《工程流體力學》考試試卷及答案解析

《工程流體力學》復(fù)習題及參考答案整理人：郭冠中內(nèi)蒙古科技大學能源與環(huán)境學院熱能與動力工程09級1班使用專業(yè)：熱能與動力工程名詞解釋。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9、附面層10、卡門渦街11、自由紊流射流12、流場13、無旋流動14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動16、自由射流17、濃差或溫差射流18、音速19、穩(wěn)定流動20、不可壓縮流體21、駐點22、自動模型區(qū)是非題。流體靜止或相對靜止狀態(tài)的等壓面一定是水平面。（）平面無旋流動既存在流函數(shù)又存在勢函數(shù)。（）附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。（）等溫管流摩阻隨管長增加而增加，速度和壓力都減少。（）相對靜止狀態(tài)的等壓面一定也是水平面。（）平面流只存在流函數(shù)，無旋流動存在勢函數(shù)。（）流體的靜壓是指流體的點靜壓。（）流線和等勢線一定正交。（）附面層內(nèi)的流體流動是粘性有旋流動。（）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。（）相對靜止狀態(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。（）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。（）壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。（）相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。（）附面層外的流體流動時理想無旋流動。（）處于靜止或相對平衡液體的水平面是等壓面。（）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。（）流體流動時切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無關(guān)。（）填空題。1、1mmH2O=Pa2、描述流體運動的方法有和。3、流體的主要力學模型是指、和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動狀態(tài)的準數(shù)，它反映了流體流動時與的對比關(guān)系。5、流量Q1和Q2，阻抗為S1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、流體紊流運動的特征是，處理方法是。7、流體在管道中流動時，流動阻力包括和。8、流體微團的基本運動形式有：、和。9、馬赫數(shù)氣體動力學中一個重要的無因次數(shù)，他反映了與的相對比值。10、穩(wěn)定流動的流線與跡線。11、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱為水頭。12、一切平面流動的流場，無論是有旋流動或是無旋流動都存在，因而一切平面流動都存在，但是，只有無旋流動才存在。13、雷諾數(shù)之所以能判別，是因為它反映了和的對比關(guān)系。14、流體的主要力學性質(zhì)有、、、和。15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測量和一種儀器。16、流體的力學模型按粘性是否作用分為和。作用與液上的力包括，。17、力學相似的三個方面包括、與。18、流體的力學模型是模型。19、理想氣體伯努力方程中，稱，稱全壓，稱總壓。20、紊流射流的動力特征是。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式，u的單位為。22、濃差或溫差射流的熱力特征是。23、流體微團的運動是由運動，運動，運動和運動四種基本運動形式符合而成。24、幾何相似是力學相似的，運動相似是模型實驗的，動力相似是運動相似的。25、歐拉準數(shù)是和的相對比值。26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和相對比值。27、流體流動的狀態(tài)分為和。28、弗魯?shù)脺蕯?shù)反映了和相對比值。四、選擇題。18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項的物理意義是什么？六、計算題。1、有一鋼板制風管，斷面尺寸為/s，氣體運動粘滯系數(shù)為15.0×/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，管道直徑為40，水在管中流量Q為0.4/s，求管嘴對水流的作用力。QQ解：如圖所示，由連續(xù)性方程得：/s/s以軸線為基準面，列1-2斷面的伯努利方程則：/設(shè)噴嘴對水流的作用力為F，沿水流方向列動量方程，并取得：已知不可壓縮流體的流速分量為：問該流動是否為無旋流動？①檢查流動是否無旋：兩者相等，故為無旋流動②求速度勢函數(shù)：已知平面流動的速度分量為：求：當t=1是過M（1,1）的流線方程。根據(jù)流線方程定義得流線方程：當t=1時，化簡得：xdy+ydx+dy-dx=0積分：xy+y-x+c=0流線通過（1,1）點：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）=0一車間用直徑為的風口送風，風口風速為/s，如長度比例常數(shù)為4，確定實驗?zāi)Ｐ惋L口風速。若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為/s，則車間相應(yīng)點的速度為多少？（已知空氣的運動粘滯系數(shù)為/s）根據(jù)相似原理可得，實驗?zāi)Ｐ惋L口直徑為：原型雷諾數(shù)為：Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>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Vm為：Vm×0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺為：若在模型內(nèi)測得某點氣流速度為3.0m/s,則車間相應(yīng)點的速度為：Vn==3.0×0.955=2.87m/s對某一橋墩采用模型比例為進行實驗。已知模型中水流速度為/s，實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600逐漸減小到300，水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強為172kN/,求作用于彎管上的力的大小和方向，①當水不流動時；②當通過的流量為876L/s時；當水流不動時：P1=P2=172kN/設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖X方向：Y方向：=0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86=-10.5kN對彎管的合力：方向為：a=arctan（Fy/Fx）=當有流動時：由連續(xù)性方程得：解得：/s/s忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程：帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/列動量方程：X方向：帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN同理：y方向：代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn合力為：R==45.1Kn方向為：a=arctan（Fy/Fx）=一弧形閘門AB，寬閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門的水靜壓力。hABChABCO9、如下圖所示，一水箱側(cè)面開孔并接有一直徑為的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭H=，管嘴出流流量系數(shù)u=0.82，試問：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？③合適的管嘴長度是多少？QQ①/s②孔口與管嘴出流流動時，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)點流動時存在慣性，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。③L=（3—4）D=(3—4)×50=150—200mm如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：①平板所受的沖擊力。②流量Q1和Q2。yRyRX建立如圖所示的坐標：設(shè)平板對水流的沖擊力為R（方向與x軸正方向相同），如圖中所示：射流出口速度：由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動量方程（x軸方向）得：R=流出動量-流入動量==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-------①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，由能量方程得：平板切線方向（y軸方向）無摩擦力，滿足動量守恒；即；0=化簡得：------------②聯(lián)立方程①②解得：11、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，兩管短長均為L=，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.AABC11、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：連續(xù)性方程可知：所以所以所以/s,所以/s0.047/s中國礦業(yè)大學2010～2011學年第2學期《工程流體力學》試卷（）卷課程編號：03034考試時間：100分鐘考試方式：閉卷學院化工班級姓名學號題號一二三總分得分閱卷人一．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；時均速度；輸運公式；連續(xù)介質(zhì)假說二．選擇題（共10小題，每題3分，共30分）1．絕對壓強pabs與相對壓強p、真空度pv、當?shù)卮髿鈮簆a之間的關(guān)系是：A.pabs=p+pv；B.p=pabs－paC.pv=pa－pabsD.p=pabs+pa2．如圖所示A.p0=pa；B.p0>pa；C.p0<pa；D.無法判斷。3．在研究流體運動時，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.理想流體與實際流體。4．比較重力場（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；B.f水=f水銀；C.f水>f水銀；D、不一定。5．流動有勢的充分必要條件是()。A.流動是無旋的； B.必須是平面流動；C.必須是無旋的平面流動； D.流線是直線的流動。6．雷諾數(shù)Re反映了( )的對比關(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處測壓管高度為2.2m，設(shè)當?shù)卮髿鈮簽?個工程大氣壓，則容器內(nèi)氣體部分的相對壓強為___水柱（）。A.2mB.1mC.8mD.－2m8．如圖所示，，下述靜力學方程哪個正確？9．下列壓強分布圖中哪個是錯誤的？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。三．計算題（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動，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。（15分）2．有一的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動方向朝上。已知喉部與進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口與喉部兩截面之間的壓力差。（）（20分）3.不可壓縮平面流動的流函數(shù)為，試判斷是否存在勢函數(shù)，如果存在，求其勢函數(shù)。（15分）

工程流體力學試題答案及評分標準一．名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）1．粘滯性——流體在受到外部剪切力作用時發(fā)生變形(流動)，其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對變形的抵抗，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——流體質(zhì)點的運動軌跡曲線流線——同一瞬時，流場中的一條線，線上每一點切線方向與流體在該點的速度矢量方向一致3．層流——流體運動規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒有宏觀的橫向摻混4．量綱和諧——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——由相距2a的點源與點匯疊加后，令a趨近于零得到的流動6．排擠厚度——粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相當于中心區(qū)理想流體的流通面積