流体力学与流体机械试卷及答案7套

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1、第 51 页 共 51 页流体力学与流体机械期终试题1一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计30分)1在一定剪切力作用下，能够变形的物质都叫做流体。2流体之所以作为连续介质假设，是因为我们所研究的对象是由大量分子组成的宏观流体的机械运动。3流体的体积压缩系数P是一个有因次的物理量，其单位与流体压强的单位相反。4有势质量力的势函数与流体压强之间的关系可以写成 。5冷、热流体的相对压力沿高度方向的变化规律是不同的，位置越高的地方，冷气体的相对压力越大。6在稳定流场中，流体的当地加速度为零；在均匀流场中，流体的迁移加速度为零。7由速度分布式 可知，该速度场为三维的不稳定速度场。

2、8若流场中流体质点的流线与迹线均为圆周线，那么该流场一定是有旋流场。9在不可压缩三维无旋流场中，流函数与速度势函数同时满足拉普拉斯方程。10对于稳定的缓变流来说，在流道的某一过流截面上，各点的都相等。11由可知，通过圆管内层流流动的流体，其体积流量与管径的平方成正比。12在紊流附面层的层流底层区内，由于流体是分层流动的，所以该区域定为无旋流动。二、解答题：(每小题6分，计36分)1、在一直径为200 mm的圆筒内置一同心小圆筒，两筒之间的间隙为1.0 mm，其间充满动力粘度为0.52 Pas的油液，相对移动速度为0.5 m/s，问每米长圆筒所受的摩擦力是多少？2、某密闭圆筒形容器内充满液体水，

3、在以等角速度8.0 rad/s旋转的同时，还以等加速度a2.2 m/s2向上提升，试写出容器中液体水的等压面方程式。3、已知流体质点沿流线方向的速度分布式为 ，试写出流线方向的加速度表达式。4、已知平面流场的速度分布为 ，问流场中（1，1）点处的角变形速度及体积膨胀率各为多少5、已知某油嘴出口流量为3.92105 m3/s，油嘴前压力表读数为0.25 MPa，燃油密度为850 kg/m3，油嘴流量系数取0.82。问油嘴的出口直径需要多大？6、某一煤粉颗粒的体积V03.051012 m3，表面积A01.25107 m2，密度s1200 kg/m3，在静水中自由沉降，阻力系数CD0.45，问其自由

4、沉降速度为多少？三、计算题：(第1、2小题、每小题12分，第3小题10分，计34分)1、流量为0.065 m3/s的水，流过如图所示的变直径管段，截面处管径d1250 mm，截面处管径d2150 mm，、两截面高差为2.0 m，截面压力p1125 kN/m2，压头损失不计。试求截面的压力及水银压差计的读数。(12分)2、水从密闭容器A沿直径d25 mm、长度30 m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压力p1196.2 kPa，水面高H11.0 m，H25.0 m，沿程阻力系数0.025，局部阻力系数：阀门Kv4.0，弯头Kb0.3，试求水的流量。(12分)3、有一长为15 m、横截面半径为

5、2.0 m的半圆形底驳船如图所示，其吃水深度为2.2 m，在水中以9.0 km/h的速度行驶，水温为20(1.0106 m2/s，1000 kg/m3)，若按绕流平板考虑，并忽略端部效应的影响。试计算：(1) 驳船中部外侧附面层的厚度；(2) 驳船中部外侧壁面上的切应力；(3)* 驳船克服摩擦阻力所需要的功率(注：该小题附加5分)。 第1题附图 第2题附图 流体力学与流体机械期终试题2一、选择填空题：(每小题2.5分，共30分)1、流体之所以具有流动性，是因为（ ）。A流体分子与固体分子的大小及间距不同； B流体分子与固体分子的结构不同； C流体分子与固体分子的结构及分子间的作用力不同。2、对

6、于同样的压力增量，（ ），其体积变化率愈大，比较容易压缩。A体积弹性系数E值愈小的流体； B体积弹性系数E值愈大的流体； C体积弹性系数E值不变的流体。3、凡是满足（ ）平衡微分方程的质量力必然是有势质量力。A不可压缩流体； B可压缩流体； C理想流体。4、在平衡的流体中，作用于任意一点的质量力必定（ ）通过该点的等压面。A平行于； B垂直于； C以任意角度相交于。5、所谓稳定流场，是指流场中流体质点的流动参量不随（ ）而变化。A时间和空间坐标； B空间坐标； C时间。6、不可压缩流体在非稳定流动情况下的三维连续性方程是：（ ）。A； B； C。7、判断流场有旋还是无旋，主要决定于（ ）。A流

7、体微团本身的运动轨迹； B流体微团是否绕其自身轴旋转； C流线是否弯曲。8、源流的流函数的表达式为：（ ）。A； B； C。9、根据达希威斯巴赫公式可知，计算沿程阻力的主要任务是如何确定（ ）。A沿程阻力系数； B管道的长度和管径d； C管道截面的平均流速。10、管道截面突然扩大时的局部阻力hj的大小与（ ）的平方成正比。A进口管的平均速度； B出口管的平均速度； C进出口管的平均速度差。11、粘性流体在直圆管道内作层流流动时，是（ ）。A有旋流动； B无旋流动； C既可以是有旋流动，也可以是无旋流动。12、无论是层流附面层还是紊流附面层，壁面上的摩擦切应力 w沿流动方向都是逐渐（ ）的。A减

8、小； B增大； C不变二、解答题：(每小题5分，共25分)1、已知某液体的运动粘度为4.5106 m2/s，比重为0.86，问其密度和动力粘度各为多少？2、某火焰炉炉膛高度为2.8m，炉气重度为2.42N/m3，炉外大气重度为11.42N/m3，零压面位于炉底，问位于炉顶的炉气相对压力为多少？3、已知某二维不可压缩流场的速度分布为，写出x轴方向的迁移加速度分量的表达式。4、20的水(1.0106m2/s)以5.0m/s的流速通过直径d100mm、管壁粗糙度0.25mm的直圆管道，问流动是否处于紊流阻力平方区？5、已知密度为1.2kg/m3的粘性流体在一直圆管道内以20m/s的速度紊流流动，摩擦

9、阻力系数为0.02，问管壁处的摩擦切应力为多少？三、计算题：(共45分)1、在倾角60的堤坡上有一圆形泄水孔，孔口装一直径d1.2m的平板闸门，闸门中心位于水深h3.5m处，闸门a端有一铰链，b端有一钢索可将闸门打开。若不计闸门及钢索的自重，求开启闸门所需的力F。(10分)2、压缩空气罐与一文丘里式的引射器相连接，已知d175mm，d2150mm，h500mm，阻力不计。问：(1)气罐压力p0多大方能将B池的水抽出？(2)此时引射器扩张段所受流股的反推力是多少？(12分)3、不可压缩理想流体平面势流的速度势为，试求其流速及流函数，并求通过连接(0，0)及(1，1)两点的直线段的流体流量。(11

10、分)4、在长度为1000m，直径为d300mm的管道上，并联一根直径相同、长度500m的支管(图中虚线)，若水位差H25m，摩擦阻力系数0.02，不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。(12分) 题1图 题2图 题4图流体力学与流体机械期终试题3一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计30分)1流体动力粘度的因次是 。2付鲁德准数只是反映重力场的相似，它在通常的流体流动中不是决定性准数，而是一个被决定性准数。3所谓粘性流体的“稳定性”，就是流场中的所有流动参量都不随时间而变化，亦即稳定流动。4无黏性理想的可压缩流体在流动过程中，其机械能是守恒的，总能量也是守恒的。5

11、亚音速气流在等截面有摩擦的绝热管道内流动时，其流速逐渐提高，温度逐渐降低，流体的体积得到膨胀。6低马赫数()的亚音速气流在等截面有摩擦有热交换的管道中等温流动时，其流速逐渐提高，压力逐渐降低，并且不断地向外界散热。7按射流流体的流动状态不同，有层流射流和紊流射流之分。一般按喷口直径和出口流速计算的雷诺数大于2300以后即为紊流射流。8所谓质量平均温差，就是用该温差乘以某射流截面的质量流量，便得到射流该截面上真实的相对焓值，常用符号表示。9在烟囱抽力不变的情况下，若将烟道闸板逐渐压下，则烟道的阻力将会增大，炉膛内的零压面将逐渐上升。10在流量、尺寸、转速相同的条件下，前弯式叶轮产生的理论压头将大

12、于后弯式叶轮产生的理论压头。11泵或风机的效率可分为机械效率、容积效率和水力效率，其总效率等于各分效率之积。12泵或风机并联运行的特点是：各台机器的压头相同，而总流量等于各台机器单独运行的流量之和。二、简答题：(每小题6分，计30分)1、溢水堰模型的几何相似倍数为1/20，模型堰所受推力为300 N，试问原型堰所受的推力为多少？2、温度为15 ，马赫数为1.47的超音速气流（k1.4，R287 J/kgK）通过一道正激波，已知临界音速为371.5 m/s。问激波后的气流速度为多少？3、平面射流喷口宽度为50 mm，射程5.0 m处距轴线1.0 m的地方流速为2.5 m/s，问该射流截面轴线速度

13、为多少？(取喷口紊流系数a0.12)4、已知某圆柱形烟囱的高度为100 m，烟囱内烟气平均温度为650 ，烟囱外的环境温度为28 ，在标准状态下，烟气的密度为1.32 kg/m3，空气的密度为1.293 kg/m3，烟囱内的压力损失为15 Pa不计烟气温降的影响。问烟囱的实际抽力(底部负压值)有多大？5、一台水泵转速n2900 r/min时，扬程H100 m，流量Q0.17 m3/s，轴功率N185 kW，问该泵的效率和比转数各为多少？三、计算题：(每小题10分，计40分)1、油池通过直径d200 mm的管路输送Q90 L/s的石油，油的粘度为72.7106 m2/s，现在几何相似倍数为1/5

14、的模型中研究避免油面发生旋涡而卷入空气的最小油深hmin，试验应保证Re数和Fr数都相等。问：(1)模型中液体的流量和粘度应为多少？(2)模型中观察到最小液深hmin为50 mm时，原型中的最小油深hmin应为多少？ 题1图2、空气在直径为150 mm的管道中等熵流动，其质量流量为2.2 kg/s，滞止温度为36 ，在管道某截面处的静压为45.6 kN/m2，已知k1.4，R287J/kgK。试求该截面处的流速u、马赫数M及滞止压力p0。3、岗位送风所设风口距地面4.2 m垂直向下，要求在工作区(距地面1.6 m高范围)造成直径为1.6 m的射流截面，限定轴心速度为2.2 m/s，求送风口直径

15、、出口风速和出口风量。(风口的紊流系数a0.075)4、已知离心式风机叶轮外径D2500 mm，出口宽度b2100 mm，出口安装角230，转速n1500 r/min，风量QT8000 m3/h，忽略叶片厚度，试绘制出口速度三角形。若叶轮进口气流沿径向流入，空气密度1.2 kg/m3，涡流系数K0.85。求理论风压pT及理论功率NT。流体力学与流体机械期终试题4一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计25分)1体积弹性系数E愈大的流体愈难压缩。2流体的粘性是由流体分子间的内聚力和分子不规则热运动时的动量交换所产生的。3因为当流体处于静止状态时，流体中的压力称为流体的静压力，

16、所以运动状态下的流体内部没有静压力。4在稳定流动的流场中，流体质点的当地加速度和迁移加速度都等于零。5在弯曲流线的主法线方向上，随流线曲率半径的增大，流体的压力不断增大，而流速则不断减小。6断判流场有旋或无旋，主要取决于流体微团本身的运动轨迹，而与流场的速度分布无关。7在非稳定流动的条件下，两条流线间通过的流体体积流量并不为一常数。8偶极流就是同强度的点源和点汇在同一点上简单叠加的结果。9粘性流体的沿程阻力总是与平均流速的平方成正比。10平板紊流附面层的厚度随流动距离x的变化曲线为二次抛物线。二解答题：（每小题6分，共30分）1有一底面积为0.40.5m2、质量为5.5kg的木块，从一与水平面

17、成30角并涂有润滑油的斜面等速下滑，已知木块下滑的速度u=l.0m/s，油的粘度=0.135Pas，问该油膜的厚度为多少？2有一方程组为，该方程组可以用来描述不可压缩流体的平面流动吗？请导出流线方程。3已知平面势流的流函数 (m2/s)，问通过连接(0，0)点和(1，1)点的直线段间流体的体积流量为多少？4有一矩形截面的小排水沟，水深180mm，底宽200mm，流速0.15m/s，水的运动粘度为1.010-6m2/s，试判别流态。5一块长500mm、宽150mm的光滑平板置于流速为0.6m/s的油中，已知油的比重为0.93，运动粘度为7510-6m2/s，问光滑平板单面上的摩擦阻力为多少。三计

18、算题：（每小题15分，共45分）1有一弧形闸门，宽2m，圆心角=30，半径r=3.2m，闸门转轴与水平面齐平，求作用在闸门上的静水总压力的大小与方向(即合力与水平面的夹角)。2下部水箱重220N，其中盛水重900N，如果此箱放在秤台上，受如图的恒定水流作用。问秤的读数是多少3用突然扩大管道使平均流速由u1减小到u2，若直径d1=280mm，流速u1=2.6m/s，试求使测压管液面差h成为最大值的u2及d2，并求最大h值。 题1流体力学与流体机械期终试题5一填空题：(每小题2分，共24分)1按温度条件的不同，可将模型实验分为（ ）和（ ）两大类。2斯特罗哈准数体现的是运动流体所受到的（ ）与（

19、）之间的比值关系。3对于亚音速等熵流动，随着管道截面的增加，流体的速度将逐渐（ ），温度逐渐（ ），流体的体积受到（ ）。4超音速气流在等截面有摩擦的管道中作等温流动时，其流速沿程将不断（ ），压力和密度沿程将不断（ ），在这种情况下，气流必须不断地（ ）才能够维持其等温流动。5在（ ）条件下，单位时间内通过射流各截面的流体动量保持不变的特征，称为射流的（ ）。6所谓质量平均流速，就是用（ ）乘以相应截面的（ ），即可得到单位时间内通过该截面的真实动量。7在烟囱抽力不变的情况下，若将烟道闸板逐渐压下，则烟道的阻力将会（ ），炉膛内的零压面将逐渐（ ）。8按出口安装角的不同，叶轮一般可以分为三种

20、型式，当出口安装角（ ）90时，称为后弯式叶轮，这时叶片的出口方向与叶轮的旋转方向（ ）。9泵或风机的叶片安装角是指（ ）与（ ）的反向夹角，它表示（ ）的方向。10所谓风机的静压，就是将流体所获得的（ ）中减去风机（ ）后所剩余的部分。11将（ ）曲线与（ ）曲线用相同比尺绘在一张图上，这两条曲线的交点就是泵或风机的（ ）。12两台相同规格的离心式风机串联运行时所提供的全风压（ ）它们单独运行时的全风压之和，而所提供的总风量（ ）它们单独运行时的风量。二解答题：（每小题6分，共30分）1对某防浪堤进行模型实验，几何相似倍数为1/60，测得浪的压力为100N，问作用在原型防浪堤上浪的压力是多少

21、？2滞止温度为37的空气在直径为300mm的管道内作绝热流动，已知空气的绝热指数为1.4，气体常数为287J/kgK。问其临界流速和极限流速各为多少？3已知旋流器叶片的内外径之比为0.6，叶片安装角为30，问该旋流器所产生的旋流是弱旋流还是强旋流？4已知某烟囱的高度为85 m，烟囱内烟气平均温度为700，烟囱外的环境温度为20，在标准状态下，烟气的密度为1.32kg/m3，空气的密度为1.293kg/m3，问烟囱的理论抽力有多大？5已知某水泵铭牌上参量为n2900r/min，H100m，Q=648m3/h。问该水泵的比转数ns是多少？三计算题：（第1小题10分，第2、3、4小题各12分，共46

22、分）1用同一根管路通过空气进行水管阀门的局部阻力系数测定，已知水的密度为1000kg/m3，运动粘度为1.0106m2/s，空气的密度为1.2kg/m3，运动粘度为15106m2/s，管路直径为50mm，水的流速为2.5m/s时。问：(1)空气流速应为多大？(2)通过空气时测得的压差应扩大多少倍方可与通过水时的压差相同？2氦气作可逆绝热流动，已知1截面的参量为t160，u112m/s，2截面处u2180m/s，氦气的绝热指数为k1.66，气体常数为R2078J/kgK。试求t2、M1和M2以及p2/p1。3已知平面射流的喷口长度为2.0m，高为40mm，出口流量为0.8m3/s。求射程1.6m

23、处的轴心速度、质量平均速度和流量。取a0.12。4有一离心式水泵，其叶轮外径为D2200mm，叶片出口安装角为230，出口径向分速度为cr25.4m/s，转速为n1800r/min。设流体径向流入叶轮。(1)试求理论扬程HT；(2)若使叶轮反向旋转，理论扬程又为多少？(3)将二者进行比较。流体力学与流体机械期终试题6一填空题：（每小题2分，共24分）1流体只能够抵抗( )，而不能够承受( )，也不能抵抗( )变形。2构成气体粘性的主要因素是气体( )作( )时，在不同速度层间所进行的( )。3从能量意义上来说，流体静力学方程 中各项的单位是( )。4所谓正压，就是流体的( )压力高于当地( )

24、压力时，流体的( )压力值。5流体在弯曲的流道中流动时，其( )侧的流速高，而( )侧的流速低。6运动流体的总压头为( )、( )和( )三者之和，其表达式为( )。7线变形运动是指流体微团的( )随时间在变化，而微团的( )和( )并不改变的一种变形运动。8在势流流场中，速度势函数的梯度就是流体的( )，而且( )与( )处处正交。9实际流体在流动过程中，只要存在( )，在相对运动的流层间就必定会产生( )，从而形成流动阻力。10所谓水力光滑，是指( )的厚度大于壁面的( )，壁面的( )全部被( )所覆盖的情形。11当粘性流体绕物体流动时，可将整个绕流流场划分为( )区、( )区和( )区

25、。12对于绕流平板而言，层流附面层转变为紊流附面层的临界雷诺数的范围是Rexc=( )，在工程上常取Rexc=( ) 。二解答题：（每小题5分，共30分）1问：温度为30的完全气体在等压过程中的体积膨胀系数是多少？2质量为50kg、密度为800kg/m3的液体，在有势质量力的作用下处于平衡状态，问该液体内部的压力分布规律如何？3已知二维流场速度分布为，问=1秒时，（1，1）点的加速度为多少？4已知某流场的流函数为（为常数），流体的密度为，问流场的速度分布如何？通过A（1，）和B（2，）两点间的流体的质量流量为多少？5某流体流经一扩张形管道，已知进出口管径之比为，问哪个截面的雷诺数大？它们的比值

26、为多少？6流速为20m/s、粘度为1510-6m2/s的流体纵向流过一长度为15m的平板，问板末端处附面层的厚度为多少？三计算题：（第1、2小题每题11分，第3、4小题每题12分，共46分）1在倾角=45的堤坡上有一圆形泄水口(如图所示)，孔口上装有直径d=1.2m的平板闸门，闸门中心位于水深h=3m处，闸门上端a有一铰链，下端b有一钢索可将闸门打开，不计闸门及钢索重量，求开启闸门所需要的力F。2直径为d1=700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500mm的两支管(如图所示)，A-A截面压力为70kN/m2，管道流量Q=0.6m3/s，两支管流量相等，不计压头损失，求支墩所受水流的水平推力

27、。3图示为通风机向水平风道的送风系统，已知干管直径d1=300mm，长度=200m，末端接两支管，支管一直径d2=150mm，长度=300m；支管二是截面为0.15m0.2m的矩形管，长度=250m，通风机送风量Q=0.5m3/s，各管段沿程阻力系数均为=0.03，空气密度=1.20kg/m3，忽略局部阻力，试求通风机所提供的风压值。 题1附图 题2附图 题3附图4一块长4m、宽2m的平板，以u=5m/s的速度在20的水(=106m2/s)中运动，若边界层内的速度分布为，边界层厚度与沿板长方向坐标x的关系为，试求平板上的总阻力。流体力学与流体机械期终试题7一是非题：(对者打“”，错者打“”，每

28、小题2.5分，计25分)1为了保证流体的流动相似，必须具备几何相似、运动相似和动力相似三个条件。2城市污水在下水道内流动时的决定性准数为付鲁德准数和欧拉准数。3声音在高温环境中的传播速度小于在低温环境中的传播速度。4超音速气流在等截面有摩擦的绝热管道中流动时，其体积是逐渐减小的。5单位时间内通过射流各截面的流体动量保持不变的特征，称为射流的运动特征。6适当提高流体的压力和速度，可以增大旋流器的旋流强度。7在烟囱抽力不变的情况下，烟道阻力增大时，炉膛内的零压面将上升。8流体在泵或风机中所获得的理论压头与流体的种类和性质无关。9风机的静压就是风机叶轮出口静压与进口静压之差。10两台相同规格的离心泵

29、并联运行时所提供的总流量等于它们单独运行时的流量之和。二解答题：（每小题6分，共30分）1某水库模型的几何相似倍数为1/256，开闸后5分钟可放空库水，问原型水库放空库水需要多少时间？2已知30的空气在滞止状态下的比焓为303.2 kJ/kg，绝热流动状态下的比焓为283.2 kJ/kg，问其流速为多少？3已知旋流器叶片的内外径之比为0.8，叶片安装角为45，问该旋流器所产生的旋流是弱旋流还是强旋流？4已知某烟囱的高度为80 m，烟囱内烟气平均温度为650，烟囱外的环境温度为20，在标准状态下，烟气的密度为1.30kg/m3，空气的密度为1.293kg/m3，问烟囱的理论抽力有多大？5已知某风

30、机在设计工况下的流量为Q=9360 m3/h，全风压为p=1060 Pa，若该风机的效率为=75%，问轴功率是多少？三计算题：（每小题15分，共45分）120的空气(a=1.2kg/m3，a=15.0106m2/s)在直径为600 mm的光滑风管中以8 m/s的速度运动，现用直径为60 mm的光滑水管进行模拟试验，为了保证动力相似，水管中的流速应为多大？若在水管中测得压力降为450 mmH2O，那么在原型风管中将产生多大的压力降？设水温为20(w=998.2kg/m3，w=1.0106m2/s)。2空气经一收缩形喷管作等熵流动，已知进口截面流动参量为p1=400 kN/m2，T1=365K，u

31、1=125 m/s，出口截面温度T2=336K，喷管进、出口直径分别为d1=200mm，d2=150mm，求通过喷管的质量流量G和出口流速u2及压力p2。3一圆形射流以6.5m/s的速度向含有粉尘浓度为0.06103kg/m3的室内喷射洁净空气工作地点允许的质量平均浓度为0.04103kg/m3，要求该处射流直径不小于2.2m。试求：(1)喷口的直径；(2)工作地点射流的轴心速度；(3)喷口距工作地点的距离(取a=0.08)。流体力学与流体机械试题解答1一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计30分)1在一定剪切力作用下，能够变形的物质都叫做流体。2流体之所以作为连续介质假

32、设，是因为我们所研究的对象是由大量分子组成的宏观流体的机械运动。3流体的体积压缩系数P是一个有因次的物理量，其单位与流体压强的单位相反。4有势质量力的势函数与流体压强之间的关系可以写成 。5冷、热流体的相对压力沿高度方向的变化规律是不同的，位置越高的地方，冷气体的相对压力越大。6在稳定流场中，流体的当地加速度为零；在均匀流场中，流体的迁移加速度为零。7由速度分布式 可知，该速度场为三维的不稳定速度场。8若流场中流体质点的流线与迹线均为圆周线，那么该流场一定是有旋流场。9在不可压缩三维无旋流场中，流函数与速度势函数同时满足拉普拉斯方程。10对于稳定的缓变流来说，在流道的某一过流截面上，各点的都相

33、等。11由可知，通过圆管内层流流动的流体，其体积流量与管径的平方成正比。12在紊流附面层的层流底层区内，由于流体是分层流动的，所以该区域定为无旋流动。二、解答题：(每小题6分，计36分)1、在一直径为200 mm的圆筒内置一同心小圆筒，两筒之间的间隙为1.0 mm，其间充满动力粘度为0.52 Pas的油液，相对移动速度为0.5 m/s，问每米长圆筒所受的摩擦力是多少？已知：d200 mm，1.0 mm，0.52 Pas，u0.5 m/s。解：因间隙很小，认为间隙内油液的速度分布为线性变化，因而其速度梯度为 每米圆柱体与油液的接触面积为 将以上数据代入牛顿内摩擦定律公式，则得到每米长圆筒所受的摩

34、擦力为 2、某密闭圆筒形容器内充满液体水，在以等角速度8.0 rad/s旋转的同时，还以等加速度a2.2 m/s2向上提升，试写出容器中液体水的等压面方程式。已知：8.0 rad/s，a2.2 m/s2，g9.8 m/s2。解：取圆柱坐标系，坐标原点取在旋转抛物面顶点上。得等压面微分方程为 积分上式得 代入已知数据，得等压面方程为 3、已知流体质点沿流线方向的速度分布式为 ，试写出流线方向的加速度表达式。解：流线方向的加速度表达式为 4、已知平面流场的速度分布为 ，问流场中（1，1）点处的角变形速度及体积膨胀率各为多少？解：角变形速度为 体积膨胀率为 5、已知某油嘴出口流量为3.92105 m

35、3/s，油嘴前压力表读数为0.25MPa，燃油密度为850 kg/m3，油嘴流量系数取0.82。问油嘴的出口直径需要多大？已知：Q3.92105 m3/s，pm0.25MPa，850 kg/m3，0.82。解：由管嘴出流计算式，有 油嘴的出口直径为 6、某一煤粉颗粒的体积V03.051012 m3，表面积A01.25107 m2，密度s1200 kg/m3，在静水中自由沉降，阻力系数CD0.45，问其自由沉降速度为多少？已知：V03.051012 m3，A01.25107 m2，s1200 kg/m3，CD0.45。解：由颗粒的自由沉降速度计算式，得煤粉颗粒自由沉降速度为 三、计算题：(第1、

36、2小题、每小题12分，第3小题10分，计34分)1、流量为0.065 m3/s的水，流过如图所示的变直径管段，截面处管径d1250 mm，截面处管径d2150 mm，、两截面高差为2.0 m，截面压力p1125 kN/m2，压头损失不计。试求截面的压力及水银压差计的读数。(12分) 已知：Q0.065 m3/s，d1250 mm，d2150 mm，H2.0 m，p1125 kN/m2。解：(1) 由连续性方程，得 (2) 列出、两截面间的伯努利方程，基准面取在截面上；同时列出U型管的静力学方程， 得 2、水从密闭容器A沿直径d25 mm、长度30 m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压力p

37、1196.2 kPa，水面高H11.0 m，H25.0 m，沿程阻力系数0.025，局部阻力系数：阀门Kv4.0，弯头Kb0.3，试求水的流量。(12分) 已知：d25 mm，30 m，pm1196.2 kPa，H11.0 m，H23.0 m，0.025，Kv4.0，Kb0.3，Ke0.5，Ko1.0。解：(1) 列两容器液面间的伯努利方程，基准面取在地面上，得 则 阻抗为 由式(576) ，得流量为 3、有一长为15 m、横截面半径为2.0 m的半圆形底驳船如图所示，其吃水深度为2.2 m，在水中以9.0 km/h的速度行驶，水温为20(1.0106 m2/s，1000 kg/m3)，若按绕

38、流平板考虑，并忽略端部效应的影响。试计算：(1) 驳船中部外侧附面层的厚度；(2) 驳船中部外侧壁面上的切应力；(3)* 驳船克服摩擦阻力所需要的功率(注：该小题附加5分)。 已知：L15 m，u9.0 km/h2.5 m/s，1.0106 m2/s，1000 kg/m3。解：(1) 先确定临界转变点的位置，取Rexc5105。由 ，得 因此，可以认为驳船外侧面上的附面层均为紊流附面层。(2) 驳船中部的流动雷诺数为 那么，驳船中部外侧附面层的厚度为 (3) 驳船中部外侧壁面上的切应力为 (4) 驳船末端的流动雷诺数为 驳船克服摩擦阻力所需要的功率为 流体力学与流体机械试题解答2一、选择填空题

39、：(每小题2.5分，共30分)1、流体之所以具有流动性，是因为（ C ）。A流体分子与固体分子的大小及间距不同； B流体分子与固体分子的结构不同； C流体分子与固体分子的结构及分子间的作用力不同。2、对于同样的压力增量，（ A ），其体积变化率愈大，比较容易压缩。A体积弹性系数E值愈小的流体； B体积弹性系数E值愈大的流体； C体积弹性系数E值不变的流体。3、凡是满足（ A ）平衡微分方程的质量力必然是有势质量力。A不可压缩流体； B可压缩流体； C理想流体。4、在平衡的流体中，作用于任意一点的质量力必定（ B ）通过该点的等压面。A平行于； B垂直于； C以任意角度相交于。5、所谓稳定流场，

40、是指流场中流体质点的流动参量不随（ C ）而变化。A时间和空间坐标； B空间坐标； C时间。6、不可压缩流体在非稳定流动情况下的三维连续性方程是：（ A ）。A； B； C。7、判断流场有旋还是无旋，主要决定于（ B ）。A流体微团本身的运动轨迹； B流体微团是否绕其自身轴旋转； C流线是否弯曲。8、源流的流函数的表达式为：（ B ）。A； B； C。9、根据达希威斯巴赫公式可知，计算沿程阻力的主要任务是如何确定（ A ）。A沿程阻力系数； B管道的长度和管径d； C管道截面的平均流速。10、管道截面突然扩大时的局部阻力hj的大小与（ C ）的平方成正比。A进口管的平均速度； B出口管的平均速

41、度； C进出口管的平均速度差。11、粘性流体在直圆管道内作层流流动时，是（ A ）。A有旋流动； B无旋流动； C既可以是有旋流动，也可以是无旋流动。12、无论是层流附面层还是紊流附面层，壁面上的摩擦切应力 w沿流动方向都是逐渐（ A ）的。A减小； B增大； C不变。二、解答题：(每小题5分，共25分)1、已知某液体的运动粘度为4.5106 m2/s，比重为0.86，问其密度和动力粘度各为多少？已知：4.5106 m2/s，S0.86。解：液体的密度为 液体的动力粘度为 2、某火焰炉炉膛高度为2.8m，炉气重度为2.42N/m3，炉外大气重度为11.42N/m3，零压面位于炉底，问位于炉顶的

42、炉气相对压力为多少？已知：g2.42N/m3，a11.42N/m3，H2.8m，pm10。解：列炉底至炉顶炉气的静力学方程，基准面取在炉底处，得 则位于炉顶的炉气相对压力为 3、已知某二维不可压缩流场的速度分布为，写出x轴方向的迁移加速度分量的表达式。已知：，。解：x轴方向的迁移加速度分量的表达式为 4、20的水(1.0106m2/s)以5.0m/s的流速通过直径d100mm、管壁粗糙度0.25mm的直圆管道，问流动是否处于紊流阻力平方区？已知：1.0106m2/s，5.0m/s，d100mm，0.25mm。解：进入紊流阻力平方区的临界雷诺数为 管内流动雷诺数为 由于，所以流动是处于紊流阻力平

43、方区。5、已知密度为1.2kg/m3的粘性流体在一直圆管道内以20m/s的速度紊流流动，摩擦阻力系数为0.02，问管壁处的摩擦切应力为多少？已知：1.2kg/m3，20m/s，0.02。解：根据直圆管道的受力平衡关系可得 由此得到管壁处的摩擦切应力为 三、计算题：(共45分)1、在倾角60的堤坡上有一圆形泄水孔，孔口装一直径d1.2m的平板闸门，闸门中心位于水深h3.5m处，闸门a端有一铰链，b端有一钢索可将闸门打开。若不计闸门及钢索的自重，求开启闸门所需的力F。(10分)已知：d1.2m，hch3.5m，60。解：(1) 闸门所受的总压力为 (2) 压力中心到闸门中心的距离为 (3) 对闸门

44、上端a点取矩，得 则开启闸门所需要的力为 2、压缩空气罐与一文丘里式的引射器相连接，已知d175mm，d2150mm，h500mm，阻力不计。问：(1)气罐压力p0多大方能将B池的水抽出？(2)此时引射器扩张段所受流股的反推力是多少？(12分)已知：d175mm，d2150mm，h500mm。解：(1) 依据题意，列吸水管的静力学方程，得 ， 。列1、2两截面间的伯努利方程和连续性方程 或写成 代入伯努利方程，整理得 列气罐至喷口的伯努利方程，得 即气罐压力p0必须大于或等于327 Pa才能将B池中的水抽出。(2) 设引射器扩张段所受流股的反推力为F，方向向左。由，得 ； 在流向上列1、2截面

45、间的动量方程 ，得 3、不可压缩理想流体平面势流的速度势为，试求其流速及流函数，并求通过连接(0，0)及(1，1)两点的直线段的流体流量。(11分)已知：解：(1) 速度分量为 流速为 将速度分量代入流函数的微分式，得 积分得 (2) 令积分常数C等于零，则，那么，通过连接(0，0)及(1，1)两点的直线段的流体流量为 4、在长度为1000m，直径为d300mm的管道上，并联一根直径相同、长度500m的支管(图中虚线)，若水位差H25m，摩擦阻力系数0.02，不计局部损失，试求支管并联前后的流量及其比值。(12分)已知：d300mm，500m，H25m，0.02。解：设长度为500m管段的阻抗

46、为，则 (1) 在支管并联之前，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，得 则流量为 (2) 在支管并联之后，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，得 则流量为 那么 将并联前后的流量相比，可得 流体力学与流体机械试题解答3一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计30分)1流体动力粘度的因次是 。2付鲁德准数只是反映重力场的相似，它在通常的流体流动中不是决定性准数，而是一个被决定性准数。3所谓粘性流体的“稳定性”，就是流场中的所有流动参量都不随时间而变化，亦即稳定流动。4无黏性理想的可压缩流体在流动过程中，其机械能是守恒的，总能量也是守恒的。5亚音速气

47、流在等截面有摩擦的绝热管道内流动时，其流速逐渐提高，温度逐渐降低，流体的体积得到膨胀。6低马赫数()的亚音速气流在等截面有摩擦有热交换的管道中等温流动时，其流速逐渐提高，压力逐渐降低，并且不断地向外界散热。7按射流流体的流动状态不同，有层流射流和紊流射流之分。一般按喷口直径和出口流速计算的雷诺数大于2300以后即为紊流射流。8所谓质量平均温差，就是用该温差乘以某射流截面的质量流量，便得到射流该截面上真实的相对焓值，常用符号表示。9在烟囱抽力不变的情况下，若将烟道闸板逐渐压下，则烟道的阻力将会增大，炉膛内的零压面将逐渐上升。10在流量、尺寸、转速相同的条件下，前弯式叶轮产生的理论压头将大于后弯式

48、叶轮产生的理论压头。11泵或风机的效率可分为机械效率、容积效率和水力效率，其总效率等于各分效率之积。12泵或风机并联运行的特点是：各台机器的压头相同，而总流量等于各台机器单独运行的流量之和。二、简答题：(每小题6分，计30分)1、溢水堰模型的几何相似倍数为1/20，模型堰所受推力为300 N，试问原型堰所受的推力为多少？已知：1/20，m，Fm300 N。解：将牛顿准数Ne与付鲁德准数Fr进行组合，得 根据组合后的准数相等，即 ，得 2、温度为15 ，马赫数为1.47的超音速气流（k1.4，R287 J/kgK）通过一道正激波，已知临界音速为371.5 m/s。问激波后的气流速度为多少？已知：

49、t115 ，M11.47，a*371.5 m/s，k1.4，R287 J/kgK。解：正激波前的气流速度为 根据正激波前后的速度关系式 ，得正激波后的气流速度为 3、平面射流喷口宽度为50 mm，射程5.0 m处距轴线1.0 m的地方流速为2.5 m/s，问该射流截面轴线速度为多少？(取喷口紊流系数a0.12)已知：B025 mm，s5.0 m，y1.0 m，u2.5 m/s，取紊流系数a0.12。解：(1) 由，求射程5.0m处射流的半宽度 (2) 由施利希廷公式，求得射程5.0 m处射流轴线速度为 4、已知某圆柱形烟囱的高度为100 m，烟囱内烟气平均温度为650 ，烟囱外的环境温度为28

50、 ，在标准状态下，烟气的密度为1.32 kg/m3，空气的密度为1.293 kg/m3，烟囱内的压力损失为15 Pa，不计烟气温降的影响。问烟囱的实际抽力(底部负压值)有多大？已知：H100 m，tg650 ，ta28 ，g01.32 kg/m3，a01.293 kg/m3，p15 Pa 。解：列烟囱底部至顶部的伯努利方程，注意到z20，z3H，pm30，u2u3，得 则烟囱的实际抽力为752.4 Pa。5、一台水泵转速n2900 r/min时，扬程H100 m，流量Q0.17 m3/s，轴功率N185 kW，问该泵的效率和比转数各为多少？已知：n2900 r/min，H100 m，Q0.17

51、 m3/s，N185 kW。解：(1) 该泵的效率为 (2) 比转数为 三、计算题：(每小题10分，计40分)1、油池通过直径d200 mm的管路输送Q90 L/s的石油，油的粘度为72.7106 m2/s，现在几何相似倍数为1/5的模型中研究避免油面发生旋涡而卷入空气的最小油深hmin，试验应保证Re数和Fr数都相等。问：(1)模型中液体的流量和粘度应为多少？(2)模型中观察到最小液深hmin为50 mm时，原型中的最小油深hmin应为多少? 已知：d200 mm，Q90 L/s，72.7106 m2/s，1/5，hmin，m50 mm。解：(1) 保证Re数和Fr数都相等，即 ，并注意到，

52、得 ； 联立以上两式，解得 ； (2) 根据几何相似，可得 2、空气在直径为150 mm的管道中等熵流动，其质量流量为2.2 kg/s，滞止温度为36 ，在管道某截面处的静压为45.6 kN/m2，已知k1.4，R287J/kgK。试求该截面处的流速u、马赫数M及滞止压力p0。已知：d150 mm，G2.2 kg/s，t036 ，T0309 K，p45.6 kN/m2，k1.4，R287 J/kgK。解：(1) 由连续性方程和能量方程，可得 代入数据解之，得 求解上述方程，负数根舍去，得 (2) 由连续性方程，得 则马赫数为 (3) 由压力比计算式，得 3、岗位送风所设风口距地面4.2 m垂直

53、向下，要求在工作区(距地面1.6 m高范围)造成直径为1.6 m的射流截面，限定轴心速度为2.2 m/s，求送风口直径、出口风速和出口风量。(风口的紊流系数a0.075)已知：s4.2 m1.6 m2.6 m，D1.6 m，R0.8 m，um2.2 m/s，a0.075。解：(1) 首先假设工作区在射流主体段内，并取风口的紊流系数a0.075，则由式 ，得 所以送风口的直径为 d00.274 m。(2) 由 ，求得送风口速度为 (3) 送风口的送风量为 (4) 校核工作区 说明工作区位于射流主体段内。4、已知离心式风机叶轮外径D2500 mm，出口宽度b2100 mm，出口安装角230，转速n

54、1500 r/min，风量QT8000 m3/h，忽略叶片厚度，试绘制出口速度三角形。若叶轮进口气流沿径向流入，空气密度1.2 kg/m3，涡流系数K0.85。求理论风压pT及理论功率NT。已知：D2500 mm，b2100 mm，230，n1500 r/min，190，1.2 kg/m3，QT8000 m3/h，K0.85。解：(1) 因为 由和及2绘制出口速度三角形如下图所示，。 (2) 理论风压为 (3) 理论功率为 流体力学与流体机械试题解答4一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计25分)1体积弹性系数E愈大的流体愈难压缩。2流体的粘性是由流体分子间的内聚力和分子

55、不规则热运动时的动量交换所产生的。3因为当流体处于静止状态时，流体中的压力称为流体的静压力，所以运动状态下的流体内部没有静压力。4在稳定流动的流场中，流体质点的当地加速度和迁移加速度都等于零。5在弯曲流线的主法线方向上，随流线曲率半径的增大，流体的压力不断增大，而流速则不断减小。6断判流场有旋或无旋，主要取决于流体微团本身的运动轨迹，而与流场的速度分布无关。7在非稳定流动的条件下，两条流线间通过的流体体积流量并不为一常数。8偶极流就是同强度的点源和点汇在同一点上简单叠加的结果。9粘性流体的沿程阻力总是与平均流速的平方成正比。10平板紊流附面层的厚度随流动距离x的变化曲线为二次抛物线。二解答题：

56、（每小题6分，共30分）1有一底面积为0.40.5m2、质量为5.5kg的木块，从一与水平面成30角并涂有润滑油的斜面等速下滑，已知木块下滑的速度u=l.0m/s，油的粘度=0.135Pas，问该油膜的厚度为多少？已知：A=0.40.5m2，m=5.5kg，=30，u=1.0m/s，=0.135Pas解：板面积为内摩擦力为 由牛顿内摩擦定律 ，得2有一方程组为 ，该方程组可以用来描述不可压缩流体的平面流动吗？请导出流线方程。已知：解：因为，所以该方程组可以用来描述不可压缩流体的平面流动。将速度分量代入流线微分方程，得 分离变量，积分得 或写成3已知平面势流的流函数 (m2/s)，问通过连接(0，0)点和(1，1)点的直线段间流体的体积流量为多少？已知：解：因为 所以通过连接(0，0)点和(1，1)点的