01 流体流动.docx
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01流体流动
第一章流体流动
一概念题
1．x01a02012
因次分析法的目的在于______。
A得到各变量间的确切定量关系B得到各无因次数群的确切定量关系
C用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化
D用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠
答：
C
2．x01a02093
某物体的质量为1000kg，则其重量为____________。
A1000NB9810NC9810kgfD1000/9.81kgf
答：
B
3．x01a02100
用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。
其读数分别为R1，R2，R3。
则＿＿＿。
（流体皆为水，指示液皆为汞）
AR2＜R1＜R3BR1＜R2＝R3CR1＜R2＜R3
DR1＝R2＝R3ER1＞R2＝R3
答：
D
4．x01a02102
图示所表示的R值大小反映______。
AＡ、Ｂ两截面间压差值BＡ－Ｂ截面间流动压降损失
CＡ、Ｂ两截面间动压头变化D突然扩大或突然缩小流动损失。
答：
A
5．x01a02103
一敞口容器,底部有一出水管（如图示）。
容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为0.5m水柱。
水由容器流入管内,则2点的表压p2=（）水柱,
A1.5mB1.0mC0.75mD0.5m
答：
C
6．x01a02104
一敞口容器,底部有一进水管（如图示）。
容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为0.5m水柱。
水由水管进入容器,则2点的表压p2=（）水柱。
A2.0mB1.5mC1.0mD0.75m
答：
B
7．x01a03098
某液体在内径为d1的管路中稳定流动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过长度相等内径为d2（d2=d1/2）的管子时，流速将变为原来的______倍；流动为层流时，管子两端压力降△pf为原来的______倍；湍流时（完全湍流区且管壁相对粗糙度相等）△pf为原来的______倍。
A4B16C32D8
答：
ABC
8．x01b02106
使用Ｕ形压差计要求指示液与被测流体的密度差__________。
A大B中等C小D越大越好
答：
C
9．x01b02108
孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值________。
A总在增大B先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值
C总是减小D不定
答：
B
10．x01b02109
在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值________。
A与光滑管一样B只取决于Re
C只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关
答：
C
11．x01b02110
如图表明,管中的水处于________。
A静止B向上流动C向下流动D不一定
答：
C
12．x01b02111
层流与湍流的本质区别是：
________。
A湍流流速>层流流速；B流道截面大的为湍流，截面小的为层流；
C层流的雷诺数<湍流的雷诺数；
D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
答：
D
13．x01b02112
如图，若水槽液位不变，在阀门打开后，①、②、③点的流体总机械能的关系为________。
A①=②=③B①=②>③C①>②=③D不能肯定
答：
B
14．x01b02113
如图，U形压差计测得：
________。
AA、B间的阻力损失BA、B间的压强差
CA、B间的位头差加阻力损失DA、B间位头差
答：
A
15．x01b02115
一个工程大气压等于_______Pa；_______Kgf/cm2。
A1.013×105B9.81×104C760
D735.6E10.33F10G1
答：
BG
16．t01a02002
气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高而______________。
答：
增大；降低
17．t01a02003
当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速应该用_______管中的速度。
流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数λ随______________和____________________而变。
答：
细；Re；e/d（相对粗糙度）
18．t01a02004
牛顿粘性定律的数学表达式为_______________，牛顿粘性定律适用于_______型流体。
答：
τ=μdu/dy；牛顿
19．t01a02005
孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：
前者是恒___________，变___________；后者是恒_____________，变_____________。
（从流道截面与压差两方面考虑）
答：
截面；压差；压差；截面
20．t01a02006
边长为0.5m的正方形通风管道,其当量直径为____________m。
答：
0.5
21．t01a02008
液柱压力计是基于___________原理的测压装置，用Ｕ形压差计测压时，当一端与大气相通时，读数Ｒ表示的是__________或____________。
答：
流体静力平衡；表压；真空度
22．t01a02009
减少流体在管路中流动阻力Σhf的措施有：
________,________,______,_____。
答：
管路尽可能短、尽量走直线；减少不必要的管件阀门；增大管
23．t01a02010
在下图中定性地画出流体流动时，各支管的液面高度（忽略阻力损失）:
答：
略
24．t01a02015
Re、Nu、Pr等准数用不同单位制进行计算所算得的各准数的数值____________。
答：
相等
25．t01a02022
因次分析法的依据是___________________________。
答：
物理方程式具有因次一致性
26．t01a02024
当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为__________。
测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为_________________。
答：
395mmHg；2105mmHg
27．t01a02025
流体动力粘度（简称为粘度）μ的SI单位为_____________。
运动粘度ν的SI单位为____________。
答：
Pas或Ns/m2；m2/s
28．t01a02032
在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_______，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_______________________。
答：
冲压头；静压头
29．t01a02035
流体在光滑管内作湍流流动，计算摩擦系数λ的布拉修斯经验式是，此式适用的雷诺数范围是________________________。
答：
λ=0.3164/Re0.25Re=3×103～105
30．t01a02041
图示为某蒸发装置的混合冷凝器（大气腿），操作真空度为600mmHg，则水封高度h=。
答：
h=600×13.6=8160mm=8.16m
31．t01a02046
毕托管测速计所测定的点速度ｕr计算式为ｕr＝＿＿＿＿＿＿＿＿
答：
32．t01a02047
如题图所示虹吸装置。
忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速ｕ＝＿＿＿＿
答：
33．t01a03001
流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是___________型曲线，其管中心最大流速为平均流速的________倍，摩擦系数λ与Re的关系为_______________。
答：
抛物线；2倍；64/Re
34．t01a03027
稳定流动中，点流速只与_________有关，而不稳定流动中，点流速除与________有关外，还与__________有关。
答：
位置；位置；时间
35．t01a03033
套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于mm2，润湿周边等于mm，当量直径等于mm。
答：
1633mm2；242mm；27mm
36．t01a03034
处于同一水平面的流体，作为等压面的条件必须是______________，_____________，______________。
答：
同一种流体，连续，静止，在重力场中而非离心力场中
37．t01a04011
1atm=mH2O=N/m2；
1cP=P=Pa.S
答：
10.33；1.0133105；0.01；0.001
38．t01a04016
流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_____倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__________倍。
答：
2；1/4
39．t01a04030
压力表上的读数为0.25MPa=kgf/cm2，真空表上的读数为0.05MPa=_________mmHg（真空度）。
答：
2.55；375（真空度）
40．t01a04039
湿式钢制钟罩圆筒气柜，如附图所示。
圆筒直径为6m，质量3000kg，圆筒没入水中的深度1m，则气柜内气体的表压为p__________N/m2;圆筒内外液面差Δ为ｍ。
答：
表压p=30009.81/（0.78562）=1041N/m2=1041/（10009.81）=0.106m
41．t01a05036
下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况,图中ab截面管中心a点的流速为us,b点的流速为u,图示中所表示的符号意义是1为，2为_______3为,us表示,u与us的关系。
1滞流边界层厚度
答：
2湍流边界层厚度3滞流内层us主流区流速u=0.99us
42．t01a02023
流体在等径水平直管的流动系统中：
层流区：
压强降与速度______次方成正比。
完全湍动区：
压强降与速度___________次方成正比。
＿＿＿＿＿＿＿。
答：
一；二
43．t01a05043
如附图所示,风机的进口吸风管内径为100mm,吸上水柱高度为12mm,流动阻力不计，空气的密度为1.2kg/m3,则风机进口管内空气的流速U=_______m/s,风机的风量为V=___________m3/s。
答：
由0＝－ρ水gh+（u2/2）ρ=－1000×9.81×0.0120+（u2/2）×1.2解得u=14.0m/s
V=u（π/4）d2=14.0×（π/4）×0.102=0.11m3/s
44．t01b02054
非牛顿型流体不同于牛顿型流体的主要的区别是在一定温度下它的黏度与________________有关。
答：
速度梯度
45．t01b02057
某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量为400m3/h。
现用来测量密度为0.8kg/m3氨气时，其最大流量为____________m3/h。
答：
446．t01b02062
如图所示系统，其大管内径d1=45mm，液体在管内流速为0.5m/s，小管内径d2=19mm，从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg，则2-2断面处的流速为__________m/s，是根据＿＿＿＿＿＿＿＿方程而得。
答：
2.8m/s；连续性
47．t01b02066
一转子流量计，当流过水的流量为1m3/h时，测得该流量计进出口两端的压力降为20mmHg，当流量增加到1.5m3/h，问转子流量计进出口压降有何变化?
______________。
答：
基本不变
48．t01b02070
用毕托管测量管道中流体的______，而孔板流量计则用于测量管道中流体的_________。
答：
点速度；流量
49．t01b02073
___________________的流体称为理想流体。
答：
无粘性
50．t01b02078
某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的__________倍。
答：
0.5
51．t01b02079
通常指边界层的范围是____________________________________。
答：
速度为零至速度等于主体速度的99%的区域
52．t01b02983
图示并联管路。
流体由高位槽经A、B两路流出。
当开大阀门A后，管路A中流速UA，O点压强P0,UB。
答：
增大；降低；减小
53．t01b03056
并联管路的特点是：
A）并联各管段压强降_______________；B）主管流量等于并联的各管段__________________；C）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量____________________。
答：
相等；流量之和；小
54．t01b04061
当喉径与孔径相同时，文丘里流量计的孔流系数Cv比孔板流量计的孔流系数Co_______，文丘里流量计的能量损失比孔板流量计的_________（大、小）。
答：
大；小
55．t01b04063
流体流动的连续性方程是：
_____________________；适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是：
____________。
答：
u1A1ρ1=u2A2ρ2=常数；u1d12=u2d22=常数
56．t01b04089
如图所示,水从内径为d1的管段流向内径为d2管段,已知
d1管段流体流动的速度头为0.8m水柱,h1=0.7m,忽略流经AB段的能量损失（即可按理想流体处理）,则h2=,h3=。
答：
h2=1.3m，h3=1.5m
57．t01b05020
如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ζ与压差计读数R的关系式为____________________。
答：
ζ=2Rg（ρ2－ρ1）/（ρ1u2）
58．w01a05045
孔板流量计与转子流量计在测量原理上的主要区别是什么?
在安装上各有什么要求?
答：
略
59．w01a05153
如图所示，在充满水且具有不同压力的两密闭容器Ａ和Ｂ的上、下两侧，各连接一个管径与高度均不相同的压差计，连接管内充满水，压差计的指示液为水银，试导出两压差计读数Ｒ与Ｈ间的关系。
答：
pA－（pB+ρgh）=（ρ汞-ρ）gH=（ρ汞-ρ）gR∴R=H
60．w01a10154
流体在水平圆形直管内稳态流动时，试证层流时，管壁处剪应力：
τw＝８μu／ｄ
式中：
τw－－管壁处摩擦剪应力，Paμ－－流体黏度，Pa.s
ｕ－－流速，m/sｄ－－管内径，m流体在圆形直管内的流动推动力：
Δpπd2/4
答：
流体流动阻力为：
F=πdLτw
∴Δpπd2/4=πdLτw
Δp=4Lτw/d①
哈根－泊谡叶公式
Δp=32μLu/d2②
∴4Lτw/d=32μLu/d2
得τw=8μu/d
61．w01b02031
有些非牛顿流体具有屈服应力，什么叫屈服应力？
答：
当施加于流体的剪切应力小于某临界值时，流体不发生流动，该临界值称为流体的屈服应力。
62．w01b05032
活塞在汽缸中以0.2m/s速度移动，见附图。
活塞与汽缸之间的油膜厚度为0.1mm，求油膜的速度梯度是多少？
答：
63．w01b05047
如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？
为什么？
答：
当pa/ρ+Zg>p2/ρ时，水向低位槽流动。
64．w01b05048
如图，有一塔分为两段，泵将下段的水打入上段，上段的水则自动流入下段，要求泵打入上段的水流量等于上段自动流入下段的水流量。
在操作中你如何判断是否达到上述要求？
为什么?
答：
当流动达到定态时,玻璃液面计液面不变。
65．w01b05049
根据化工原理所学内容，提出一种测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。
答：
依式△p=32μuL/d2,选定某一长L、管径d的圆截面等径直管，用U形压差计测压差△p，用测速管测速u，或用流量计测流量v,即可用上式算出粘度μ。
但须校核雷诺准数，保证Re<2000。
66．w01b10050
如图a，一高位水槽由一根下水管引水下流，今将下水管锯去一截，改造成图b式样。
A）水流为理想流体,B）水流为实际流体。
试问改造以后水流量会不会发生变化？
如何变化?
简要说明理由。
答：
A）如图ａ所示，水出口流速u的大小与位差（Z1-Z2）有关。
如为理想流体，无流动阻力,u2/2g=Z1-Z2。
当把下水管锯去一截，转换为动压头的位头差变小了，故水流量减小。
B）对实际液体,须考虑流动阻力Σhf。
这时，u2/2g=（Z1-Z2）－Σhf,由于Σhf>0，在下水管锯去一截后，水流量比按理想流体计的流量更小。
67．w01b10176
有一敞口储油罐，为测定其油面高度,在罐下方装一U形压差计（如图示）。
油的密度为ρ1，指示液密度为ρ2,在压差计右侧指示液上充以高度为h1的同一种油。
当储油罐充满油时，U形压差计指示液的液面差为R（见附图），当储油量减少时,油罐内油面下降高度△H，压差计右侧油面下降高度为△h。
试导出△H与△h之间的关系。
答：
解:
假设当油罐充满油时,油面至U形压差计左侧指示液面之间的液面差为H1（如图所示）,当油罐液面下降△H时,U形压差计右侧下降高度为△h,则U形压差计指示液的液面差将由R变为（R-2△h）。
根据静力学方程式:
充满油时：
H1gρ1=Rρ2g+h1gρ1
油面下降△H以后:
（H1-△H-△h）ρ1g=（R-2△h）ρ2g+h1gρ1
消去H1,得△H=△h（2ρ2/ρ1-1）
68．t01b02071
已知搅拌器功率P是搅拌桨直径D、转速N、流体密度ρ及黏度μ的函数，即
P=f（D,N,ρ,μ），利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有个准数。
答：
二计算题
1．j01a05001
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压强p5。
已知各液面标高分别为z1=2.6m,
z2=0.3m,z3=1.5m,z4=0.5m,z5=3.0m。
试求p5值，以kPa（表压）表示。
答：
∵Hgg（z1-z2）+Hgg（z3-z4）H2Og（z5-z4）=p5
∴p5=Hgg（z1-z2＋z3-z4）-H2Og（z5-z4）
=13.61039.81（2.6-0.3+1.5-0.5）-1039.81（3.0-0.5）
=415.7103Pa=415.7kPa（表）
2．j01a05011
水在水平管内流动，截面1处管内径d1为0.2m，截面2处管内径d2为0.1m。
现测得水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差ｈ为0.20m，若忽略水由1至2处的阻力损失，试求水的流量m3/h。
答：
gz1+p1/+u12/2=gz2+p2/+u22/2
zi、pi均按管中心线取值，因z1=z2，u2=4u1
得p1/－p2/=（u22－u12）/2=[（4u1）2－u12]/2=15u12/2
∴h=（p1－p2）/（g）=15u12/（2g）=0.20
∴u1=0.511m/s
V=（/4）d12·u1=（/4）×0.22×0.511=0.0161m3/s=57.8m3/h
3．j01a05036
水塔供水系统如附图所示。
管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）共150m，水塔内水位高H为10m，当忽略出口动能，试求要求流量V=10m3/h所要求的管道最小内径d。
设λ=0.023。
答：
H=8LV2/（2gd5）
即10=8×0.023×150×（10/3600）2/（2×9.81d5）
∴dmin=0.0466m
4．j01a05057
有一内径d＝50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U形压差计的指示液为汞，孔流系数C0=0.62。
当需测的最大水流量为18m3/h，问：
U形压差计最大读数Ｒmax为多少？
答：
Vmax=18m3/h=5.010-3m3/s
∵5.010-3=（/4）（0.025）20.62[2（13.6-1）9.81Rmax]1/2
∴Rmax=1.092m
5．j01a10003
如图（ａ）所示两容器与一水银压差计用橡皮管相连，此二容器及接管中均充满水，读数Ｒ=650mm，试求：
p1与p2的差值。
又,若维持p1、p2不变,但将此二容器改为图（ｂ）位置，问：
R’的值是多少？
答：
Vmax=18m3/h=5.010-3m3/s
∵5.010-3=（/4）（0.025）20.62[2（13.6-1）9.81Rmax]1/2
∴Rmax=1.092m
6．j01a10019
一测量管道阻力的装置如图所示。
已知D1=2D2，Hg=13.6103kg/m3，u2=1m/s，R=10mm，试计算“1-2”截面间阻力hf,1-2值，以J/kg为单位。
答：
已知u2=1m/s，u1=u2/4=1/4=0.25m/s
∵gz1+p1/+u12/2=gz2+p2/+u22/2+hf,1-2
又（gz1+p1/）－（gz2+p2/）=（Hg－）gR/
∴hf,1-2=（Hg－）gR/＋u12/2－u22/2
=12.6×9.81×0.010＋（0.25）2/2－1/2=0.767J/kg
7．j01a10021
如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm，气体=1.2kg/m3。
当R=25mm时，刚好能将水从水池中吸入水平管轴心线处，问：
此时V气体为多少？
以m3/s为单位表示。
过程阻力可略。
略去同一截面及接管内气体的静压强差异。
答：
设1截面处气速为u1，则2截面处气速为u2=4u1
∵p1/+u12/2=p2/+u22/2=p2/+16u12/2
且p1=HggR（表），p2=H2OgH（表）
得（HggR＋H2OgH）/=15u12/2
即（13.6×103×9.81×0.025＋103×9.81×0.15）/1.2=15u12/2
u1=23.1m/s
V=u1（/4）D2=23.1×（/4）×0.102=0.181m3/s
8．j01a10024
水从喷嘴口1-1截面垂直向上喷射至大气。
设在大气中流束截面保持圆形。
已知喷嘴内直径d1=25mm,出喷嘴口流速u1=12m/s,问：
在高于喷嘴出口4.5m处水流的直径是多大？
忽略阻力。
答：
令高于喷嘴出口4.5m处水流截面为2－2截面
1－2截面间：
p1=p2
由u12/2=u22/2＋gz2
即（12）2/2=u22/2＋9.81×4.5u2=7.46m/s
又（/4）d12u1=（/4）d22u2
252×12=d22×7.46d2=31.7mm
9．j01a10031
水泵进水管装置如图示。
管子尺寸为573.5mm，进水管
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