工程流體力學(xué)考試試卷及答案解析解析

1、工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題及參考答案整理人：郭冠中內(nèi)蒙古科技大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院熱能與動(dòng)力工程09級(jí)1班使用專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程一、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(chǎng)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(shì)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(zhǎng)增加而增

2、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(shì)函數(shù)。（）7 .流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。（）8 .流線和等勢(shì)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(zhǎng)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(zhǎng)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

3、或相對(duì)平衡液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、1mm2O=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)與的對(duì)比關(guān)系。5、流量Q和Q,阻抗為Si和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為，總阻抗S為。串聯(lián)后總管路的流量Q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

4、一個(gè)重要的無因次數(shù)，他反皈亍一與的相對(duì)比值。10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線。211、理想流體伯努力方程z+p+幺=常數(shù)中，其中z+p稱為水頭。r2gr12、一切平面流動(dòng)的流場(chǎng)，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(cè)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。u219、理想氣體伯努力方程p+（Z1-Z2）（Q-；g）十一-中，P+（Z1-Z2）（Q-

5、；g）稱,稱全壓,稱總壓O20、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、馬赤J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。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。

6、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)Pa之間的關(guān)系是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)九。A、與雷諾數(shù)Re有關(guān)B、與管壁相對(duì)粗糙度9有關(guān)dC、與Re和.有關(guān)D、與和管長(zhǎng)l有關(guān)7、速度V、長(zhǎng)度l、時(shí)間t的無量綱組合是。AB、C、-T-D、ltvlvtvt8、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

7、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P,壓強(qiáng)P的無量綱集合是。;?Pv寸PA、上B、一C、D、5vpp;v12、雷諾數(shù)代表的是之比。A、慣性力與壓力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(zhǎng)度比尺為8,模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量14、A15、A2一維流動(dòng)中,、理想流體16截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是B、粘

8、性流體C、可壓縮流體D、不可壓縮流體彈簧管壓力表的讀數(shù)是、絕對(duì)壓強(qiáng)BC、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮篋、相對(duì)壓強(qiáng)、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hD的關(guān)系是A、大于B、小于C、等于D、無規(guī)律17、某風(fēng)管的斷面尺寸為300mmM200mm,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=2dl，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系A(chǔ)、Re1=Re2B、Re=Re2C、Re=1.5Re2D、Re=2Re2219、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體。A、汽油B、紙漿C、血液D、瀝青五、簡(jiǎn)答題。1、流體靜壓強(qiáng)的特

9、性是什么？2、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)意義是什么？3 、附面層提出的意義？4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？5 、附面層分離的原因是什么？6、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？8、元流的特性是什么？29、伯努利方程z+p+u-=常數(shù)中各項(xiàng)的物理意義？r2g10、管網(wǎng)水力計(jì)算遵循的原則是什么？11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？13、自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征是什么？14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？15、繞流升力產(chǎn)生的原因？16、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說明其工作原。17、簡(jiǎn)要

10、說明管道流動(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項(xiàng)的物理意義是什么？X空+（斗色十馬二處：x；x；:yjzdt六、計(jì)算題。1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為400mmM200mm,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15.0X10&m2/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，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。3、已知不可壓縮流體的流速分量為：ux=x2-y2,uy=-2xy,uz=0,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：ux=x+t2,uy=-y+t2

11、;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(zhǎng)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(cè)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0.0000157m2/s）lm16、對(duì)某一橋墩米用模型比例為瓦=,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為0.76m/s,ln16實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為4NL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)

12、；當(dāng)通過的流量為876L/S時(shí)；8、一弧形閘門AB,寬4m,圓心角為45,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50000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Vmfe：VrrX0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺為：-=0.9556.28若在模型內(nèi)測(cè)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*=3.0X0.955=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?2VnVmEUn=EUm

13、,lngnlmgmPn,-pm.由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得:2.Vn_J_n_/丁Vm1m所以：vn=.lnvm=.160.76=3.04m/slm1由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得:PnPm2Vn2Vminim由：F-.-pl2得:凡FmPn總Pmimlm12iml33所以：Fn=4Fm=1634=16384Nl3m7、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示:當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：P1=P2=172kNm2設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖Fx=p1Al-P2A2cos6001600213002X萬向：=172mm3.14父（）2172mt3.14父（）2父0.54100041000=42.5kNY方向：Fy=

14、0P1Asina600=0-172X1/4X3.14X（300/1000）2X0.86=-10.5kN對(duì)彎管的合力：R=F；-Fy2111一一Fy=rb(3.14rhh戶9.84(3.1422-22y8282F=F：Fy2=45.1kN1502=43.8kN方向?yàn)椋篴=arctan(Fy/Fx)=140當(dāng)有流動(dòng)時(shí)：由連續(xù)性方程得：1二d；ui二d2u2=0.87644解得：u1=3.2m/su2=12.4m/s忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程:22P1UiP2U2一W一五帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=10.2H2O=10.2X9.8=100Kn/m2列動(dòng)量方程：X方向：p1Alp

15、2A2cos600Fx=PQ(u2cos6000)帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN同理：y方向：FyP2A2sina600=PQ(u2sina600-0)代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn合力為：R=.F：Fy2=45.1Kn方向?yàn)椋篴=arctan(Fy/Fx)=19.70h=rsin450-2m8oc=h=2mFxhrhb=l.29.824=39.2kN22.3kN9、Q=uA.2gH=0.0161m34/s22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)存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光滑的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。L=(34)

16、D=(34)X50=150-200mm10、建立如圖所示的坐標(biāo)：設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為R(方向與x軸正方向相同)，如圖中所示：射流出口速度：V。=烏=仝2aa4由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動(dòng)量方程(x軸方向)得：R=流出動(dòng)量-流入動(dòng)量0-?Q0(-V0sin.=DQ0V0sirr_4?Q(2sin二d2所以平板所受沖擊力大小與R相等，方向相反。由連續(xù)性方程可得：Q0=Q1+Q2由于射流是水平方向，且置于大氣中，所以壓力能不變，能量損失不計(jì)，由能量方222程得：=幺=匕，得V0=Vi=V22g2g2g平板切線方向(y軸方向)無摩擦力，ZF=0滿足動(dòng)量守恒；即；0=(：QV1-：Q2V2)

17、-：00%的化簡(jiǎn)得：Q1-Q2=Q0cos61聯(lián)立方程解得：Q1Q0(1cos1)2一1一.、Q2=-Q0(1-cos-211、選取水平面為截面1-1,出口處為斷面2-2,由伯努利方程知：22,2,222z1p1工=z2三工A么舊”2g2gd12gd22g2g2g連續(xù)性方程可知:vAi=V2A2所以巴厘v2d142所以1000=00vL0.012g2-50-0.012002g1000/2504510027100022v14Vl0.30.2-2g2g所以v=1.51m/s,所以V2=4v=6.04m/s12120023Q=A1V1=d%3.14()21.51=0.047m3/s441000中國礦

18、業(yè)大學(xué)20102011學(xué)年第2學(xué)期工程流體力學(xué)試卷（）卷課程編號(hào)：03034考試時(shí)間：100分鐘考試方式：閉卷學(xué)院化工班級(jí)姓名學(xué)號(hào)題號(hào)一二三總分得分閱卷人.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）粘滯性；跡線與流線；層流；質(zhì)量力；偶極流；排擠厚度；順壓力梯度；時(shí)均速度;輸運(yùn)公式；連續(xù)介質(zhì)假說題二-2圖二.選擇題（共10小題，每題3分，共30分）1,絕對(duì)壓強(qiáng)pabs與相對(duì)壓強(qiáng)P、真空度Pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a之間的關(guān)系是:A.Pabs=p+pv；B-P=PabsPaC.Pv=PaPabsD.p=pabs+pa2 .如圖所示A.P0=pa；B.P0pa；C.P0pa；D.無法判斷。3 .在研究流體運(yùn)

19、動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為（）。A.牛頓流體及非牛頓流體；B.可壓縮流體與不可壓縮流體；C.均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D.理想流體與實(shí)際流體。4 .比較重力場(chǎng)（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f水銀的大??？A.f水f水銀；D、不一定。5 .流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是（）。A.流動(dòng)是無旋的；B.必須是平面流動(dòng)；C.必須是無旋的平面流動(dòng)；D.流線是直線的流動(dòng)。6 .雷諾數(shù)Re反映了（）的對(duì)比關(guān)系A(chǔ).粘滯力與重力B.重力與慣性力C.慣性力與粘滯力D.粘滯力與動(dòng)水壓力7 .一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m,設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓，

20、則容器內(nèi)氣體部分的相對(duì)壓強(qiáng)為水柱（）。A.2mB.1mC.8mD.-2mPig題2-8圖8 .如圖所示，旌.，下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確?-力+晶露B.馬+/=%+即C.氣+希巧+即D,丐+第=+.9 .下列壓強(qiáng)分布圖中哪個(gè)是錯(cuò)誤的?題二-9圖10 .粘性流體總水頭線沿程的變化是（）。A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三種情況都有可能。題三T圖題三-2圖三.計(jì)算題（共3小題，共50分）1 .如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30o夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。（15分）2 .有一30cmx15cm的文德利管，接入鉛垂的輸油管

21、上，油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱，試求油的流量以及進(jìn)口與喉部2兩截面之間的壓力差。（Pg=8825N/m）（20分）3 .不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為xy+2x-3y+10,試判斷是否存在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。（15分）工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一.名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）1 .粘滯性一一流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形（流動(dòng)），其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對(duì)變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來，這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘性2 .跡線一一流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線流線一一同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中的一條線，線上每

22、一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的速度矢量方向一致3 .層流一一流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混4 .量綱和諧一一只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的5 .偶極流一一由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動(dòng)6 .排擠厚度一一粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計(jì)算時(shí)將平板表面上移一個(gè)厚度，此為排擠厚度7 .順壓力梯度一一沿流動(dòng)方向壓力逐漸降低，邊界層的流動(dòng)受壓力推動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生分離8 .時(shí)均速度一一湍流的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化，瞬時(shí)速度的時(shí)間平均值稱為時(shí)均速

23、度9 .輸運(yùn)公式一一將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式10 .連續(xù)介質(zhì)假說一一將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。2 .選擇題（共10小題，每題3分，共30分）1BC;2B;3D;4B;5A;6C;7D;8B;9B;10A3 .計(jì)算題（共3小題，共50分）1.如圖所示，有一盛水的開口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30o夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。解：根據(jù)壓強(qiáng)平衡微分方程式：布寸依十郎+皿（1分）單位質(zhì)量力:（2分）9=15。（2分）p與淹深成正比。（3分）題三-2圖X-acos3007=0人-3+】1口30）（2分）在液面上為大氣壓強(qiáng)，叱二代入(1分)由壓強(qiáng)平衡微分方程式，得：-acos300dx-（g+dsin300）=0-Licos30x-（g+drain300）z=c代入：工二0,后0,得】C二0自由面ZZg自由面方程；-c?cos30x=（g+tjsin300）工sd?仆drcos300八Me=tang-：=0.269;dxg4-asin300任意點(diǎn)：dp=pQacos30dxg此一sin30d