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当前位置:首页 > 建筑/环境 > 工程监理 > 06级《流体力学Ⅰ》试卷(A)标准答案
A卷第1页共3页………………………………装………………………………订…………………………………线………………………………2007~2008学年第二学期期末考试《流体力学与流体机械》Ⅰ试卷(A)标准答案和评分标准﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉一、是非判断题:(对者打“√”,错者打“×”,每小题2.5分,计30分)1.在一定剪切力作用下,能够变形的物质都叫做流体。×2.流体之所以作为连续介质假设,是因为我们所研究的对象是由大量分子组成的宏观流体的机械运动。√3.流体的体积压缩系数βP是一个有因次的物理量,其单位与流体压强的单位相反。√4.有势质量力的势函数与流体压强之间的关系可以写成CpU。√5.冷、热流体的相对压力沿高度方向的变化规律是不同的,位置越高的地方,冷气体的相对压力越大。×6.在稳定流场中,流体的当地加速度为零;在均匀流场中,流体的迁移加速度为零。√7.由速度分布式kjxiyu22935可知,该速度场为三维的不稳定速度场。×8.若流场中流体质点的流线与迹线均为圆周线,那么该流场一定是有旋流场。×9.在不可压缩三维无旋流场中,流函数与速度势函数同时满足拉普拉斯方程。×10.对于稳定的缓变流来说,在流道的某一过流截面上,各点的)(zgp都相等。√11.由AuQ可知,通过圆管内层流流动的流体,其体积流量与管径的平方成正比。×12.在紊流附面层的层流底层区内,由于流体是分层流动的,所以该区域定为无旋流动。×二、解答题:(每小题6分,计36分)1、在一直径为200mm的圆筒内置一同心小圆筒,两筒之间的间隙为1.0mm,其间充满动力粘度为0.52Pa·s的油液,相对移动速度为0.5m/s,问每米长圆筒所受的摩擦力是多少?已知:d=200mm,δ=1.0mm,μ=0.52Pa·s,u=0.5m/s。解:因间隙δ很小,认为间隙内油液的速度分布为线性变化,因而其速度梯度为/s15001015.0dd3uyu(2分)每米圆柱体与油液的接触面积为2m628.00.12.014.3ldA(2分)将以上数据代入牛顿内摩擦定律公式,则得到每米长圆筒所受的摩擦力为N28.163500628.052.0ddyuAT(2分)2、某密闭圆筒形容器内充满液体水,在以等角速度ω=8.0rad/s旋转的同时,还以等加速度a=2.2m/s2向上提升,试写出容器中液体水的等压面方程式。已知:ω=8.0rad/s,a=2.2m/s2,g=9.8m/s2。解:取圆柱坐标系,坐标原点取在旋转抛物面顶点上。得等压面微分方程为0d)(d2zgarr(2分)积分上式得Czgarω)(2122(2分)代入已知数据,得等压面方程为Czr12232(2分)3、已知流体质点沿流线方向的速度分布式为1252su,试写出流线方向的加速度表达式sa。解:流线方向的加速度表达式为A卷第2页共3页232sm/s1212050)125(1012sssssuuua(6分)4、已知平面流场的速度分布为yxyux22,22yxxuy,问流场中(1,1)点处的角变形速度及体积膨胀率各为多少?解:角变形速度为s/rad0.2)(21)()22(21)(212222xyzyxyxxyyxyuxu(3分)体积膨胀率为022yxxyxyyuxu(3分)5、已知某油嘴出口流量为3.92×10-5m3/s,油嘴前压力表读数为0.25MPa,燃油密度为850kg/m3,油嘴流量系数取0.82。问油嘴的出口直径需要多大?已知:Q=3.92×10-5m3/s,pm=0.25MPa,ρ=850kg/m3,μ=0.82。解:由管嘴出流计算式m2pAQ,有2665mm1097.18501025.0282.01092.32pQA(3分)油嘴的出口直径为mm58.1m1058.114.31097.14436Ad(3分)6、某一煤粉颗粒的体积V0=3.05×10-12m3,表面积A0=1.25×10-7m2,密度ρs=1200kg/m3,在静水中自由沉降,阻力系数CD=0.45,问其自由沉降速度为多少?已知:V0=3.05×10-12m3,A0=1.25×10-7m2,ρs=1200kg/m3,CD=0.45。解:由颗粒的自由沉降速度计算式,得煤粉颗粒自由沉降速度为mm/s29m/s029.01000100012001025.145.01005.381.988712s0D0fACVgu(6分)三、计算题:(第1、2小题、每小题12分,第3小题10分,计34分)1、流量为0.065m3/s的水,流过如图所示的变直径管段,截面①处管径d1=250mm,截面②处管径d2=150mm,①、②两截面高差为2.0m,①截面压力p1=125kN/m2,压头损失不计。试求②截面的压力及水银压差计的读数。(12分)已知:Q=0.065m3/s,d1=250mm,d2=150mm,H=2.0m,p1=125kN/m2。解:(1)由连续性方程,得m/s325.125.014.3065.0442211dQum/s68.315.014.3065.0442222dQu(2分)(2)列出①、②两截面间的伯努利方程,基准面取在②截面上;同时列出U型管的静力学方程,gupguHp22222211(2分)hpHp)()(21汞(2分)得223322222112kN/m73.138N/m1073.13810)68.321325.1210.281.9125(22guguHpp(3分)mm7.47m0477.01081.9)16.13(10)0.281.973.138125()(3321汞Hpph(3分)2、水从密闭容器A沿直径d=25mm、长度l=30m的管道流入容器B,已知容器A水面的相对压力p1=196.2kPa,水面高H1=1.0m,H2=5.0m,A卷第3页共3页沿程阻力系数λ=0.025,局部阻力系数:阀门Kv=4.0,弯头Kb=0.3,试求水的流量。(12分)已知:d=25mm,l=30m,pm1=196.2kPa,H1=1.0m,H2=5.0m,λ=0.025,Kv=4.0,Kb=0.3,Ke=0.5,Ko=1.0。解:(1)列两容器液面间的伯努利方程,基准面取在地面上,得w21m1hHHp(3分)则OmH0.16)0.50.1(9810102.196)(2321m1wHHph(3分)阻抗为5264242H/ms1071.781.9025.014.3)0.133.00.45.0025.030025.0(8)(8gdKdlS(3分)由式(5-76)2HwQSh,得流量为/sm1044.11071.70.16336HwShQ(3分)3、有一长为15m、横截面半径为2.0m的半圆形底驳船如图所示,其吃水深度为2.2m,在水中以9.0km/h的速度行驶,水温为20℃(ν=1.0×10-6m2/s,ρ=1000kg/m3),若按绕流平板考虑,并忽略端部效应的影响。试计算:(1)驳船中部外侧附面层的厚度;(2)驳船中部外侧壁面上的切应力;(3)*驳船克服摩擦阻力所需要的功率(注:该小题附加5分)。已知:L=15m,m68.6)0.22.2(20.214.320hRB,u∞=9.0km/h=2.5m/s,ν=1.0×10-6m2/s,ρ=1000kg/m3。解:(1)先确定临界转变点的位置,取Rexc=5×105。由5ccx105Rexu,得m2.05.2100.1105Re65cxcux(2分)因此,可以认为驳船外侧面上的附面层均为紊流附面层。(2)驳船中部的流动雷诺数为760.5L10875.1100.12155.22ReLu(2分)那么,驳船中部外侧附面层的厚度为m10.0)10875.1(155.0382.0Re)5.0(382.051751L5.0L5.0L(3分)(3)驳船中部外侧壁面上的切应力为2517251L5.02L5.0wN/m52.6)10875.1(5.210000297.0Re0297.0u=(3分)(4)驳船末端的流动雷诺数为76L1075.3100.1155.2ReLu(附加2分)驳船克服摩擦阻力所需要的功率为kW77.1W1770)1075.3(5.210001568.6037.0Re037.0517351L3fuBLuFN(附加3分)标准答案和评分标准制定人:______________________________年月日任课教师:______________________________________________年月日系(教研室)主任:______________________________________年月日
本文标题:06级《流体力学Ⅰ》试卷(A)标准答案
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