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流体力学试卷讲解 A 一 是非题 共10分 每小题1分 1 凡切应力与剪切变形速度呈线性关系的流体均为牛顿流体 2 流体中任意一点所有的法向应力在流体相邻层与层之间无相对运动时是相等的 3 作用在物体上的液体总压力的压力中心就是受力面面积的形心 4 一元流动是指局限于直线的流动 5 流函数存在的条件是不可压缩平面流动 6 纳维 斯托克斯方程是不可压流体最普遍的运动微分方程 7 有压圆管均匀层流的最大流速是断面平均流速的1 75倍 加 10 方程表示理想气体一元等熵流动 8 流体平面无旋运动必须满足 9 受限射流中各横截面上动量是不相等的 沿程增加 二 选择题 共10分 每小题1分 1 按连续介质假设的概念 流体质点是指 a 流体的分子 b 流体内的固体颗粒 c 几何的点 d 几何尺寸同流动空间相比足够小量 又含有大量分子的微元体 2 绝对压强pabs与相对压强p 真空度pv 当地大气压pa之间的关系是 a pabs p pv b p pabs pa c pv pa pabs d p pv pa 3 在液体中潜体所受浮力的大小应 a 与潜体的密度成正比 b 与液体的密度成正比 c 与潜体淹没的深度成正比 d 与液体表面的压强成反比 4 一元恒定流动的连续性方程为 a Q pAv b 1A1 2A2 c p1A1v1 p2A2v2 d A1v1 A2v2 5 推导方程 需要的两个假定条件是 所取控制体端面为渐变流 恒定流 均匀流 不可压缩流 无粘滞流 a b c d e 6 如下图 一等直径水管 A A为过流断面 B B为水平面 l 2 3 4为面上各点 各点的运动物理量有以下关系 a p1 p2 b p3 p4 c z1 p1 g z2 p2 g d z3 p3 g z4 p4 g 7 如果两个流体是力学相似 它们则应满足的关系是 a Frp Frm b Rep Rem c Cap Cam d Nep Nem 8 一变径管流 细断面直径为d1 粗断面直径d2 2d1 粗细断面雷诺数的关系是 a Re1 0 5Re2 b Re1 Re2 c Re1 1 5Re2 d Re1 2Re2 9 工业管道的沿程摩擦阻力系数 在紊流过渡区随雷诺数的增加而 a 增加 b 减小 c 不变 d 不定 10 一元气流中 Ma 1时 随着断面面积的增大 则流速和密度应分别 a 增大 减小 b 增大 增大 c 减小 增大 d 减小 减小 三 填空题 共20分 每空1分 1 液体的粘滞性随温度的升高而 气体的粘滞性随温度的升高而 减小 增大 2 盛液容器绕铅直轴作等角速度旋转运动时 液体为非均质体 则可知等压面应是面和面 等密 等温 3 流体微团的运动可以分解为 和 平移运动 旋转运动 线变形运动 角变形运动 4 流速场ux 4y uy 4x的流函数为 x2 y2 5 通过尼古拉兹实验可以测定沿程阻力系数 根据 变化特征 可将流动分为五个阻力区 亦即 和 其中在 区内 与Re无关 层流区 临界过渡区 紊流光滑区 紊流过渡区 紊流粗糙区 紊流粗糙 6 是产生水击现象的外界条件 而和发生水击现象的内在原因 引起管路中流速突然变化的因素 液体本身具有可压缩性和惯性 管壁具有弹性 7 在马赫数Ma 的L处求得的管长就是等温管流的最大管长 在Ma 的L处求得的管长就是绝热管流的最大管长 1 四 计算题 共40分 1 如下图 一贮水容器的壁上装有3个直径d 3m的半球形盖 已知H 2 5m h 1 5m 求这3个盖所受的静水总压力 10分 解 向上 向下 向左 向下 2 消防管路直径D 200mm 末端收缩形喷嘴的出口直径d 50mm 喷嘴和管路用法兰盘连接 其上装有4个螺栓 求当流量Q 0 1m3 s时 每个螺栓上所受的拉力 15分 解 以喷嘴与管连接处截面到出口截面及其间管壁作为控制体 并设喷嘴对水的作用力为F 则水流对每个螺栓的作用力大小为f F 4 且方向相反 由连续性方程 可知 建立11 22间的能量方程 可得 写出该控制体的恒定总流动量方程 3 某两层楼的供暖立管 管段落1的直径为20mm 总长为20m 1 15 管段2的直径为10m 1 15 管路的 0 025 干管中的流量QV 1 10 3m3 s 求QV1和QV2 15分 解 先算出各管段的管路阻抗 则由 得 五 简答题 共20分 每小题5分 1 试从力学分析的角度 比较流体与固体对外力抵抗能力的差别 答 在其弹性范围内 固体存在抗拉 抗压和抗切等三方面的能力 流体则不同 液体在容器中有一定的抗压能力 有极微弱的抗拉能力 但静止状态下 包括气体在内 均不能承受切向力的作用 即流体具有 易 流动性 2 结合公式的推导 说明总流伯努利方程的适用条件 答 总流伯努利方程的适用条件包括恒定流动 质量力仅为重力 不可压缩流体 所取断面为渐变流断面和两断面无分流和汇流等 3 什么是边界层 提出边界层概念对流体力学研究有何意义 答 实际流体流经物体表面时 由于粘性的存在 紧帖固体表面的流体流速为零 但随距壁面距离的增大 壁面对流体的影响减弱 流速迅速增大 至一定距离处就接近不受扰动的速度 这样 在固体边界附近流区 有相当大的流动梯度 这个很薄的流区就称为附面层 流区引入附面层概念的重要意义就在于将流场划分为两个不同的区域 即势流区和附面层 在势流区 利用理想流体能量方程 计算得到附面层边界上的压强和流速分布 作为附面层的计算基础 4 什么叫气体射流 试说明它与孔口出流 管嘴出流之间的不同 答 气体自孔口 管嘴或条缝向向外界气体喷射所形成的流动 称为气体淹没射流 简称为气体射流 射流讨论的是出流后的流速场 温度场和浓度场 孔口管嘴出流只是研究出口断面的流速和流量 六 选做题 10分 试写出下图所示有水泵的管路系统11 22之间的能量方程 解 以00水平面为基准 列11 22间的能量方程 其中 p为水泵的输入能量 即扬程