流体力学期中试卷

附件廿一交大流体力学期中考试（闭卷）（试卷及答案）姓名学号班级得分一.一.概念题（回答对或错，错者要简要说明理由）1.粘性较大的流体能承受一定的切应力而处于平衡状态。错,任何流体都不能承受切应力而处于平衡状态.2.物体在静止流场中作匀速直线运动时，周围流场是定常流场。错,只有当坐标系固定在物体上时周围流场才是定常流场3.在定常流场中，从固定点连续施放颜色液形成的线是流线；在不定常流场中不是流线而是迹线。错,在不定常流场中是脉线.4.将圆管某一直径上的流体质点均染上颜色，在恒定压强梯度作用下，随时间增长形成的抛物线代表该截面上的速度分布。错,是流体线.5.连续性方程0zwyvxu与时间无关，因此只适用于定常流动。错,适合不可压缩流体的任何流动.6.温度对流体粘度影响很大，液体的粘度随温度的升高而增大。错,液体的粘度随温度升高而降低.7.动量方程中作用于控制体上的外力可以包括粘性切应力，因此既适用于理想流体，也适用于粘性流体。对.8.定常流场中任何一点速度大小和方向均不随时间变化，因此加速度恒为零。错,还可能有迁移加速度.9.如静止流体的等压面是水平面，说明流体只受到体积力为重力的作用。错,除重力外还可以有垂直方向的惯性力.10.用量纲分析法分析),,,,,(gdvf问题时，可以取),,(dv为基本量，也可以取),,(v为基本量。对.二.二.已知某速度场为tyvtxu，试求(1)属几维流动；(2)是否定常流场；(3)求加速度场),(yxaa；(4)求通过x=-1,y=-1点的流线；(5)是否是不可压缩流动；(6)是否无旋流场。解：(1)属二维流动(2)不定常（3）1)1)((0)(110)()(1tytytxyvvxvutvatxtytxyuvxuutuayx(4),()(),dxdyytdxxtdycyxtxxytycxtyt整理得02cxtytxy过1,1xy点20,2ttcc流线方程为022xtytxy(5)011yvxu是不可压缩流动(6)0yuxv是无旋流动三.三.文丘里管装置如图所示，已知水箱水位高为H，小管和大管截面积A1和A2，及小管离有色水液面高h，试问A1应为多大时才能将有色水吸进文丘管中来。解：由连续性方程得1221AAVV，由水面与出口列伯努利方程得gHV222由(1),(2)截面列伯努利方程得gpgVgpgV22212122hAAHAAgVgVVgp])(1[])(1[222122122221221222221111(),()1,AAAhhHhAHAHAH可得12HAAHh四.四.图示平板闸门长b=30cm,上端铰接于O点。在一股宽度为A＝2cm，速度为v＝15m/s的水流冲击下处于平衡状态，偏角30。设射流中心线与闸门交点D为压强中心，0与铰点O的垂直距离为l＝15cm，试求（忽略质量力和粘性力）：(1)(1)射流在闸门上的分流宽度A1，A2(cm)；(2)(2)闸门单位宽度的重量G（N）。解：以D为原点建立坐标系Dxy如右图，选包括A和A1,A2的水流部分为控制体(1)沿流线的伯努利方程常数gpgV22，12VVV由连续性方程2211AVAVVA21AAA由x方向动量方程0sin222111VAVVAVVAVsin21AAA解得cmAAAcmAAA5.0412sin15.1432sin121(2)设射流的闸门冲击力F如图由y方向动量方程FAVcos02)(389730cos02.01510cos232NAVF对O点取矩sin2bFDOGcos2coslbDONAVAVAVFG9000102.0151022sinsincoscossincos23222五.五.一球形颗粒在水中作定常运动，试求(1)(1)用量纲分析法确定运动阻力F与直径d，速度V，水密度和运动粘度的关系式；(2)(2)在风洞中作模拟测试，空气的密度为水的31025.1倍，运动粘度为水的14倍，若模拟尺寸是原型的5倍，则风洞的风速应为多少(m/s)(3)(3)若风洞中测得阻力为mF，求颗粒在水中相应的阻力F。解：(1)),,,,(VdFf，取dV,,为基本量1][][][][121FdVcba1][][213121MLTLLTMLcba由020190111111bcbaa可得1111,2,2abc221dVF1][][][][222cbadV1][][1213222TMLLLTMLcba同理2220,1,1abcRe12Vd可得关系式为(Re)22fdVF(2)由mReRe，即VddVmmm可得1142.85mmmdVVVVd(3)由2222dVFdVFmmmm可得2232222111104.081.252.85mmmmmmVdFFFFVd