工程流体力学试题与答案4

一、判断题(对的打“√”，错的打“×”，每题2分，共20分）1.一切流体都是牛顿流体。2.流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。3.平衡流体等压面微分方程为0XdxYdyZdz4.过水断面都是平面。5.实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。6.在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。7.尼古拉茨试验的水力光滑管区阻力系数与雷诺数Re无关。8.局部损失通用计算公式为gvhj229.只要流体流过的面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。10.在质量力只有重力作用下，实际流体微小流束的伯努利方程为gvpzgvpz2222222111二、选择题（每题3分，共15分）1．长管并联管道各并联管段的A.水头损失相等;B．水力坡度相等;C．总能量损失相等;D．通过流量相等。2．比较在正常的工作条件下，作用水头H、直径d相等时，小孔出流量Ｑ和圆柱形外管嘴出流量ＱnＡ．ＱＱn；Ｂ．ＱＱn；Ｃ．Ｑ＝Ｑn。3．变直径管，直径d1=320mm，d2=160mm，流速v1＝1.5m/s，v2为A．3m/s；B．4m/s；C．6m/s；D．9m/s。4．金属压力表的读数是A.绝对压强；B.相对压强；C.绝对压强加当地大气压强；D.相对压强加当地大气压强。5．水平放置的渐扩管，如果忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系A．p1p2；B．p1=p2；C．p1p2。三、绘图题（对同一种液体绘出AB壁面上的相对压强分布图，5分）四、计算题（20分）如右图，求作用在直径m4.2D，长1mB的圆柱上的总压力在水平及垂直方向的分力和压力中心。五、计算题（10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图所示，已知：m25.0AD，24mN1085.7Ap；50.0BDm，24mN1091.4Bp，流速2.1Bvm/s，1mh。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失。六、计算题（20分）某供水系统中一水平供水管道，直径2.0Dm，拐弯处的弯角45，管中断面1—1处的平均流速sm41v，压强为Pa108.941p，如右图所示，若不计弯管内的水头损失，求水流对弯管的作用力。七、计算题（10分）做沿程水头损失实验的管道，直径cm5.1d，测量段长度4ml，3mkg1000，23mNs10518.1。试求：(1)当流量sL.Q030时，管中的流态?(2)此时的沿程水头损失系数=？一、判断题（每题2分，共20分）1.一切流体都是牛顿流体。ⅹ2．流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。ⅹ3．平衡流体等压面微分方程为0XdxYdyZdz√4．过水断面都是平面。ⅹ5．实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。√6．在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。√7．尼古拉茨试验的水力光滑管区阻力系数λ与雷诺数Re无关。ⅹ8．局部损失通用计算公式为gvhj22√9．只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。ⅹ10．在质量力只有重力的作用下，实际流体微小流束的伯努力方程为xgvpzgvpz2222222111ⅹ二、选择题（每题3分，共15分）1．A2．B3．C4．B5．C三、画图题（5分）四、计算题（20分）解：1）水平分力N8.2825214.2219810212DLDAhpcx(5分)其压力中心3112121.6232cDccLDJzzDDDZALDm(10分)2）垂直分力N6.22198184.29810822LDpz（方向向上）(15分)其压力中心m509.06.221988.2825224.26.12zxppDyx(20分)五、计算题（10分）解：设液流由A→B，基准水平面为O—O，取A、B两断面，列总流的伯努利方程lhgvpzgvpz222222221111（5分）根据连续性方程BBAAAvAv得ABBAAAvv代入上式(8分)代入数据得m1.3lh水柱。因为0lh,所以所设方向正确。即A→B（10分）六、计算题（20分）解：过水断面1—1和2—2的断面积、平均流速和压强分别用1A、1v、1p和2A、2v、2p表示，建立如图坐标系。（2分）断面1—1和断面2—2所受压力分别为11Ap和22Ap，管壁对流体的作用力为R。R可沿x、y轴分解为xR、yR，由于弯管是水平放置的，重力在x轴和y轴的投影等于零。总流的动量方程在x轴和y轴的投影为xRApApvQvQ45cos45cos22111122yRApvQ45sin45sin2222即1122221145cos45cosvQvQApApRx45sin45sin2222ApvQRy（10分）根据题意可知2214DAA则sm126.042.04321121vAQQQ（13分）由连续性方程可知，421vvm/s，同时，又由于弯管水平放置，且不计水头损失，则由总流的伯努利方程得到2421mN109.81atapp（16分）于是N30772.04108.9424211122DpApAp又3mkg1000将上述这些数值代入前面二式，可求出xR、yR，得1122221145cos45cosvQvQApApRxN10494126.01000224126.01000223077307745sin45sin2222ApvQRyN2532224126.01000223077水流对弯管的作用力R与R大小相等，方向相反，即N1049xR；N2532yR最后得xN7.2740253210492222yxRRR41.210492532tanxyRR5.67（20分）七、计算题（10分）解：（1）3222230.03100.16985m/s(1.510)4410000.169851.510Re1678.352320(2000)Rec1.51810Qvdvd所以管中流态为层流。（6分）（2）64640.03899Re1671.144（10分）