華北水利水電學(xué)院 水力學(xué)試卷1

1、工程流體力學(xué)7/2/202211:42:43 下午郭冠中制作工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題及參考答案一、 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

2、長增加而增加，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

3、層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無旋流動(dòng)。 （ ）16. 處于靜止或相對(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、1mmH2O= 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(yùn)動(dòng)的特征是 ，處理方

4、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)中一個(gè)重要的無因次數(shù)，他反映了 與 的相對(duì)比值。10、穩(wěn)定流動(dòng)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(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?和 的對(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

5、三個(gè)方面包括 、 與 。18、流體的力學(xué)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(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、馬赫數(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

6、、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 。 A、空氣 B、清水 C、血液 D、酒精3、絕對(duì)壓強(qiáng)P、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值p、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)之間的關(guān)系是 。 A、P=p+ p B、p= P+ C、p=- P 4、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) 。 A、與雷諾數(shù)Re有關(guān) B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)C、與Re和有關(guān) D、與和管長l有關(guān)7、速度V、長度l、時(shí)間

7、t的無量綱組合是 。 A、 B、 C、 D、8、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，壓強(qiáng)p的無量綱集合是 。 A、 B、 C、 D、12、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)，長度

8、比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的 。 A、 B、 C、 D、14、一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是 。 A、理想流體 B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是 。 A、絕對(duì)壓強(qiáng) B、相對(duì)壓強(qiáng) C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?D、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?16、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，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是 。 A、 B、 C、 D、18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是 。 A、 B、

9、 C、 D、19、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、計(jì)算題。 1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為/s，氣體運(yùn)動(dòng)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(duì)水流的作用力。Q3、已知不可壓縮流體的流速分量為：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：求：當(dāng)t=1是過M（1,1）的流線方程。5、一車間用直徑為的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為/s，如長度比例常數(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/s，則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少

10、？（已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為/s）6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為/s，實(shí)測(cè)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(qiáng)為172kN/,求作用于彎管上的力的大小和方向，當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；當(dāng)通過的流量為876L/s時(shí)；8、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。hABCO9、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：管嘴出流流量Q；靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因

11、是什么？合適的管嘴長度是多少？ Q10、如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：平板所受的沖擊力。流量Q1和Q2。 yRX11、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.ABC參考答案：一、名詞解釋。 1、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。 2、流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。 3、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長面上

12、的投影面，中間是通過受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。 4、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。 5、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過描述物理量在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。 6、拉格朗日法：通過描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為拉格朗日法。 7、濕周：過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。 8、恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。 9、附面層：粘性較小的流體在繞過物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。 10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體

13、時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。 11、自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。 12、流場(chǎng)：充滿流體的空間。 13、無旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。 14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。 15、有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。 16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無限空間噴射所形成的流動(dòng)。 17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射

14、流。 18、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。 19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過程與時(shí)間無關(guān)的流動(dòng)。 20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過程而變化的液體。21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。二、是非題。 1、錯(cuò)誤 2、正確 3、正確 4、錯(cuò)誤 5、錯(cuò)誤 6、正確 7、正確 8、正確 9、正確 10、正確 11、正確 12、正確 13、正確 14、正確 15、正確 16、錯(cuò)誤 17、錯(cuò)誤 18、錯(cuò)誤三、填空題。 1、9

15、.807 ； 2、歐拉法；拉格朗日法；3、連續(xù)介質(zhì)；無粘性； 4、慣性力；粘性力； 5、Q=Q1+Q2;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；6、脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；7、沿程阻力；局部阻力； 8、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；9、慣性力；彈性力；10、重合 ；11、測(cè)壓管； 12、流線；流函數(shù)；勢(shì)函數(shù)； 13、流態(tài)；慣性力；粘性力 14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性；15、氣體；水流；16、理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；表面力；17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；18、連續(xù)介質(zhì)；19、勢(shì)壓；20、各橫截面上的動(dòng)量相等；21、；22、各截面的相對(duì)焓值相等；23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角

16、變形；24、前提；目的；保證；25、壓力；26、彈性力；27、層流；紊流；28、重力；慣性力；四、選擇題。 1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19：BADA五、計(jì)算題。 1、解： 所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得： /s /s 以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程 則： / 設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F，沿水流方向列動(dòng)量方程，并取得： 3、檢查流動(dòng)是否無旋：兩者相等，故為無旋流動(dòng)求速度勢(shì)函數(shù)： 4、根據(jù)流線方程定義得流線方程： 當(dāng)t=1時(shí)， 化簡得：xdy+ydx+dy-dx=0 積分：xy+y-x+c=0 流線通過（1,1）點(diǎn)：即

17、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）=05、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)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(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=3.0×0.955=2.87m

18、/s 6、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?由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得： 所以：/s 由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得： 7、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示：OXYU1，P1P2，U2 當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：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(duì)彎管的合力：方向?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） = 當(dāng)有流動(dòng)時(shí)： 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(dòng)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?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） =8、解： 9、/s 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）D=(34)×50=1502