流體力學(xué)試題及答案2

流體力學(xué)試題一、判斷題（每題1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z1、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。（）3、公式h八d2g既適用于層流，也適用于紊流。（）4、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。（）8、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的形狀無關(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。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為u=fCy,z）,u"（x）,u=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4、靜水壓力的方向。A.與受力面平行B.與受力面斜交C.與受力面外法線方向一致D.與受力面法線方向一致5、均勻流過流斷面上各點(diǎn)的等于常數(shù)。PpU2pU2A.pB.z+二C.二+——D.z+二+——PgPg2gpg2g6、已知突然擴(kuò)大管道前后管段的管徑之比d1/d2=0.5，則突擴(kuò)前后斷面平均流速之比v1/v2為。A.4B.2C.1D.0.57、圓管湍流的斷面流速分布為。A.線形B.拋物線C.正弦D.對數(shù)8、局部水頭損失產(chǎn)生的原因是。A.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C.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9、當(dāng)虹吸管流體流動(dòng)時(shí)，虹吸管最高處壓強(qiáng)。A.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)長度和斷面尺寸一樣的支管并聯(lián)，如果在支管2中加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，則水頭損失。12_調(diào)節(jié)閥A.如>hw2B.hw1<hw2C.hw1=hw2D.hw1=hj閥11、水力最優(yōu)斷面是指的渠道斷面。A.造價(jià)最低B.糙率最低C.qv、i、n一定時(shí)，過流面積A最大D.A、i、n一定時(shí)，通過流量qv最大12、相對壓強(qiáng)是指該點(diǎn)的絕對氣壓與的差值。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)的壓強(qiáng)與無關(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)力黏度口、管徑d和斷面平均流速v的無量綱組合為。PvdpdvdphdA.B.C.——D.-HHvphv15、關(guān)于水流流向的正確說法是。水一定是從高出往低處流水一定是從流速大處往流速小處流水一定是從壓強(qiáng)大處往壓強(qiáng)小處流

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）1、如圖所示，閉容器盛有油和水，油層^111=4000,油的密度Po=850kg/m3，盛有水銀的U形測壓管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PHg=13600kg/m3，試求油面上的計(jì)示壓強(qiáng)（10分）。2、某處設(shè)置安全閘門如圖所示，閘門寬b=0.6m，高h(yuǎn)]=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，D]=200mm和D2=100mm，噴嘴進(jìn)口水的絕對壓強(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）

題3圖答案一、判斷題（每題1分，共10分）一切流體都是牛頓流體。x流體靜壓強(qiáng)的方向不一定垂直于受力面的法線方向。x平衡流體等壓面微分方程為Xdx+Ydy+Zdz=0（V）過水?dāng)嗝娑际瞧矫?。x實(shí)際流體圓管層流的平均流速是最大流速的一半。（V）在紊流狀態(tài)下，能量損失包括流體層之間的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）尼古拉茨試驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)入與雷諾數(shù)Re和管長1有關(guān)。x其它條件一樣時(shí)，實(shí)用堰的流量系數(shù)大于寬頂堰的流量系數(shù)。（V）只要流體流過面積的大小和形狀不變的過水?dāng)嗝?，這種流動(dòng)稱為均勻流動(dòng)。x在滲流模型中，任意一微小過水?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.C2.B3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A11.A12.D13.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—和長管。2、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺入L=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=0.8m/s，則原型中對應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=4m/s。3、用歐拉法來描述流體的運(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—<—1（填寫〈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a=45°，閘門擋水深h=3m，試求水對閘門的作用力與方向圖3[解]水平分力：—一h3.0F-pghA=pg2xh-b=1000x9.81x-^x3=44.1453(2分，列對公式給1分)壓力體體積：h1兀/h、V=[h(h)+h2]_—()2sin45。28sin45。31冗3=[3x(3)+-x32]—()2sin45。28sin45。=1.1629m3（2分，列對公式給1分）鉛垂分力：Fpz=pgV=1000x9.81x1.1629=11.41S(2分，列對公式1分)合力：F=t'F2+F=板44.1452+11.412=45.595kN(2分，列對公式給1分)方向：F11.410=arctan^^=arctanF44.145=14.5。（2分，列對公式給1分）px2、（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,Pa=7.85x104Nm2；DB=0.50m,Pb=4.91x104Nm2，流速vB=1.2n/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。解：設(shè)液流由A-B，基準(zhǔn)水平面為O—0,取A、B兩斷面，列總流的伯努利方程（2分）z+P+土=z+P2+室+h1Y2g2Y2g,（3分）（3分）根據(jù)連續(xù)性方程VA=vA得v=-BAB代入上式AABBAAA代入數(shù)據(jù)得h廣3.1m水柱。因?yàn)閔「0,所以所設(shè)方向正確。即A-B（2分）3、（12分）在水平放置的輸水管道中，有一個(gè)轉(zhuǎn)角a=450的變直徑彎頭如圖5所示，已知上游管道直徑d]=600mm,下游管道直徑d2=300mm,流量q^=0.425m3/s,壓強(qiáng)P]=140kPa,求水流對這段彎頭的作用力，不計(jì)損失。（3分）圖5[解]⑴用連續(xù)性方程計(jì)算-a和-b4q4圖5[解]⑴用連續(xù)性方程計(jì)算-a和-b4q4x0.425v=——=1nd2nx0.621=1.5m/s；4Q4x0.425…/v=—廠==6.02m/s（2分，列對公式給1分）2nd2nx0.322（2）用能量方程式計(jì)算p2V2__V2__?=0.115m；T=1.849m2g2gP2=DPg=140+9.81x（0.115-1.849）=122.98kN/m2（2分，列對公式給1分）（3）將流段1-2做為隔離體取出，建立圖示坐標(biāo)系，彎管對流體的作用力A的分力為RX和Ry，列出尤和和y兩個(gè)坐標(biāo)方向的動(dòng)量方程式，得（2分）-F=pQ（vcos45°-v）一p—d2cos45°+F=pQ（vcos45°-0）p—d2-p—d2cos45242y-F=pQ（vcos45°-v）（2分）將本題中的數(shù)據(jù)代入:F=p—d2-p—d2cos45°-pq（vcos45°-v）=32.27kN（1分）X141242V21F=p—d2cos45°+pqvcos45°=7.95kN（1分）242V2F=\：'F2+F=33.23kN（1分）

F0=tan-i—^=13.83。(1分)F尤4、（8分）做沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)的管道，直徑d=1.5cm，測量段長度r=1.518x10-3Ns,?m2。試求：（1）當(dāng)流量Q=0.03L/s時(shí)，管中的流態(tài)?（2）此時(shí)的沿程水頭損失系數(shù)入=？解：（1）Q0.03x10-3v===0.16985