试卷新答

中国计量学院200~200学年第学期《工程流体力学》课程考试试卷（B）答案开课二级学院：计量技术工程学院，考试时间：年____月____日时一、解释名词或写出公式（每题2分，共20分）(1)连续介质假设：假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子，假定流体是由无穷多个、无穷小的、紧密比邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。(2)流线：流线是流场中的瞬时光滑曲线，曲线上各点的切线方向与各该点的瞬时速度方向一致。(3)不可压缩流体：假设等温压缩率和体膨胀系数完全为零的流体叫作不可压缩流体。这种流体受压体积不减小，受热体积不膨胀，因而其密度、比体积、相对密度均为恒定常数。(4)牛顿(Newton)内摩擦定律：dydu，其物理意义是切应力与速度梯度成正比。(5)压力体：压力体是由积分式AzhdA所确定的纯几何体积。(6)哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律：lpdqv1284(7)边界层：当相当速度的流体绕物体流动时，在靠近物体表面的薄层内，速度梯度很大，此薄层称为边界层。(8)达西公式：gUdlhf22(9)声速：声速是指小扰动波在介质中传播的速度。(10)马赫（Mach）角：当处于超声速流动时，扰动波传播范围只能充满一个锥形空间，这个锥形空间叫马赫锥，其半锥角叫马赫角，M1arcsin。二、简算题（每题5分，共20分）(1)一平板在有液体层的第二块平板上以速度u=4m／s,两板相距d=0.05m,液体的动力粘性系数μ=O.0005Pa•s，上板面积为A=50m2，求上板所受阻力F=__2N_______。(2)不可压缩流体从截面为A1=50cm2的管道突然扩大到从截面为A2=150cm2的管道，求局部阻力系数ζ2=_____4_______。(3)气体在管道中作等熵流动，已知比热比γ=5／3，滞止压力P0=32大气压，流动压力P=1大气压，求流动马赫数M=_____3_____。(4)流体在光滑管道中流动，已知摩擦系数λ=0.3164，管道直径d=0.02m，运动粘性系数ν=1×10-6m2／s，求管流平均流动速度u=_____0.5m/s_____。三．计算题：（每题12分，共60分）(1)一平面闸门倾斜放置，已知α=450，门宽B=2m,门重G=19.6kN，水深h1=1m，h2=2m，门可绕O点开启，求启门所必须的向上拉力T。解:mhhhc2112121（2分）22BhANAhFc11098722229810（2分）261322222)22(2121223AyIyyCCCD（2分）1)2(2GyFTD（2分）119600)22613(1109872T（2分）kNNT36.101101360答:启门所必须的向上拉力T为kN36.101。（2分）（2）一水平渐缩管段，已知d1=150mm，d2=75mm,测压管中高差Δh=600mm，假设管中流速是均匀分布的，水头损失不计，求管中通过的流量Q。解:设前后速度为21,vv，设前后压力为21,pp，连续性方程为：22221144dvdv（2分）由连续性方程得：41)150.0075.0()(221221ddvv（2分）伯努利方程为：gvpgvp22222211,hpp21（2分）故有，21212222ppgvgvhgvgv22162121（2分）smhgv/6159.06.081.91521521（2分）smdvQ/0109.015.06159.04432211答:管中通过的流量Q为sm/0109.03。（2分）（3）平板层流边界层的速度分布采用的函数形式有如下：32123Uu式中)(/xy；U是平板层流边界层的来流速度；)(x是边界层厚度。试用动量积分关系式计算边界层厚度)(x以及长度为l的平板的单面的阻力系数lUdxClf20021，式中0是板面上的粘性切应力；x轴沿板面。解：32123Uu，44324123214923)1(UuUu28039)4123214923()4123214923()1(1044320443202ddydyUuUu（2分）23)(00Udyduy（2分）UdxdUdxd2328039,202（2分）xxUxdxUdRe64.413280,132802（2分）xUU28013230，lUlUdxl28013300（2分）lllflUlUlUlUdxCRe2928.128013Re621280133212200答:边界层厚度xxRe64.4，平板的单面的阻力系数lfCRe2928.1。（2分）（4）一收缩形喷管，上游参数，KTsmvkPap293,/80,140111，下游参数kPap1402，求喷管出口的空气流速2v。解：smRTc/1.3432932874.111（2分）233.01.34380111cvM（2分）0385.1)233.02.01()211(5.3212110MppkPapp393.1450385.110100393.145)211(12220Mpp7512.02M（2分）01086.1233.02.0121122110MTTKTT181.29601086.110（2分）11286.17512.02.0121122220MTTKTT144.26611286.1/02（2分）smRTc/0.3272932874.122smcMv/6.2450.3277512.0222答:喷管出口的空气流速2v为sm/6.245。（2分）(5)水(运动粘性系数ν＝10-6m2／s)在直径为d＝200mm，长l=500m的圆管流动，如果管壁粗糙度Δ＝0.2mm,流量Q＝24×10—3m3／s，求沿程水头损失fh。阿里特苏里公式：25.0Re6811.0d柯列布茹克公式：Re51.27.3lg21d解：510528.1/Re,/7639.0/VdsmAQV310d（2分）用阿里特苏里公式：021446756.0)10528.168001.0(11.0Re6811.025.0525.0d（2分）146447.0（2分）用柯列布茹克公式：)146447.010528.151.27.3001.0lg(2Re51.27.3lg215d（2分）021406152.0（2分）取02140.0mgVdlhf591.181.927639.02.050002140.0222答:沿程水头损失fh为m591.1。（2分）