《工程流體力學》考試試卷及答案解析-2(總19頁)

工程流體力學復習題及參考答案整理人：郭冠中 內(nèi)蒙古科技大學 能源與環(huán)境學院熱能與動力工程09級1班使用專業(yè)：熱能與動力工程一、 名詞解釋。1、雷諾數(shù) 2、流線 3、壓力體 4、牛頓流體 5、歐拉法 6、拉格朗日法 7、濕周 8、恒定流動 9、附面層 10、卡門渦街11、自由紊流射流12、流場 13、無旋流動14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動16、自由射流17、濃差或溫差射流 18、音速19、穩(wěn)定流動20、不可壓縮流體21、駐點22、自動模型區(qū)二、 是非題。 1. 流體靜止或相對靜止狀態(tài)的等壓面一定是水平面。 （ ）2. 平面無旋流動既存在流函數(shù)又存在勢函數(shù)。 （ ）3. 附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。 （ ）4. 等溫管流摩阻隨管長增加而增加，速度和壓力都減少。 （ ）5. 相對靜止狀態(tài)的等壓面一定也是水平面。 （ ）6. 平面流只存在流函數(shù)，無旋流動存在勢函數(shù)。 （ ）7. 流體的靜壓是指流體的點靜壓。 （ ）8. 流線和等勢線一定正交。 （ ）9. 附面層內(nèi)的流體流動是粘性有旋流動。 （ ）10. 亞音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度增加，壓力減小。（ ）11. 相對靜止狀態(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。 （ ）12. 超音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度減小，壓力增加。（ ）13. 壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。 （ ）14. 相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。 （ ）15. 附面層外的流體流動時理想無旋流動。 （ ）16. 處于靜止或相對平衡液體的水平面是等壓面。 （ ）17. 流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯性增大。 （ ）18. 流體流動時切應力與流體的粘性有關，與其他無關。 （ ）三、 填空題。1、1mmH2O= Pa2、描述流體運動的方法有 和 。3、流體的主要力學模型是指 、 和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動狀態(tài)的準數(shù)，它反映了流體流動時 與 的對比關系。 5、流量Q1和Q2，阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。串聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。 6、流體紊流運動的特征是 ，處理方法是 。 7、流體在管道中流動時，流動阻力包括 和 。 8、流體微團的基本運動形式有： 、 和 。 9、馬赫數(shù)氣體動力學中一個重要的無因次數(shù)，他反映了 與 的相對比值。10、穩(wěn)定流動的流線與跡線 。11、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱為 水頭。12、一切平面流動的流場，無論是有旋流動或是無旋流動都存在 ，因而一切平面流動都存在 ，但是，只有無旋流動才存在 。13、雷諾數(shù)之所以能判別 ，是因為它反映了 和 的對比關系。14、流體的主要力學性質(zhì)有 、 、 、 和 。15、畢托管是廣泛應用于測量 和 一種儀器。16、流體的力學模型按粘性是否作用分為 和 。作用與液上的力包括 ， 。17、力學相似的三個方面包括 、 與 。18、流體的力學模型是 模型。19、理想氣體伯努力方程中，稱 ， 稱全壓， 稱總壓。20、紊流射流的動力特征是 。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式 ，u的單位為 。22、濃差或溫差射流的熱力特征是 。23、流體微團的運動是由 運動， 運動， 運動和 運動四種基本運動形式符合而成。24、幾何相似是力學相似的 ，運動相似是模型實驗的 ，動力相似是運動相似的 。25、歐拉準數(shù)是 和 的相對比值。26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和 相對比值。27、流體流動的狀態(tài)分為 和 。28、弗魯?shù)脺蕯?shù)反映了 和 相對比值。四、選擇題。 1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指 。 A、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無大小的幾何點 D、幾何尺寸同流動空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體 2、一下哪種流體為非牛頓流體 。 A、空氣 B、清水 C、血液 D、酒精3、絕對壓強P、相對壓強p、真空值p、當?shù)卮髿鈮簭娭g的關系是 。 A、P=p+ p B、p= P+ C、p=- P 4、圓管層流過流斷面的流速分布為 。 A、均勻分布 B、對數(shù)曲線分布 C、二次拋物線分布5、一下那些概念屬于歐拉法 。 A、流線 B、跡線 C、液體質(zhì)點 D、液體微團6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù) 。 A、與雷諾數(shù)Re有關 B、與管壁相對粗糙度有關C、與Re和有關 D、與和管長l有關7、速度V、長度l、時間t的無量綱組合是 。 A、 B、 C、 D、8、圓管斷面直徑由d1突然擴大到d2，若將一次擴大改為兩級擴大，則該擴大的局部水頭損失 。 A、減小 B、不變 C、增大9、在圓管流動中，層流的斷面速度分布符合 。 A、均勻規(guī)律 B、直線變化規(guī)律 C、拋物線變化規(guī)律 D、對數(shù)曲線規(guī)律10、流線與流線通常情況下 。 A、能相交也能相切 B、僅能相交不能相切C、僅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，壓強p的無量綱集合是 。 A、 B、 C、 D、12、雷諾數(shù)代表的是 之比。 A、慣性力與壓力 B、慣性力與重力C、慣性力與表面張力 D、慣性力與粘性力 13、壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8，模型水管的流量應為原型輸水管流量的 。 A、 B、 C、 D、14、一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是 。 A、理想流體 B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是 。 A、絕對壓強 B、相對壓強 C、絕對壓強加當?shù)卮髿鈮?D、相對壓強加當?shù)卮髿鈮?16、靜水中斜置平面壁的形心淹沒深hc與壓力中心淹沒深hD的關系是 。 A、大于 B、小于 C、等于 D、無規(guī)律17、某風管的斷面尺寸為，則該風管的當量直徑是 。 A、 B、 C、 D、18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關系是 。 A、 B、 C、 D、19、下列流體哪個屬于牛頓流體 。 A、汽油 B、紙漿 C、血液 D、瀝青五、簡答題。 1、流體靜壓強的特性是什么？ 2、尼古拉茲實驗分區(qū)級意義是什么？ 3、附面層提出的意義？ 4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？ 5、附面層分離的原因是什么？ 6、運動粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？ 7、流體動力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？ 8、元流的特性是什么？ 9、伯努利方程常數(shù)中各項的物理意義？ 10、管網(wǎng)水力計算遵循的原則是什么？ 11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？ 12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？ 13、自由紊流射流的運動、動力特征是什么？ 14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？ 15、繞流升力產(chǎn)生的原因？ 16、畢托管是廣泛應用于測量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說明其工作原 。 17、簡要說明管道流動局部阻力損失產(chǎn)生的機理。 18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項的物理意義是什么？ 六、計算題。 1、有一鋼板制風管，斷面尺寸為/s，氣體運動粘滯系數(shù)為15.0/s，判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)？2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，已知噴嘴出口直徑為，管道直徑為40，水在管中流量Q為0.4/s，求管嘴對水流的作用力。Q解：如圖所示，由連續(xù)性方程得： /s /s 以軸線為基準面，列1-2斷面的伯努利方程 則： / 設噴嘴對水流的作用力為F，沿水流方向列動量方程，并取得： 3、 已知不可壓縮流體的流速分量為：問該流動是否為無旋流動？ 檢查流動是否無旋：兩者相等，故為無旋流動 求速度勢函數(shù)： 4、 已知平面流動的速度分量為：求：當t=1是過M（1,1）的流線方程。根據(jù)流線方程定義得流線方程： 當t=1時， 化簡得：xdy+ydx+dy-dx=0 積分：xy+y-x+c=0 流線通過（1,1）點：即11+1-1+c=0 得：c=-1 將c=-1帶入上式，得xy+y-x-1=0 化簡得：（x+1）（y-1）=0 5、 一車間用直徑為的風口送風，風口風速為/s，如長度比例常數(shù)為4，確定實驗模型風口風速。若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為/s，則車間相應點的速度為多少？（已知空氣的運動粘滯系數(shù)為/s）根據(jù)相似原理可得，實驗模型風口直徑為： 原型雷諾數(shù)為：Ren=6.00.5/0.0000157=191082.8>50000所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為50000 則：相應的模型氣流出口速度Vm為：Vm0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s 流速比尺為： 若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為3.0m/s ,則車間相應點的速度為：Vn=3.00.955=2.87m/s 6、 對某一橋墩采用模型比例為進行實驗。已知模型中水流速度為/s，實測模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應的流速與作用力。 7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600逐漸減小到300，水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強為172kN/,求作用于彎管上的力的大小和方向，當水不流動時；當通過的流量為876L/s時； 當水流不動時：P1=P2=172kN/設Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖X方向： Y方向： =0-1721/43.14（300/1000）20.86 =-10.5kN對彎管的合力：方向為：a=arctan（Fy/Fx） = 當有流動時： 由連續(xù)性方程得： 解得：/s /s忽略阻力，應用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程： 帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=10.2H2O=10.29.8=100Kn/ 列動量方程： X方向： 帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN同理：y方向：代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn合力為：R=45.1Kn方向為：a=arctan（Fy/Fx） =8、 一弧形閘門AB，寬閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門的水靜壓力。hABCO解： 9、如下圖所示，一水箱側(cè)面開孔并接有一直徑為的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭H=，管嘴出流流量系數(shù)u=0.82，試問：管嘴出流流量Q；靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？合適的管嘴長度是多少？ Q/s 孔口與管嘴出流流動時，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體具有粘滯性，流體質(zhì)點流動時存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光滑的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。 L=（34）D=(34)50=150200 mm10、 如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：平板所受的沖擊力。流量Q1和Q2。 yRX建立如圖所示的坐標： 設平板對水流的沖擊力為R（方向與x軸正方向相同），如圖中所示： 射流出口速度： 由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動量方程（x軸方向）得： R=流出動量-流入動量 = = 所以平板所受沖擊力大小與R相等，方向相反。 由連續(xù)性方程可得：Q0=Q1+Q2- 由于射流是水平方向，且置于大氣中，所以壓力能不變，能量損失不計，由能量方程得： 平板切線方向（y軸方向）無摩擦力，滿足動量守恒； 即；0= 化簡得：- 聯(lián)立方程解得： 11、如下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知，兩管短長均為L=，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.ABC11、選取水平面為截面1-1，出口處為斷面2-2，由伯努利方程知： 連續(xù)性方程可知： 所以 所以所以/s,所以/s0.047/s中國礦業(yè)大學20102011學年第 2 學期工程流體力學試卷（ ）卷課程編號：03034 考試時間：100 分鐘 考試方式：閉 卷學院 化工 班級 姓名 學號 題號一二三總分得分閱卷人一名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）粘滯性；跡線與流線；層流；質(zhì)量力；偶極流；排擠厚度；順壓力梯度；時均速度；輸運公式；連續(xù)介質(zhì)假說二選擇題（共10小題，每題3分，共30分）1絕對壓強pabs與相對壓強p 、真空度pv 、當?shù)卮髿鈮簆a之間的關系是：A. pabs =p+pv； B. p=pabspa C. pv= papabs D. p=pabs+pa2如圖所示 A. p0=pa； B. p0>pa； C. p0<pa； D. 無法判斷。3在研究流體運動時，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為( )。A. 牛頓流體及非牛頓流體；B. 可壓縮流體與不可壓縮流體；C. 均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D. 理想流體與實際流體。4比較重力場（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f水銀的大小？A. f水<f水銀；B. f水=f水銀；C. f水>f水銀；D、不一定。5流動有勢的充分必要條件是( )。A. 流動是無旋的； B. 必須是平面流動；C. 必須是無旋的平面流動； D. 流線是直線的流動。6 雷 諾 數(shù) Re 反 映 了( )的 對 比 關 系A.粘滯力與重力 B.重力與慣性力 C. 慣性力與粘滯力D. 粘滯力與動水壓力7一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測壓管高度為2.2m，設當?shù)卮髿鈮簽?個工程大氣壓，則容器內(nèi)氣體部分的相對壓強為_ 水柱（ ）。 A. 2m B. 1m C. 8m D. 2m8如圖所示，下述靜力學方程哪個正確？ 9下列壓強分布圖中哪個是錯誤的？10粘性流體總水頭線沿程的變化是( ) 。A. 沿程下降 B. 沿程上升 C. 保持水平 D. 前三種情況都有可能。三計算題（共3小題，共50分）1 如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運動，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關系。（15分）2有一的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動方向朝上。已知喉部與進口截面間的高度差為30cm，圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱，試求油的流量以及進口與喉部兩截面之間的壓力差。（）（20分）3. 不可壓縮平面流動的流函數(shù)為，試判斷是否存在勢函數(shù)，如果存在，求其勢函數(shù)。（15分）工程流體力學試題答案及評分標準 一名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）1粘滯性流體在受到外部剪切力作用時發(fā)生變形(流動)，其內(nèi)部相應要產(chǎn)生對變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘性2跡線流體質(zhì)點的運動軌跡曲線流線同一瞬時，流場中的一條線，線上每一點切線方向與流體在該點的速度矢量方向一致3層流流體運動規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混4量綱和諧只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關系式中各加和項的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的5偶極流由相距2a的點源與點匯疊加后，令a趨近于零得到的流動6排擠厚度粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相當于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計算時將平板表面上移一個厚度，此為排擠厚度7順壓力梯度沿流動方向壓力逐漸降低，邊界層的流動受壓力推動不會產(chǎn)生分離8時均速度湍流的瞬時速度隨時間變化，瞬時速度的時間平均值稱為時均速度9輸運公式將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關的表達式10連續(xù)介質(zhì)假說將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點構(gòu)成，流體質(zhì)點的物理性質(zhì)及其運動參量是空間坐標和時間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。二選擇題（共10小題，每題3分，共30分） 1BC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A三計算題（共3小題，共50分）1 如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運動，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關系。解：根據(jù)壓強平衡微分方程式：（1分）單位質(zhì)量力：（2分）在液面上為大氣壓強，代入（1分）由壓強平衡微分方程式，得： （2分）（2分）任意點：（4分）代入自由面方程得：p與淹深成正比。 （3分）2有一的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動方向朝上。已知喉部與進口截面間的高度差為30cm，圖中U形管讀書為25cm水銀柱，試求油的流量以及進口與喉部兩截面之間的壓力差。（）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. 不可壓縮平面流動的流函數(shù)為，試判斷是否存在勢函數(shù)，如果存在，求其勢函數(shù)。解：（1）此流動無旋，存在勢函數(shù)。2分希望對讀者有用，謝謝！