工程流体力学.docx

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工程流体力学

工程流体力学

[填空题]

120℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？

参考答案：

[填空题]

2当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？

参考答案：

[填空题]

3一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm，斜坡角22.62° （见图示），求油的粘度。

参考答案：

[填空题]

4已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律，定性绘出切应力沿y方向的分布图。

参考答案：

[填空题]

5密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。

压力表中心比A点高0.5m，A点在液面下1.5m。

求液面的绝对压强和相对压强。

参考答案：

[填空题]

6多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。

图中高程的单位为m。

试求水面的绝对压强pabs。

参考答案：

[填空题]

7水车的水箱长3m，高1.8m，盛水深1.2m，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度a的允许值是多少？

参考答案：

[填空题]

8矩形平板闸门AB一侧挡水。

已知长l=2m，宽b=1m，形心点水深hc=2m，倾角α=45，闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力。

试求开启闸门所需拉力。

参考答案：

[填空题]

9一扇形闸门如图所示，宽度b=1.0m，圆心角α=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向。

参考答案：

[填空题]

10如图所示容器，上层为空气，中层为ρ石油=8170N/m3的石油，下层为ρ甘油12550N/m3的甘油，试求：

当测压管中的甘油表面高程为9.14m时压力表的读数。

参考答案：

[填空题]

11有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动，试求容器中水面的倾角。

参考答案：

[填空题]

12如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为h，当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时，求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax。

参考答案：

[填空题]

13如图，α=60°，上部油深h1＝1.0m，下部水深h2＝2.0m，油的重度γ=8.0kN/m3，求：

平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。

参考答案：

[填空题]

14如图所示，一个有盖的圆柱形容器，底半径R＝2m，容器内充满水，顶盖上距中心为r0处开一个小孔通大气。

容器绕其主轴作等角速度旋转。

试问当r0多少时，顶盖所受的水的总压力为零。

参考答案：

[填空题]

15已知曲面AB为半圆柱面，宽度为1m，D=3m，试求AB柱面所受静水压力的水平分力Px和竖直分力Pz。

参考答案：

[填空题]

16检验ux=2x2+y，uy=2y2+z，uz=-4（x+y）z+xy，不可压缩流体运动是否存在？

参考答案：

[填空题]

17某速度场可表示为ux=x+t；uy=-y+t；uz=0试求加速度

参考答案：

[填空题]

18某速度场可表示为ux=x+t；uy=-y+t；uz=0试求t=0时通过x=-1，y=1点的流线

参考答案：

[填空题]

19某速度场可表示为ux=x+t；uy=-y+t；uz=0该速度场是否满足不可压缩流体的连续方程？

参考答案：

[填空题]

20以平均速度v=0.15m/s 流入直径为D=2cm 的排孔管中的液体，全部经8个直径d=1mm的排孔流出，假定每孔初六速度以次降低2%，试求第一孔与第八孔的出流速度各为多少？

参考答案：

[填空题]

21在如图所示的管流中，过流断面上各点流速按抛物线方程：

对称分布，式中管道半径r0=3cm，管轴上最大流速umax=0.15m/s，试求总流量Q与断面平均流速v。

参考答案：

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[填空题]

22图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。

已知dA=200mm，dB=400mm，A点相对压强pA=68.6kPa，B点相对压强pB=39.2kPa，B点的断面平均流速vB=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。

试判断流动方向，并计算两断面间的水头损失hw。

参考答案：

[填空题]

23有一渐变输水管段，与水平面的倾角为45º，如图所示。

已知管径d1=200mm，d2=100mm，两断面的间距l=2m。

若1-1断面处的流速v2=2m/s，水银差压计读数hp=20cm，试判别流动方向，并计算两断面间的水头损失hw和压强差p1-p2。

参考答案：

[填空题]

24为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d1=200mm，流量计喉管直径d2=100mm，石油密度ρ=850kg/m3，流量计流量系数μ=0.95。

现测得水银压差计读数hp=150mm。

问此时管中流量Q多大？

参考答案：

[填空题]

25离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气。

直径d=200mm处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。

已知管中的水上升H=150mm，求每秒钟吸入的空气量Q。

空气的密度ρ为1.29kg/m3。

参考答案：

[填空题]

26水平方向射流，流量Q=36L/s，流速v=30m/s，受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡，截去流量Q1=12 L/s，并引起射流其余部分偏转，不计射流在平板上的阻力，试求射流的偏转角及对平板的作用力。

（30°；456.6kN）

参考答案：

[填空题]

27图示嵌入支座内的一段输水管，其直径从d1=1500mm变化到d2=1000mm。

若管道通过流量qV=1.8m3/s时，支座前截面形心处的相对压强为392kPa，试求渐变段支座所受的轴向力F。

不计水头损失。

参考答案：

[填空题]

28带胸墙的闸孔泄流如图所示。

已知孔宽B=3m，孔高h=2m，闸前水深H=4.5m，泄流量qV=45m3/s，闸前水平，试求水流作用在闸孔胸墙上的水平推力F，并与按静压分布计算的结果进行比较。

参考答案：

[填空题]

29平面不可压缩流体速度分布为Vx=4x+1；Vy=-4y.势函数φ、流函数ψ存在否？

参考答案：

[填空题]

30平面不可压缩流体速度分布为Vx=4x+1；Vy=-4y.求φ、ψ

参考答案：

[填空题]

31平面不可压缩流体速度分布：

Vx=x2-y2+x；Vy=-（2xy+y）.试问势函数φ、流函数ψ存在否?

参考答案：

[填空题]

32平面不可压缩流体速度分布：

Vx=x2-y2+x；Vy=-（2xy+y）.试求φ、ψ

参考答案：

[填空题]

33已知平面流动流函数ψ=x+y，计算其速度、加速度、线变形率εxx，εyy，求出速度势函数φ.

参考答案：

[填空题]

34已知平面流动流函数ψ=x2-y2，计算其速度、加速度，求出速度势函数φ

参考答案：

[填空题]

35证明不可压缩无旋流动的势函数是调和函数。

参考答案：

[填空题]

36什么样的平面流动有流函数？

参考答案：

[填空题]

37什么样的空间流动有势函数？

参考答案：

[填空题]

38平面不可压缩流体速度势函数φ=ax（x2-3y2），a＜0，试确定流速及流函数，并求通过连接A（0，0）及B（1，1）两点的连线的直线段的流体流量.

参考答案：

[填空题]

39平面不可压缩流体流函数ψ=ln（x2+y2），试确定该流动的势函数φ.

参考答案：

[填空题]

40在平面直角系下，平面有势流动的势函数φ和流函数ψ与速度分量vx，vy有什么关系？

参考答案：

[填空题]

41什么是平面定常有势流动的等势线？

它们与平面流线有什么关系？

参考答案：

在平面定常有势流动中，势函数φ只是x,y的二元函数，令其等于一常数后，所得方程代表一平面曲线，称为二维有势流动的等势线。

平面流动中，平面上的等势线与流线正交。

[填空题]

42平面不可压缩流体速度分布为：

Vx=x-4y；Vy=-y-4x  试证：

（1）该流动满足连续性方程

（2）该流动是有势的，求φ， （3）求ψ

参考答案：

[填空题]

43已知平面流动流函数ψ=arctg，试确定该流动的势函数φ.

参考答案：

[填空题]

44已知两个点源布置在x轴上相距为a的两点，第一个强度为2q的点源在原点，第二个强度为q的点源位于（a，0）处，求流动的速度分布（q＞0）。

参考答案：

[填空题]

45如图所示，平面上有一对等强度为Γ（Γ＞0）的点涡，其方向相反，分别位于（0，h），（0，-h）两固定点处，同时平面上有一无穷远平行于x轴的来流v∞，试求合成速度在原点的值。

参考答案：

[填空题]

46如图，将速度为v∞的平行于x轴的均匀流和在原点强度为q的点源叠加，求叠加后流场中驻点位置， 及经过驻点的流线方程.

参考答案：

[填空题]

47一强度为10的点源与强度为-10的点汇分别放置于（1，0）和（-1，0），并与速度为25的沿x轴负向的均匀流合成，求流场中驻点位置。

参考答案：

[填空题]

48水以来流速度v0=0.2m/s顺流绕过一块平板。

已知水的运动粘度ν=1.145×10-6m2/s，试求距平板前缘5m处的边界层厚度。

参考答案：

[填空题]

49流体以速度v0=0.8m/s绕一块长L=2m的平板流动，如果流体分别是水（ν1=10-6m2/s）和油（ν2=8×10-5m2/s），试求平板末端的边界层厚度。

参考答案：

[填空题]

50空气以速度v0=30m/s吹向一块平板，空气的运动粘度ν=15×10-6m2/s，边界层的转捩临界雷诺数Rexcr=106，试求距离平板前缘x=0.4m及x=1.2m的边界层厚度。

空气密度ρ=1.2kg/m3。

参考答案：

[填空题]

51水渠底面是一块长L=30m，宽b=3m的平板，水流速度v0=6m/s，水的运动粘度ν=10-6m2/s，试求：

（1）平板前面x=3m一段板面的摩擦阻力；

（2）长L=30m的板面的摩擦阻力

参考答案：

[填空题]

52一块面积为2m×8m的矩形平板放在速度v0=3m/s的水流中，水的运动粘度ν=10-6m2/s，平板放置的方法有两种：

以长边顺着流速方向，摩擦阻力为F1；以短边顺着流速方向，摩擦阻力为F2。

试求比值F1/F2。

参考答案：

[填空题]

53有45kN的重物从飞机上投下，要求落地速度不超过10m/s，重物挂在一张阻力系数CD=2的降落伞下面，不计伞重，设空气密度为ρ=1.2kg/m3，求降落伞应有的直径。

参考答案：

[填空题]

54汽车以80km/h的时速行驶，其迎风面积为A=2m2，阻力系数为CD=0.4，空气的密度为ρ=1.25kg/m3，试求汽车克服空气阻力所消耗的功率。

参考答案：

[填空题]

55炉膛的烟气以速度V0=0.5m/s向上腾升，气体的密度为ρ=0.25kg/m3，动力粘性系数μ=5×10-5N·s/m2，粉尘的密度ρ′=1200kg/m3，试估算此烟气能带走多大直径的粉尘？

参考答案：

[填空题]

56使小钢球在油中自由沉降以测定油的粘度。

已知油的密度ρ=900kg/m3，小钢球的直径d=3mm，密度ρ’=7788kg/