工程流体力学试题

一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题60分，每小题3分）1、温度的升高时液体粘度（）。A、变化不大B、不变C、减小D、增大2、密度为1000kg/m3，运动粘度为106m2/s的流体的动力粘度为（）Pas。A、1B、0.1C、0.01D、0.0013、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A、斜面B、垂直面C、水平面D、曲面4、1mmH2O等于（）。A、9800PaB、980PaC、98PaD、9.8Pa5、压强与液标高度的关系是（）。A、h=p/gB、p=ρgC、h=p/ρgD、h=p/ρ6、流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中，p/ρg的物理意义是（）A、比位能B、比压能C、比势能D、比动能7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。A、时间B、空间位置坐标C、压力D、温度8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒B、牛顿内摩擦C、能量守恒D、质量守恒。9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。A、最大值的一半B、面积平均值C、统计平均值D、体积平均值10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。A、功率B、排量；C、扬程D、效率11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。A、总水头B、总能量C、轴线位置D、测压管水头12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。A、压力的头B、位置水头C、流速水头D、位置水头。13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力B、粘性力与惯性力C、重力与惯性力D、惯性力与重力14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（）A、2dB、dC、d/2；D、d/4。15、过流断面的水力要素不包括（）。A、断面面积B、断面湿周C、管壁粗糙度D、速度梯度16、圆管层流中的速度剖面是（）。A、双曲线B、抛物线C、等值线D、三角形17、局部水头损失和流速水头很小，计算中可以忽略的压力管路称为（）。A、长管B、短管C、有压管D、多相管18、并联管路的水力特点是（）。A、ΣQi=0，hf=ΣhfiB、Q=ΣQi,hfj=hfiC、ΣQi=0，Σhfi=0D、Q=ΣQi,,hf=Σhfi；19、无旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度为0B、速度的旋度为0C、流体质的点运动轨迹为直线D、流体微团运动轨迹为直线20、层流区水头损失公式hf=βQ2mυmL/D5-m中的系数β和m分别为（）。A、0.0246和1B、4.15和1C、0.0246和0.25D、0.0826λ和0.25。二、利用下图推导欧拉平衡微分方程10pf，再由此推导出流体静力学基本方程。（本大题20分）三、图示的油罐内装有相对密度为0.7的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支引入油罐底以上的0.4m处，压气后，当液面有气逸出时U形管内油面高度差△h=0.7m，试计算油罐内的油深H=?（本大题20分）六面体受力分析xyzdxdydzoA··A2A1·p1p2四、为了在直径D=160mm的管线上自动掺入另一种油品，安装了如图所示的装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内。若压力表读数为2.3×105Pa，吼道直径为40mm，主管道的流量为30L/s，油品的相对密度为0.9。欲掺入的油品的相对密度为0.8，油池油面距喉道高度为1.5m，如果掺入油量约为原输量的10%左右，B管水头损失设为0.5m，试确定B管的管径。（本大题20分）五、试由牛顿相似准则22NeF=ρlv建立粘性力相识准则，并说明粘性力相似准数的含义（本大题10分）六、往车间送水的输水管路由两管段串联而成，第一管段的管径为150mm，长度为800m，第二管段的直径为125mm，长度为600m，设压力水塔具有的水头H=20m，局部阻力忽略不计，求流量Q，并绘制水头线。（λ1=0.029，λ2=0.027，本大题10分）p00.4mp压力气体△hHB11223344七、儒科夫斯基疑题：给人感觉图中的圆柱体会在浮力的作用下会绕其转轴——图中圆柱中心出的黑点转动起来，由此便可以制造出永动机来吗？为什么？（本大题10分）H111Ld222Ld题7-4图F浮儒科夫斯基疑题O一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题60分，每小题3分）1、压力的升高时液体的粘度（）。A、不变B、减小C、变化不大D、增大2、密度为1000kg/m3，动力粘度为103Pas的流体的运动粘度为（）m2/s。A、102B、104C、106D、1083、做铅直等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A、水平面B、垂直面C、斜面D、曲面4、1mmHg等于（）。A、133280PaB、13328PaC、1332.8PaD、133.28Pa5、压力水头的计算公式为（）。A、h=p/gB、p=ρgC、h=p/ρgD、h=p/ρ6、流体静力学基本方程式z+p/ρg=C中，p/ρg的几何意义是（）A、位置水头B、压力水头C、总水头D、速度水头7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为稳定流和非稳定流。A、位置坐标B、时间C、温度D、压力8、理想流体伯努利方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒B、牛顿第一C、质量守恒D、能量守恒9、由连续性divu=0可以判断出流动为（）流动A、稳定B、可压缩C、不可压缩D、均匀10、泵的排量是指单位时间内流过泵的流体所具有的（）。A、质量B、机械能C、体积D、重量11、水头损失是指单位重量液体在流动过程中所损失的（）A、势能B、热能C、压能D、机械能12、测压管水头线与位置水头线的铅直高差反映的是（）的大小。A、压力水头B、位置水头C、流速水头D、总水头。13、弗劳德Fr反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力B、粘性力与惯性力C、重力与惯性力D、惯性力与重力14、边长为a的正方形截面管道的水力半径为（）A、2aB、aC、a/2；D、a/4。15、过流断面的水力要素包括了以下四项中的（）项。A、速度梯度B、速度分布C、温度D、管壁粗糙度16、圆管流动中的粘性应力与半径呈（）关系。A、线性B、正比例；C、二次方；D、无；17、局部水头损失或流速水头较大，不可忽略的压力管路称为（）。A、长管B、短管C、有压管D、多相管18、串联管路的水力特点是（）。A、Qi=Qj，hf=ΣhfiB、Q=ΣQi,hfj=hfiC、ΣQi=0，Σhfi=0D、Q=ΣQi,,hf=Σhfi；19、有旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度不为0B、速度的旋度不为0C、流体质点运动轨迹为曲线D、流体微团运动轨迹为曲线20、水利光滑区水头损失公式hf=βQ2mυmL/D5-m中的系数β和m分别为（）。A、0.0246和1B、4.15和1C、0.0246和0.25D、0.0826λ和0.25。二、利用下图推导包达公式212j()2vvhg，再计算图中管道锐缘出口处的局部阻力系数。（本大题20分）三、图示的油罐内装相对密度为0.8的油品，装置如图2－11所示的U形测压管。求油面的高度H=?及液面压力p0=?。（本大题20分）图2管道锐缘出口示意图图1突扩管示意图12p112p2锐缘出口流动方向四、由断面为0.2m2和0.1m2的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中，假设不考虑局部水头损失，第一段的水头损失为流速水头的4倍，第二段为3倍。（a）求断面流速v1及v2；（b）绘制水头线；（c）求进口A点的压力（本大题20分）。五、试由牛顿相似准则22NeF=ρlv建立重力相识准则，并说明重力相似准数的含义（本大题10分）六、有一中等直径钢管并联管路，流过的总水量为0.08m3/s，钢管的直径d1=150mm，d2=200mm，长度l1=500m，l2=800m。试并联管中的流量Q1、Q2及A、B两点间的水头损失（设并联管路沿程阻力系数均为λ=0.039。本大题10分）。A0.8m油0.5m水ρ’B0.4mHp01.6mBH=4mAv1v2A1=0.2m2A2=0.1m2七、试结合图中给出的机翼周边的流谱解释机翼为什么能够获得升力（本大题10分）题7-5图QABQ1L1d1Q2L2d2机翼周边的流谱A卷答案一、选择题：1、C2、D3、A4、D5、C6、B7、B8、D9、B10、C11、A12、C13、A14、D15、D16、B17、A18、B19、B20、B二、解：在静止流体中任取出图示的微元正六面体。首先，我们分析作用在这个微元六面体内流体上的力在x方向上的分量。微元体以外的流体作用于其上的表面力均与作用面相垂直。因此，只有与x方向相垂直的前后两个面上的总压力在x轴上的分量不为零。设六面体中心点A处的静压力为p(x，y，z)，则作用在A1和A2点的压力可以表示为1=2pdxppx；2=2pdxppx。所以作用在A1和A2点所在面上的总压力分别为1()2ppdxdydzx、1()2ppdxdydzx。微元体内流体所受质量力在x方向的分力为Xρdxdydz，由于流体处于平衡状态，则11()(+)+=022pppdxdydzpdxdydzXρdxdydzxx。用ρdxdydz除上式，简化后得1=0pXρx，同理，在y、z方向，可得1=0pYρy和1=0pZρz，其矢量形式可写为10pf这便是流体平衡微分方程式。质量力仅有重力时，单位质量流体xyzdxdydzoA··A2A1·p1p2所受到的质量力可表示为X=Y=0；Z=g，将其代入上式可得=dpρgdz或()=0dp+ρgz积分可得+=pρgzc两端同除以ρg则有+=pzcρg这便是流体静力学基本方程。三、解：选取U形管中甘油最低液面为等压面，由气体各点压力相等，可知油罐底以上0.4m处的油压即为压力管中气体压力，即00(0.4)goopghpgH得1.260.70.40.41.66m0.7goohH四、解：列1-1和2-2断面的伯努利方程，则221122110022pvpvgggg其中121.493m/s14QvD2223.885m/s14Qvd得221221125718.9Pa2vvpp列4-4自由液面和3-3断面的伯努利方程，以4-4自由液面为基准面，则2334320002wpvHhgg其中32pp、320.114BQvd，代入上式，得0.028mBd。五、解：当作用在流体上的合外力中粘性力起主导作用时，则有F=T=Aμdu/dy，牛顿数可表示为2222Ne2vμlTμl===ρlvρlvρlv引入雷诺数Re=ρlv/μ，则牛顿数相等这一相似准则就转化为ReRepm由此可见，粘性力相似准数就是雷诺数，粘性力相似准则就是原型与模型的雷诺数相等。对于圆管内的流动，可取管径d作为特征尺度，这时的雷诺数可表示为Reρvdvd==μυ雷诺数的物理含义是惯性力与粘性力的比值。六、解：列自由液面和出口断面的伯努利方程22121255120.08260.0826QLQLHdd则流量30.0155m/sQ七、答：由于流体静压力的特性一可知，流体静压力的作用方向永远沿着作用面的内法线方向，所以流体对圆柱体表面的作用力的方向也永远垂直于作用面，所以圆柱体表面上的压力的作用线必然要通过圆柱体的轴线，这些力对O点的力矩为零。因此，圆柱体并不会绕O点转动，也就不能由此制造出永动机来。位置水头线总水头线及测压管水头线一、选择题：1、C2、D3、A4、D5、C6、B7、B8、D9、B10、C11、A12、C13、A14、D15、D16、B17、A18、B19、B20、B二、解：在图中取管道内壁、漩涡区起始端和末端断面围成空间为控制体，在1、2两个断面间应用伯努利方程，有22112211221222wpvpvzαzαhρggρgg