《工程流体力学》考试试卷及答案解析-2

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程一、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。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称为水头。12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都存在，因而一切平面流动都存在，但是，只有无旋流动才存在。13、雷诺数之所以能判别，是因为它反映了和的对比关系。14、流体的主要力学性质有、、、和。15、毕托管是广泛应用于测量和一种仪器。16、流体的力学模型按粘性是否作用分为和。作用与液上的力包括，。17、力学相似的三个方面包括、与。18、流体的力学模型是模型。19、理想气体伯努力方程2uz-zp2g21））（（中，））（（g21z-zp称，称全压，称总压。20、紊流射流的动力特征是。21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式，u的单位为。22、浓差或温差射流的热力特征是。23、流体微团的运动是由运动，运动，运动和运动四种基本运动形式符合而成。24、几何相似是力学相似的，运动相似是模型实验的，动力相似是运动相似的。25、欧拉准数是和的相对比值。26、马赫数M反映了惯性力和相对比值。27、流体流动的状态分为和。28、弗鲁得准数反映了和相对比值。四、选择题。1、按连续介质的概念，流体质点是指。A、流体的分子B、流体内的固体颗粒C、无大小的几何点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体2、一下哪种流体为非牛顿流体。A、空气B、清水C、血液D、酒精3、绝对压强Pabs、相对压强p、真空值pv、当地大气压强ap之间的关系是。A、Pabs=p+pvB、p=Pabs+apC、pv=ap-Pabs4、圆管层流过流断面的流速分布为。A、均匀分布B、对数曲线分布C、二次抛物线分布5、一下那些概念属于欧拉法。A、流线B、迹线C、液体质点D、液体微团6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数。A、与雷诺数Re有关B、与管壁相对粗糙度d有关C、与Re和d有关D、与和管长l有关7、速度V、长度l、时间t的无量纲组合是。A、ltvB、vltC、2vtlD、vtl8、圆管断面直径由d1突然扩大到d2，若将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失。A、减小B、不变C、增大9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合。A、均匀规律B、直线变化规律C、抛物线变化规律D、对数曲线规律10、流线与流线通常情况下。A、能相交也能相切B、仅能相交不能相切C、仅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，压强p的无量纲集合是。A、vpB、pvC、pv2D、2vp12、雷诺数代表的是之比。A、惯性力与压力B、惯性力与重力C、惯性力与表面张力D、惯性力与粘性力13、压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的。A、21B、51C、81D、16114、一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的条件是。A、理想流体B、粘性流体C、可压缩流体D、不可压缩流体15、弹簧管压力表的读数是。A、绝对压强B、相对压强C、绝对压强加当地大气压D、相对压强加当地大气压16、静水中斜置平面壁的形心淹没深hc与压力中心淹没深hD的关系是。A、大于B、小于C、等于D、无规律17、某风管的断面尺寸为200mmmm300，则该风管的当量直径是。A、mm240B、mm250C、mm300D、mm20018、有一变直径管流，小管直径d1，大管直径d2=2d1，则两断面雷诺数的关系是。A、21e21eRRB、21eeRRC、21e5.1eRRD、21e2eRR19、下列流体哪个属于牛顿流体。A、汽油B、纸浆C、血液D、沥青五、简答题。1、流体静压强的特性是什么？2、尼古拉兹实验分区级意义是什么？3、附面层提出的意义？4、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么？5、附面层分离的原因是什么？6、运动粘滞系数r的物理意义是什么？7、流体动力粘滞系数u的物理意义是什么？8、元流的特性是什么？9、伯努利方程g2urpz2常数中各项的物理意义？10、管网水力计算遵循的原则是什么？11、水击（水锤）现象及产生的原因是什么？12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么？13、自由紊流射流的运动、动力特征是什么？14、射流弯曲产生的原因？15、绕流升力产生的原因？16、毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器，试画出其示意图，并说明其工作原。17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。18、下式不可压缩流体N-S方程中，各项的物理意义是什么？dtduzuyuxuxp1x2z22y22x2）（X六、计算题。1、有一钢板制风管，断面尺寸为m5.1mm200mm400，管内气流平均速度为/s，气体运动粘滞系数为15.0×28m10/s，判断管内气体的流态？2、一高压管末端接喷嘴，如下图所示，已知喷嘴出口直径为cm10，管道直径为40cm，水在管中流量Q为0.43m/s，求管嘴对水流的作用力。解：如图所示，由连续性方程得：m183)10040(14.3414.0v211、AQ/smAQ0.51)10010(14.3414.0v222/s以轴线为基准面，列1-2断面的伯努利方程10pg2vp0g2vp02222211，此时则：kN4.12958.9218.30.518.9g2vg2vp2221221）（/2m设喷嘴对水流的作用力为F，沿水流方向列动量方程，并取1得：QkNQAFQFA6.1431.197.162100018.30.514.010001004014.3414.1295vvpvvp212111211）（）（）（3、已知不可压缩流体的流速分量为：，，，0uxy2uy-xuzy22x问该流动是否为无旋流动？①检查流动是否无旋：y2xuy2(y22）yxyyux两者相等，故为无旋流动②求速度势函数：232222yxxy3xdxydxxxydy2dxyxdyudxud）（4、已知平面流动的速度分量为：；，2y2xtyutxu求：当t=1是过M（1,1）的流线方程。根据流线方程定义得流线方程：22yxdxudyudxtydytx当t=1时，11ydyxdx化简得：xdy+ydx+dy-dx=0积分：xy+y-x+c=0流线通过（1,1）点：即1×1+1-1+c=0得：c=-1将c=-1带入上式，得xy+y-x-1=0化简得：（x+1）（y-1）=05、一车间用直径为5.0m的风口送风，风口风速为m0.6/s，如长度比例常数为4，确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为m0.3/s，则车间相应点的速度为多少？（已知空气的运动粘滞系数为20000157.0m/s）根据相似原理可得，实验模型风口直径为：125.045.0dm原型雷诺数为：Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.850000所以气流处于阻力平方区，（可采用粗糙度较大的管道），则阻力平方区的最低雷诺数为50000则：相应的模型气流出口速度Vm为：Vm×0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺为：955.028.60.6若在模型内测得某点气流速度为3.0m/s,则车间相应点的速度为：Vn=v=3.0×0.955=2.87m/s6、对某一桥墩采用模型比例为161nmll进行实验。已知模型中水流速度为m76.0/s，实测模型桥墩受水流作用力为4N。求原型中相应的流速与作用力。7、在水平放置的管线中接弯管，直径从600mm逐渐减小到300mm，水流方向偏转060如图所示，在直径较大一端压强为172kN/2m,求作用于弯管上的力的大小和方向，①当水不流动时；②当通过的流量为876L/s时；①当水流不动时：P1=P2=172kN/2m设Fx,Fy为水流作用于弯管的分力，如图X方向：kNAPAF5.425.0)1000300(14.341172)1000600(14.34117260cosp2202211xY方向：01160sina0APFy=0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86=-10.5kN对弯管的合力：NFFRk8.432y2x方向为：a=arctan（Fy/Fx）=014②当有流动时：由连续性方程得：876.04141222121udud解得：mu2.31/smu4.122/s忽略阻力，应用伯努利方程，列1-1,2-2断面的方程：060gupgup22222211带入数据解得：P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/2m列动量方程：X方向：）060cos(ux60cospp0202211QFAA带入数据得：Fx=42.4kN同理：y方向：）（060sinau60sina02022QAPFy代入数据解得：Fy=15.2Kn合力为：R=22xyFF=45.1Kn方向为：a=arctan（Fy/Fx）=07.198、一弧形闸门AB，宽，，半径为，圆心角为m245m40闸门转轴恰好与水面平齐，求作用于闸门的水静压力。解：mrh245sin0hABCOkNFFFkNhhrrbFkNhrhbFmhocyxyx1.453.2222212214.381(48.9)2114.381(2.39428.92212122229、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为mm50的短管，形成管嘴出流，已知作用水头H=m5，管嘴出流流量系数u=0.82，试问：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？①32m0161.