石大020101工程流体力学期末复习题.docx

工程流体力学课程综合复习资料一、单项选择题=弘，通过的流量为1、如图所示，并联长管1、2的直径相同，沿程阻力系数相同,A-Qt=Q2R0=1.502C.Q=1.73D-,=32答案：C测压管水头差力，两断2、如图所示，水在垂直等径管内由上向下流动，相距L的两断面间,面间沿程水头损失力,则有关系式为（）。工多=JB.(=/+【C./一=L-AD.%/=L答案：A3、孔口、管嘴的流量系数4、收缩系数5和流速系数0之间关系式（）。A.=£0B.Q=EAC.£=D.无法确定关系答案：AP-Ph4、两个处于同一水平面上的水管测压点用U形压差计测压差，若水银液面差hp=10cm,为A.13.328kPaB.-13.328kPaC.-12.348kPaD.12.348kPa答案：D5、静力学基本方程的表达式（）。Ap=常数Bz+E=常数C.z+E+工=常数D-P结=强答案：B6、若流体内某点静压强为维=O.7"r,则其（）。AP变=0.3rB.p*=-0.3×9.8×104P（区=7"?HQD.-=0.3XIbQmmHg答案：B7、理想不可压缩流体在水平圆管中流动，在过流断面1和2截面&>4）上流动参数关系为（）。aV>v2rpi>p2bv1<v1,p1<p2cVl>办通<P2D<.vp1.>p2答案：D8、动力粘度4=8.OX1O"S的流体沿平板流动，速度梯度也=e/s,产生切应力为（）。dyA.0.IPaB.0.8PaC.80PaD.100Pa答案：C9、液体在串联管路中稳定流动，己知两段串联管路直径之间的关系为"=2"，则平均流速间的关系为（）。A.Fi=2蜂B.H=4tC.吃=2%D.上=4%答案：D10、静水中斜置平面壁的形心淹深A与压力中心淹深益的关系为（）。A.加大于力B.在小于优C.t等于D.无规律答案：B11、并联管路的并联段的总水头损失等于（）。A.各管的水头损失之和B.较长管的水头损失C.各管的水头损失D.都不对答案：D12、在圆管流动中，层流的断面流速分布符合（）规律。A.各点大小均匀B.线性变化C.抛物面D.无规律答案：C13、在相同条件下管嘴出流流量O于孔口出流流量，是因为（）。A.小，增加了沿程阻力B.大，管嘴内产生一定真空度，相当于增加了作用水头C.等，增加的作用水头和沿程阻力相互抵消D.大，没有收缩现象，增加了出流面积答案：B14、静止不运动流体可以不考虑（）。.密度B.重量C.粘度D.质量力答案：C15、欧拉运动方程的适用范围是（）。A.仅适用于理想流体B.仅适用于实际流体C.理想流体和实际流体都适用D.范围太大，无法确定答案：A二、填空题1、运动粘度的因次是It，其国际单位是（）。答案：m2s12、运动粘度与动力粘度的关系是V=-,动力粘度因次（量纲）表达式为（）。P答案：Mln3、速度场U*=，2%,u'=一.2y,u,=Q流体质点的加速度为（）。答案：a=4xi+4yj4、计算水头损失的公式有/,=ZlLE与（）。2答案：hi=5、静力学方程z+=C中K的几何意义是压力水头，z+K的几何意义是（）水头。答案：测压管水头6、如图所示，密封容器内装水，压力表的示值为4900N/m?,压力表中心比A点高出0.4m,A点在水面下1.5m,则液面上的压强R=（）。答案；-5880Nm27、边长为Im的封闭立方形箱子，一半充水，另一半充油，油的相对密度为0.75,当箱子竖直向上被加速4.903,"/s2时，底部与顶部的压强差为（）/。答案；1304OPa8、当流体以等加速度a做水平运动时，坐标系置于容器上看流体受到的切应力7=（）<>答案:O9、液体流动状态有两种，即层流和湍（紊）流，用参数3判别，临界值大约2000。答案：Re10、水管上安装一组合水银测压计如图所示，比较PLPP3Ps的大小关系（）。W水银答案：P,>J=P?>P11、图示为一段三管并联的管道，A、B间及各管路的水头损失关系是（）。答案:hfAH =hfi =hf? =h3112、压力中心是指（）,答案:总压力的作用点13、作用在流体上的力按表现形式分为质量力和（）两大类。答案：表面力14、总流伯努利方程式中比动能项按管道截面平均流速计算与按实际流速计算的相比（答案：要小一些15、流动阻力产生的根本原因在于流体具有的粘性和（）。答案：惯性三、问答题1,当压强增加5XlOTa时，某种液体的密度增长0.02%,求该液体的弹性系数。答案：解：压缩性公式：龟二合一号质量守恒M=PV疝=VdP+PJV=O】=一上液体的弹性系数为S=+=5XIO4X二一=25X10®Pa2、试写出静止流体等压面的微分方程和等压面性质。答案：方程:Xd+Ydy+ZdZ=O性质：等压面就是等势面。作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面。等压面不能相交。绝对解止流体的等压面是水平面。两种互不相混的静止流体的分界面必为等压面。3、简述什么是压力体。答案：压力体是从积分式JdAd4得到一个体积，它是一个纯数学的概念，与这个体积内是否充满着液体无关。所以,对压力体可进一步理解为：由所研究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和与曲面接触流体的自由表面或其延伸面所封闭而成的体积Vo4、简述一般情况下，平面图形的压力中心D为什么总在其形心C的下方，并说明在什么情况下，这两者重合。答案：因流体静压强随深度线性增加，平面图形的压力中心D在其形心C的下方有一偏心距e=j>0,当平面在液面下水平方位放置时，两者重合。5、简述什么是流线，写出流线方程。并说明在定常流中，流线与迹线是否重合？答案：流线是某一瞬时在流场中绘出的曲线，在这条曲线上所有质点的速度矢量都和该曲线相切。流线方程：dx_dy_dzux(x,y,z,t)uy(x,y,z,t)uz(x,y,z,t)定常流中，流线与迹线是重合。6,简述文丘里管测量流量的原理，并写出流量计流量表达式。答案：文丘里管具有节流装置，当管路中的流体流经节流装置时，在收缩断面处流速增加，压力降低，使节流装置前后产生压差，可通过测量压差来计量流量。流量计公式：Q=（X4,207、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数M=4cm,通过的流量为2Ls,分析当汞水压差计读数=9cm,请计算通过流量是多少？答案:Q = AtXV I2<6h, =号,Q=38、写出实际总流伯努利方程中各项几何意义。答案：Z为位置水头；K为压力水头；虻为流速水头；z+K+虻为总水头；%-为水头损失。9、简述什么是连续介质假设，并说明其意义。答案：不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。意义：将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。10、简述分支管路如何进行水力计算。答；分支管路水力计算类似于串联管路，其水力特性包括：（1）节点流量出入平衡；（2）对于某一干线而言，总水头损失等于各段水头损失之和。四、综合题1、油罐内装相对密度08的油品，下有底水。为测定油深及油面上的压力，装置如图所示的U形管水银压力计，测得各液面位置如图。试确定油面高度"及液面压力%。答案:D板由A-B等压面，确定Po+8OO×9.8×H=Po+l.2X1000X9.8H=1.5m由C-D等压面，确定0.5X13.6X98OO=Po+(1.6+O.8)X9800pt,=43120Nm2=0.44atPo=98OOO+4312O=14112ONm2=l+O.44=1.44at2、如图所示，油品相对密度油=0.8,被一隔板和一直径R0.3m的球形阀分隔，上游油深A=O.6m,下游油深"=0.45m,试求：球阀所受液体总压力的水平分力R和铅垂分力K的大小。答案:解：球阀受左端油品水平方向作用力为:Rl= ri =加 ® -多号方向向右(一)=249.25r=0.8X9800X(0.6-争*言史球阀受右端油品水平方向作用力为：y*r皿等个，方向向左=0.8×9800X(0.45-)×二166.17N24球阀的水平分力为:个.=%一%=249.25-166.17=83.1N，方向向右(一)球阀的铅垂分力由压力体确定，绘制压力体如图。方向向上()3、如图所示两个半圆球形壳，以螺钉相连接。下半球固定于地面，其底部接以测压管，球内装满水，测压管内水面高出球顶1m,球的直径2m,试求螺钉所受的总张力。答案:解：压力体如下图所示，螺钉所受的总张力数值上为球所受垂直方向上的力。R=W=9800“xH-瑞9800 XmX 2霖41050 NTr=>=41050NJ4、如图所示一管路系统，两个水箱均为敞口，水流为稳定流。设水泵的扬程为13.6m,管路进口局部阻力系数G=0.5,两个弯头局部阻力系数2&=0.37,出口局部阻力系数G=I.0,沿程阻力系数3=0.02,管长k=20»%？=IOoE管径d1=dj.=04m,试求管路中的流量。答案：解：取两个液面列伯诺利方程：个旦+¥+5+y2?？2g0+0+0+13.62=10+<+4"N然=fe÷÷代入数据得:2g(l3.62-10_二0+2玄+点2gX3.62W,0.02X")+MX)+0.5+0.37÷1.00.4q = VA=3×3+14x0.164=0.376&/$5、水泵自水井抽水并输送至水塔，如图所可:。水泵安装局度分=4.5m,抽水高度q=ISm,管路管长&=12m、k=ISm,直径dt=ISOmm、d3z=100m=己知沿程阻力系数入=0.03>g=940=0.3。试求：(1)若水泵进口真空值不超过6m水柱，则水泵的最大流量是多少？(2)水泵的扬程H和有效功率N制应为多少？答案:解：（1）取抽水井液面O-O断面为基准面，列O-0、IT（泵前断面）断面列伯努利方程:O=Z卢旦+工+社工+值+刍）工解得：”1l52msQ=VlA=1.52××4i=0.0268w15（2）取抽水井液面0-0断面为基准面，列0-0、2-2（水塔液面）断面列伯努利方程:42g5&2gF另：匕=上&=1.526=3.42ms解得：H=19.4ENg=QH=9800X0.0268×194=5.1M6、泵由油箱吸取润滑油，如图所示，其流量为Q=5;TXlOTm3/s,润滑油的运动粘度为v=4×105m25,重度尸9000N/,吸油管的长度为L=IOm,管径d=40mm,弯管的局部阻力系数0=0.5,过滤器的局部阻力系数与=6,油泵进口最大允许真空度为2.5m水柱，试求油泵的允许安装高度H。弯头2G泵答案:解：于1-1和2-2两断面列能量方程?*凸*%修+H-7+2+%小ILy2g"/2寻0+0+0=W+-+-+z.+hl（动能修正系数为2）r,vd4Q4×5×104MnARe=1250Y2000层流Vdv"×0.04×4×105力晒-2 = %/ + hjM L . 忘7+ 164*1° +0.5 +1250 ×0.MV2吃-1.25 加 S404>5%XIOTd'万x0.04'a=史史×2.5=2.72m油柱油9000H=-Pi J03y 2g1.252r=L02w2x9.87、如图所示，100mm,7=50m,a1=2m,>=25m,6处真空不超过7mll2oo求：阀门的局部阻力系数?，流量0（4=0.035,不计弯曲处损失）。4 I答案：解：列A水池液面及B处断面伯努利方程:=÷+hty2g，=九=11-尤了2gd2gn2=-7+(l+0.035-ICUJ2x9.8=>y=3.09z/§列A水池液面与C管路出口处伯努利方程:V2%+小=-+人/+儿2gd2g=> 2 十 25 =l+0.035×-+ C0.13.0922x9.8=7=19.42QHyA=3.0934x。-=0.024,/s448、气体中声速C依赖于密度Q、压强P、粘度"。试用因次分析法导出声速C的一般表达式。解：(1)各物理量的量纲：p=MLT2=MLT,c=L,p=ML3(2)设变量之间关系为：c=kpxypzlL=mltiJmit1'35M：0=x+y+z£：l=-x-y-3zTt-l=-2x-y9、输油管上水平90。转变处，设固定支座。所输油品相对密度为0.8,管径300mm,通过流量100L/s,断面1处压力2.23大气压，断面2处压力2.11大气压。求支座受压力大小和方向。答案：解:受力分析如图所示，根据动量方程ZE=P如z2.-%)="。(G-%).PA-R=P0(0-%)Rv-Pi=P(%-Q由流量得流速：2=200X103=-dM=-d2v2vi=v三=l.42ms代入方程得支座受压力大小和方向R1=15561.3NR=14730.ONR=Jq+片=21427.3川£=以=0.9-17=43.4°F=-R10、物体在重力作用下做自由落体运动，下降的距离S与物体的质量J,重力加速度g,时间t有关，试用因次分析方法（雷利法）求下降距离S的表达式。解:设S=KM"gbtt（k为实验系数）SL,MM,g=LT2,t=TL=fMl(LT-三lbef：三O1.:l=bT：O=2b+C