流體力學大作業(yè)

實用文檔一.選擇題1.牛頓內摩擦定律適用于（A．任何流體B．牛頓流體C．非牛頓流體2.液體不具有的性質是（A．易流動性B．壓縮性C．抗拉性D．粘滯性3連續(xù)介質假定認為流體（）連續(xù)。A．在宏觀上B．在微觀上C．分子間D．原子間4.在國際單位制中流體力學基本量綱不包括（A．時間B．質量C．長度D．力．5.在靜水中取一六面體，作用在該六面體上的力有（）A．切向力、正壓力B．正壓力切向力、重力6．下述哪些力屬于質量力()C．正壓力、重力D．正壓力、A．慣性力B．粘性力C．彈性力D．表面張力E．重力7．）A．該點的絕對壓強為正值B．該點的相對壓強為正值c.該點的絕對壓強為負值D．該點的相對壓強為負值8.流體靜壓強的（A．方向與受壓面有關方位無關B．大小與受壓面積有關B．大小與受壓面9.流體靜壓強的全微分式為（A．B．C．10.壓強單位為時，采用了哪種表示法（A．應力單位B．大氣壓倍數(shù)C．液柱高度11.密封容器內液面壓強小于大氣壓強，其任一點的測壓管液面（A．高于容器內液面B．低于容器內液面C．等于容器內液面12.流體運動的連續(xù)性方程是根據(jù)（）原理導出的。A.動量守恒B.質量守恒C.能量守恒D.力的平衡13.流線和跡線重合的條件為（文案大全實用文檔A.恒定流B.非恒定流C.非恒定均勻流14.總流伯努利方程適用于（A.恒定流B.非恒定流C.可壓縮流體15.）A.總水頭線總是沿程下降的。B.總水頭線總是在測壓管水頭線的上方。C.測壓管水頭線沿程可升可降。D.測壓管水頭線總是沿程下降的。16管道中液體的雷諾數(shù)與（）無關。A.溫度B.管徑C.流速D.管長17..某圓管直徑d=30mm，其中液體平均流速為20cm/s。液體粘滯系數(shù)為0.0114cm3/s，則此管中液體流態(tài)為（A.層流B.層流向紊流過渡C.紊流18.等直徑圓管中紊流的過流斷面流速分布是（）A呈拋物線分布B.呈對數(shù)線分布C.呈橢圓曲線分布D.呈雙曲線分布19.）A1.0倍B.1/3倍C.1/4倍D.1/2倍20.圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的（）成正比.A.一次方B.二次方C.三次方D.四次方21..圓管的水力半徑是()A.d/2B.d/3C.d/4D.d/5.22謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（）A.無量綱B.C.D..23.判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是（）A.上臨界雷諾數(shù)B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均24..對于管道無壓流，當充滿度分別為（）時，其流量和速度分別達到最大。A.0.5,0.5B.0.95,0.81C.0.81,081D.1.0,1.025.對于a,b,c三種水面線，下列哪些說法是錯誤（）A．所有ac型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。B．所有b型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。C．所有a、c型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減小。C．所有b型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減文案大全實用文檔小。二.判斷題1.）2.）3.）4.）5.）6.）7.靜止流體中某點壓強的大小，不僅與其淹沒深度有關還與受壓面的方位有關。()8.相對壓強的數(shù)值可為正值，也可以是正值。()9.）10.）11.）12.）13.恒定流一定是均勻流。()14.渦流是指流體質點在運動中不繞自身軸旋轉的流動.()15.無旋流就是無渦流。16.）17.N-S）18.）19.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關。()20.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。()21.在過流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。()22.等直徑圓管中的層流,其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的1/2倍（）23.）24.）25.計算阻力損失時，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮沿程阻力文案大全實用文檔）26.）27.）28.管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比，作用水頭越大，收縮斷）29.同一短管，在自由出流和淹沒出流條件下，流量計算公式的形式及）30.若兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個為自由出流，一個為淹沒出流，二者的流量是相同的。（）三.簡答題1．為什么可將流體作為連續(xù)介質處理？2．什么是流體的粘滯性？它對流體流動起什么作用？3.動力粘滯系數(shù)和運動粘滯系數(shù)有什么區(qū)別？4.等壓面是水平面的條件是什么？5.同一容器中裝兩種液體，且，在容器側壁裝了兩根測壓管。試問：圖中所標明的測壓管中液面位置對嗎？為什么？6.描述流體運動的兩種方法是什么？簡述其內容。7.流體微團體運動分為哪幾種形式?8.寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關系。9.什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？10.如圖所示，水流通過由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問：(1)當閥門開度一定，上游水位保持不變，各段管中，是恒定流還是非恒定流？是均勻流還是非均勻流？(2)當閥門開度一定，上游水位隨時間下降，這時管中是恒定流還是非恒定流？(3)恒定流情況下，當判別第II段管中是漸變流還是急變流時，與該段管長有無關系？11說明總流能量方程中各項的物理意義。12.寫出實際流體恒定元流的伯努利方程和實際流體恒定總流的伯努利方程，并指出他們的區(qū)別？13文案大全實用文檔段？14.在寫總流能量方程時，過流斷面上的代表點、基準面是否可以任意選?。繛槭裁?？15.這些說法是否正確？為什么？如何正確描述？16總流的動量方程為，試問：（1）中包括哪些力？（2）如果由動量方程求得的力為負值說明什么問題？17.圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？18簡述尼古拉茲實驗中沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律。19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達式，并說明其層流、紊流的判別標準？20.雷諾數(shù)的物理意義？它為什么能用來判別流態(tài)？21.當輸水管直徑一定時，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當輸水管流量一定時，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？22.兩個不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？23.能量損失有幾種形式？產生能量損失的物理原因是什么？24.為什么管嘴出流時，阻力增加了，泄流量反而增大？25寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)的表達式。26.外延管嘴正常工作的條件是什么？27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？28.簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。29.簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個判別方法及標準。30.簡述明渠恒定非均勻流的水力特征四.計算題1、如圖所示，A、B兩條供水管道間安裝一復式壓差計測量管道壓差，已知hA＝hB＝1.0h＝0.5mAB＝1000kg/m3，＝13.6×103kg/m3）文案大全實用文檔2、如圖所示，由三條不同管徑的管段組成一條管路，水箱內水面恒定，已知d1=0.075md2=0.05md3＝0.025m，三條管段的長度相等，均為10m，沿程損失系數(shù)λ1=λ2＝0.02B點處局部水頭損失為，C1=ξ2＝ξ3＝0.5。（1）求各管中的斷面平均流速；（2）求作用水頭H（管中心至水面高差）3、弧形閘門如圖所示，門寬2m，其他尺寸如圖，求：a)作用于閘門上的靜水總壓力；b)總壓力與水平面的夾角。4、圖示為一分叉管道位于同一水平面，已知d1=700mmd2＝500mmA-A斷面壓強pA=70kN/m2，管中流量Q＝0.6m3／s，兩支管流量相同。不計水頭損失，求水流對鎮(zhèn)墩的水平推力R=?5如圖所示，一封閉的容器中裝有水，右側安裝一個U形管，U形管內水銀ρH一13.6×／m3，△h2=O．85m，△h1=0．4m，A點與水箱內水面高差為0.4m，求水箱內水面的相對壓強p0。6AB兩點的高差△z=1.0mA點處直徑dA=O.25m，A點壓強pA=7．8kN／m2，B點處直徑dB=O．40m，B點壓強pB=4.9kN／m2，管中流量Q=O.060m3／s，試判斷管中水流方向。7．某渠道建有一平板閘門排水閘，閘門與渠道同寬，門寬2m，當閘門在某一開度時，閘門前水深H=25m，閘孔后收縮斷面水深hc=O5m，閘孔出流局部水頭損失為c-c斷面流速水頭的l／2，即hj=0.5vc2/2g求：(1)此時該渠道通過流量；(2)此時作用于平板閘門上的動水總壓力(不計摩擦力)。8Q=360m3／hl=8md=O25m=O.0258.O，彎頭局部阻力系數(shù)ξ彎＝0.4，安裝高度hs=3.Om。求：(1)求水泵進口2—2斷面的相對壓強；(2)若水泵進口2—2斷面允許真空高度為hv=6.Om(水柱)是否合理?9.水閘兩側都受水的作用，左側水深3m、右側水深2m。試求作用在單位寬度閘門上靜水總壓力的大小及作用點位置（10.如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路文案大全實用文檔末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是A1=0.05m2，A2=0.03m3，A3=0.04m2，若水池容積很大，行近流速可以忽略（v0≈01v3及流量Q2）繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。參考答案一.選擇題1.B2.C3.A4.D5.C6.A.E7.A.D8.A9.B10.A11.B12.B13.A14.A15.A.C16.D17C18.B19.A20.A21.C22.B23.B24.B25.A.C二.判斷題1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.×8.√9.×10.√11.×12.√13.×14.×15.×16.√17.×18.√19.√20.×21.×22.√23.×24.×25.×26.×27.√28.×29.√30.×三.簡答題1.為什么可將流體作為連續(xù)介質處理液體（氣體）是由分子組成的，分子間有空隙，不連續(xù)。工程上研究的流體，關質模型，目的是建立描述流體運動的連續(xù)函數(shù)，便于應用數(shù)學工具，解決工程實際問題。2．什么是流體的粘滯性？它對流體流動起什么作用？流體具有的阻滯變形運動的特性——流體的粘滯性，它對流體流動產生阻力，造成能量損失。3.動力粘滯系數(shù)和運動粘滯系數(shù)有什么區(qū)別？兩者都反映流4.等壓面是水平面的條件是什么？:①連續(xù)介質②同一介質③單一重力作用下.5.同一容器中裝兩種液體，且，在容器側壁裝了兩根測壓管。試問：圖中所標明的測壓管中液面位置對嗎？為什么？分析）6.描述流體運動的兩種方法是什么？簡述其內容。答：拉格朗日法是以研究個別流體質點的運動為基礎，通過對每個流體質點運動規(guī)律時研究，獲得整個流場流體運動規(guī)律。而歐拉法是以在空間設點，研究不同流體質點通過固定空間點運動，掌握整個流場流體運動規(guī)律。7.流體微團體運動分為哪幾種形式?平移②線變形③角變形④旋轉變形。8.寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關系。流函數(shù)具有的性質1.流函數(shù)相等的點組成的線即流線，或曰，同一流線上個點的流函數(shù)為常數(shù)。文案大全實用文檔2.兩流線間的函數(shù)值之差為為單寬流量。3.平面勢流的流函數(shù)為一個調和函數(shù)。：流函數(shù)與流速勢的關系①流函數(shù)與勢函數(shù)為調和函數(shù)。②等勢線與等流函數(shù)線正交。9.什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？與流線正交的斷面叫過流斷面。過流斷面上點流速的平均值為斷面平均流速。引入斷面平均流速的概念是為了在工程應用中簡化計算。10.答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均勻流，Ⅱ是非均勻流。（2）管中為非恒定流。（311說明總流能量方程中各項的物理意義。略12.寫出實際流體恒定元流的伯努利方程和實際流體略13應用恒定總統(tǒng)能量方程時，為什么把過流斷面選在漸變流段或均勻流段？因為建立恒定總流的伯努利方程時，把作為常數(shù)提到積分號外面，只有漸變流斷面或均勻流斷面的。14.在寫總流能量方程時，過流斷面上的代表點、基準面是否可以任意選?。繛槭裁?？可以。因為漸變流斷面或均勻流斷面的。15.關于水流正確？為什么？如何正確描述？1對明渠水流是對的，對有壓管流不一定。“水是從壓強大向壓強小的地方2）16總流的動量方程為，試問：（1）中包括哪些力？（2）如果由動量方程求得的力為負值說明什么問題？1力含在待求的力中了）（2）求得的力為負值說明原假設的力的方向不對，反向即可。17.圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？答:層流為拋物線分布,紊流為對數(shù)曲線分布.(也可以畫圖)18簡述尼古拉茲實驗中沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律。答:尼古拉茲實驗揭示了沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律,文字表述或數(shù)學公式表述.層流:;水力光滑區(qū):;過渡粗糙區(qū):粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)):.19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達式，并說明其層文案大全實用文檔流、紊流的判別標準？答:管流:它為什么能用來判別流態(tài)？答:雷諾數(shù)實質是反映粘性力與慣性力之比。層流時慣性力不大,而粘性力占主導,受粘性力的約束，流體質點做規(guī)則運動。紊流時慣性力占主導，受到干擾形成渦體，當粘性力約束不了渦體時，流體質點互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來判別流態(tài)。21.當輸水管直徑一定時，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當輸水管流量一定時，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？答:當輸水管直徑一定時，隨流量增大，雷諾數(shù)增大；當輸水管流量一定時，隨管徑加大，雷諾數(shù)變小。22.兩個不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？答:不一定23.能量損失有幾種形式？產生能量損失的物理原因是什么？答:有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因為流體具有粘滯性，二是因為固體邊界條件的影響。24.為什么管嘴出流時，阻力增加了，泄流量反而增大？答：因為在管嘴進口收縮斷面處形成了負壓，相當增加了作用水頭，在相同條件下管嘴出流比孔口出流的流量大。25寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)的表達式。略26.外延管嘴正常工作的條件是什么？：27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？28.簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。答:明渠均勻流的水力特征:①底坡線，水面線，總線頭線三線平明渠均勻流形成條件：①流量恒定。②必須是長直棱柱形渠道，糙率不變。③底坡不變。29.簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個判別方法及標準。答:明渠水流分為緩流、急流、臨界流。個判別方法有：①干擾波：波速為急流；②臨界流，1急流；③臨界水深：緩流，臨界流，急流，④臨界底坡：緩流，臨界流，急流。30.簡述明渠恒定非均勻流的水力特征答:①過水斷面面積A，水深，沿程改變。即③坡線，水面線，總線頭線三線不四.計算題1.U設空氣壓強為P0。則PB=ρghB+P0(1)pA+ρghA=ρHg△h+P0(2)聯(lián)立(1)(2)式，消掉P0得：pB-ρghB=ρghA-ρHg△hPA-pB=ρHg△h-ρg(hA+hB)文案大全實用文檔pA-pB=13.6×9.8×O．5-9.8(1+1)=47.04kN／m2答：A、B兩點壓強差為47．04kPa。2.解：(1)求各管中的斷面平均流速：由連續(xù)性方程v1=v3A3/A1=(d3/d1)2v3=(0.025/0.075)2×1=0.111m/sV2=v3A3/A2=(d3/d2)2v3=(0.025/0.05)2×1=0.25m/s(2)求作用水頭H=0.051+0.00199+0.01435+0.43367=0.501m3.解：a)畫壓力體圖、投影面壓強分布圖。水平分力：Px=ρghcAx=98×(3+1)×2×2=1568kN(向右)鉛垂分力：Pz=ρgV=gρ(S矩+S扇)·B=9.8×(2×3+22π/4)×2=179．144kN(向上)總壓力：p=px2+pz2=238．07kN總壓力與水平面的夾角：α=arctanPz/Px=arctan179.144/156.8=48.8。答：作用于閘門上的靜水總壓力為238．07kN，總壓力與水平面的夾角為48．84.(1)求叉管中流量及各管中流速Q2=Q3=Q/2=0.3m3/sV1=4Q/πd12=1.56m/sV2=v3=4Q2/πd221.53m/s2)求B-B，C-C斷面壓強及A-A，B-B，C-C斷面壓力，列A-A，B-B能量方程：O+pA/pg+αv12/2g=O+pB/pg+αv22/2gpB/pg=pA/pg+v12/2g-v22/2g=7.15(水柱)因為叉管對稱，所以pB=pCpB=pC=715×98=7007kN／m。所以PA=pAπd12/4=269255kNPB=PC=pBπd22/4=13．75kN(7分)(3)列動量方程求水流對鎮(zhèn)墩的水平推力：設鎮(zhèn)墩對水的作用力為R方向向左，列出方程：(ρQ2β2v2cos30°+ρQ3β3v3cos30°)-ΡQ1β1v1=PA-PB°-PC°-RR=26.9255-2*13.8cos30°-(2*0.3*1.53cos30°-0.6*1.56)=26.9255-23.9023-(0.795-0.936)=3.16KN答：水流對鎮(zhèn)墩的水平推力為3．16kN方向向右(5.解：①畫出1—2等壓面p2=ρHg△h2②p1=p。+ρg×O4+ρg△h1(6分)因為p1=p2所以p0＝ρHg△h2—ρg(0.4+△hl)=136×98×O85—98(04+O4)一10545kN／m2。③水體重力沿水流方向的分力等于摩阻力，或日：重力功等于阻力功。6.解：判斷水流流向，要比較單位重量流體總的機械能EA=zA+PA/ρg+αv12/2g(1)EB=zB+PB/ρg+αv32/2g(2)又，v1=4Q/πd2A=1.22m/spA\ρg=7.8/9.8=0.796m(水柱)πd2B=0.478m/spb\ρg=4.9/9.8=0.5m(水柱)代入（1）式：EA=0+0.769+1.222/2*9.8=0.845m(水柱)代入（2）式：EB=1.0+0.5+0.4782/2*9.8=1.5117m(水柱)因為EB>EA所以水流是從B流文案大全實用文檔向A7.解：(1)以