流體力學標準化作業(yè)答案第三章4645

流體力學標準化作業(yè)（三）——流體動力學本次作業(yè)知識點總結1.描述流體運動的兩種方法（1）拉格朗日法；（2）歐拉法。2.流體流動的加速度、質點導數分布與空間坐標(x,y,z)和時間有關，即t流場的速度uu(x,y,z,)t流體質點的加速度等于速度對時間的變化率，即DuuudxudyudzDttxdtydtzdta投影式為auuuuuuuxxxxyzxtxxyzauuuuuuuyyyytxyzzyxyauzuuxzuuyzuuzztzxyzduu或a(u)udttdu中質點的加速度由兩部分組成，為固定空間點ut在歐拉法，由時間變化dt(u)u引起的加速度，稱為當地加速度或時變加速度，由流場的不恒定性引起。為同一時刻，由流場的空間位置變化引起的加速度，稱為遷移加速度或位變加速度，由流場的不均勻性引起。歐拉法描述流體運動，質點的物理量不論矢量還是標量，對時間的變化率稱為該物理量的質點導數或隨體導數。例如不可壓縮流體，密度的隨體導數D（u）Dtt3.流體流動的分類（1）恒定流和非恒定流（2）一維（3）均勻流和非、二維和三維流動均勻流4.流體流動的基本概念（1）流線和跡線流線微分方程dxdydzuuuxyz跡線微分方程dxdydzdtuuuxyz（2）流管、流束與總流（3）過流斷面、流量及斷面平均流速QudA(m3/s)(kg/s)體積流量A質量流量QmudAAudA速vQ斷面平均流AAA（4）漸變流與急變流5.連續(xù)性方程（1）不可壓縮流體連續(xù)性微分方程uxxyzuuz0y（2）元流的連續(xù)性方程dQdQ12udAudA1122（3）總流的連續(xù)性方程6.運動微分方程udAudA1122（1）理想流體的運動微分方程（歐拉運動微分方程）u1puxuuyxuuXxxuxxtuzxyzyuuY1pyuuxyuuyzzxtyxyZ1puzuuxzuuyzuuzzxtxyz矢量表示式1ufp(u)ut（2）粘性流體運動微分方程（N-S方程）1pxuuuyxuuX2utxuxxuxzxxyzyuu2uutyuuxyuuY1pxyyzzyxyZ1px2uutzuuxzuuyzuuzzzxyz1ut矢量表示式fp2u(u)u7.理想流體的伯努利方（1）理想流體元流的伯努利方程pu2zCg2g（2）理想流體總流的伯努利方程v211pz222g2g2v2pz11g2g8.實際流體的伯努利方程（1）實際流體元流的伯努利方程pu2zpu2h2wz11g2g2g2g12（2）實際流體總流的伯努利方程pz1v211p2v22hz2g2gg2g12w10.恒定總流的動量方程FQvv2211投影分量形式FQvvx22x11xFQvvy22y11yFQvvz22z11z標準化作業(yè)(5)——流體運動學選擇題1.用歐拉法表示流體質點的加速度a等于()。vtC.(v)vD.tA.d2rdt2v()vvB.2.水在一條管道中流動，若兩截面的管徑比dd3，則速度比vv為（）。1212A.3B.1/3C.9D.1/93.通過一個曲面上的體積流量與曲面上的（）有關。A.法向速度B.切向速度C.密度分布D.壓強4.連續(xù)性方程表示控制體的（）守恒。A.能量B.動量C.流量D.質量5.在（）流動中，流線和跡線重合。A．不可壓縮B．無黏C．恒定D．非恒定6.一維流動中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的必要條件是（）。A．理想流體B．黏性流體C．可壓縮流體D．不可壓縮流體7.當隕星在天空中下墜時，其劃過的白線是()。A.流線B.跡線C.等勢線D.等流函數線8.歐拉法（）描述流體質點的運動。A．直接B．間接C．不能D．只在恒定時能。9.流體微團的運動與剛體運動相比，多了一項（）運動。A．平移B．旋轉C．變形D．加速10.均勻流是（）。A.當地加速度為零B.遷移加速度為零C.向心加速度為零D.合加速度為零11.一元流動限于（）。A.流線是直線B．速度分布按直線變化C．運動參數是一個空間坐標和時間變量的函數D．運動參數不隨時間變化的流動。12.已知不可壓縮流體的流速場為uf(y,z)，uf(x)，u0，則該流動為xyz()。A.一元流B.二元流C.三元流D.均勻流13.恒定流是（）。A.流動隨時間按一定規(guī)律變化B.各過流斷面的速度分布相同C.各空間點上的運動要素不隨時間變化D.遷移加速度為零15.根據圖1所示三通管流，可得()。A.qB.qqqV3V1V2qqV1V2V3qV3C.qqV1V2D.qqq0V1V2V3二、填空題1.流線一般不能相交，且只能是一條曲線。2.體積流量Vq與質量流量q的關系是m。pg測壓管水頭z近似等于。3.漸變流斷面上各點的4.在研究工程流體力學時主要采。5.用歐拉法表示流體的質點加速度由和兩部分組成。三、判斷題u0,u0,u0的流動。（類，三元流是指x1.根據流動的分）yz2.恒定流的遷移加速度等于零，而均勻流的當地加速度等于零。（）3.若流動的合加速度不等于零，則該流動必為非恒定流。（）4.恒定流是指運動要素不隨時間和空間變化的流動。（）5.均勻流是指過流斷面上各點流速均勻相等的流動。（）6.急變流是指流線近似為平直行線的流動。（）7.漸變流是指流速分布沿程不變的流動。（）8.拉格朗日法是以流場中每一流體質點作為研究對象。（）9.駐點上流線是相交的，這是因為駐點速度為無窮大的緣故。（）10.過水斷面都是平面。（）四、計算題uyzt，vxzt，。xy1、已知流場中的速度分布為（1）試問此流動是否恒定（2）求流體質點在通過場中（1，1，1）點時的加速度。2.一流動的速度場為v(x1)t2i(y2)t2j，試確定在t1時，通過（2，1）點的跡線方程和流線方程。3.不可壓縮流體，下面的運動能否出現(xiàn)（是否滿足連續(xù)性條件）（1）u2x2y2；ux3x(y22y)xy（2）uxt2y；uxt2ytxyuy22xz；u2yzx2yz；u12x2z22x3y4（3）xyz1uy3uxy，，，試求（3uxy4.已知速度場21）點（1，2，3）的加xyz速度；（2）是幾維流動；（3）是恒定流還是非恒定流；（4）是均勻流還是非均勻流。標準化作業(yè)（6）——伯努利方程一、選擇題1.應用總流的伯努利方程時，兩過水斷面之間（）。A.必須都是急變流B.必須都是緩變流C.不能出現(xiàn)急變流D.可以出現(xiàn)急變流v2p2.伯努利方程中z表示（）。g2gA.單位重量流體具有的機械能B.單位質量流體具有的機械能C.單位體積流體具有的機械能D.通過過流斷面流體的總機械能3.皮托管用于測量（）。A.點速度B.壓強C.密度D.流量4.如圖1所示，輸油管路中安裝有一文丘里流量計，已知水銀壓差計中水銀柱高差為h，ppgpg則z21z－()。211A.hB.水銀h水銀pp1hD.1hC.水銀水銀pp圖15.文丘里用于測量（）。A.點速度B.壓強C.密度D.流量6.關于水流流向的正確說法是()。A.水一定是從高處往低處流B.水一定是從流速大處往流速小處流C.水一定是從機械能大處往機械能小處流D.水一定是從測壓管水頭高處往測壓管水頭低處流pv2表示（）。g2g7.伯努利方程中zA．單位重量流體具有的機械能；B．單位質量流體具有的機械能；C．單位體積流體具有的機械能；D．通過過流斷面流體的總機械能。8.水平放置的漸擴管，如忽略水頭損失，斷面形心點的壓強，有以下關系（）。A.ppB.ppC.ppD.不定12129.圖2所示文丘里管，已知管道直徑12d100mm，喉道直徑d50mm，文丘210.94h25cm，則通過管道的水流量，水銀壓差計讀數p里流量計系數q()m/s。3VA.0.030B.0.025C.圖3所示等徑長直管流中，M-M為過流斷面，N-N為水平面，則有()。A.ppB.pp1234pgpgppC.z11z2D.z3z4gg234圖2圖3二、填空題1.只要比較總流中兩個漸變流過流斷面上單位重量流體的____________大小，就能判斷出流動方向。2.水管內徑d=150mm，在1小時內排水10m3，則管內流量Q______，斷面平均流速v_____。3.列伯努利方程式時，過水斷面必須取在_________。4.黏性流體總水頭線沿程的變化是。5.安裝在風道內的畢托管的測速管和測壓管間的壓差為100mmHO，若畢托管21.12kg/m的流速系數為，風道內空氣的密度為3，則風道內的風速為m/s。圖4三、判斷題1.由于黏性是流體的固有屬性，因此，不管是理想流體還是實際流體，其機械能總是沿程減小的。()v2與管2.在流量Q一定條件下，流速水頭徑d成正比。()2g3.漸變流過水斷面上動水壓強的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強分布規(guī)律相同。()4.實際流體總水頭線是沿程下降的，而測壓管水頭線在一定條件下會沿程升。()5.位置高度與測壓管高度之和，稱為測壓管水頭。()6.測壓管水頭線沿流體的流動方向是時升時降。()7.虹吸管最高處的壓強大于大氣壓。()四、計算題d200mm，截面壓力過一段轉彎變徑管,如圖5所示,已知小管徑11.水流p70kPa，大管徑d400mm400mm，壓力p40kPa，流速v1m/s。2122兩截面中心高度差z1m，求管中流量水及流方向。圖5u，如圖6所示。如讀值h60mm，2.利用皮托管原理，測量水管中的點流速求該點流速。圖6D=0.1m，當閥門關閉時，壓3.高壓水箱的出水管如圖3-4所示，出水管的直徑4.9104N/m2，當閥門打開時壓力表的讀數為1.96104N/m2。不力表的讀數為2.5m考慮水頭損失時，試求出水流量。若水頭損失為時，求出水流量。圖74.如圖8所示，兩個緊靠的水箱逐級放水，放水孔的截面積分別為A與A，試12問：h與h成什么關系時流動處于恒定狀態(tài)這時須在左邊水箱補充多大流量12圖8D=0.2m處接一玻5.離心式通風機如圖9，用管道A從大氣中吸取空氣，在直徑沿此管上升1.23kg/mH=0.25m，空氣密度為璃管，其下端插入水槽中，水3。求每秒鐘管道A所吸取的空氣量。圖9a2m，h=6m，d=15m。試求6.如10圖所式。設一虹吸管：（1）管內的流量；（2）管內最高點的壓強；（3）若不變，點繼續(xù)升高（即a增大，而上端管口始終浸入水內），問使吸值a為多大ShS虹管內的水不能連續(xù)流動的圖10標準化作業(yè)（7）——動量方程一、選擇題1.恒定總流的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程中的流速為()。A.斷面平均流速B.斷面上的最大流速C.斷面形心處的流速D.斷面上壓力中心處的流速F中不應包v解題時，2.在應用恒定總流的動量方程FqvV2211括()。A.重力B.壓力C.阻力D.慣性力3.流量為Q，速度為v的射流沖擊一塊與流向垂直的平板，則平板受到的沖擊力為（）。A.Qv；B.Qv；C.Qv；D.Qv。224.應用動量方程時求流體對物體的合力時，進、處口的壓強應使用（）。A.絕對壓強；B.相對壓強；C.大氣壓；D.真空度。5.應用動量方程時，一般要聯(lián)立（）才能求解。A.伯努利方程；B.連續(xù)方程；C.A和B。二、填空題如圖1所示，三種形式的葉片受流量為Q、流速為v的射流沖擊，則葉片受沖擊最大的是，最小的是。三、計算題1.水力采煤用水槍在高壓下噴射強力水柱沖擊煤層，如