流體力學(xué)試題及答案

1、流體力學(xué)試題一、判斷題（每題1分，共10分）1、 紊流可以是均勻流，也可以是非均勻流。（）2、 均勻流中只考慮沿程水頭損失，漸變流中只考慮局部水頭損失。（）I23、 公式hf- v既適用于層流，也適用于紊流。（）d 2g4、不可壓縮液體連續(xù)方程既適用于恒定流，也適用于非恒定流。（）5、理想流體是指不考慮粘性作用的流體。（）6、不管是層流還是紊流，其運(yùn)動(dòng)要素在時(shí)間和空間上都具有脈動(dòng)性。（）7、恒定流時(shí)，流線的形狀不隨時(shí)間變化，流線不一定與跡線相重合。（）&圓形管的直徑就是其水力半徑。（）9、 幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提與依據(jù)。（）10、 僅由液體產(chǎn)生作用在水平平面上的總壓力與容器

2、的形狀無(wú)關(guān)。（）二、填空題（每空 2分，共20分）1、 流體是在任何微小的 的作用下都能夠發(fā)生 的物質(zhì)。2、 當(dāng)壓力體與液體在時(shí)為實(shí)壓力體，否則為虛壓力體。3、 在工程流體力學(xué)中，描述流體運(yùn)動(dòng)的常用方法有 和。4、 簡(jiǎn)單管路是指和沿程不發(fā)生變化的管路系統(tǒng)。5、 局部阻力系數(shù)與 、有關(guān)。三、單項(xiàng)選擇題（每題 2分，共30分）1、 不可壓縮流體指忽略 的流體。A .密度B.密度變化C.粘度D .粘度變化2、 連續(xù)介質(zhì)模型意味著。A 流體分子之間沒(méi)有間隙B.流體中的物理參數(shù)是連續(xù)函數(shù)C.流體分子之間有間隙D .流體不可壓縮3、 已知不可壓縮流體的流速場(chǎng)為Ux=f （y, z）, uy=f （x）,

3、uz=0，則該流動(dòng)為 。A 恒定一元流B.恒定二元流 C.恒定三元流D 非恒定均勻流C.靜水壓力的方向與受力面平行B.與受力面斜交與受力面外法線方向一致D .與受力面內(nèi)法線方向均勻流過(guò)流斷面上各點(diǎn)的等于常數(shù)。2ppup B . zC .gg 2gu22g已知突然擴(kuò)大管道前后管段的管徑之比d"d2=0.5，則突擴(kuò)前后斷面平均流速之比V”V2 為4 B. 2 C. 1 D. 0.5圓管湍流的斷面流速分布為8、C.線形 B.拋物線局部水頭損失產(chǎn)生的原因是C.正弦D .對(duì)數(shù)邊界層分離產(chǎn)生的漩渦耗散了流體的能量B.壁面存在粘性切應(yīng)力局部區(qū)域的流速很大，耗散了流體的能量D .局部流速分布很均勻1

4、5、關(guān)于水流流向的正確說(shuō)法是O當(dāng)虹吸管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)，虹吸管最高處壓強(qiáng)大于大氣壓B.小于大氣壓C.等于大氣壓D .不確定10、如圖所示，有兩個(gè)長(zhǎng)度和斷面尺寸相同的支管并聯(lián)，如果在支管2中加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，則水頭損失調(diào)節(jié)閥2 亠D.hw 1= hj 閥A. hw1> hw2 B . hw 1< hw 2 C . hw 1 =11、水力最優(yōu)斷面 是指的渠道斷面。B.糙率最低A .造價(jià)最低C. qv、i、n定時(shí)，過(guò)流面積 A最大D. A、i、n 一定時(shí)，通過(guò)流量 qv最大12、相對(duì)壓強(qiáng)是指該點(diǎn)的絕對(duì)氣壓與的差值。A .標(biāo)準(zhǔn)大氣壓B.當(dāng)?shù)卮髿鈮篊.真空壓強(qiáng)D .工程大氣壓13、靜止流體中任意一點(diǎn)

5、的壓強(qiáng)與無(wú)關(guān)。A .點(diǎn)的位置B.作用面的方向C.流體的種類D .重力加速度14、密度p、動(dòng)力黏度卩、管徑d和斷面平均流速v的無(wú)量綱組合為vddvdA .B .C .vA .水一定是從高出往低處流B. 水一定是從流速大處往流速小處流C. 水一定是從壓強(qiáng)大處往壓強(qiáng)小處流D. 水一定是從機(jī)械能大處往機(jī)械能小處流四、計(jì)算題（共40 分）.31、如圖所示，閉容器內(nèi)盛有油和水，油層厚hi=40cm，油的密度p o=85Okg/m ，盛有水銀的U形測(cè)壓管3的液面距水面的深度 h2=60cm，水銀柱的高度低于油面h=50cm ,水銀的密度p Hg=13600 kg/m ，試求油面上的計(jì)示壓強(qiáng)（10分）。2、某

6、處設(shè)置安全閘門如圖所示，閘門寬b=0.6m，高h(yuǎn)i=1m，鉸接裝置于距離底 h2=0.4m，閘門可繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，求閘門自動(dòng)打開的水深 h為多少米？（ 15分）3、有一水平噴嘴,如圖所示，D1=200mm 和D2=100mm，噴嘴進(jìn)口水的絕對(duì)壓強(qiáng)為345KPa,出口為大氣,pa=103.4KPa ,出口水速為22m/s 。求固定噴嘴法蘭螺栓上所受的力為多少？假定為不可壓縮定常流動(dòng)，忽 略摩擦損失。（15分）答案一、判斷題（每題1分，共10分）1. 一切流體都是牛頓流體。X2 流體靜壓強(qiáng)的方向不一定垂直于受力面的內(nèi)法線方向。x3 .平衡流體等壓面微分方程為Xdx+Ydy+Zdz=O （ V ）4 .

7、過(guò)水?dāng)嗝娑际瞧矫?。x5 .實(shí)際流體圓管層流的平均流速是最大流速的一半。（V ）6 .在紊流狀態(tài)下，能量損失包括流體層之間的內(nèi)摩擦力損失和流體層之間相互混雜、能量交換而引起的附加損失。（V ）7 .尼古拉茨試驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)Re和管長(zhǎng)1有關(guān)。x&其它條件相同時(shí)，實(shí)用堰的流量系數(shù)大于寬頂堰的流量系數(shù)。（V ）9 .只要流體流過(guò)面積的大小和形狀不變的過(guò)水?dāng)嗝?，這種流動(dòng)稱為均勻流動(dòng)。x10 .在滲流模型中，任意一微小過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄鶟B流流速u應(yīng)比該斷面實(shí)際滲流的真實(shí)斷面平均流速u小。（V ）二、選擇題（每題2分，共30分）1.C 2. B 3. C 4. B5. B 6.C7.C

8、 8 .C 9. B 10. A 11. A 12. D 13.A14.B15.A三、填空題：（每小題 2分，共20分）1、 根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為短管 和 長(zhǎng)管 。2、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長(zhǎng)度比尺入L=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為 v m= 0.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為 vp= 4 m/s 。3、 用歐拉法來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體的加速度由兩部分組成，第一部分稱為當(dāng)?shù)丶铀俣?，另一部分稱為 遷移加速度 。4、 明渠水流中判斷水流是緩流的依據(jù)是Fr V 1 （填寫v或或=）。5、在非慣性坐標(biāo)系中，質(zhì)量力包括重力 和 慣性力 。6、描述流體的運(yùn)動(dòng)方法有拉

9、格朗日法和 歐拉法 。四、計(jì)算題（4題，共 40分）1、 （10分）一扇形閘門如圖3所示，寬度b=1.0m，圓心角=45 °，閘門擋水深h=3m，試求水對(duì)閘門的作用力及方向解水平分力:F pxghcAx壓力體體積:V g3 （3sin 451.1629m3鉛垂分力:Fpz合力:Fp方向:g2 hb 1000 9813.0244.145kN（2分，列對(duì)公式給1分）h）3）gV 10002 2FpxFpzFpzarctanFpx!h2（212、 ）28 sin 4532（ 38 sin45）2（2分，列對(duì)公式給1分）9.811.162911.41kN（2分，列對(duì)公式1分）i22-44.1

10、4511.4145.595kN （2 分，列對(duì)公式給 1 分）arctan 11.4114.5 （2分，列對(duì)公式給1分）44.1452、（ 10分）由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成的管路如右圖4所示，已知：Da 0.25m ,pA7.85 104 N m2 ； Db 0.50m, pB4.91 104 N m2，流速 Vb 1.2m/s ，h 1m。試判斷流動(dòng)方向，并計(jì)算 A、B兩斷面之間的水頭損失。圖4解：設(shè)液流由AtB,基準(zhǔn)水平面為O O,A、B兩斷面，列總流的伯努利方程（2 分）21V12gZ22p22V2 ,hl2g（3 分）根據(jù)連續(xù)性方程vAAAvBAB得vA(3分)vb Ab

11、B B代入上式Aa代入數(shù)據(jù)得hl 3.1m水柱。因?yàn)閔l0,所以所設(shè)方向正確。(2 分)450的變直徑彎頭如圖5所示，已知上游管道直30.425 m /s，壓強(qiáng)P1 140kPa，求水流對(duì)這3、（12分）在水平放置的輸水管道中，有一個(gè)轉(zhuǎn)角徑d1600mm，下游管道直徑d2300mm，流量qv段彎頭的作用力，不計(jì)損失。解（1）用連續(xù)性方程計(jì)算Va4Q(2)P24qV4 0.425nd；n 0.62用能量方程式計(jì)算1.5 m/s ；P20.115 m;2g2V1P1g 2g 2gV24 0.425n 0.326.02 m/s （2分，列對(duì)公式給1分）2g1401.849 m9.81 (0.1151

12、.849)122.98 kN/m2 （2分，列對(duì)公式給1分）（3）將流段1-2做為隔離體取出，建立圖示坐標(biāo)系，彎管對(duì)流體的作用力R的分力為Rx和Ry ,列出x和y兩個(gè)坐標(biāo)方向的動(dòng)量方程式，得 （2分）2p2 d2 cos45 FyQ(v2cos45 0)42 2p d1p2 d2 cos45 FxQ(v2 cos45vj (2 分)44將本題中的數(shù)據(jù)代入:2 2Fxpi diP2 d2 cos45qv(v2 cos45 w)=32.27kN (1 分)442Fyp2 d2 cos45qVv2cos45 =7.95 kN (1 分)4F 、Fx2 Fy233.23kN(1 分)tan1 空 13.83° (1 分)Fxj 34、( 8分)做沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)的管道，直徑d=1.5cm，測(cè)量段長(zhǎng)度l=4m ,100(kg m ,1.518 10 3 Ns., m 2。試求：(1)當(dāng)流量Q=0.03L/s時(shí)，管中的流態(tài)？（2