貴州大學(xué)2019-2020能源與動力工程第二學(xué)期流力a

貴州大學(xué)2019-2020學(xué)年第二學(xué)期考試試卷A工程流體力學(xué)注意事項(xiàng)：1.請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)。2.請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。3.不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。4.滿分100分，考試時(shí)間為120分鐘。題號一二三四總分統(tǒng)分人得分得分評分人名詞解釋(共20分，每小題5分)1．理想流體2．水力光滑與水力粗糙管3．邊界層厚度4．卡門渦街得分評分人簡答題(共24分，每小題6分)1．流線的微分方程為是怎么得來的？2．當(dāng)理想正壓性流體在有勢的質(zhì)量力作用下做無旋流動和有旋流動時(shí)，分別對應(yīng)的歐拉積分和伯努力積分的結(jié)果都是是不是說兩種流動情況下的結(jié)論完全一樣？3．公式說明了什么問題？4．公式，適用于什么場合，有何含義？得分評分人四．分析證明題(共24分，每小題12分)1．已知不可壓粘性流體繞圓球流動，阻力FD與球的直徑d、來流速度U0、流體的密度ρ、動力粘度μ有關(guān)，試用π定理推求阻力FD的表達(dá)式。2．試證明流體通過兩流線間單位高度的體積流量等于兩條流線的流函數(shù)之差。得分評分人計(jì)算題(共32分，1小題8分)1．空氣從爐膛入口進(jìn)入，在爐膛內(nèi)與燃料燃燒后變成煙氣，煙氣通過煙道經(jīng)煙囪排放道大氣中，如果煙氣密度為0.6kg/m3，煙道內(nèi)壓力損失為，煙囪內(nèi)壓力損失為，求煙囪出口處的煙氣速度和煙道與煙囪底部接頭處的煙氣靜壓。其中，爐膛入口標(biāo)高為0m，煙道與煙囪接頭處標(biāo)高為5m，煙囪出口標(biāo)高為40m，空氣密度為1.2kg/m3。爐膛爐膛2．對于的平面流動，問：(1)是否有勢流動？若有勢，確定其勢函數(shù)φ(2)是否是不可壓縮流體的流動？(3)求流函數(shù)ψ3．已知大氣層中溫度隨高程H的變化為：T=288-aH，式中a=0.0065K/m，現(xiàn)有一飛機(jī)在10000m高空飛行，飛行馬赫數(shù)為1.5。求飛機(jī)的飛行速度。4．一底面積為45x50cm2，高為1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運(yùn)動，木塊運(yùn)動速度u=1m/s，油層厚度0.05cm，斜坡角22.620(見圖示)，求油的粘度。貴州大學(xué)2019-2020學(xué)年第二學(xué)期考試試卷A工程流體力學(xué)參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)注意事項(xiàng)：1.請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)。2.請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。3.不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。4.滿分100分，考試時(shí)間為120分鐘。題號一二三四總分統(tǒng)分人得分得分評分人名詞解釋(共20分，每小題5分)1．理想流體：實(shí)際的流體都是有粘性的，沒有粘性的假想流體稱為理想流體。2．水力光滑與水力粗糙管：流體在管內(nèi)作紊流流動時(shí)（1分），用符號△表示管壁絕對粗糙度，δ0表示粘性底層的厚度，則當(dāng)δ0＞△時(shí)，叫此時(shí)的管路為水力光滑管；（2分）當(dāng)δ0＜△時(shí)，叫此時(shí)的管路為水力粗糙管。（2分）3．邊界層厚度：物體壁面附近存在大的速度梯度的薄層稱為邊界層；（2分）通常，取壁面到沿壁面外法線上速度達(dá)到勢流區(qū)速度的99％處的距離作為邊界層的厚度，以δ表示。（3分）4．卡門渦街：流體繞流圓柱時(shí)，隨著雷諾數(shù)的增大邊界層首先出現(xiàn)分離，分離點(diǎn)不斷的前移；（2分）當(dāng)雷諾數(shù)大到一定程度時(shí)，會形成兩列幾乎穩(wěn)定的、非對稱性的、交替脫落的、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦，并隨主流向下游運(yùn)動，這就是卡門渦街。（3分）得分評分人簡答題(共24分，每小題6分)1．流線的微分方程為是怎么得來的？答：流線是速度場的矢量線。（1分）任一時(shí)刻t，曲線上每一點(diǎn)處的切向量（1分）都與該點(diǎn)的速度向量相切。即（2分）則（1分）根據(jù)行列式運(yùn)算規(guī)則，流線微分方程為。（1分）2．當(dāng)理想正壓性流體在有勢的質(zhì)量力作用下做無旋流動和有旋流動時(shí)，分別對應(yīng)的歐拉積分和伯努力積分的結(jié)果都是是不是說兩種流動情況下的結(jié)論完全一樣？答：不一樣。（1分）歐拉積分的結(jié)果表明理想正壓性流體在有勢的質(zhì)量力作用下作定常無旋流動時(shí)，單位質(zhì)量流體的總機(jī)械能在流場中保持不變。（2分）而伯努里積分表明理想正壓性流體在有勢的質(zhì)量力作用下作定常有旋流動時(shí)，單位質(zhì)量流體的總機(jī)械能沿流線保持不變，（2分）通常沿不同流線積分常數(shù)值有所不同。（1分）3．公式說明了什么問題？答：說明了變截面管流中，氣體速度與通道截面積的關(guān)系。（1分）如要滿足即氣體流經(jīng)通道，速度增加，則當(dāng)時(shí)，，應(yīng)采用漸縮噴管；（2分）而當(dāng)時(shí)，應(yīng)采用漸擴(kuò)噴管；（2分）時(shí)，，喉部。（1分）4．公式，適用于什么場合，有何含義？答：適用于定常流動，（1分）不可壓流體。（1分）它表明流場中三個(gè)方向的分速度沿各自坐標(biāo)軸的變化率相互約束，不能隨意變化。亦可說，流體在x,y,z三方向上的變形速率之和等于零。即在流動過程中不可壓流體的形狀雖有變化，但流體體積保持不變。（4分）得分評分人四．分析證明題(共24分，每小題12分)1．已知不可壓粘性流體繞圓球流動，阻力FD與球的直徑d、來流速度U0、流體的密度ρ、動力粘度μ有關(guān)，試用π定理推求阻力FD的表達(dá)式。解：選d,U0,，ρ為獨(dú)立基本量綱，可以組成5-3=2個(gè)π項(xiàng)（2分）寫成量綱式按量綱和諧原理求指數(shù)，對聯(lián)立求解得：（1分）所以，（2分）同理：聯(lián)立求解得：（1分）（2分），阻力或，令，則：（4分）2．試證明流體通過兩流線間單位高度的體積流量等于兩條流線的流函數(shù)之差。證：在x—y平面上任取A和B點(diǎn)，AB連線如圖所示，則（A→B為使dψ與同號）得分評分人計(jì)算題(共32分，1小題8分)1．空氣從爐膛入口進(jìn)入，在爐膛內(nèi)與燃料燃燒后變成煙氣，煙氣通過煙道經(jīng)煙囪排放到大氣中，如果煙氣密度為0.6kg/m3，煙道內(nèi)壓力損失為，煙囪內(nèi)壓力損失為，求煙囪出口處的煙氣速度和煙道與煙囪底部接頭處的煙氣靜壓。其中，爐膛入口標(biāo)高為0m，煙道與煙囪接頭處標(biāo)高為5m，煙囪出口標(biāo)高為40m，空氣密度為1.2kg/m3。爐膛爐膛解：（1）列爐膛入口截面1和煙囪出口截面2的伯努利方程：(2分)其中：；；；，（,該式是兩截面處的靜壓關(guān)系，由煙囪外處于靜止?fàn)顟B(tài)與煙囪等高差的空氣建立靜平衡方程求得）(1分)整理得：=6.725（N/m2）(2分)煙囪出口煙氣速度：（m/s）(1分)（2）同理，列煙道出口和煙囪出口的能量方程，此時(shí)，得(2分)解得：（Pa）（表壓）2．對于的平面流動，問：(1)是否有勢流動？若有勢，確定其勢函數(shù)φ(2)是否是不可壓縮流體的流動？(3)求流函數(shù)ψ解：(1)由知為有勢流動，存在勢函數(shù)，（1分）（3分）(2)由知為不可壓縮流體的流動，存在流函數(shù)，（1分）(3)，（3分）3．已知大氣層中溫度隨高程H的變化為：T=288-aH，式中a=0.0065K/m，現(xiàn)有一飛機(jī)在10000m高空飛行，飛