流體力學(xué)大作業(yè)

實(shí)用文檔一.選擇題1.牛頓內(nèi)摩擦定律適用于（A．任何流體B．牛頓流體C．非牛頓流體2.液體不具有的性質(zhì)是（A．易流動性B．壓縮性C．抗拉性D．粘滯性3連續(xù)介質(zhì)假定認(rèn)為流體（）連續(xù)。A．在宏觀上B．在微觀上C．分子間D．原子間4.在國際單位制中流體力學(xué)基本量綱不包括（A．時(shí)間B．質(zhì)量C．長度D．力．5.在靜水中取一六面體，作用在該六面體上的力有（）A．切向力、正壓力B．正壓力切向力、重力6．下述哪些力屬于質(zhì)量力()C．正壓力、重力D．正壓力、A．慣性力B．粘性力C．彈性力D．表面張力E．重力7．）A．該點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為正值B．該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為正值c.該點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為負(fù)值D．該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為負(fù)值8.流體靜壓強(qiáng)的（A．方向與受壓面有關(guān)方位無關(guān)B．大小與受壓面積有關(guān)B．大小與受壓面9.流體靜壓強(qiáng)的全微分式為（A．B．C．10.壓強(qiáng)單位為時(shí)，采用了哪種表示法（A．應(yīng)力單位B．大氣壓倍數(shù)C．液柱高度11.密封容器內(nèi)液面壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，其任一點(diǎn)的測壓管液面（A．高于容器內(nèi)液面B．低于容器內(nèi)液面C．等于容器內(nèi)液面12.流體運(yùn)動的連續(xù)性方程是根據(jù)（）原理導(dǎo)出的。A.動量守恒B.質(zhì)量守恒C.能量守恒D.力的平衡13.流線和跡線重合的條件為（文案大全實(shí)用文檔A.恒定流B.非恒定流C.非恒定均勻流14.總流伯努利方程適用于（A.恒定流B.非恒定流C.可壓縮流體15.）A.總水頭線總是沿程下降的。B.總水頭線總是在測壓管水頭線的上方。C.測壓管水頭線沿程可升可降。D.測壓管水頭線總是沿程下降的。16管道中液體的雷諾數(shù)與（）無關(guān)。A.溫度B.管徑C.流速D.管長17..某圓管直徑d=30mm，其中液體平均流速為20cm/s。液體粘滯系數(shù)為0.0114cm3/s，則此管中液體流態(tài)為（A.層流B.層流向紊流過渡C.紊流18.等直徑圓管中紊流的過流斷面流速分布是（）A呈拋物線分布B.呈對數(shù)線分布C.呈橢圓曲線分布D.呈雙曲線分布19.）A1.0倍B.1/3倍C.1/4倍D.1/2倍20.圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的（）成正比.A.一次方B.二次方C.三次方D.四次方21..圓管的水力半徑是()A.d/2B.d/3C.d/4D.d/5.22謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（）A.無量綱B.C.D..23.判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是（）A.上臨界雷諾數(shù)B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均24..對于管道無壓流，當(dāng)充滿度分別為（）時(shí)，其流量和速度分別達(dá)到最大。A.0.5,0.5B.0.95,0.81C.0.81,081D.1.0,1.025.對于a,b,c三種水面線，下列哪些說法是錯(cuò)誤（）A．所有ac型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。B．所有b型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。C．所有a、c型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減小。C．所有b型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減文案大全實(shí)用文檔小。二.判斷題1.）2.）3.）4.）5.）6.）7.靜止流體中某點(diǎn)壓強(qiáng)的大小，不僅與其淹沒深度有關(guān)還與受壓面的方位有關(guān)。()8.相對壓強(qiáng)的數(shù)值可為正值，也可以是正值。()9.）10.）11.）12.）13.恒定流一定是均勻流。()14.渦流是指流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動中不繞自身軸旋轉(zhuǎn)的流動.()15.無旋流就是無渦流。16.）17.N-S）18.）19.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。()20.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。()21.在過流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。()22.等直徑圓管中的層流,其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的1/2倍（）23.）24.）25.計(jì)算阻力損失時(shí)，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮沿程阻力文案大全實(shí)用文檔）26.）27.）28.管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比，作用水頭越大，收縮斷）29.同一短管，在自由出流和淹沒出流條件下，流量計(jì)算公式的形式及）30.若兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個(gè)為自由出流，一個(gè)為淹沒出流，二者的流量是相同的。（）三.簡答題1．為什么可將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理？2．什么是流體的粘滯性？它對流體流動起什么作用？3.動力粘滯系數(shù)和運(yùn)動粘滯系數(shù)有什么區(qū)別？4.等壓面是水平面的條件是什么？5.同一容器中裝兩種液體，且，在容器側(cè)壁裝了兩根測壓管。試問：圖中所標(biāo)明的測壓管中液面位置對嗎？為什么？6.描述流體運(yùn)動的兩種方法是什么？簡述其內(nèi)容。7.流體微團(tuán)體運(yùn)動分為哪幾種形式?8.寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關(guān)系。9.什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？10.如圖所示，水流通過由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問：(1)當(dāng)閥門開度一定，上游水位保持不變，各段管中，是恒定流還是非恒定流？是均勻流還是非均勻流？(2)當(dāng)閥門開度一定，上游水位隨時(shí)間下降，這時(shí)管中是恒定流還是非恒定流？(3)恒定流情況下，當(dāng)判別第II段管中是漸變流還是急變流時(shí)，與該段管長有無關(guān)系？11說明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。12.寫出實(shí)際流體恒定元流的伯努利方程和實(shí)際流體恒定總流的伯努利方程，并指出他們的區(qū)別？13文案大全實(shí)用文檔段？14.在寫總流能量方程時(shí)，過流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選?。繛槭裁?？15.這些說法是否正確？為什么？如何正確描述？16總流的動量方程為，試問：（1）中包括哪些力？（2）如果由動量方程求得的力為負(fù)值說明什么問題？17.圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？18簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律。19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達(dá)式，并說明其層流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？20.雷諾數(shù)的物理意義？它為什么能用來判別流態(tài)？21.當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？22.兩個(gè)不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？23.能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？24.為什么管嘴出流時(shí)，阻力增加了，泄流量反而增大？25寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)的表達(dá)式。26.外延管嘴正常工作的條件是什么？27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？28.簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。29.簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個(gè)判別方法及標(biāo)準(zhǔn)。30.簡述明渠恒定非均勻流的水力特征四.計(jì)算題1、如圖所示，A、B兩條供水管道間安裝一復(fù)式壓差計(jì)測量管道壓差，已知hA＝hB＝1.0h＝0.5mAB＝1000kg/m3，＝13.6×103kg/m3）文案大全實(shí)用文檔2、如圖所示，由三條不同管徑的管段組成一條管路，水箱內(nèi)水面恒定，已知d1=0.075md2=0.05md3＝0.025m，三條管段的長度相等，均為10m，沿程損失系數(shù)λ1=λ2＝0.02B點(diǎn)處局部水頭損失為，C1=ξ2＝ξ3＝0.5。（1）求各管中的斷面平均流速；（2）求作用水頭H（管中心至水面高差）3、弧形閘門如圖所示，門寬2m，其他尺寸如圖，求：a)作用于閘門上的靜水總壓力；b)總壓力與水平面的夾角。4、圖示為一分叉管道位于同一水平面，已知d1=700mmd2＝500mmA-A斷面壓強(qiáng)pA=70kN/m2，管中流量Q＝0.6m3／s，兩支管流量相同。不計(jì)水頭損失，求水流對鎮(zhèn)墩的水平推力R=?5如圖所示，一封閉的容器中裝有水，右側(cè)安裝一個(gè)U形管，U形管內(nèi)水銀ρH一13.6×／m3，△h2=O．85m，△h1=0．4m，A點(diǎn)與水箱內(nèi)水面高差為0.4m，求水箱內(nèi)水面的相對壓強(qiáng)p0。6AB兩點(diǎn)的高差△z=1.0mA點(diǎn)處直徑dA=O.25m，A點(diǎn)壓強(qiáng)pA=7．8kN／m2，B點(diǎn)處直徑dB=O．40m，B點(diǎn)壓強(qiáng)pB=4.9kN／m2，管中流量Q=O.060m3／s，試判斷管中水流方向。7．某渠道建有一平板閘門排水閘，閘門與渠道同寬，門寬2m，當(dāng)閘門在某一開度時(shí)，閘門前水深H=25m，閘孔后收縮斷面水深hc=O5m，閘孔出流局部水頭損失為c-c斷面流速水頭的l／2，即hj=0.5vc2/2g求：(1)此時(shí)該渠道通過流量；(2)此時(shí)作用于平板閘門上的動水總壓力(不計(jì)摩擦力)。8Q=360m3／hl=8md=O25m=O.0258.O，彎頭局部阻力系數(shù)ξ彎＝0.4，安裝高度hs=3.Om。求：(1)求水泵進(jìn)口2—2斷面的相對壓強(qiáng)；(2)若水泵進(jìn)口2—2斷面允許真空高度為hv=6.Om(水柱)是否合理?9.水閘兩側(cè)都受水的作用，左側(cè)水深3m、右側(cè)水深2m。試求作用在單位寬度閘門上靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置（10.如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路文案大全實(shí)用文檔末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是A1=0.05m2，A2=0.03m3，A3=0.04m2，若水池容積很大，行近流速可以忽略（v0≈01v3及流量Q2）繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。參考答案一.選擇題1.B2.C3.A4.D5.C6.A.E7.A.D8.A9.B10.A11.B12.B13.A14.A15.A.C16.D17C18.B19.A20.A21.C22.B23.B24.B25.A.C二.判斷題1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.×8.√9.×10.√11.×12.√13.×14.×15.×16.√17.×18.√19.√20.×21.×22.√23.×24.×25.×26.×27.√28.×29.√30.×三.簡答題1.為什么可將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理液體（氣體）是由分子組成的，分子間有空隙，不連續(xù)。工程上研究的流體，關(guān)質(zhì)模型，目的是建立描述流體運(yùn)動的連續(xù)函數(shù)，便于應(yīng)用數(shù)學(xué)工具，解決工程實(shí)際問題。2．什么是流體的粘滯性？它對流體流動起什么作用？流體具有的阻滯變形運(yùn)動的特性——流體的粘滯性，它對流體流動產(chǎn)生阻力，造成能量損失。3.動力粘滯系數(shù)和運(yùn)動粘滯系數(shù)有什么區(qū)別？兩者都反映流4.等壓面是水平面的條件是什么？:①連續(xù)介質(zhì)②同一介質(zhì)③單一重力作用下.5.同一容器中裝兩種液體，且，在容器側(cè)壁裝了兩根測壓管。試問：圖中所標(biāo)明的測壓管中液面位置對嗎？為什么？分析）6.描述流體運(yùn)動的兩種方法是什么？簡述其內(nèi)容。答：拉格朗日法是以研究個(gè)別流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動為基礎(chǔ)，通過對每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律時(shí)研究，獲得整個(gè)流場流體運(yùn)動規(guī)律。而歐拉法是以在空間設(shè)點(diǎn)，研究不同流體質(zhì)點(diǎn)通過固定空間點(diǎn)運(yùn)動，掌握整個(gè)流場流體運(yùn)動規(guī)律。7.流體微團(tuán)體運(yùn)動分為哪幾種形式?平移②線變形③角變形④旋轉(zhuǎn)變形。8.寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關(guān)系。流函數(shù)具有的性質(zhì)1.流函數(shù)相等的點(diǎn)組成的線即流線，或曰，同一流線上個(gè)點(diǎn)的流函數(shù)為常數(shù)。文案大全實(shí)用文檔2.兩流線間的函數(shù)值之差為為單寬流量。3.平面勢流的流函數(shù)為一個(gè)調(diào)和函數(shù)。：流函數(shù)與流速勢的關(guān)系①流函數(shù)與勢函數(shù)為調(diào)和函數(shù)。②等勢線與等流函數(shù)線正交。9.什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？與流線正交的斷面叫過流斷面。過流斷面上點(diǎn)流速的平均值為斷面平均流速。引入斷面平均流速的概念是為了在工程應(yīng)用中簡化計(jì)算。10.答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均勻流，Ⅱ是非均勻流。（2）管中為非恒定流。（311說明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。略12.寫出實(shí)際流體恒定元流的伯努利方程和實(shí)際流體略13應(yīng)用恒定總統(tǒng)能量方程時(shí)，為什么把過流斷面選在漸變流段或均勻流段？因?yàn)榻⒑愣偭鞯牟匠虝r(shí)，把作為常數(shù)提到積分號外面，只有漸變流斷面或均勻流斷面的。14.在寫總流能量方程時(shí)，過流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選??？為什么？可以。因?yàn)闈u變流斷面或均勻流斷面的。15.關(guān)于水流正確？為什么？如何正確描述？1對明渠水流是對的，對有壓管流不一定?！八菑膲簭?qiáng)大向壓強(qiáng)小的地方2）16總流的動量方程為，試問：（1）中包括哪些力？（2）如果由動量方程求得的力為負(fù)值說明什么問題？1力含在待求的力中了）（2）求得的力為負(fù)值說明原假設(shè)的力的方向不對，反向即可。17.圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？答:層流為拋物線分布,紊流為對數(shù)曲線分布.(也可以畫圖)18簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律。答:尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律,文字表述或數(shù)學(xué)公式表述.層流:;水力光滑區(qū):;過渡粗糙區(qū):粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)):.19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達(dá)式，并說明其層文案大全實(shí)用文檔流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？答:管流:它為什么能用來判別流態(tài)？答:雷諾數(shù)實(shí)質(zhì)是反映粘性力與慣性力之比。層流時(shí)慣性力不大,而粘性力占主導(dǎo),受粘性力的約束，流體質(zhì)點(diǎn)做規(guī)則運(yùn)動。紊流時(shí)慣性力占主導(dǎo)，受到干擾形成渦體，當(dāng)粘性力約束不了渦體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來判別流態(tài)。21.當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？答:當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)增大；當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)變小。22.兩個(gè)不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？答:不一定23.能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？答:有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因?yàn)榱黧w具有粘滯性，二是因?yàn)楣腆w邊界條件的影響。24.為什么管嘴出流時(shí)，阻力增加了，泄流量反而增大？答：因?yàn)樵诠茏爝M(jìn)口收縮斷面處形成了負(fù)壓，相當(dāng)增加了作用水頭，在相同條件下管嘴出流比孔口出流的流量大。25寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)的表達(dá)式。略26.外延管嘴正常工作的條件是什么？：27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？28.簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。答:明渠均勻流的水力特征:①底坡線，水面線，總線頭線三線平明渠均勻流形成條件：①流量恒定。②必須是長直棱柱形渠道，糙率不變。③底坡不變。29.簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個(gè)判別方法及標(biāo)準(zhǔn)。答:明渠水流分為緩流、急流、臨界流。個(gè)判別方法有：①干擾波：波速為急流；②臨界流，1急流；③臨界水深：緩流，臨界流，急流，④臨界底坡：緩流，臨界流，急流。30.簡述明渠恒定非均勻流的水力特征答:①過水?dāng)嗝婷娣eA，水深，沿程改變。即③坡線，水面線，總線頭線三線不四.計(jì)算題1.U設(shè)空氣壓強(qiáng)為P0。則PB=ρghB+P0(1)pA+ρghA=ρHg△h+P0(2)聯(lián)立(1)(2)式，消掉P0得：pB-ρghB=ρghA-ρHg△hPA-pB=ρHg△h-ρg(hA+hB)文案大全實(shí)用文檔pA-pB=13.6×9.8×O．5-9.8(1+1)=47.04kN／m2答：A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差為47．04kPa。2.解：(1)求各管中的斷面平均流速：由連續(xù)性方程v1=v3A3/A1=(d3/d1)2v3=(0.025/0.075)2×1=0.111m/sV2=v3A3/A2=(d3/d2)2v3=(0.025/0.05)2×1=0.25m/s(2)求作用水頭H=0.051+0.00199+0.01435+0.43367=0.501m3.解：a)畫壓力體圖、投影面壓強(qiáng)分布圖。水平分力：Px=ρghcAx=98×(3+1)×2×2=1568kN(向右)鉛垂分力：Pz=ρgV=gρ(S矩+S扇)·B=9.8×(2×3+22π/4)×2=179．144kN(向上)總壓力：p=px2+pz2=238．07kN總壓力與水平面的夾角：α=arctanPz/Px=arctan179.144/156.8=48.8。答：作用于閘門上的靜水總壓力為238．07kN，總壓力與水平面的夾角為48．84.(1)求叉管中流量及各管中流速Q(mào)2=Q3=Q/2=0.3m3/sV1=4Q/πd12=1.56m/sV2=v3=4Q2/πd221.53m/s2)求B-B，C-C斷面壓強(qiáng)及A-A，B-B，C-C斷面壓力，列A-A，B-B能量方程：O+pA/pg+αv12/2g=O+pB/pg+αv22/2gpB/pg=pA/pg+v12/2g-v22/2g=7.15(水柱)因?yàn)椴婀軐ΨQ，所以pB=pCpB=pC=715×98=7007kN／m。所以PA=pAπd12/4=269255kNPB=PC=pBπd22/4=13．75kN(7分)(3)列動量方程求水流對鎮(zhèn)墩的水平推力：設(shè)鎮(zhèn)墩對水的作用力為R方向向左，列出方程：(ρQ2β2v2cos30°+ρQ3β3v3cos30°)-ΡQ1β1v1=PA-PB°-PC°-RR=26.9255-2*13.8cos30°-(2*0.3*1.53cos30°-0.6*1.56)=26.9255-23.9023-(0.795-0.936)=3.16KN答：水流對鎮(zhèn)墩的水平推力為3．16kN方向向右(5.解：①畫出1—2等壓面p2=ρHg△h2②p1=p。+ρg×O4+ρg△h1(6分)因?yàn)閜1=p2所以p0＝ρHg△h2—ρg(0.4+△hl)=136×98×O85—98(04+O4)一10545kN／m2。③水體重力沿水流方向的分力等于摩阻力，或日：重力功等于阻力功。6.解：判斷水流流向，要比較單位重量流體總的機(jī)械能EA=zA+PA/ρg+αv12/2g(1)EB=zB+PB/ρg+αv32/2g(2)又，v1=4Q/πd2A=1.22m/spA\ρg=7.8/9.8=0.796m(水柱)πd2B=0.478m/spb\ρg=4.9/9.8=0.5m(水柱)代入（1）式：EA=0+0.769+1.222/2*9.8=0.845m(水柱)代入（2）式：EB=1.0+0.5+0.4782/2*9.8=1.5117m(水柱)因?yàn)镋B>EA所以水流是從B流文案大全實(shí)用文檔向A7.解：(1)以