工程流體力學試卷A帶答案

重慶科技學院2014/20共_學年第％學期試卷參考答案及評分標準（A#）課程名稱：工程流體力學 適用專業(yè)/年級：機電2013考試方式：帷 卷面總分：100分一、簡答題：（本題共5小題，每小題4分，共20分）系統(tǒng)的特點【答】系統(tǒng)的特點：（1） 始終包含相同的流體質點（1分）（2） 系統(tǒng)的形狀和位置可以隨時間變化（1分）（3） 系統(tǒng)邊界上有力和能量的交換，但不能有質量的交換。（2分）控制體的特點：（1） 控制體內的質點是不固定的；（2） 控制體的形狀和位置不隨時間變化（1分）（3） 控制面上不僅可以有力的作用和能量的交換,而且還可以有質量的交換。（2分）液體靜壓力的兩個特性？【答】1）靜壓力沿著作用面的內法線方向；（2分）2）靜止流體中任一點上各個方向的靜壓力大小相等，與作用的方向無關。（2分）連續(xù)性方程的物理意義是什么（2分）？寫出不可壓縮流體的連續(xù)性方程表達式（2分）【答】1）沿一元穩(wěn)定流動的流程質量流量不變，它既適合與不可壓縮流體，也適合可壓縮流體。2）A1v1=i42v2=Q氣流的馬赫數(shù)（2分），當馬赫數(shù)在那個范圍內，氣流可看成是不可壓縮。（2分）【答】1）流場任一點處的流速V與該點氣體的聲速的比值。（2分）2）Ma<0.3 （2分）二、選擇題:（本共10二、選擇題:（本共10小題，每小題2分，共20分）1C2B3.C4.C5.B 6A7.A8B9.A 10D三、分析題（每題10分，共30分）【解】將上式各式分別乘以上兩點坐標的增量dx.dy.dz,相加得國+徹+心-掀&+散+部H物+>+?由于穩(wěn)定流流線與跡線重合，質點沿流線運動。質點速度為=也=/業(yè)業(yè)蟲）-dt-成d廣沏TOC\o"1-5"\h\zdux,duyduzt f . 1z9 9 9\>z—j~dx+匚廣dy+—j—dz=uxdux+uyauy+uzduz= +uy+uz)= )vvV UX vvV ￡ 乙同時有：dp=制+斜,料(-Yd.x+pdy+Zdz)—dp=J-d(iz2)作用在流體上的質量力只有重力，且Z軸垂直向上為正時，X二Y=0,Z=-g,則上式可寫成+土dp+-~d(u2)=0流體為不可壓縮的,p為常數(shù)+ -=CZ+2+^-=CP2 pg2g【解】取進出II之間的液體作為控制體?？刂企w內液流初速在軸向方向的分量vx-vcos0液流末速在軸向方向分量巧=0（2分）因此閥芯受到軸向方向作用力F，為圖aF，=-F=_pq（0-（-vcos0））=-pqvcos8分）閥芯所受的軸向力F的方向與所設的正方向相反，力圖使閥芯關閉閥口。（1分）圖bF'=-F=-pq{vcos0-0）=-pqvcos6（3分）閥芯所受的軸向力F的方向與所設的正方向相反，力圖使閥芯關閉閥口。（1分）【解】1）氣流流動特性知：在亞聲速階段，隨面積減小，速度升高，面積增大，速度減小，當?shù)竭_超過聲速后，隨面積的增大，速度增加。（5分）2）在喉管處，如果Ma沒有達到1,表明此時的速度沒有達到聲速，如果此時氣流進入了擴張管，速度就會隨面積的增大而降低，在拉伐爾管出口處不能達到超聲速。（5分）

四、計算題（每題10分，共40分）1.【解】（1）設管中液流的速度為v取C為參考面，列伯努利方程Za+0+0=0+0+v2/2gv=y/2gb=寸2X9.8X3.6=8.4m/s（3分）取CPaPb工,土7、——=——+（Q+8）P9P9Pb=Pa~P9（Q+力）=pg（10—（1.8+3.6））=1000X9.8X4.6=4.5X105Pa（3分）（2）房=紜一（。+幻，a=10-0.24-3.6=6.14（4分）2.如圖有一并聯(lián)管路，已知di=100mm,Zi=80m,石=0.021：d2=80mm,Z2=120m,22=0.025；Q=30L/s,求Q】、Q2o（10分）【解】對于并聯(lián)管路，水頭損失的關系hfi=九〃（1分）Q?LjdiQLdi【解】對于并聯(lián)管路，水頭損失的關系hfi=九〃（1分）Q?Ljdi萬警=處管（2分）Q=Q1+Q2（1分）0次離=。2辰字專=2哄（4分）Q2=&號=9L/s（1分）Q1=30-9=21L/s（1分）3.如圖所示，為消防隊員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒出口直徑d=lcm,入口直徑D=5cm。從消火唧筒射出的流速v=20m/So求消防隊員手握住消火唧筒所需要的力（設唧筒水頭損失為lm）?（10分）【解】設水流流出方向為X【解】設水流流出方向為X的正方向，設消火唧筒對水流的力為R連續(xù)性方程:VlAiVlAi=V2^2譬■=0.8m/s（2分）P1 諸 P2 諾 廠= 廠+如P9 2g pg 2gP2=°Plv2譜,, ，=標+如一標Pl=P'2°；°?8~）+pghw=209.48X103Pa（2分）列出水平方向上的動量方程，設管壁對水流的作用力為R,方向同水流方向。R+pMi=pQ（〃2一vi）（3分）R=pQS-"D-p—i=103X0.25X3.14Xl2XIO"4X20（20-0.8）-209.48X103X0.25X3.14X52X10-4=103X0.25X3.14X10~4（20X19.2一209.48X25）=-304/V（2分）R為負，表明其方向與水流方向相反。消防隊員手握住消火唧筒所需要的力為304N,方向同水流方向。（1分）【解】如圖所示，水由斷面為0.21靜和O.lm?的兩根管子組成的水平輸水管系從水箱流入大氣中：（1）若不計損失，求斷面流速％及巧；（5分）（2）計入損失：第一段的水頭損失為流速水頭的4倍，第二段為3倍，求斷面流速％及巧（5分）【解】（1）zo+邊+￥=癸+四+孕（1分）pg2gLpg2gz0=H=4z2=0Po=P2=Ovo=O（1分）±2g±2g=Hv2=^2^77=V2X9.8X4=8.85m/s（2分）%=x黑=4.43m/s（1分）u.乙

(2)