流体力学试题及答案2上课讲义Word文档格式.docx
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二、填空题(每空2分,共20分)
1、流体是在任何微小的的作用下都能够发生的物质。
2、当压力体与液体在时为实压力体,否则为虚压力体。
3、在工程流体力学中,描述流体运动的常用方法有__和____。
4、简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。
5、局部阻力系数与、、有关。
三、单项选择题(每题2分,共30分)
1、不可压缩流体指忽略的流体。
A.密度B.密度变化C.粘度D.粘度变化
2、连续介质模型意味着。
A.流体分子之间没有间隙B.流体中的物理参数是连续函数
C.流体分子之间有间隙D.流体不可压缩
3、已知不可压缩流体的流速场为ux=f(y,z),uy=f(x),uz=0,则该流动为。
A.恒定一元流B.恒定二元流C.恒定三元流D.非恒定均匀流
4、静水压力的方向。
A.与受力面平行B.与受力面斜交
C.与受力面外法线方向一致D.与受力面内法线方向一致
5、均匀流过流断面上各点的等于常数。
A.pB.
C.
D.
6、已知突然扩大管道前后管段的管径之比d1/d2=0.5,则突扩前后断面平均流速之比v1/v2为。
A.4B.2C.1D.0.5
7、圆管湍流的断面流速分布为。
A.线形B.抛物线C.正弦D.对数
8、局部水头损失产生的原因是。
A.边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B.壁面存在粘性切应力
C.局部区域的流速很大,耗散了流体的能量D.局部流速分布很均匀
9、当虹吸管内流体流动时,虹吸管最高处压强。
A.大于大气压B.小于大气压C.等于大气压D.不确定
10、如图所示,有两个长度和断面尺寸相同的支管并联,如果在支管2中加一个调节阀,则水头损失。
A.hw1>
hw2B.hw1<
hw2C.hw1=hw2D.hw1=hj阀
11、水力最优断面是指的渠道断面。
A.造价最低B.糙率最低
C.qv、i、n一定时,过流面积A最大D.A、i、n一定时,通过流量qv最大
12、相对压强是指该点的绝对气压与___的差值。
A.标准大气压B.当地大气压C.真空压强D.工程大气压
13、静止流体中任意一点的压强与无关。
A.点的位置B.作用面的方向C.流体的种类D.重力加速度
14、密度ρ、动力黏度μ、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为。
A.
B.
15、关于水流流向的正确说法是。
A.水一定是从高出往低处流
B.水一定是从流速大处往流速小处流
C.水一定是从压强大处往压强小处流
D.水一定是从机械能大处往机械能小处流
四、计算题(共40分)
1、如图所示,闭容器内盛有油和水,油层厚h1=40cm,油的密度ρ0=850kg/m3,盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm,水银柱的高度低于油面h=50cm,水银的密度ρHg=13600kg/m3,试求油面上的计示压强(10分)。
题1图
2、某处设置安全闸门如图所示,闸门宽b=0.6m,高h1=1m,铰接装置于距离底h2=0.4m,闸门可绕A点转动,求闸门自动打开的水深h为多少米?
(15分)
题2图
3、有一水平喷嘴,如图所示,D1=200mm和D2=100mm,喷嘴进口水的绝对压强为345KPa,出口为大气,pa=103.4KPa,出口水速为22m/s。
求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少?
假定为不可压缩定常流动,忽略摩擦损失。
题3图
答案
1.一切流体都是牛顿流体。
ⅹ
2.流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。
3.平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=0(√)
4.过水断面都是平面。
5.实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。
(√)
6.在紊流状态下,能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。
7.尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数
与雷诺数
和管长
有关。
8.其它条件相同时,实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。
(√)
9.只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面,这种流动称为均匀流动。
10.在渗流模型中,任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。
二、选择题(每题2分,共30分)
1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A11.A12.D13.A14.B15.A
三、填空题:
(每小题2分,共20分)
1、根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为⎽⎽⎽⎽短管⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽长管⎽⎽⎽⎽。
2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为vm=0.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=⎽⎽⎽4⎽⎽⎽⎽m/s。
3、用欧拉法来描述流体的运动时,流体的加速度由两部分组成,第一部分称为⎽⎽⎽⎽当地加速度⎽⎽⎽⎽⎽,另一部分称为 ⎽⎽迁移加速度⎽⎽⎽。
4、明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr⎽⎽⎽<⎽⎽⎽1(填写<或>或=)。
5、在非惯性坐标系中,质量力包括⎽⎽⎽⎽重力⎽⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽⎽惯性力⎽⎽⎽⎽⎽。
6、描述流体的运动方法有⎽⎽⎽⎽拉格朗日法⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽欧拉法⎽⎽⎽⎽。
四、计算题(4题,共40分)
1、(10分)一扇形闸门如图3所示,宽度b=1.0m,圆心角
=45°
,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及方向
图3
[解]水平分力:
(2分,列对公式给1分)
压力体体积:
(2分,列对公式给1分)
铅垂分力:
(2分,列对公式1分)
合力:
方向:
2、(10分)由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示,已知:
,
;
m,
,流速
m/s,
。
试判断流动方向,并计算A、B两断面之间的水头损失。
图4
解:
设液流由A→B,基准水平面为O—O,取A、B两断面,列总流的伯努利方程(2分)
(3分)
根据连续性方程
得
代入上式(3分)
代入数据得
水柱。
因为
所以所设方向正确。
即A→B(2分)
3、(12分)在水平放置的输水管道中,有一个转角
的变直径弯头如图5所示,已知上游管道直径
,下游管道直径
,流量
m3/s,压强
,求水流对这段弯头的作用力,不计损失。
图5
[解]
(1)用连续性方程计算
和
m/s;
m/s(2分,列对公式给1分)
(2)用能量方程式计算
m;
m
kN/m2(2分,列对公式给1分)
(3)将流段1-2做为隔离体取出,建立图示坐标系,弯管对流体的作用力
的分力为
,列出
两个坐标方向的动量方程式,得(2分)
(2分)
将本题中的数据代入:
=32.27kN(1分)
=7.95kN(1分)
33.23kN(1分)
(1分)
4、(8分)做沿程水头损失实验的管道,直径d=1.5cm,测量段长度l=4m,
试求:
(1)当流量Q=0.03L/s时,管中的流态?
(2)此时的沿程水头损失系数
=?
(1)
(共5分,算对v给2分,公式对给1分,算对Re给3分,公式对给1分)
所以管中流态为层流。
(1分)
(2)
(2分,公式列对给1分)