工程流体力学试题及答案

1、工程流体力学综合复习资料工程流体力学综合复习资料 一、一、判断题判断题 1、温度升高时，液体的粘度增大。 （） 2、外径为 D、内径为 d 的环形空间过流断面，其水力半径是（D-d） 。 （） 3、作用在对称曲面上的总压力只有垂直分力。 （） 4、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。 （） 5、欧拉数的物理意义是压力与惯性力之比。 （） 6、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 （） 二二、选择题选择题 1、并联管路的并联段的总水头损失等于。 各管的水头损失之和较长管的水头损失 各管的水头损失都不对 2、产生水击现象的主要物理原因是液体具有。 压缩性与惯性惯性与

2、粘性弹性与惯性压缩性与粘性 3、缓变流断面的水力特性。 质量力只有惯性力常数 p z 常数 g2 u p z 2 常数p 4、理想流体是一种的流体。 不考虑惯性力 静止时理想流体内部压力相等 运动时没有摩擦力 运动时理想流体内部压力相等 5、两个流场动力相似的必要条件是相等。 雷诺数牛顿数欧拉数弗汝德数 6、动力粘度SPa 2 100 . 8的流体沿平板流动，速度梯度s dy du /1103，产生切应力 为。 10.1Pa0.8Pa80Pa100Pa 7、高为 h 的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的静水总压力为 2 h 2 2 1 h 2 2 hh 8、水力光滑区具有的性质。 沿

3、程水头损失与平均流速的二次方成正比。绝对粗糙度对紊流不起作用。 沿程阻力系数与平均流速的平方成正比。绝对粗糙度对紊流起作用。 三三、填空题填空题 1、静力学基本方程式的两种表达式和。 2、液体流动状态有两种，即和，用参数判别， 临界值大约。 3、运动粘度的因次是，其国际单位是。 4、雷诺数的物理意义。 5、圆管层流总流量与管径的次方成正比。 6、外径为 D、内径为 d 的环形空间过流断面，其水力半径是。 7、牛顿内摩擦定律的表达公式是。 8、长管是指的管路。 9、压力中心总压力的作用点也称为压力中心。 10、动能修正系数的物理意义是：。 11、 收缩系数、 流速系数与流量系数的关系式是。 四四

4、、简答题、简答题 1、静压强的第一个特性。 2、流动阻力的分类。 3、管嘴出流的流量计算公式。 4、牛顿数与欧拉数的物理意义。 5、产生水击现象的主要物理原因。 6、缓变流断面的水力特性。 7、写出节流式流量计的流量计算公式。 8、流线的微分方程是什么？ 9、压力体的定义是什么？ 10、分析局部水头损失产生的原因。 11、压力管路的定义是什么？ 12、静止流体作用在曲面上的总压力大小计算公式。 13、简述研究流体流动的拉格朗日法。 五、五、计算题计算题 1、如图所示，一挡水坝二向曲面 AB，已知 m1d ， m5 . 0 1 h ， m0 . 2h2 ，曲面 AB 的 宽度 m5 . 1b ，

5、求曲面 AB 上所受总压力的大小。 图 2、直径 257mm 的长输管线，总长km50，起点高程 45m，终点高程 84m，输送相对密度 （比重） 88. 0 的原油，运动粘度 sm /10276. 0 24 ，设计输量为smQ/063.0 3 ，求 管路总压降。 （按长管计算，假设 5 10Re2000按水力光滑区处理） 3、如图所示，油品相对密度油=0.8，被一隔板和一直径D=0.3m 的球形阀分隔，上游 油深H1=0.6m，下游油深H2=0.45m，试求：球阀所受液体总压力的水平分力Px和铅垂分 力Pz的大小。 图 4、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量

6、Q1 0.012m3/s，并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为 30m/s，总流量 Q0 0.036m3/s，不计重量及水头损失。求偏转角度？ 图 5、相对密度 0.8 的石油以流量 50L/s 沿直径为 150mm 的水平管线流动，石油的运动粘 度为sm/101.0 24 ，试求每公里管线上的压降（设mm2.0） 。 6、如图所示，一输水管变径段。已知，mD5.1 1 ，mD1 2 ，当支座前压力表读数为 4 个工程大气压，流量smQ/8.1 3 ，试确定渐缩段中所承受的轴向力？ 图 7、如图水流经过 60渐细弯头AB，已知A处管径m5 . 0 A D，B处管径m25. 0 B D

7、, 通过的流量为 0.1m 3/s，A 处压强为 PA=178350.2Pa，B 处压强8 . 1 B p大气压。设弯头在 同一水平面上，摩擦力不计，求弯头所受推力为多少牛顿？ 图 8、长输管线，设计水力坡降 9.5，输送相对密度 0.9、运动粘度 1.125 St 的油品，设 计输送量为 40 t/h。试求应用多大管径？（先设流态为层流） 工程流体力学综合复习资料工程流体力学综合复习资料参考答案参考答案 一、一、判断题判断题 题目123456 答案 二二、选择题选择题 题目12345678 答案 三三、填空题填空题 1、静力学基本方程式的两种表达式C p z 和hpp 0 。 2、液体流动状

8、态有两种，即层流和湍（紊）流，用参数Re判 别，临界值大约2000。 3、运动粘度的因次是L 2T-1 ，其国际单位是m 2s-1 。 4、雷诺数的物理意义雷诺数Re是综合了影响流动状态的各种因素，反映了流体惯性 力与粘性力的比值。 5、圆管层流总流量与管径的4次方成正比。 6、外径为 D、内径为 d 的环形空间过流断面，其水力半径是 4 dD X A R 。 7、牛顿内摩擦定律的表达公式是 y u AT d d 。 8、长管是指和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路 的管路。 9、压力中心总压力的作用点也称为压力中心。 10、 动能修正系数的物理意义是总流有效断面上的实

9、际动能对按断面平均流速算出 假想动能的比值。 11、收缩系数、流速系数与流量系数的关系式是。 四四、简答题、简答题 1、静压强的第一个特性。 答：特性一，静压强方向永远沿着作用面内法线方向。也可理解为静压强方向垂直并且 指向作用面。 2、流动阻力的分类。 答：流动阻力可分为沿程阻力和局部阻力二类。 3、管嘴出流的流量计算公式。 答：管嘴泄流流量 gHAQ2 标准外圆柱管嘴， 2.80 。 4、牛顿数与欧拉数的物理意义。 答：牛顿(Newton)数它表征了作用在流体上的某一种外力与惯性力之比值。 欧拉(Euler)数它表征了作用在流体上的压力与惯性力之比值。 5、产生水击现象的主要物理原因。 答

10、：发生水击现象的物理原因主要是由于液体具有惯性和压缩性。惯性企图维护液体原 来的运动，而压缩性企图改变液体原来的运动。 6、缓变流断面的水力特性。 答：缓变流断面的水力特性为 常数 p z 7、写出节流式流量计的流量计算公式。 答：计算流量大小使用公式 21 2 2 4 pp g d Q 8、流线的微分方程是什么？ 答： ),(),(),(tzyxu dz tzyxu dy tzyxu dx zyx 9、压力体的定义是什么？ 答：压力体是从积分式Ah A d得到一个体积，它是一个纯数学的概念，与这个体积内是 否充满着液体无关。所以,对压力体可进一步理解为：由所研究的曲面,通过曲面周界所 作的垂

11、直柱面和与曲面接触流体的自由表面或其延伸面所封闭而成的体积 V。 10、分析局部水头损失产生的原因。 答：由于液流经过局部管件时受到扰动，引起流速重新分布和产生漩涡，在漩涡中流体 不规则地旋转、摩擦，给主流造成阻碍，消耗能量；另一方面，速度重新分布使主流摩 擦加剧，引起流体质点相互碰撞，同样消耗能量造成损失，由此产生的局部水头损失。 11、压力管路的定义是什么？ 答：压力管路是指液流充满全管在一定压差下流动的管路。压力管路中流体压力可以高 于大气压，譬如，泵的排出管线；压力管路中流体压力也可以低于大气压譬如，泵的吸 入管线。 12、静止流体作用在曲面上的总压力大小计算公式。 答：水平分力： x

12、Cx AhP 垂直分力： zAz AhPd 总压力的大小为 22 zx PPP 13、简述研究流体流动的拉格朗日法。 答：如果把流体质点作为研究对象，跟踪一个质点，描述它运动的历史过程，并把足够 多的质点运动情况再综合起来， 就可以了解整个流体的运动。 这种方法叫做拉格朗日法。 五、五、计算题计算题 1、解：2/ 2 bRAhApP ccx 4/ 2 RbVPz 164 1 4/2/ 2 2 2 2 2 2 22 bR RbbR PPP zx 2、解：雷诺数 4 4 440.063 Re1.133 10 3.140.2570.276 10 Q d 所以，流态为湍流的水力光滑区。0.02460.

13、25m，则沿程水头损失 0.25 41.75 2 54.75 0.276 100.06350000 0.0246448.5 0.257 mm f m QL hm d 在管线的起、终点列能量方程 12 12 12 21 8445448.5487.5 f f pp zzh pp zzhm 管线的总压降 6 12 487.5 0.88 98004.2 10pppa 3、解：球阀受左端油品水平方向作用力为： 2 111 2 () 24 0.33.14 0.3 0.8 9800 (0.6)249.25 24 xCx DD Ph AH N 油油 ，方向向右（） 球阀受右端油品水平方向作用力为： 2 222

14、 2 () 24 0.33.14 0.3 0.8 9800 (0.45)166.17 24 xCx DD PhAH N 油油 ，方向向左（） 球阀受液体总压力的的水平分力为： 12 249.25 166.1783.1 xxx PPPN，方向向右（） 球阀手液体总压力的铅垂分力由压力体确定，绘制压力体如图。 33 44 3.14 0.3 0.8 9800110.8 3232 z D PVN 油油 ，方向向上（） 4、解：设平板对水流的作用力为 R。R 仅有 x 方向分量。 列 x 方向动量方程： 22cos Q vQvR 列 y 方向动量方程： 1 122sin 0QvQ v 21 24 /QQ

15、QL s 列 0-0、1-1 断面伯努利方程，有： 1 30/vvm s同理有： 2 30/vvm s 联立解得：30, 3 4.56 10RN F 与 R 互为作用力与反作用力，F 与 R 大小相等，方向相反。 5、解：4246310 0.10.15 10504 d 4Q Re 4 3 2.83m/s 0.153.14 41050 A Q v 0.022 42463 0.3164 则水力光滑区 52251 0.2/1502 59.7 /d2 59.7 Re 2 3 4 7 8 7 8 1 2 22 f 469855N/m 9.82 2.83 0.15 1000 0.0220.89800 2g

16、 v d L hp 6、解： 22 2 22 785. 0 4 767. 1 4 mdAmDA sm A Q vsm A Q v/293.2/019.1 2 21 取支座前后两断面列伯努利方程： Pap g vp g vp 389890 22 2 2 22 2 1 设 R 为支座对液流的作用力，取支座前后两断面之间的流体为控制体列动量方 程： )(384300)( 1222 NRvvQRAppA 所以，水流作用支座上的作用力大小为 384300N，方向水平向右。 7、解：sm D Q vsm D Q v B B A A /04.2 4 /51.0 4 22 yyy xxx FvvQ FvvQ )( )( 12 12 0)sin60vQ(Rsin60Ap )vcos60Q(vRcos60ApAp 0 By 0 BB A 0 Bx 0 BBAA 代入已知条件