1、流体力学模拟题解析流体力学模拟题(一)选择题1.堰流流量Q与堰上全水头H0的关系是()。(a) 1/2次方的关系 (b) 1 次方的关系(c) 3/2次方的关系 (d) 2次方的关系2.理想流体与实际流体的主要区别在于()。(a)是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性(c)是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性3. 在均质孔隙介质中,渗流流速u与水力坡降J的几次方成比例()。(a) 1/2次方 (b) 1 次方(c) 3/2次方 (d) 2次方4.对于实际流体,总水头线是()的线。(a)沿程下降。 (b)沿程升高。(c )沿程可升可降。 (d)沿程不升不降。二、判断题判断下列说法是否正确。若
2、正确在括号内划,否则划 。1. 动能修正系数与断面流速分布有关。()2. 临界雷诺数的大小与流体的性质无关。()3. 长短是指管道几何长度长的管道。()4.谢齐(Chezy)公式适用于紊流粗糙区。 ()5.按程沿程阻力系数的变化规律,尼古拉滋试验曲线分为三个区0 ()6.对于以重力为主导因素的流动,可按佛劳德准则进行模型设计。()三、简答题1.等压面是水平面的条件有那些?2.流体静压强的有那两个特性?3.明渠均匀流有那些特性?4.说明描述流体运动的两种方法(拉格朗日法与欧拉法)的主要区别。四、绘图题1.绘出下面图中平面上相对压强分布图VP権2.绘出下面图中曲面上的压力体图五、计算题1.在封闭水
3、箱中, h = 1.5m, z = 0.5m (如图),压力表读数为4.9KN/m2,求A点和水面压强。2.圆形有压涵管穿过路基,管长l=50m,管径d=1.0m,上下游水位 差H = 3m,管路沿程阻力系数 =0.03,局部阻力系数:进口 1=0.5, 弯管;.65,水下出口 ;e =1.0,求通过流量?13.宽为1m的矩形闸门AB,倾角45,水深h3m,h2m,求作用 于闸门上的静水压力和作用点。流体力学模拟题(一)参考答案一、选择题1. (c) 2 .(a) 3. (b) 4. (a)二、判断题1 . (V)2. ( ) 3. ( ) 4 . (V) 56. (V)三、简答题1.答:同一
4、介质连续质量力只有重力。2.答:(1)流体静压强方向垂直且指向受压面(2)流体静压强大小与受压面方位无关。3.答:(1)过流断面面积、水深沿程不变。(2) 过流断面平均流速、流速分布不变。(3) 底坡线、总水头线、水面线三线平行。(4) 沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。4.答:拉格朗日法描述的是质点系法,跟踪流体质点,研究其在空间 的运动规律;欧拉法是在空间设点,描述任意空间位置上流体质点的 运动规律。四、 绘图题(略)五、 计算题1.解:(1) A点的压强:Pa = Pb gZ =4.9 1 9.8 0.5 =9.8kpa(2) 水面压强:Po = Pa -gh =9.8-1 9.8 1.5
5、 二-4.9kpa2.解:(绘出上下游过流断面1-1、2-2 ) 因为河道较宽,忽略上下游流速的影响,以下游水面为基准面列能量 方程:H 0 0=0 0 0 hw2 乱| 严 尸 尸 vH =hw =(一 e 2 b se)d 2g2“03 2。65 吃流速:A v = 一、.2 9.81 3 = 3.936m/s 也.83.解:(1)绘出闸门上下游的压强分布图(3)闸门上的合力作用中心(对闸门下端之矩)b 1 b 1lcP gh|h| /s in 0/s in gh2h2/s in - h2 / s inr2 3 2 3lc 冷-sin=(h13 h;)P 61 1 2 3 3lc 1 9.
6、8/sin2(45) (3 -23 1.79m34.65 6he = lc sin v -1.79 sin(45)=1.27m合力作用中心he距闸门下端垂直距离为1.27m4.解:(1)求 Fr(2)判断急流还是缓流因为Fr :1所以该水流是缓流流体力学模拟题(二)一、选择题 在下列命题中选择出正确的说法,添在括号内。1.流体中粘性摩擦力的大小与( )无关(a)两流层间速度差 (b) 流体种类(c)流层的接触面积 (d) 接触面压力2. 理想流体与实际流体的主要区别在于()。(a)是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性(c)是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性3.均匀流特征不包括()。(a
7、)流线平行 (b) 过流断面上符合静水压强分布(c)流速及流速分布流程不变 (d) 流速缓慢4.圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的( )。(a)1/2 ( b) 1/3 ( c)2/3 ( d) 1/4二、 判断题1.恒定流一定是均匀流。 ()2.静压强大小与受压面方位无关。 ()3.无论流体作何种运动,水平面都是等压面。 ()4.真空压强是指没有大气存在时的压强。 ()5.总流伯努利能量方程只适用于恒定流。 ()6.动量修正系数与速度平方成正比。 ()三、 简答题1.写出流场中流体质点加速度的表达式,并说明其各项的意义。2试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数 与Re和Kd的关系
8、。3.薄壁小孔口恒定自由出流,流量 Q与孔口全水头H0是几次方的关系?4.写出明渠均匀流形成的条件?四、绘图题1.绘出下面图中平面上相对压强分布图。Q木2.绘出下面图中曲面上的压力体图V五、计算题1.如图所示,一端封闭的容器中装有水,求 A, B, C三点的相对压强。V1_EED 1 ” 丄皿一 L 1JD Ec*JJ2.水泵系统如图,管径d = 200mm,流量为Q=0.1m3/s,吸水管与压水管的总长为30m沿程阻力系数 一 0.02 ;吸水管设有带阀门的莲蓬 头阀=2.0,所有弯头弯二0.3,两水面高差z = 10.m,求水泵扬程。(22分)03.有一矩形底孔闸门,高h = 3m,宽b
9、= 2m,上游水深0=6m,下游水深h2 =5m,求作用于闸门上的静水压力和作用点。(16分)04.检验山=2x2 y, Uy =2y2 z, u -4(x y)z - xy不可压缩流体运动是否存在?( 10分)流体力学模拟题(二)参考答案、选择题二、判断题ux竺7y竺U如是表示流速随坐标的变化率,称为位变加速度 :x :y :z(迁移加速度)。因此,一个流体质点在空间点上的全加速度应为上述两加速度之和。2 .答:(1) 紊流光滑区,f3(Re)(2) 紊流过渡区 = f4(Re,K/d)(3) 紊流粗糙(阻力平方)区 - f5(K/d)3.答:Q与H01/2成比例。4.答:(1)恒定流。(2
10、) 长直棱柱形渠道,糙率n不变(3) 无支流汇入、流出。(4) 渠道顺坡。四、绘图题(答略)2.绘出下面图中曲面上的压力体图。(答略)五、计算题1.解:(1) A点的相对压强:Pa = Po - :?gh =0-1 9.8 3 二-29.4kN(2) B点的相对压强:Pb = Po =0(3) C点的相对压强:Pc 二 Po gh = 0 1 9.8 2 =19.6kN2.解:(1)管中流速(2)列1-1到2-2能量方程分)(3)求扬程2V22H = z2 乙(阀 弯_ 扌)30 3.182 -10 (2.0 0.3 1.0 0.02 ) 13.25m2g 0.2 2 9.8(8 分)3.解:
11、(1)绘出闸门上下游的压强分布图(2)闸门上的合力P 誇9(0 -h) Shb【、g(h2 -h) 讪2山P=|1 9.8(6-3) 1 9.8 6 3 - 1 9.8(5-3) 1 9.8 5 3 = 58.8kN(3)闸门上的合力作用中心(对闸门下端之矩)上游压强分布图上底边长a1g(m - h) = 1 9.8 (6 3) = 29.4下游压强分布图上底边长上游压强分布图下底边长b1 =1 9.8 6=58.8a2=g(h2_h)=1 9.8 (5 3) =19.6hc 二 1b【(2a1 b1) -(2a2 b2)h21 2hc (2 29.4 58.8) -(2 19.6 49) 32 二 1.5m合力作用中心hc距闸门下端为1.5m。或直接用解析法求解4.解:(1)不可压缩流体连续方程 ux ;u y Uz 十 十 =0:x ::y :z(2)方程左面项.:uxx =4x:x.:Uy_ = 4y-:y.:Uz _ = _4(x y):z(2)方程左面二方程右面,符合不可压缩流体连续方程,故运动存在。
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