第一章流体力学部分练习题及答案ppt课件

《第一章流体力学部分练习题及答案ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章流体力学部分练习题及答案ppt课件（42页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题1q 伯努利方程的本质是伯努利方程的本质是 和和 守恒。守恒。q 理想流体忽略了实践流体的理想流体忽略了实践流体的 和和 。q 直径直径0.8m的总管中水流速度为的总管中水流速度为1m/s，那么四根直径均为，那么四根直径均为0.4m分水管中水流速度为分水管中水流速度为 。q 变直径管流中，细断面直径变直径管流中，细断面直径d1，粗断面直径，粗断面直径 d2=2d1，那，那么粗细断面雷诺数关系是么粗细断面雷诺数关系是 。q 边长分别为边长分别为a、b的长方形过流断面，其水力半径为的长方形过流断面，其水力半径为 相当直径当量直径为相当直径当量直

2、径为 。填空题12Re2Re2()abab2()abab机械能机械能压强能压强能 粘滞性粘滞性紧缩性紧缩性1m/s 农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题2q 断面平均流速断面平均流速 与实践流速与实践流速 u 的区别是的区别是 。q 过流断面上各点的实践流速是不一样的，而平均流速在过过流断面上各点的实践流速是不一样的，而平均流速在过流断面上是相等的流断面上是相等的q 实践流体总流的伯诺利方程表达式为实践流体总流的伯诺利方程表达式为 ，其适用条件，其适用条件是是 。q ，稳定流，不可紧缩流，稳定流，不可紧缩流体，作用于流体上的质量力只需重力，所取断面为缓变流体，作用于流体上的质

3、量力只需重力，所取断面为缓变流动动22222212111122zgvaphgvapz农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题3q 理想流体伯努力方程理想流体伯努力方程 常数中，其中常数中，其中 称为称为 水头。水头。q 稳定流动的流线与迹线稳定流动的流线与迹线 。q 雷诺数之所以能判别雷诺数之所以能判别 ，是由于它反映了，是由于它反映了 和和 q 的对比关系。的对比关系。q 理 想 气 体 伯 努 力 方 程理 想 气 体 伯 努 力 方 程 中中 ，称称 ，q 称全压，称全压，称总压称总压。测压管测压管重合重合流态流态惯性惯性 力力粘性力粘性力2uz-zp2g21）（）（g21

4、z-zp势压势压2up22uz-zp2g21）（农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题4q 有两个圆形管道，管径不同，保送的液体也不同，那么流态判别有两个圆形管道，管径不同，保送的液体也不同，那么流态判别数雷诺数不一样。数雷诺数不一样。q“只需当过水断面上各点的实践流速均相等时，水流才是均匀流只需当过水断面上各点的实践流速均相等时，水流才是均匀流，该说法能否正确？为什么？，该说法能否正确？为什么？q 不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改动，而不是针对一过水不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改动，而不是针对一过水断面。断面。q 在不断管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与部

5、分水在不断管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与部分水头损失。头损失。q 边境层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。边境层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。q 渐变流恣意两个过流断面的渐变流恣意两个过流断面的 q 静水压强可以用测压管来丈量，而动水压强那么不能用测压管来静水压强可以用测压管来丈量，而动水压强那么不能用测压管来丈量。丈量。判别题XXXXX农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题5l 在位置高度一样，管径一样的同一管道的两断面上，其势能、动能都在位置高度一样，管径一样的同一管道的两断面上，其势能、动能都相等。相等。l 运动水流的测压管水头线可以沿程上升

6、，也可以沿程下降。运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。l 对对l 在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。l 对对l 均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。l 对对l 孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。l“水一定由高处向低处流水一定由高处向低处流l 平衡流体中恣意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决议，而与该平衡流体中恣意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决议，而与该压强的

7、作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。5XXX农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题6l 想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？l 由于总流过水断面上各点的流速是不相等的。为了简化总流的计算，由于总流过水断面上各点的流速是不相等的。为了简化总流的计算，所以引入了断面平均流速来替代各点的实践流速。所以引入了断面平均流速来替代各点的实践流速。l 实践水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？实践水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？l 不存在。引

8、入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋不存在。引入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋势。势。l 恒定流、均匀流各有什么特点？恒定流、均匀流各有什么特点？l 恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化，恒定流的流线、恒定流的流线、迹线重合，且时变加速度等于迹线重合，且时变加速度等于0。l 均匀流是指各运动要素不随空间变化而变化，均匀流是指各运动要素不随空间变化而变化，均匀流，位变加均匀流，位变加速度等于速度等于0。简答题0tA0sA6农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题7l 问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？

9、问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？l 1以断面的平均流速以断面的平均流速 替代元流中的点流速替代元流中的点流速；l 2以平均水头损失以平均水头损失 替代元流的水头损失；替代元流的水头损失；l 3各项反映的是整股水流的能量替代某一元流的能量。各项反映的是整股水流的能量替代某一元流的能量。l 问题：有人说问题：有人说“均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流，这均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流，这种说法能否正确？为什么？种说法能否正确？为什么？l 答：流动均匀与否是对流程而言，流动恒定与否是相对时间而言，这答：流动均匀与否是对流程而言，流动恒定与否是相对时间而言，这是判别流动的两个

10、不同规范。因此，这种说法是错误的。是判别流动的两个不同规范。因此，这种说法是错误的。l 问题：怎样判别粘性流体的两种流态问题：怎样判别粘性流体的两种流态层流和紊流？层流和紊流？l 答：用下临界雷诺数答：用下临界雷诺数Rec来判别。当雷诺数来判别。当雷诺数Re Rec时，流动为紊流。时，流动为紊流。l 当为圆管流时当为圆管流时,l 当为明渠流时当为明渠流时 。(R为水力半径为水力半径)Re2000ccdRe500ccR7农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题8l 问题：为何不能直接用临界流速作为判别流态层流和紊流的规范问题：为何不能直接用临界流速作为判别流态层流和紊流的规范？l

11、答：由于临界流速跟流体的粘度、流体的密度和管径当为圆管流时答：由于临界流速跟流体的粘度、流体的密度和管径当为圆管流时或水力半径当为明渠流时有关。而临界雷诺数那么是个比例常或水力半径当为明渠流时有关。而临界雷诺数那么是个比例常数，对于圆管流为数，对于圆管流为2000，对于明渠流为，对于明渠流为500，运用起来非常方便。，运用起来非常方便。l 当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？l 答：随答：随 d 增大，增大，Re 减小。减小。l 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？l 答答:层流

12、为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。层流为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。4RecdQd 8农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题9如下图，水流经过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：1当阀门开度一定，上游水位坚持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？2当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？3恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：1是恒定流。、是均匀流，是非均匀流。2管中为非恒定流。3有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。9农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题10

13、l 问题：在静止流体中，各点的测压管水头能否相等？在流动流体中？问题：在静止流体中，各点的测压管水头能否相等？在流动流体中？l 答：相等，均匀流、渐变流中同一断面上各点测压管水头相等，急变答：相等，均匀流、渐变流中同一断面上各点测压管水头相等，急变流中不相等。流中不相等。l 何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布能否均匀有何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布能否均匀有无关系？无关系？l 答：均匀流是指流线是平行直线的流动，答：均匀流是指流线是平行直线的流动，非均匀流是流线不是平行非均匀流是流线不是平行直线的流动，直线的流动，这个分类与过流断面上流速分布能否均匀没有关系

14、。这个分类与过流断面上流速分布能否均匀没有关系。10农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题11l 雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？l 答答:雷诺数本质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大雷诺数本质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘而粘性力占主导性力占主导,受粘性力的约束，流体质点做规那么运动。紊流时惯性受粘性力的约束，流体质点做规那么运动。紊流时惯性力占主导，遭到干扰构成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点力占主导，遭到干扰构成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点相互掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。相

15、互掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。l 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？当输水当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？l 答答:当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大；当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大；l 当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。11农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题12l 为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别为什么用下临界雷诺数，而不用

16、上临界雷诺数作为层流与紊流的判别准那么？准那么？l 答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面外形有关。断面外形有关。l 当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？l 答：不变，下临界雷诺数只取决于水流边境外形，即水流的过水断面答：不变，下临界雷诺数只取决于水流边境外形，即水流的过水断面外形。外形。l 两个不同管径的管道，经过不同粘滞性的液体，它们的临界雷诺数能两个不同管径的管道，经过不同粘滞性的液体，它们的临界雷诺数能否一样？否一样？l 答答:不一定。不一定

17、。l 能量损失有几种方式？产生能量损失的物理缘由是什么？能量损失有几种方式？产生能量损失的物理缘由是什么？l 答答:有沿程能量损失和部分能量损失两种。一是由于流体具有粘滞性有沿程能量损失和部分能量损失两种。一是由于流体具有粘滞性，二是由于固体边境条件的影响。，二是由于固体边境条件的影响。12农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题13问题：雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？答案：雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。Re=惯性力/粘滞力,随d增大，Re减小。13农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习

18、题14q 实践液体恒定总流的能量方程的适用条件实践液体恒定总流的能量方程的适用条件 及方程中，及方程中，z、hl 的物理意义分别是什么？的物理意义分别是什么？q 条件：条件：恒定流质量力仅为重力不可紧缩液体渐变流断面恒定流质量力仅为重力不可紧缩液体渐变流断面断面间无分流和汇流。断面间无分流和汇流。5分分 q z 单位分量液体过流断面所具有的位能重力势能、位置高单位分量液体过流断面所具有的位能重力势能、位置高度或位置水头。度或位置水头。q 单位分量液体过流断面所具有的压强压强势能或压强水单位分量液体过流断面所具有的压强压强势能或压强水头。头。q 总流单位分量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头

19、。总流单位分量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头。q hl 总流两过水断面间单位分量液体的平均能量损失或水头损失总流两过水断面间单位分量液体的平均能量损失或水头损失。p22aug p22aug14农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题15l实践气体恒定总流的能量方程中各项的物理意义分别是什么？实践气体恒定总流的能量方程中各项的物理意义分别是什么？这里这里p1，p2称为静压；称为静压；称为动压。称为动压。（a-）g为单位体积气为单位体积气体所受有效浮力，（体所受有效浮力，（z2-z1）为气体沿浮力方向升高的距离，乘积（）为气体沿浮力方向升高的距离，乘积（a-）g（z2-z1）

20、为）为1-1断面相对于断面相对于2-2断面单位体积气体的位能，称为位压。断面单位体积气体的位能，称为位压。22121212()()22alpg zzpp农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题16选择题例.如下图，p 表示绝对压强，pa表示大气压强，在试在图中括号内填写所表示的压强。问题：一元流动是A、均匀流；B、速度分布按直线变化；C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；D、限于直线流动。16农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题17问题：恒定流是 A、流动随时间按一定规律变化；B、流场中恣意空间点的运动要素不随时间变化；C、各过流断面的速度分布一样；D、各

21、过流断面的压强一样。问题：按延续介质的概念，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是极小量，又含有大量分子 的微元体。D17农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题18问题：理想流体的特征是 A、粘度是常数；B、不可紧缩；C、无粘性；D、符合pV=RT。问题：程度放置的渐扩管如下图，如忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系：p1 p2；B.p1=p2；C.p1 p2p3；q(c)p1p2p3；q(d)p2pa；q C.p0、或 AC图1 图232农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题q 绝对压强绝对压强pab

22、s、相对压强、相对压强p、真空值、真空值pv、当地大气压强、当地大气压强pa之间的关系之间的关系是是 。()q A、pabs=p+pv B、p=pabs+pa C、pv =pa-pabs q 流线与流线通常情况下流线与流线通常情况下 。q A、能相交也能相切、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切、仅能相交不能相切q C、仅能相切不能相交、仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切、既不能相交也不能相切q 一维流动中，一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大成立的条件截面积大处速度小，截面积小处速度大成立的条件是是 。q A、理想流体、理想流体 B、粘性流体、粘性流体 C、可紧缩流体、可

23、紧缩流体 D、不可紧缩流体、不可紧缩流体q 某风管的断面尺寸为某风管的断面尺寸为300mm、200mm，那么该风管的当量直径是，那么该风管的当量直径是 。q A、240mm B、250mm C、300mm D、200mmCCDA农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例：某段自来水管，d=100mm，v=1.0m/s。水温10，1试判别管中水流流态？2假设要坚持层流，最大流速是多少？解:1水温为10时，水的运动粘度0.0131cm2/s则：即：圆管中水流处在紊流状态。（2）要保持层流，最大流速是0.03m/s。计算题34农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题35q

24、 有一钢板制风管，断面尺寸有一钢板制风管，断面尺寸400mm200mm，管内气流平，管内气流平均速度为均速度为1.5m/s，气体运动粘滞系数为，气体运动粘滞系数为15.010-8 m2/s，判，判别管内气体的流态？别管内气体的流态？q 解：解：q 所以管内气体为紊流流动。所以管内气体为紊流流动。464 0.20.0672(0.20.4)44 0.0670.2670.267 1.5Re2.67 10200015.0 10ARdeRvde农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例例 如图示，轴流式风机的吸入管，内径如图示，轴流式风机的吸入管，内径D=0.3m，水测压计读数，水测压计读

25、数h=0.25m，空气容重，空气容重 =12.6N/m3，求风机的风量。，求风机的风量。1oh122Da农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题【解】选管轴线为基准面，计算断面1-1距进口足够远。列1-2断面间的能量方程，并不计能量损失。sm7.616.12980025.08.92smAvQ322236.43.047.61解得 故风量 2122000hv 水气气水 hgv 221oh122D37农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例例 图示锥形水管，图示锥形水管，1-1断面直径断面直径 d1=0.15m，中心点，中心点A的压强为的压强为7.2kN/m2，2-2断

26、面直径断面直径 d2=0.3m，中心点，中心点B的压强为的压强为6.1kN/m2，断面平均流速断面平均流速 v2=1.5m/s，A、B两点高差为两点高差为1m。试判别管中水流。试判别管中水流方向，并求两断面间的水头损失。方向，并求两断面间的水头损失。1122AB38农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题39【解】由延续性方程 2211AvAvsmddvAAvv615.03.05.1221221221 以过A点的程度面为基准面，计算两断面的总水头单位机械能1122AB39农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题1122AB mgvpzH57.28.9268.92.7

27、022211111mgvpzH74.18.925.18.91.6122222222因 ，故水流方向是 。21HH BA 水头损失 21HHhwm83.074.157.2农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题讨论：判别水流方向的根据是总水头由大到小，即单位机械能沿流减小，因流动阻力而转化为热能能量损失或水头损失。而不能片面地根据位置高低或压强大小去判别。41农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题l某大楼由铺设在地下的同一自来水管道供水，翻开二楼的水龙头测得水流速为12.0m/s，求翻开一楼的水龙头流速，设大楼的楼层高为4m。14.9m/sl变截面水管宽部分的面积 S1=0.08cm2，水管窄部分面积 S2=0.04cm2，水管中的压强降落是 25 Pa，求粗管中液体流动速度。=1.595 kg/m20.125m/sl水管里的水在压强P=4105 Pa的作用下流入房间，水管的内直径为2.0cm，管内水的流速为4.0m/s，引入到5m高处二层楼浴室的水管，内直径为1.0cm，试求浴室内水的流速16和压强2.23105。知水的密度为142