中南大学流体力学试卷

中南大学考试试卷(A)20122013学年二学期流体力学课程时间100分钟线32学时，2学分，闭卷，总分100分，占总评成绩卫%-O-O题号-一-二二三四五六七八九十合计得分评卷人复查人专业班级理处分O按绩成试考者违，息信生考写填准不外线封密，题答要不内线封密得分评卷人1. -、判断题(请在后面的括号中，正确的填，错误的填X)(15分)在连续介质假设的条件下，液体中各物理量的变化是连续的平衡流体不能抵抗剪切力。2. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。3. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。4. 自由射流的流束上的流体压强处处为大气压。5. 圆管流动中的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。6. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。7. 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。8. 理想流体是不可压缩的流体。9. 完全展开的层流是定常流动。得分评卷人、选择填空题(15分)-O-O(V)(V)(V)(X)(V)(X)(V)(V)(X)(V)1.已知水流的沿程阻力摩擦系数只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于(4)。1层流区；2紊流光滑区；3紊流过渡粗糙区；4紊流粗糙区。2.在平衡液体中，质量力与等压面(3)。(1)重合;(2)平行；(3)正交；(4)都有可能。3.雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数。(3)(1)急流和缓流；(2)均匀流和非均匀流；(3)层流和湍流；(4)恒定流和非恒定流。线封密卷评4.在流体力学建模中，当压强或压强降很重要时，会出现(2)。(1)雷诺数；(2)欧拉数；(3)韦伯数；(4)弗劳德数。得分评卷人假设条件:（答出4个,总流BernoulliP1Hshaft2gP2loss2g（每缺一项扣1分。共3分）Bernoulli方程的应用条件：（共6分，最多1。必须满足Bernoulli方程的假设条件；（或者分别答出至少下面答出一项1分（最多4分）6分)4个,2分）（必答）5. 流体在流动时，根据流体微团来判断流动是有旋流动还是无旋流动。（4）（1）运行轨迹是否是圆周曲线（2）运行轨迹是否是曲线6. （3）运行轨迹是否是直线（4）是否绕自身轴旋转在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线（_3）。7. （1。重合（2）相交（3）相切（4）平行对于管路中，当流体流动为紊流时，局部阻力系数与无关。（1）8. （1。雷诺数Re;（2）流动的速度；（3）几何形状；（4）雷诺数Re和几何形状在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（1）(1)_p_gZC(2)p=C(3)_P_2C(4)上z2Cg2gg2g9.当管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re的增大，其沿程损失系数将（3）（1。增大（2）减小（3）不变（4。增大或减小10.管路水力计算中的所谓长管是指（3）（1。长度很长的管路；（2。总能量损失很大的管路；（3。局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路；（4。局部损失与沿程损失均不能忽略的管路;三、列出Bernoulli总流方程的全部假设条件及其有能量输入或输出的数学表达式,并说明Bernoulli方程的应用条件。（15分）答：流体流动为连续的；质量力为有势；（答重力场中算对）定常流动；流线与迹线重合不可压缩；等温过程1.5分/个，共6分）方程：（水头方程或能量方程）2。该式的各物理参数均为断面平均量；（1分）3）htoss为流动阻力损失，即沿程损失和局部损失；（1分）4。当有功输入时，Hshaft取，如泵；当有输出时取-如马达；（1分）5。两过流断面取在缓变流段，（而中间可以不是缓变流）；（1分）6。分流与汇流等专业班级理处分O按绩成试考者违得分四、连续流体，任一点（x，y，z）,在时间t的密度为。评卷人1)求d-；2)Jd和的物理意义如何？3）请写出不可dtdtt压缩流体的d的表达式？（15分）dt1)求ddx,y,z,tdxdydzdtdttxdtydtzdtuxuyUz或divutxyzt2)d和的物理意义dtt令ddds该式说明d是指点的密度沿其曲线的变化方向（d）与dtdsdtdtds沿此曲线的变化速率（）;是指密度随时间变化的速率（或答局部）dtto线封密卷评，息信生考写填准不外线封密3）不可压缩流体:得分评卷人五、如图所示，已知a=1m-2，闸门宽度为2m,确定Uxuyxy水对闸门的垂直分力以及水对闸门的，题答要不内线封密垂直分力绕水平0轴的力矩。（10分）解:1）求水对闸门的垂直分力（5分）/dFpdAdA2dxdx3y2dy4.905310N3y2dy求水对闸门的垂直分力绕水平y3dy133yO轴的力矩大小5分)线封密卷评；dMxdFx21ydx又匚xdx3y2dy1322oy31y3y2dyM69811036y61.4103Nm得分评卷人六、已知流体流动速度分布为ux完成如下问题：2Cy2，uy2CX2，uz0其中，c为常数。xyxy1）流体流动是几维流动？2）是否为不可压缩流体？为什么3）定常的，还是非定常的？为什么？4）求流线方程，并画出若干条流线。（20分）答：1）二维。（4分）2）divu=0，不可压缩。（4分）3）与时间无关，定常的。（4分）dx4）uxdydxuycy22xy2x积分得流线方程:2y2-xdxydyx2C，方向由流场中的ux、Uy确定逆时针。（4分，图4分）得分评卷人七、用突然扩大使管道的平均流速由1减到2,若直径di及流速1一定,试求使测压管液面差及d2是多少？并求最大h值。（10分）解:乙g2gZ22g2gh成为最大的u2（3分）h乙鱼g2212gg22122g2122g（2分）dh10（2分）ghmax4g由连续性方程可知2d;2，d22d12d22d1（3分）hmax4g