流体力学与流体机械B卷试题及答案

流体力学与流体机械一．填空题：(每小题2分，共20分)1．按规模的不同，可将模型实验分为和两种。2．马赫准数体现的是可压缩流体在运动过程中与之间的比值关系。3．对于超音速等熵流动，随着管道截面的增加，流体的速度将逐渐，温度逐渐，流体的体积得到。4．超音速气流在等截面有摩擦的管道中作等温流动时，其流速沿程将不断，压力和密度沿程将不断，在这种情况下，气流必须不断地向外界放出热量才能够维持其等温流动。5．在等压条件下，若以周围流体介质的为起点，单位时间内通过射流各截面的相对焓值是相等的，这是射流的。6．所谓质量平均浓差，就是用乘以相应截面的，便可得到射流某截面上真实的物质相对量。7．在烟囱抽力不变的情况下，若将烟道闸板逐渐提升，则烟道的阻力将会，炉膛内的零压面将逐渐。8．按出口安装角的不同，叶轮一般可以分为三种型式，当出口安装角90°时，称为前弯式叶轮，这时叶片的出口方向与叶轮的旋转方向。9．泵或风机的叶片工作角是指与的夹角，它表示的方向。10．两台相同规格的离心式风机并联运行时所提供的总流量它们单独运行时的流量之和，而所提供的总压头它们单独运行时的压头。二．解答题：（每小题10分，共40分）1．对某防浪堤进行模型实验，几何相似倍数为1/50，测得浪的压力为120N，问作用在原型防浪堤上浪的压力是多少？2．滞止温度为33℃的空气在直径为200mm的管道内作绝热流动，已知空气的绝热指数为1.4，气体常数为287J/kg·K。问其临界流速和极限流速各为多少？3．已知旋流器叶片的内外径之比为0.8，叶片安装角为45°，问该旋流器所产生的旋流是弱旋流还是强旋流？4、已知某水泵铭牌上参量为n＝1450r/min，H＝18m，Q=288m3/h。问该水泵的比转数ns是多少？三．计算题：（第1小题10分，共40）1．用同一根管路通过空气进行水管阀门的局部阻力系数测定，已知水的密度为1000kg/m3，运动粘度为1.0×10－6m2/s，空气的密度为1.2kg/m3，运动粘度为15×10－6m2/s，管路直径为60mm，水的流速为2.0m/s时。问：(1)空气流速应为多大？(2)通过空气时测得的压差应扩大多少倍方可与通过水时的压差相同？2．氦气作可逆绝热流动，已知1截面的参量为t1＝57℃，u1＝15m/s，2截面处u2＝205m/s，氦气的绝热指数为k＝1.66，气体常数为R＝2078J/kg·K。试求t2、M1和M2以及p2/p1。3．已知平面射流的喷口长度为2.0m，高为40mm，出口流量为0.96m3/s。求射程1.2m处的轴心速度、质量平均速度和流量。取a＝0.12。4．有一离心式水泵，其叶轮外径为D2＝220mm，叶片出口安装角为β2＝45°，出口径向分速度为cr2＝3.6m/s，转速为n＝2900r/min。设流体径向流入叶轮。(1)试求理论扬程HT；(2)若使叶轮反向旋转，理论扬程又为多少？(3)将二者进行比较。流体力学与流体机械B卷答案一、填空题1、整体模化和局部模化2、惯性力与弹性力3、增大降低膨胀4、减小增加5、焓值热力特征6、该浓度差热力体征7、减小升高8、大于相同9、绝对速度圆周速度流体运动10、小于大于二、解答题1、已知：lC＝1/50，Fm＝120N。解：将牛顿准数Ne与付鲁德准数Fr进行组合，得3222FrNelgFlguluF、由组合后的准数相等，即3mmm3lgFlgF，得N105.1120501))((73m3mmFllF2、已知：T0＝306K，k＝1.4，R＝287J/kg·K。解：(1)根据题意，得临界流速和极限流速分别为m/s32014.13062874.12120kTRkum/s78414.13062874.12120mankTRku3、已知：21/rr＝0.8，φ＝45°。解：根据题意，由旋流数计算式得6.09.0458.018.0132tg)/(1)/(132Sn23221321tgrrrr该旋流器所产生的旋流是强旋流。4、已知：n＝1450r/min，H＝18m，Q=288m3/h。解：水泵的秒流量为sQ/m08.036006483则该水泵的比转数为3.1711808.0145065.365.343214321sHQnn三、计算题1、已知：d＝dm＝60mm，u＝2.0m/s，ρ＝1000kg/m3，ρm＝1.2kg/m3，ν＝1.0×10－6m2/s，νm＝νa＝15×10－6m2/s。解：(1)为保证粘性力相似，雷诺数必定相等，即mmmdudu，得m/s300.2)100.11015(1))((66mmmuddu(2)根据欧拉数相等，即2mmm2upup，得27.0)0.230)(10002.1())((22mmmuupΔp那么7.327.01n即通过空气时测得的压差应扩大3.7倍，方可与通过水时的压差相同。2、已知：t1＝57℃，T1＝330K，u1＝15m/s，u2＝205m/s，k＝1.66，R＝2078J/kg·K。解：(1)由能量方程式2121222211ukkRTukkRT，可得K326)15205(207866.12166.1330)(2122212212uukRkTT即T2＝326K，t2＝53℃。(2)马赫数014.0330207866.115111kRTuM193.0326207866.1205222kRTuM则97.0)330326(](166.166.111212kkTTpp3、已知：L＝2.0m，B0＝0.02m，Q0＝0.96m3/s，s＝1.2m，a＝0.12。解：(1)首先确定起始段的长度，并设759.241.002.02.112.041.00BsaZ。m1.2m172.012.002.003.103.10nsaBs说明射程s＝1.2m处位于射流主体段内。(2)求射程1.2m处射流的轴心速度um已知喷口截面速度为m/s1204.00.296.0000AQu则m/s22.5759.2122.12.141.02.1000mZuBsauu(3)求射程1.2m处射流的质量平均速度um/s62.3759.212833.0833041.0833.0000Zu.Basuu(4)求射程1.2m处射流的流量Q/sm18.3759.296.02.12.141.02.13000ZQBsaQQ4、已知：D2＝220mm，β2＝45°，cr2＝3.6m/s，n＝2900r/min，α1＝90°。解：(1)叶轮出口处的圆周速度为m/s39.3360290022.014.36022nDu流体在圆周向的分速度为m/s79.2945cot6.339.33cot2r22u2cuc那么，离心式水泵的理论扬程为m4.10181.979.2939.33u22TgcuH(2)若使叶轮反向旋转，则叶片出口安装角为β2＝135°，这时流体在圆周向的分速度为m/s99.36135cot6.339.33cot2r22u2cuc那么，离心式水泵的理论扬程为m9.12581.999.3639.33u22TgcuH(3)由上述计算结果可以看出，由于前弯式叶轮的流体圆周向分速度（36.99m/s）远大于后弯式叶轮的流体圆周向分速度（29.79m/s），所以，其理论扬程HT（125.9m）也远大于后弯式叶轮的理论扬程（101.4m）。4、