊流粗糙区又称为阻力平方区。〔4〕为什么舍齐公式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。〔5〕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。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。〔6〕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，只能消耗位能来抑制水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。〔7〕分析水面曲线时，若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。〔8〕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；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水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)vv0=0测压管水头线总水头线测压管水头线总水头线v0=0〔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。(各渠段均充分长，各段糙率一样)(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=0.64m2，长l=50m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=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设能量方程(5分)计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数将参数代入上式计算，可以求解得到(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=5.5m。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1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程(5分)求得喷嘴出口流速和流量为(1.5分)橡胶管道内的流速为(1分)对于喷嘴建设x方向的动量方程N(6.5分)水流对喷嘴冲击力为即为手握喷嘴所需之力。(1分)〔3〕有一梯形渠道，底宽b=10m，水深h=3m，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，过流断面面积m2(1.5分)湿周m(1.5分)水力半径m(1分)舍齐系数(2分)通过的流量Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/s(3分)〔4〕某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。渠宽B＝18m，流量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假设需要修建消能工，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，q=Q/B=265/18=14.72m3/smm因为收缩断面水深hc=1.1mhk为急流，下游水深ht=4.7mhk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hc"hc"＝＝＝5.81m因为hc"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j＝1.05则池深约为d=jhc"-ht=1.055.81–4.7=1.40m一、判断题(对的打“√〞，错的打“×〞，每题2分，共20分〕1.液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。2.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。3.假设平衡流体在、、方向的单位质量力分别为X=5、Y=4、Z=3，则等压面方程为。4.流线和迹线实质是一回事。5.理想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。6.同一水头作用下，出流直径一样的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流量。7.实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。8.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。9.尼古拉茨实验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数有关。10.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。二、选择题〔10分〕1．伯努利方程中表示A．单位重量流体具有的机械能；B．单位质量流体具有的机械能；C．单位体积流体具有的机械能；D．通过过流断面的流体所具有的总机械能。2．动量方程A．仅适用于理想流体的流动B．仅适用于粘性流体的流动

C．理想流体与粘性流体的流动均适用D．仅适用于紊流3．流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。A．1B．1.75C．1.75~2D．24．相对压强的起量点是A.绝对真空；B.1个标准大气压；C.液面压强。D.当地大气压强；5．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A．13800B．2320

C．2000D．1000三、绘图题〔绘出AB曲面上的压力体，8分〕四、计算题〔12分〕如右图，直径为的圆柱，固定不动。内径为的圆筒，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，转动外筒，转速为=100r/min，测得转矩为。求甘油的动力粘性系数。五、计算题〔20分〕如右图所示，，，，水的流量，。(1)如果A、B之间的水头损失表示为，试求值。(2)求出水银差压计中的读数。六、计算题〔20分〕如以以下图，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，=100mm，=80m，=0.021；=75mm，=50m，=0.025；Q=30，求、。一、判断题〔每题2分，共20分〕1.液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√2.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。√3.假设平衡流体在、、方向的单位质量力分别为X=5、Y=4、Z=3，则等压面方程为。ⅹ4．流线和迹线实质是一回事。ⅹ5.理想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。ⅹ6．同一水头作用下，出流直径一样的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流√7．实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。ⅹ8．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。ⅹ9．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数有关。ⅹ10.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√二、选择题〔每题3分，共15分〕1．A2．C3．A4．D5．C三、画图题〔绘出AB曲面上的压力体，8分〕实压力体EE’A虚压力体EE’D’D实压力体D’DBB’四、计算题〔12分〕解：〔7分〕；；〔３分〕〔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〔8分〕又，〔12分〕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b，从开场，用逐段加减的方法推演到，可得〔18分〕由，得〔20分〕六、计算题〔20分〕解：取水平基准面0-0，过水断面的压强、速度及位置高度如图由于Ⅰ、Ⅱ两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流，因此可写出两断面的伯努利方程〔设〕〔1〕〔7分〕由于在dt时间内从断面Ⅰ到Ⅱ的流速由变为，根据动量定理得整理得〔2〕〔14分〕由〔1〕和〔2〕得由连续性方程代入上式得〔18分〕其中〔20分〕七、计算题〔10分〕解：由；〔3分〕则，代入数值得〔7分〕则所以解出〔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得分评分人名词解释(共20分，每题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：流体在管内作紊流流动时〔1分〕，用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当δ0＞△时，叫此时的管路为水力光滑管；〔2分〕当δ0＜△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；〔2分〕通常，取壁面到沿壁面外法线上速度到达势流区速度的99％处的距离作为边界层的厚度，以δ表示。〔3分〕4．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别离，别离点不断的前移；〔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，每题6分)1．流线的微分方程为是若何得来的答：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〔1分〕都与该点的速度向量相切。即〔2分〕则〔1分〕根据行列式运算规则，流线微分方程为。〔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结果都是是不是说两种流动情况下的结论完全一样答：不一样。〔1分〕欧拉积分的结果说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〕而伯努里积分说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．公式说明了什么问题答：说明了变截面管流中，气体速度与通道截面积的关系。〔1分〕如要满足即气体流经通道，速度增加，则当时，，应采用渐缩喷管；〔2分〕而当时，应采用渐扩喷管；〔2分〕时，，喉部。〔1分〕4．公式，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〕它说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，每题12分)1．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U0、流体的密度ρ、动力粘度μ有关，试用π定理推求阻力FD的表达式。解：选d,U0,，ρ为独立基本量纲，可以组成5-3=2个π项〔2分〕写成量纲式按量纲和谐原理求指数，对联立求解得：〔1分〕所以，〔2分〕同理：联立求解得：〔1分〕〔2分〕，阻力或，令，则：〔4分〕2．试证明流体通过两流线间单位高度的体积流量等于两条流线的流函数之差。证：在x—y平面上任取A和B点，AB连线如以以下图，则〔A→B为使dψ与同号〕计算题(共32分，1小题8分)1．空气从炉膛入口进入，在炉膛内与燃料燃烧后变成烟气，烟气通过烟道经烟囱排放到大气中，如果烟气密度为0.6kg/m3，烟道内压力损失为，烟囱内压力损失为，求烟囱出口处的烟气速度和烟道与烟囱底部接头处的烟气静压。其中，炉膛入口标高为0m，烟道与烟囱接头处标高为5m，烟囱出口标高为40m，空气密度为1.2kg/m3。炉膛炉膛解：〔1〕列炉膛入口截面1和烟囱出口截面2的伯努利方程：(2分)其中：；；；，〔,该式是两截面处的静压关系，由烟囱外处于静止状态与烟囱等高差的空气建设静平衡方程求得〕(1分)整理得：=6.725〔N/m2〕(2分)烟囱出口烟气速度：〔m/s〕(1分)〔2〕同理，列烟道出口和烟囱出口的能量方程，此时，得(2分)解得：〔Pa〕〔表压〕2．对于的平面流动，问：(1)是否有势流动假设有势，确定其势函数φ(2)是否是不可压缩流体的流动(3)求流函数ψ解：(1)由知为有势流动，存在势函数，〔1分〕〔3分〕(2)由知为不可压缩流体的流动，存在流函数，〔1分〕(3)，〔3分〕3．大气层中温度随高程H的变化为：T=288-aH，式中a=0.0065K/m，现有一飞机在10000m高空飞行，飞行马赫数为1.5。求飞机的飞行速度。解：，〔2分〕〔4分〕〔2分〕4．一底面积为45x50cm2，高为1cm的木块，质量为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=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，每题2分，共20分〕在每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、多项选择或未选均无分。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、理想流体D、无黏流体2．牛顿内摩擦定律中的为运动流体的〔〕A、拉伸变形B、压缩变形C、剪切变形D、剪切变形速率3．金属测压计的读数为〔〕A、绝对压强B、相对压强C、真空压强D、当地大气压4．文丘里管可用来测量〔〕A、点流速B、点压强C、断面平均流速D、流量5．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，式中的〔〕A、为受压面形心处的绝对压强B、为压力中心处的相对压强C、为受压曲面的面积D、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．不可压缩流体的流速场为，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〔〕A、B、C、D、10．渗流系数比尺〔〕A、〔长度比尺〕B、〔流速比尺〕C、〔流量比尺〕D、〔时间比尺〕二、多项选择题〔本大题共3小题，每题4分，共12分〕在每题列出的五个备选项中至少有两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、多项选择、少选或未选均无分。1．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2．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3．以下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，每题4分，共8分〕判断正误，将正确的划上“√〞，错误的划上“×〞，并改正错误。1．紊流的沿程水头损失与流速成正比。〔〕2．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，每题10分，共50分〕1．试设计一矩形断面小桥孔径。设计流量，桥下游水深，桥下铺砌的允许流速，桥前允许壅水水深，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数〔提示：铁路、公路标准孔径一般有4、5、6、8、12、16、20米等〕。2．某市政长直输水管道的沿程阻力系数，水力半径，水流过管长的水头损失，试求该水管的通过流量。3.一密闭贮液罐，在罐壁和高度处的金属测压计的读数分别为和，试求该贮液罐内液体的重度。4.某建筑小区欲修建一条混凝土抹面〔〕的矩形断面排洪渠道，设计流量，渠道底坡根据地形条件采用，试按水力最优概念设计该排洪渠道的断面尺寸。5.如以以下图水流流经等径弯管，A、B两点高差40cm，U形水银差压管读数=30cm，管流速度m/s，假设，试求：①A、B两点测压管水头差；②A、B两断面间的能量损失。模拟试题〔二〕答案一、单项选择题〔1×2=20分〕1．B2．D3．B4．D5．A6．D7．B8．C9．C10．B二、多项选择题〔4×3=12分〕1．ABCDE2．ABCDE3．ABCD三、判断改错题〔4×2=8分〕1．〔×〕层流的沿程水头损失与流速成正比。2．〔×〕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静压强分布，即。〔5分〕五、计算题〔10×5=50分〕1．从出发进展设计：①判别流动状态因，故小桥过流为自由式。〔3分〕②计算孔径取标准孔径〔3分〕③校核，已转为淹没式过流。〔可以〕〔4分〕2.由得〔5分〕故〔5分〕3.据题意有〔5分〕故〔5分〕4.将水力最优条件代入〔5分〕得，〔5分〕5.①〔5分〕②=〔5分〕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．如以以下图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．对比重力场〔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，则容器内气体局部的相对压强为___水柱〔〕。A.2mB.1mC.8mD.－2m8．如以以下图，，下述静力学方程哪个正确9．以下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．如以以下图，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。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——只有量纲一样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一样的，等式两边的量纲也必然是一样的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减少，计算时将平板外表上移一个厚度，此为排挤厚度7．顺压力梯度——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别离8．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9．输运公式——将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式10．连续介质假说——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；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A三．计算题〔共3小题，共50分〕1．如以以下图，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：〔1分〕单位质量力：〔2分〕在液面上为大气压强，代入〔1分〕由压强平衡微分方程式，得：〔2分〕〔2分〕任意点：〔4分〕代入自由面方程得：p与淹深成正比。〔3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。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口与喉部两截面之间的压力差。〔〕解：故〔1分〕故〔1分〕〔2分〕〔1〕〔2分〕〔5分〕〔2〕〔1分〕〔1分〕由伯努力方程，知〔4分〕〔1分〕所以〔2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。解：〔1〕此流动无旋，存在势函数。2分课程编号：03034考试时间：100分钟考试方式：闭卷学院化工班级姓名学号一．名词解释〔共10小题，每题3分，共30分〕粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深二．选择题〔共10小题，每题2分，共20分〕1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___()。A.减小，增大；B.增大，减小；C.减小，不变；D.减小，减小2．等角速度旋转容器，半径为R，内盛有密度为的液体，则旋转前后容器底压强分布( )；A.一样；B.不一样；底部所受总压力( )。A.相等；B.不相等。3．某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A.65000Pa；B.55000Pa；C.35000Pa；D.165000Pa。4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___处静水压强与受压面积的乘积〔〕。A.受压面的中心;B.受压面的重心;C.受压面的形心;D.受压面的垂心;5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是()。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。6．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。7．动力粘滞系数的单位是()。AN·s/mB.N·s/m2C.m2/sD.m/s8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速和由紊流向层流过渡的临界流速之间的关系是()。A.＜；B.＞；C.＝；D.不确定9．在如以以下图的密闭容器上装有U形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：A.p1=p2=p3；B.p1>p2>p3；C.p1<p2<p3；D.p2<p1<p3。10．流函数(又称拉格朗日流函数)存在的充分必要条件是〔〕A.有势流动； B.不可压缩流体的流动；C.平面流动； D.不可压缩流体的平面流动。三．计算题〔共3小题，共50分〕2．水自压力容器稳定地流出。表压，。喷嘴直径，。假设不记管嘴内的液体和管嘴本身的重力，试求管嘴上螺栓群共受多大的拉力〔20分〕3．如以以下图为一文丘里流量计，起作用的是渐缩管段，气体流动方向如图，气体密度，1－1和2－2截面直径分别为600mm和400mm，U型管内水柱高度为h=45mm，试计算体积流量〔忽略损失〕。(15分)试卷标准答案一．名词解释〔共10小题，每题3分，共30分〕粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深粘滞性——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。量纲和谐——只有量纲一样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一样的，等式两边的量纲也必然是一样的〔3分〕质量力——作用于流场中每一流体质点上的力，属于非接触力，其大小与质量成正比。单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。〔3分〕微元控制体——根据需要选取的具有确定位置和形状的微元流体。控制体的外表称为控制面稳态流动——流场中各点的运动参数不随时间变化动量损失厚度——与理想流体流动相比，粘性流体在边界层内减速造成动量损失，如果按理想流体流动计算动量〔放大速度〕，必须考虑壁面上移一个距离〔减小流道〕，这个距离称为动量损失厚度。水力当量直径——非圆截面的流道计算阻力损失时以水力当量直径代替圆管直径，其值为4倍的流道截面积与湿周之比。逆压力梯度——沿流动方向上压力逐渐升高，边界层的流动受抑制容易产生别离。连续介质假说——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。淹深——流体中某点在自由面下的垂直深度。二．选择题〔共10小题，每题2分，共20分〕1A；2B,A；3C；4C；5D；6A；7B；8B；9C；10D三．计算题〔共3小题，共50分〕2．水自压力容器稳定地流出。表压，。喷嘴直径，。假设不记管嘴内的液体和管嘴本身的重力，试求管嘴上螺栓群共受多大的拉力〔20分〕解：断面的伯努力方程为〔3分〕〔1分〕〔1分〕断面的伯努力方程为〔3分〕〔2分〕〔1分〕设喷嘴作用在控制体上的力为，利用动量定理，有〔3分〕〔3分〕〔2分〕即管嘴上螺栓群所受的拉力为〔1分〕3．如以以下图为一文丘里流量计，起作用的是渐缩管段，气体流动方向如图，气体密度，1－1和2－2截面直径分别为600mm和400mm，U型管内水柱高度为h=45mm，试计算体积流量〔忽略损失〕。(15分)解：1－1和2－2截面处于缓变流中〔2分〕，列总流的伯努力方程有：〔3分〕，其中=〔1分〕(1)根据连续性方程有：〔2分〕(2)设U型管左侧水面