流体力学试卷及答案(期末考试)

第1页（共159页）流体力学试卷及答案一一、判断题1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。5、稳定（定常）流一定是缓变流动。6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。9、外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为4dD。10、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。二、填空题1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cmh4，通过的流量为sL/2，分析当汞水压差计读数cmh9，通过流量为L/s。2、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是。3、因次分析的基本原理是：；具体计算方法分为两种。4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为，其适用条件是。6、泵的扬程H是指。7、稳定流的动量方程表达式为。8、计算水头损失的公式为与。9、牛顿内摩擦定律的表达式，其适用范围是。10、压力中心是指。三、简答题1、稳定流动与不稳定流动。2、产生流动阻力的原因。3、串联管路的水力特性。4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？5、静压强的两个特性。6、连续介质假设的内容。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。8、因次分析方法的基本原理。9、欧拉数的定义式及物理意义。10、压力管路的定义。11、长管计算的第一类问题。试题：班号：姓名：第2页（共159页）12、作用水头的定义。13、喷射泵的工作原理。14、动量方程的标量形式。15、等压面的特性。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。17、分析局部水头损失产生的原因。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。19、流线的特性。四、计算题1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q1＝0.012m3/s，并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为30m/s，总流量Q0＝0.036m3/s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？2、有泵管路如图所示，流量hourmQ/2403，泵的吸入管长mL151，沿程阻力系数03.01，总局部阻力系数为61；压力管长mL602，03.01，102，管径为m25.0。求：（1）已知泵入口处真空表读数OmH26.6，求吸入高度1h。（2）两个液面高差mh242，求泵的扬程H。3、水平直管半径为R，不可压缩流体作层流流动，其半径r处点流速为u，并等于管内平均流速V。试题：班号：姓名：第3页（共159页）求证：Rr224、如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设md5.0，mh2，mH5.2。试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。5、如图水泵进水系统，h=3m，管径d=0.25m，1﹑2断面间的总水头损失g2V8.5h2w，断面2处的真空度为OmH4.08γp2v，求流量。参考答案一、判断题×√×√××××√×二、填空题1、3L/s2、，斯(sm/2)3、因次和谐的原理，п定理4、过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的试题：班号：姓名：第4页（共159页）5、22222212111122zgvaphgvapz，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动6、单位重量液体所增加的机械能7、FdAuucsn8、gVdlhf22，gVhj229、dyduAT，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，μ值始终保持一常数10、总压力的作用点三、简答题1、稳定流动与不稳定流动。---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。2、产生流动阻力的原因。---外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。3、串联管路的水力特性。---串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？---不是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。水力粗糙管。水力光滑管；5、静压强的两个特性。---1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。6、连续介质假设的内容。---即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式为（22222212111122zgvaphgvapz），其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。8、因次分析方法的基本原理。---就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。9、欧拉数的定义式及物理意义。---2VpEu，其物理意义为压力与惯性力的比。10、压力管路的定义。---凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。11、长管计算的第一类问题。——已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。试题：班号：姓名：第5页（共159页）12、作用水头的定义。----任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m。13、喷射泵的工作原理。---喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。14、xcsnxFdAuu，ycsnyFdAuu，zcsnzFdAuu三个方程为动量方程的标量形式。15、等压面的特性。---作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。---0)()()(zuyuxutzyx，其物理意义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为零。17、分析局部水头损失产生的原因。---(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b)流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。---雷诺数：VDVLRe惯性力与粘性力之比富劳德数：glVFr2惯性力与重力之比欧拉数：2VpEu压力与惯性力之比19、流线的特性。---(1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。(3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。四、计算题试题：班号：姓名：第6页（共159页）1、参见教材p.772、参见教材p.63/p.703、参见教材p.1114、解：上面的盖为a盖,对于a盖，其压力体体积paV为23p11()2426ahVHdd2331(2.51.0)0.50.50.262m412p98100.2622.57kNzaaFV（方向↑）左面水平的盖为c盖，对于c盖，静水压力可分解成水平及铅重两个分力，其中水平方向分力2298102.50.54.813kN44xcFHd（方向←）铅重方向分力3p98100.50.321kN12zccFV（方向↓）5、解：列自由液面1-1和2－2断面的伯诺利方程：g2v5.8g2vph0222vv=v2得：v=1.49m/sQ=vsmd/073.0432答：流量为sm/073.03《工程流体力学》试卷二一、名词解释。1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、是非题。试题：班号：姓名：第7页（共159页）1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（）3.附面层分离只能发生在增压减速区。（）4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（）6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（）7.流体的静压是指流体的点静压。（）8.流线和等势线一定正交。（）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（）11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（）17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。（）18.流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（）三、填空题。1、1mmH2O=Pa2、描述流体运动的方法有和。3、流体的主要力学模型是指、和不可压缩性。4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时与的对比关系。5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。6、流体紊流运动的特征是，处理方法是。7、流体在管道中流动时，流动阻力包括和。8、流体微团的基本运动形式有：、和。9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了与的相对比值。10、稳定流动的流线与迹线。11、理想流体伯努力方程g2urpz2常数中，其中rpz称为水