工程流體力學(xué)習(xí)題冊(cè)

1、（僅供參考）一、名詞解釋（本大題共5小題，每小題3分，共15分）1比體積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)所占有的體積稱為比體積。2體膨脹系數(shù)：當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，單位溫升所引起的體積變化率，就稱為體積膨脹系數(shù)。3流線：某一瞬時(shí)的流線是這樣的曲線，在改曲線上各點(diǎn)的速度矢量與該曲線相切，流線給出了同一時(shí)刻不同流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。4粘性底層：由于靠近管壁湍流脈動(dòng)受到限制,黏滯力的作用增強(qiáng),在緊貼管壁很薄的流層中湍流脈動(dòng)消失,黏滯力的阻滯作用使流速急劇下降,速度分布比較陡峭,速度梯度大.這一流體薄層稱黏性底層。5過流斷面：在流束或總流中與所有流線都想垂直的橫斷面稱為過流斷面或有效斷面。1單位質(zhì)量力：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體所受到的

2、質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力。2體積壓縮率：在溫度不變時(shí)，單位壓升所引起的體積變化率。3 跡線：流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的軌跡，是某一流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的路徑，是同一流體質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻位置的連線。4 相對(duì)粗糙度：絕對(duì)粗糙度與管徑的比值稱為相對(duì)粗糙度。 （管壁粗糙凸起高度與管子內(nèi)徑D的比值）5濕周：在總流的截面上流體同固體邊界接觸部分的周長(zhǎng)叫濕周。二、是非題（每題1分，共5分。正確的打，錯(cuò)誤的打。）1在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的條件下，液體中各種物理量的變化是連續(xù)的。 （ ）2串聯(lián)長(zhǎng)管道各管段的水頭損失可能相等，也可能不相等。 （ ）3不可壓縮液體連續(xù)性微分方程只適用于定常流。（ ）4尼古拉茲試驗(yàn)是研究管道沿程水頭損失

3、隨雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的變化關(guān)系的試驗(yàn)。 （ ）5當(dāng)管流過水?dāng)嗝媪魉侔磼佄锞€規(guī)律分布時(shí)，管中水流為紊流。 （ ）1牛頓內(nèi)摩擦定律只適用于管道中的層流。 （ ）2溫度升高時(shí)，空氣的粘度減小。（ ）3伯努力方程適用于可壓縮流體。（ ）4水力光滑管是指管道內(nèi)壁光滑。（ ）5雷諾實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證流體粘性的存在。（ ）三、填空題（本大題分6小題，1-5題每空1分，6題每空3分，共15分）1描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是 拉格朗日法 和 歐拉法 。2只要比較總流中兩個(gè)緩變流過流斷面上單位重量流體的總水頭大小，就能判斷出流動(dòng)方向。3在相似理論中，要保證力學(xué)相似，應(yīng)該滿足幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。4牛頓內(nèi)摩擦定律

4、表明，決定流體內(nèi)部切應(yīng)力的因素是粘度和_剪切變形速度（速度梯度）_。(角變形速度？)5尼古拉茲曲線將管內(nèi)流動(dòng)分為五個(gè)區(qū)域，分別為： 層流區(qū) ， 過度區(qū)， 湍流光滑管區(qū) ，湍流粗糙管過渡區(qū) 和湍流粗糙管平方阻力區(qū)。6在堰流的模型試驗(yàn)中模型水流應(yīng)與原型水流相似，若模型與原型的長(zhǎng)度比例為1：100，則當(dāng)原型流量為1000m3/h時(shí)，模型流量為 m3/h。（0.01？）1作用于靜止（絕對(duì)平衡）液體上的表面力有 壓力 ，質(zhì)量力有 重力 。2靜止流體內(nèi)任意點(diǎn)上壓強(qiáng)的大小與_作用面的_方位無關(guān)。3在水力模型實(shí)驗(yàn)中，若選用雷諾準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型，其水流受到的主要作用力應(yīng)為_重力_。4管層流運(yùn)動(dòng)沿程水頭損失與斷面平均

5、流速的_一_次方成正比。（沿程水頭損失HfkVm(層流時(shí)，取m1，即沿程水頭損失與流速的一次方成正比；紊流時(shí)，取m1.752.0，即沿程水頭損失與流速的1.752.0次方成正比。） 5 粘性流體管內(nèi)流動(dòng)的能量損失分為兩類，分別為 沿程損失 和 局部損失 。6 幾何相似是力學(xué)相似的 前提條件 ，動(dòng)力相似是決定運(yùn)動(dòng)相似的 主導(dǎo)因素 ，運(yùn)動(dòng)相似是幾何相似和動(dòng)力相似的 重要表現(xiàn) 。7動(dòng)力粘度 （v* ） ，運(yùn)動(dòng)粘度 。8已知流體速度分布為u=-(y+t2)，v=x+t，w=0，則t=2時(shí)經(jīng)過(0，0)點(diǎn)的流線方程是 (x+2)2 +(y+4)2=20 。四、單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共

6、20分）在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無分。1單位質(zhì)量力是指作用在( B )。A單位面積流體上的質(zhì)量力B單位質(zhì)量流體上的質(zhì)量力C單位重量流體上的質(zhì)量力 D單位體積流體上的質(zhì)量力2如圖所示一封閉盛水容器，其測(cè)壓管中的液面低于容器液面的高度h=lm若當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa=98kPa，則容器液面的絕對(duì)壓強(qiáng)和真空度分別為( B )。(D?)A88.2kPa，0B88.2kPa，9.8kPaC107.8kPa，0D107.8kPa，9.8kPa3圖示為兩種液體盛于容器中、且密度21，則A、B兩測(cè)壓管中的液面必為（ B ）。AB管高于A管

7、BA管高于B管 CAB兩管同高4一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的管路，通過的流量為Q時(shí)，其阻力損失（壓降）為hw。若同樣的兩條管路并聯(lián)，并聯(lián)后兩節(jié)點(diǎn)間的管路阻力損失（壓降）仍為hw，則每條管路通過的流量約是（ C ）。A0.5Q B0.7Q C1.0Q D1.4Q E2Q5一直徑d = 0.2 m 的輸油管道，過流斷面的速度分布為u x = 1 160 r2 m/s，若油的密度 = 900kg/m3，動(dòng)力粘性系數(shù) = 0.05 Pas，則管壁處的切應(yīng)力 = （ ）N/m2。A0.8 B1.5 C1.6 D3.0 E3.26液體與氣體統(tǒng)稱為流體，它們?cè)陟o止時(shí)不能承受(C )。A重力 B壓力 C剪切力D表面張力7液體

8、在相對(duì)平衡時(shí)，等壓面也可能是水平面，例如，裝載液體的敞口容器作(B)。A.等加速水平運(yùn)動(dòng) B.勻速直線水平運(yùn)動(dòng)C.等減速水平運(yùn)動(dòng) D.等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)8對(duì)于等直水平圓管中的粘性流動(dòng)，用壓降p來表示的能量損失是(A )。A.單位體積流體的能量損失B.單位質(zhì)量流體的能量損失C.單位重量流體的能量損失D.單位時(shí)間內(nèi)流體的能量損失9當(dāng)理想不可壓縮均質(zhì)重力流體作定常流動(dòng)時(shí)，沿流線始終保持不變的是(D )。A.動(dòng)能B.相對(duì)位能 C.壓強(qiáng)能D.總機(jī)械能10在圓管中，粘性流體的流動(dòng)是層流還是紊流狀態(tài)，主要依據(jù)于(D )。A.流體粘性大小B.流速大小C.流量大小 D.流動(dòng)雷諾數(shù)的大小1動(dòng)能修正系數(shù)等于( C )A

9、 BC D2一封閉容器，水表面上氣體壓強(qiáng)的真空度，水深2m處的相對(duì)壓強(qiáng)為（ B ）(D?)A. 10 kPa B. 9.6 kPa C. 19.6 kPa D. 29.6 kPa3下列流體的作用力中，不屬于質(zhì)量力的是(B )。A.電磁力 B.粘性內(nèi)摩擦力 C.重力D.慣性力題5圖4以大氣壓強(qiáng)為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)稱為(A )(B?)。A.計(jì)示壓強(qiáng)B.絕對(duì)壓強(qiáng) C.臨界壓強(qiáng)D.滯止壓強(qiáng)5如圖所示，有兩個(gè)長(zhǎng)度和斷面尺寸相同的支管并聯(lián)，如果在支管2中加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，則水頭損失 ( C )(D?)A. B C. D.hl1 =hm閥6流線與跡線一定重合的流動(dòng)是(D )。A無旋流動(dòng)B均勻流動(dòng) C平面流動(dòng)D定常流

10、動(dòng)7連續(xù)性方程的實(shí)質(zhì)是在運(yùn)動(dòng)流體中應(yīng)用(B )。 A動(dòng)量定理B質(zhì)量守恒定律 C能量守恒定律D動(dòng)量矩定理8管壁的粗糙度對(duì)流動(dòng)的能量損失起主要作用的管道稱為(C )。 A粗糙管B光滑管 C水力粗糙管D水力光滑管9相對(duì)靜止（平衡）流體中的等壓面(A )。 A既可是平面，也可是曲面 B一定是平面 C一定是水平面 D一定是曲面10歐拉數(shù)的表達(dá)式為( A )。A B C D 五、簡(jiǎn)答題（2小題，每小題6分，共12分）1試畫出曲面AB和CD的壓力體，并分別標(biāo)明這兩個(gè)曲面液體總壓力垂直方向分力的方向。題1圖 （在最后）2列出理想流體伯努利方程的兩種表示形式，并分別說明其物理意義和幾何意義。(1) 物理意義：沿

11、著同一根流線單位質(zhì)量流體動(dòng)能，位勢(shì)能和壓強(qiáng)勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)變，三者之和保持不變（在伯努利方程適用的條件下）幾何意義：(2) 物理意義：幾何意義：沿著同一根流線，流體的速度水頭，位置水頭，壓強(qiáng)水頭之和為常數(shù)。1什么是流線？它有哪些基本特征？答：流線是同一時(shí)刻流場(chǎng)中連續(xù)各點(diǎn)的速度方向線。流線特點(diǎn)：1）非定常流動(dòng)時(shí)，流線的形狀隨時(shí)間改變；定常流動(dòng)時(shí)，不隨時(shí)間改變此時(shí)，流線與跡線重合。2）流線是一條光滑的曲線，流線之間不能相交，如果相交，交點(diǎn)速度比為零。3）流線是速度場(chǎng)的幾何表示。4）該曲線上各點(diǎn)的速度矢量與該曲線相切2研究流體運(yùn)動(dòng)的方法有哪兩種？它們的著眼點(diǎn)各是什么？答：拉格朗日法是以流體質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)

12、象，通過觀察每一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，來得到整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。歐拉法是以觀察不同的流體質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過各固定的空間點(diǎn)是的運(yùn)動(dòng)情況，來了解流體在整個(gè)空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律六、計(jì)算題（共33分）1、某速度場(chǎng)可表示為 。（8分）試求 (1) 加速度；(2) 流線；(3) t=0時(shí)通過 x=-1,y=+1點(diǎn)的流線；(4) 該速度場(chǎng)是否滿足不可壓縮流體的連續(xù)方程？ 2如圖所示盛U形管，靜止時(shí)， 兩 支 管 水 面 距 離 管 口 均 為h， 當(dāng)U 形管 繞OZ 軸 以 等 角 速 度 旋 轉(zhuǎn) 時(shí)， 求 保 持 液 體 不 溢 出 管 口 的 最 大 角 速 度max 。2、有密度 = 900kg/m3的油液，在鉛直管

13、道中流動(dòng)，如圖5-28所示。已知管道直徑d = 0.2m，在相距L = 20m的1、2兩點(diǎn)處測(cè)得p1 = 0.196Mpa，p2 = 0.5886MPa 試問油液流動(dòng)方向如何？水頭損失多大？（答：向上流動(dòng)，hf = 24.4m油柱） 3、如圖5-32所示，將一平板垂直探人水的自由射流中，設(shè)平板截去射流的部分流量qv1，并引起射流的剩余部分偏轉(zhuǎn)一角度，已知射流速度v = 30m/s，總流量qv = 36L/s，平板所截流量qv1 = 12L/s。不計(jì)重力及流動(dòng)損失，求射流加于平板上的力和偏轉(zhuǎn)角度。（答：F = 456.5N = 30）1、一底面積為45x50cm2，高為1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤(rùn)滑油的斜面向下作等速運(yùn)動(dòng)，木塊運(yùn)動(dòng)速度u=1m/s ，油層厚度1cm ，斜坡角22.62(見圖示)，求油的粘度。（8分）2、水箱側(cè)壁接出一直徑 D = 0.15m的管路，