08级《流体力学》Ⅰ试卷(A)标准答案

………………………………装………………………………订………………………………线………………………………2009~2010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A卷第1页共4页一、是非判断题：(对者打“√”，错者打“×”，每小题2分，共24分)1、流体的体积弹性系数是用来衡量流体可压缩性大小的参量，对于同样的压力增量，E值愈小的流体，其体积变化率越大。√2、如果流体在流动过程中各流层间内摩擦力均等于零，粘性表现不出来，这样的流体即可定义为理想流体。×3、对于液体来说，不管是在静止状态还是在等加速运动状态或是等角速度旋转运动状态下，其内部的静压力都是随液体深度成线性增长的。√4、容器中冷气流的绝对压力随高度的增长而降低；容器中热气流的相对压力随高度的增长而增大。√5、对于稳定流来说，不管是均匀流还是非均匀流，流体质点的总加速度都等于零。×6、由速度场kjxiyu623可以看出，速度u在三个坐标方向都有分量，由此可以断定该速度场为三维非稳定速度场。×7、判断流体微团是有旋运动还是无旋运动，完全取决于流体微团是否绕其自身轴旋转，而与流体微团的运动轨迹无关。√8、流网可以用来定性的分析流场中各点的速度分布和压力分布，在流线密集的地方其速度小而压力大，在流线稀疏的地方其速度大而压力小。×9、在相同的条件下，粘性流体流过固定管道时所损失的机械能只可能是压力能，而不是动能和位能。√10、对于圆截面管道来说，流体在任何条件下流动的当量直径都等于圆管自身的直径。×11、粘性流体在直圆管道内层流流动时，各流层间互不干扰，分层流动，所以流动为无旋流动。×12、无论是在层流附面层内还是在紊流附面层内，壁面切应力w沿流动方向都是逐渐减小的。√二、解答下列各题：(每小题6分，共36分)1、有一粘度为18.2×10－6Pa·s的空气在一直径为500mm的光滑直圆管道内作强紊流运动。已知层流底层的厚度为1.2mm，层流底层外边界处空气的流速为3.5cm/s，试问单位管长的粘性阻力为多少？已已已知知知：：：μ＝18.2×10－6Pa·s，d＝500mm，δ＝1.2mm，u＝3.5cm/s。解解解：：：根据牛顿内摩擦定律，得管壁处的粘性切应力为2460m/N10308.50012.00035.0102.18ddyu（3分）那么，单位管长的粘性阻力为m/N10334.815.014.310308.5440AT（3分）2、在一高度为36m的竖直立管内充满着密度为0.32kg/m3的高温气体，已知立管外空气的密度为1.18kg/m3，立管上部出口处的大气压力为105Pa，若忽略立管内气体的运动，问立管底部高温气体的相对压力和绝对压力各为多少？已已已知知知：：：ρg＝0.32kg/m3，ρa＝1.18kg/m3，H＝36m，pa2＝105Pa，pm2＝0。解解解：：：由流体静力学方程得立管底部高温气体的相对压力为：Pa72.3033681.9)18.132.0()(21Hppagmm（3分）立管底部高温气体的绝对压力为：Pa1001133681.932.010521Hppg（3分）4、已知某平面势流流场的流函数为yxxy23(m2/s)，速度势函数为yxyx32)(2122(m2/s)，问：（1）通过连接(0，0)点和(1，1)点的直线段间，单位深度流体的体积流量为多少？（2）沿(0，0)点和(1，1)点的连线间的速度环量为多少？已已已知知知：：：yxxy23(m2/s)，yxyx32)(2122(m2/s)。解解解：：：（1）根据流函数的性质，因为/sm6)11(0)00(2，，，所以通过连接(0，0)点和(1，1)点的直线段间，单位深度流体的体积流量为/sm606)00()11(2，，Q（3分）（2）根据速度势函数的性质，因为/sm1)11(0)00(2，，，所以沿(0，0)点和(1，1)点的连线间的速度环量为/sm101)00()11(2，，（3分）5、实验室有一矩形截面的水槽，已知水深为120mm，底宽为180mm，水槽内水面中心处的最大流速为15cm/s，水的动力粘度为1.32×10－3Pa·s，问水槽内水的流态是层流还是紊流？已已已知知知：：：h=120mm，a=180mm，umax=15cm/s，μ=1.32×10－3Pa·s。解解解：：：(1)水槽的当量直径为m206.012.0218.012.018.044eUAd（3分）………………………………装………………………………订………………………………线………………………………2009~2010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A卷第2页共4页先假定水槽内的水为层流流动，取水槽截面平均流速约为m/s075.015.02121maxuu那么，平均流速下的雷诺数为2300117051032.1206.0075.01000Re3edu由此可以断定，水槽内水的流态为紊流状态。（3分）三、计算题：(每小题10分，共40分)2、直径为d1=500mm的管道在支承水平面上分支为d2=350mm的两支管，A-A截面的相对压力为70kN/m2，管道流量Q=0.3m3/s，两支管流量相等，不计压头损失，求支墩所受水流的水平推力。已已已知知知：：：d1=500mm，d2=350mm，pm1=70kN/m2，Q=0.3m3/s。解解解：：：(1)由连续性方程得m/s529.15.03.04422111dQu，m/s56.135.02/3.04422222dQu；(3分)(2)由伯努利方程222m211m2121upup，可得222322211m2mN/m69952)56.1529.1(1000211070)(21uupp(3分)(3)由动量方程)cos(cos212x22m11muuQRApAp，可得支墩所受水流的水平推力为………………………………装………………………………订………………………………线………………………………2009~2010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A卷第3页共4页………………………………装………………………………订………………………………线………………………………2009~2010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A卷第4页共4页