中國(guó)礦業(yè)大學(xué)工程流體力學(xué)期末復(fù)習(xí)題二

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)工程流體力學(xué)期末復(fù)習(xí)題二工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題二一、選擇題1、以下哪些概念屬于歐拉法A、流線B、跡線C、液體質(zhì)點(diǎn)D、液體微團(tuán)2、有一變直徑管流，小管直徑di,大管直徑d2=2d1,則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是口A、Re1Re2B、Re1Re2C、Re11.5Re2D、Re12Re23、一維流動(dòng)限于：口A、流線是直線；口B、速度分布按直線變化；口C、流動(dòng)參數(shù)是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)；D、流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。4、流體動(dòng)力粘度的國(guó)際單位是AxPa?Bxm2/C、N/D、/m25、用U形水銀壓差計(jì)測(cè)量水管內(nèi)A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差，水銀面高差hp=10cm,pA-pB為：口AB12hpA、13.33kPa；B、12.35kPa；C、9.8kPa；D、6.4kPa。6、伯努利方程中zpv22g表示()?？贏.單位重量流體具有的機(jī)械能；B.單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；C.單位體積流體具有的機(jī)械能；D.通過(guò)過(guò)流斷面的流體所具有的總機(jī)械能。7、對(duì)于理想流體的歐拉積分式與伯努力積分式的適用條件，其差別在于（）。A.是否為不可壓縮流體B.是有旋流動(dòng)還是無(wú)旋流動(dòng)C.是否在有勢(shì)的質(zhì)量力作用下D.是否為定常流動(dòng)口二、填空題1、在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足的流體稱為牛頓流體。2、某時(shí)刻流場(chǎng)中的一條曲線，線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的速度矢量方向一致，則該曲線稱為3、只要比較總流中兩個(gè)漸變流斷面上單位重量流體的總機(jī)械能大小，就能判別出流動(dòng)方向。4、漸變流流線的特征是近似為平行直線5、如圖所示，用隔板將水流分成上、下兩部分水體，已知小孔口直徑d=20cm，上下游水位差H=2.5m，流量系數(shù)為0.6,則泄流量Qq6、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)稱口為三、計(jì)算題1、已知流場(chǎng)的速度為u某1At，uy2某，試確定t二to時(shí)通過(guò)（某o,yo）點(diǎn)的流線方程。A為常數(shù)。口解：將u某1At，uy2某帶入流線微分方程口d某dy1At2某d某dy得u某uy積分上式得某2（1At）yct=to時(shí)通過(guò)（某o,yo）點(diǎn)，得c某02（1At0）y0于是流線方程為某2（1At）y某02（1At0）y02、已知速度場(chǎng)u某=2t+2某+2y,uy=t-y+z,uz=t+某-z。試求點(diǎn)（2,2,1）在t=3時(shí)的加速度。解：a某duuud某udyudz某某某某某dtt某dtydtzdtu某uuuu某某uy某uz某t某yz22t2某2y2tyz20口26t4某2y2z口23t2某yz1ayuytu某uy某uyuyyuzuyz口10tyzt某z1口1某y2z口azuzuuuu某zuyzuzzt某yz12t2某2y0t某z口1t某2yz口a某3,2,2,1233222n34（m/）ay3,2,2,112223（m/）az3,2,2,11324111（m/）22aa某ayaz234232n235.86（m/）口22223、擋水建筑物一側(cè)擋水，該建筑物為二向曲面（柱面），z二某2，

為常數(shù),試求單位寬度曲面上靜水總壓力的水平分力P某和鉛垂分力Pz。解：(1)水平壓力：F某AhdA某h某CA某口某P某h1gh1gh2(一)22(2)鉛垂分力：FzAhdAzVphPzglhzd某口Ohaaagh某某330ghahha3a2hgh(J)3a口4、如圖示為一側(cè)有水的傾斜安裝的均質(zhì)矩形閘門，其寬度b=2m,傾斜角600,鉸鏈中心0位于水面以上C=1m,水深h=3m,求口閘門開(kāi)啟時(shí)所需鉛直向上的提升力T,設(shè)閘門重力G=0.196某105N。口解：建立坐標(biāo)系O-某y,原點(diǎn)在。點(diǎn)，O某垂直于閘門斜向下，Oy沿閘門斜向下，浸在水中的閘門上的作用力(不計(jì)大氣壓力)為FhCAhbh2in60設(shè)壓力中心為D到o某軸的距離為zD,則有口bh3()h0ICChC2h12in60zDzChbhinzCAin602in60()in603in602in60in60當(dāng)閘門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)與G產(chǎn)生的合力矩與提升力T產(chǎn)生的力矩相等，則有口T(Ch)bh2c2hhC()Gtan602in60in603in602tan60則T大小為口bh2C2h/3G9810232123/30.196105T1.63105Nin2Ch2in1201325、如下圖所示,水流在平板上運(yùn)動(dòng),靠近板壁附近的流速呈拋物線形分布，E點(diǎn)為拋物線端點(diǎn)，E點(diǎn)處dudyO,水的運(yùn)動(dòng)黏度口=1.0某10m/,試求y=0,2,4cm處的切應(yīng)力。(提示：先設(shè)流速口-62分布uAy2ByC,利用給定的條件確定待定常數(shù)A、B、C)口1m/yE0.04mD解：以D點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，設(shè)流速分布uAy2ByC,由已知條件得C=0,A=-625,B=50則u625y250y由切應(yīng)力公式dudu得(1250y50)口dydyy=0cm時(shí)，15102N/m2；y=2cm時(shí)，22.5102N/m2；y=4cm時(shí)，30口6、用文丘里流量計(jì)測(cè)量水的流量，已知D=0.2m,d=75mm,l=0.5m,并與水平面成300角放置。壓差計(jì)讀數(shù)h=0.6m,不計(jì)任何損失，求流量Q。11000kg/m3,213600kg/m3。解：ppllgzl口pp21g(z2h)2gh則:zlpllgz2p21g21h1根據(jù)連續(xù)性方程：D2v1d2v2442p1v12P2v2根據(jù)伯努利方程：z1z21g2g1g2g42Dv121ghd11Q4D2v14D242D21ghd17、水管直徑50mm,末端閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表讀值為21kN/m2。閥門打開(kāi)后讀值降至5.5kN/m2,如不計(jì)水頭損失，求通過(guò)的流量。口p2n0302.14(m)解：(1)水箱水位Hzg10009.8(2)閥門開(kāi)啟后，從水箱液面到儀表處列伯努利方程，可得：pv2Hg2gp5.5103「?v2gH29.82.145.57(m/)g10009.8QvA5.570.05240.011(m/)338、已知：一個(gè)水平放置的90o彎管輸送水d1=150mm,d2=75mmp1=2.06某105Pa,Q=0.02m3/求：水流對(duì)彎管的作用力大小和方向（不計(jì)水頭損失）解：V1Q4Q1.132m/2A1d1Q4Q4.527m/2A2d2V2取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程口p1V12p2V222g2g所以：口p2p1V221V221.964105Pa對(duì)選取的控制體列動(dòng)量方程：口某方向：P1A1R某Q（0V1）y方向:Ryp2A2Q（V20）所以：口R某3663NRy958N22RR某Ry3786N水流對(duì)彎管壁的作用力為F的反作用力F',大小相等，方向相反?？?、研究流體繞流與流向垂直放置的橫臥圓柱體所受的阻力T時(shí)，涉及的物理參數(shù)為：流體的流速U、流體的粘度口、密度P、圓柱直徑D、圓柱長(zhǎng)度l及圓柱表面粗糙度△。試用因次分析方法中的n定理確定各物理量間的無(wú)因次關(guān)系式。并證明T二CDApU2（其中：A=Dl,稱迎流面積），寫(xiě)出阻力系數(shù)CD的函數(shù)表達(dá)式。解：（1）f1U,,,D,l,,T0（2）選基本物理量U,P,D[U]=[LT-1],[■=[ML—1T—1],[p]=[ML-3],[D]=[L],[l]=[L],[A]=[L],[T]=[MLT-2]arctgRyR某14.661某UyDz111MLTMLLTL113某llylzl乂：1=某1某1=1L：T=-3某1+y1+z1y1=11T：T=-y1z1=1同理得：口2Tl，3，422UDDDUD所以，Tl,UDD,DU2D2lDlDl22TU2D2,,UDL,,UA,UDDDUDDDUDD,DLL令CDDl,,LUDDD則TCDAU210、矩形斷面的平底渠道，其寬度B為2.7m,渠底在某斷面處抬高口0.5m,該斷面上游的水深為2m,下游水面降低0.15m,如忽略邊壁和渠底阻力，試求：（1）渠道的流量；（2）水流對(duì)底坎的沖力。0.15m2.0m0.5m解：（1）以上游渠底為基準(zhǔn)面,列上、下游過(guò)水?dāng)嗝娴哪芰Ψ匠蹋?p1v12p2V2z1z2g2gg2g其中：p1p2pa0，z12.0m，z22.00.151.85m口2V12Q2???v211z1z22g2222Bh2Bh1122gzz12Q112222Bh2Bh122gzz12Bh221h2h111229.8070.152.71.35211.3528.47（m/）3QV2V1p1'A1p2'A2F「.Fp1'A1p2'A2Qv2v12h12h2gBgBQv2v1222h12h2gBQv2v12221.35210009.8072.710008.472.321.57222.48（kN）解：建立直角坐標(biāo)系O-某y,O某軸水平向右，Oy軸豎直向上，并取口進(jìn)口與出口之間的部分為控制體對(duì)于射流沖擊問(wèn)題，忽略阻力損失和重力影響意味著射流和折轉(zhuǎn)流各斷面處流速相等，即v1v2v0。口射流的質(zhì)量流量為qm0qV0d24v0因葉片對(duì)稱，則由控制體丫方向上動(dòng)量守恒方程，并考慮到質(zhì)量守恒方程可得0qm1v0inqm2v0inqqqm1m2m0即：qm1qm2qm0口假設(shè)葉片對(duì)水的作用力大小F某，方向沿某軸負(fù)方向，再建立控口制體某方向上的動(dòng)量守恒方程式可得F某qm1(v1co