工程流體力學(xué)試題含答案

1、工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題及參考答案一、名詞解釋。1、雷諾數(shù) 2 、流線3 、壓力體 4 、牛頓流體5 、歐拉法 6 、拉格朗日法7、濕周 8 、恒定流動(dòng)9 、附面層10 、卡門渦街 11、自由紊流射流12、流場 13 、無旋流動(dòng) 14、貼附現(xiàn)象 15、有旋流動(dòng) 16、自由射流17、濃差或溫差射流18 、音速 19、穩(wěn)定流動(dòng) 20、不可壓縮流體 21、駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型區(qū)二、是非題。1.流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。（）2.平面無旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢函數(shù)。（）3.附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。（）4.等溫管流摩阻隨管長

2、增加而增加，速度和壓力都（）減少。5.相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面。（）6.平面流只存在流函數(shù)，無旋流動(dòng)存在勢函數(shù)。（）7.流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。（）8.流線和等勢線一定正交。（）9.附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。（）10.亞音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度增加，壓力減小。（）11.相對(duì)（）靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。12.超音速絕熱管流摩阻隨管長增加而增加，速度減小，壓力增加。（）13.壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。（）14.相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。（）15.附面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無旋流動(dòng)。（）16.處于靜止或相（）對(duì)平衡液

3、體的水平面是等壓面。17. 流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯性增大。（）18. 流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無關(guān)。（）三、填空題。1、1mmH2O=Pa2、描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有和。3、流體的主要力學(xué)模型是指、和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，它反映了流體流動(dòng)時(shí)1工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作5與的對(duì)比關(guān)系。、流量 Q和 Q ，阻抗為 S 和 S 的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量1212為，總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量為，總阻抗 S 為。6、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是，處理方法是7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻

4、力包括和8、流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有：、和9 、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無因次數(shù)，他反映了與的相對(duì)比值。10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線。11、理想流體伯努力方程 zpu2常數(shù)中，其中zp稱為水r2gr頭。12、一切平面流動(dòng)的流場，無論是有旋流動(dòng)或是無旋流動(dòng)都存在，因而一切平面流動(dòng)都存在，但是，只有無旋流動(dòng)才存在。13、雷諾數(shù)之所以能判別，是因?yàn)樗从沉撕偷膶?duì)比關(guān)系。14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有、和。15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測量和一種儀器。16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為和。作用與液上的力包括。17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括、與。18、流體的力學(xué)模型是模型。19 、 理 想氣 體 伯 努 力

5、方 程p （ z1- z2）（g）u2中，2p （z1- z2）（g）稱，稱全壓，稱總壓。20、紊流射流的動(dòng)力特征是。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式，u 的單位為。22、濃差或溫差射流的熱力特征是。23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)四種基本運(yùn)動(dòng)形式符合而成。24、幾何相似是力學(xué)相似的，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的，動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的。25、歐拉準(zhǔn)數(shù)是和的相對(duì)比值。26、馬赫數(shù) M 反映了慣性力和相對(duì)比值。27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為和。28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了和相對(duì)比值。2工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作四、選擇題。1 、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指。A、流

6、體的分子 B 、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無大小的幾何點(diǎn) D 、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體2 、一下哪種流體為非牛頓流體。A、空氣 B 、清水 C 、血液 D 、酒精3、絕對(duì)壓強(qiáng)Pabs、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)是。A 、Pabs=p+ pvB 、p= Pabs+paC 、 pv=pa- Pabs4、圓管層流過流斷面的流速分布為。A 、均勻分布 B 、對(duì)數(shù)曲線分布 C 、二次拋物線分布5、一下那些概念屬于歐拉法。A 、流線B 、跡線C、液體質(zhì)點(diǎn)D 、液體微團(tuán)6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù)。A 、與雷諾數(shù) Re 有關(guān)B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)dC、與 Re 和

7、有關(guān)D、與和管長 l 有關(guān)d7、速度 V、長度 l 、時(shí)間 t 的無量綱組合是。A 、vB 、tC 、lD 、lltvlvt2vt8、圓管斷面直徑由d1突然擴(kuò)大到 d2，若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大， 則該擴(kuò)大的局部水頭損失。A 、減小 B 、不變 C 、增大9、在圓管流動(dòng)中，層流的斷面速度分布符合。A 、均勻規(guī)律 B 、直線變化規(guī)律 C 、拋物線變化規(guī)律D 、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律10、流線與流線通常情況下A 、能相交也能相切B、僅能相交不能相切C、僅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切11、速度 v，密度，壓強(qiáng) p 的無量綱集合是。A 、pB 、vC、v2D、pvpp12、雷諾數(shù)代表的是之比。A 、慣

8、性力與壓力B、慣性力與重力C、慣性力與表面張力D、慣性力與粘性力13 、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的。3工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作A、1B 、1C、1D、12581614、一維流動(dòng)中， “截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是。A 、理想流體 B 、粘性流體C 、可壓縮流體D 、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是。A 、絕對(duì)壓強(qiáng)B、相對(duì)壓強(qiáng)C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?6 、靜水中斜置平面壁的形心淹沒深hc與壓力中心淹沒深是。A 、大于B 、小于C 、等于D 、無規(guī)律17、某風(fēng)管的斷面

9、尺寸為300mm200mm，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是A 、240mmB 、250mmC、300mmD 、200mm18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑 d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是。A 、Re11Re2B、Re1Re2C 、 Re11.5Re2D 、 Re1219、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體。A 、汽油B 、紙漿C 、血液D 、瀝青1 p2ux2uy2uzduxX（y2z2）dtxx2五、計(jì)算題。1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為400mm200mm，管內(nèi)氣流平均速度為1.5m/s ， 氣體運(yùn) 動(dòng)粘滯系數(shù)為15.0 108m2/s ，判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)？2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示

10、，已知噴嘴出口直徑為10cm，管道直徑為40cm ，水在管中流量 Q 為 0.4m3/s ，求管嘴對(duì)水流的作用力。4工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作Q3、已知不可壓縮流體的流速分量為：uxx2- y2，uy2xy，uz0，問該流動(dòng)是否為無旋流動(dòng)？4、已知平面流動(dòng)的速度分量為：uxxt2，uyyt2；求：當(dāng) t=1 是過 M（ 1,1 ）的流線方程。5、一車間用直徑為0.5m 的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為6.0m/s ，如長度比例常數(shù)為 4，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s ，則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？（已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為0.00001

11、57 m2/s ）6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為lm1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為ln160.76m/s ，實(shí)測模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應(yīng)的流速與作用力。7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600mm 逐漸減小到 300mm ，水流方向偏轉(zhuǎn)600如圖所示，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/m2, 求作用于彎管上的力的大小和方向，當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；當(dāng)通過的流量為876L/s 時(shí)；6008、一弧形閘門AB，寬 4m，圓心角為 450，半徑為 2m，閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門的水靜壓力。5工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作ACOhB9、如下圖所示，一水箱

12、側(cè)面開孔并接有一直徑為50 mm的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭 H=5m，管嘴出流流量系數(shù) u=0.82 ，試問：管嘴出流流量 Q；靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？合適的管嘴長度是多少？Q10、如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為Q0,密度 ，直徑為，d0求：平板所受的沖擊力。流量 Q和Q 。12Q1，v1yXd0v0， Q0RQ2，v211、如下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知d1200mm，d2100mm ，兩管短長均為L=50m， H10m，沿程阻力系數(shù)6工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作0.01, A0.3, B0.

13、2,求：管道中水的流量、流速.d1d2ABC參考答案：一、名詞解釋。1、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。2、流線：流場中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。3、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上的投影面， 中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。4、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。5、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過描述物理量在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。6、拉格

14、朗日法：通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為拉格朗日法。7、濕周：過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。8、恒定流動(dòng)：流場中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。11 、自由紊流射流： 當(dāng)氣體自孔口、 管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。12 、流場：充滿流

15、體的空間。13 、無旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。14 、貼附現(xiàn)象： 貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少， 而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。15 、有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。16 、自由射流：氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動(dòng)。7工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作17 、濃差或溫差射流： 射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。18 、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。19 、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過程與時(shí)間無關(guān)的流動(dòng)。20 、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過

16、程而變化的液體。21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動(dòng)模型區(qū)： 當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)， 流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等， 流動(dòng)仍保持相似， 準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。二、是非題。1 、錯(cuò)誤2 、正確3、正確 4 、錯(cuò)誤5 、錯(cuò)誤 6 、正確7 、正確8、正確9 、正確10 、正確11 、正確 12 、正確 13 、正確 14 、正確15 、正確 16 、錯(cuò)誤 17 、錯(cuò)誤 18 、錯(cuò)誤三、填空題。1 、9.807 ；2 、歐拉法；拉格朗日法；3、連續(xù)介質(zhì)；無粘性；4 、慣性力；粘性力；5 、Q=Q1+Q2;1112；SS1S2;Q=Q1=

17、Q2;S=S+S6、脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；7、沿程阻力；局部阻力；8 、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；9、慣性力；彈性力；10、重合 ；11、測壓管；12 、流線；流函數(shù)；勢函數(shù)；13 、流態(tài)；慣性力；粘性力14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性；15、氣體；水流；16、理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；表面力；17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；18、連續(xù)介質(zhì)；19、勢壓；pu2；p （ z1- z2）（g）u2；2220、各橫截面上的動(dòng)量相等；8工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作du21、u； pa s；22、各截面的相對(duì)焓值相等；23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變

18、形；角變形；24、前提；目的；保證；25、壓力；26、彈性力；27、層流；紊流；28、重力；慣性力；四、選擇題。1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB16-19：BADA五、計(jì)算題。A 4 0.20.067R2(0.20.4)1 、解： de4R 40.0670.267Redev0.2671.52.67104200015.0106所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得：v1Q0.43、18m/sA11403.14(24)100v2Q0.451.0m/sA211023.144()100以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2 斷面的伯努利方程12v220p1v10p2

19、，此時(shí) p202g2g則： p1v22v12）9.851.023.1821295.4kN2（229.8/mg2g設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F，沿水流方向列動(dòng)量方程，并取1得：9工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作p1A1FQ（ v2v1）Fp1A1Q（ v2v1）13.14 （40251.0 3.181295.4100）10000.441000162.719.1143.6kN3、檢查流動(dòng)是否無旋：ux(x2y2）2yyyuy2yx兩者相等，故為無旋流動(dòng)求速度勢函數(shù)：duxdxuydy（ x2y2） dx2xydyx2dxdxy2x323xy4、根據(jù)流線方程定義得流線方程：

20、dxdyuxuydxdyxt2yt2當(dāng) t=1 時(shí)，dxdyx1y1化簡得： xdy+ydx+dy-dx=0積分： xy+y-x+c=0流線通過（ 1,1 ）點(diǎn)：即 1 1+1-1+c=0 得： c=-1將 c=-1 帶入上式，得 xy+y-x-1=0化簡得：（ x+1）（y-1 ） =05、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為：dm0.50.1254原型雷諾數(shù)為： Ren=6.0 0.5/0.0000157=191082.850000所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道） ，則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為 50000 則：相應(yīng)的模型氣流出口速度 Vm 為：Vm0.125/0.0000

21、157=50000Vm=6.28m/s10工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作6.0流速比尺為：0.9556.28若在模型內(nèi)測得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s , 則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為：Vn=v=3.0 0.955=2.87m/s6、經(jīng)分析可知， 此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍篎nvn2vm2；Fm，lngnlmgmEunpnpm;Eum,22vnvm由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得：vn2ln;vm2lm所以： vnlnvm160.763.04m /slm1由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得：pnvn2vn2lnpmvm2vm2lm由： Fp l

22、2FNPNln2lnln2ln3得：lm2lm2lm3FMPmlm所以： Fnln3Fm163416384Nlm37、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示：P2，U2600YU1，P1OX11工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作 當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：P1=P2=172kN/m2設(shè) Fx,Fy 為水流作用于彎管的分力，如圖Fxp1A1P2A2cos600X 方向：17213.14 (600)217213.14 (300)20.5410004100042.5kNY 方向： Fy0P1A1sina600=0-172 1/4 3.14 （ 300/1000 ）20.86=-10.5

23、kN對(duì)彎管的合力：RFx2Fy243.8kN方向?yàn)椋?a=arctan （ Fy/Fx ）140當(dāng)有流動(dòng)時(shí)：由連續(xù)性方程得：1d12u11d22u20.87644解得： u13.2m /su212.4m /s忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程：p1u12p2u222g2g帶入數(shù)據(jù)解得： P2/r=10.2H2O=10.2 9.8=100Kn/m2列動(dòng)量方程：X方向： p1A1p2A2cos600FxQ(u2cos6000）帶入數(shù)據(jù)得： Fx=42.4kN同理： y 方向： FyP2A2sina600Q（ u2sina6000）代入數(shù)據(jù)解得： Fy=15.2Kn合力為： R=Fx2Fy2=45.1Kn方向?yàn)椋?a=arctan （ Fy/Fx ）19.7008、解：hr sin 452m12工程流體力學(xué) 4/4/20134:29:24 PM 郭冠中制作och2mFx1hrhb129.824 39.2kN22Fyrb (13.14r21hh)9.84(13.14221 2 222.3kN8282FFx2Fy245.1kN9、QuA2gH0.823.141(50)221050.0161m3/s100孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí)，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體具有粘滯性， 流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)存