工程流体力学精彩试题

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1、一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题60分，每小题3分）1、温度的升高时液体粘度（）。A、变化不大B 、不变 C 、减小 D、增大2、密度为1000kg/m3,运动粘度为10 6mf/s的流体的动力粘度为（）Pas。A 1 B 、0.1 C 、0.01 D 、0.0013、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A斜面 B、垂直面 C 、 水平面 D、曲面4、1mm2O等于（）。A、9800Pa B、980Pa C 、98Pa D、9.8Pa5、压强与液标高度的关系是（）。A、h=p/ g B 、p= p g C 、h=p/ pg D 、h=p/ p6、流体静力学基

2、本方程式z+p/ pg=C中，p/ pg的物理意义是（）A、比位能 B 、比压能 C、比势能 D 、比动能7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。A、时间 B、空间位置坐标C、压力 D 、温度8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒 B、牛顿内摩擦 C、能量守恒D、质量守恒。9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。A、最大值的一半 B、面积平均值 C、统计平均值 D、体积平均值10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。A、功率 B、排量；C、扬程 D 、效率11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。A、总水头 B、总能量 C、轴线位置D、测

3、压管水头12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。A 、压力的头B 、位置水头 C、流速水头 D、位置水头。13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力B 、粘性力与惯性力C重力与惯性力D 、惯性力与重力14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（）A 2d B 、d C 、d/2 ;D 、d/4。15、过流断面的水力要素不包括（）。A、断面面积 B、断面湿周 C、管壁粗糙度 D、速度梯度16、圆管层流中的速度剖面是（）。A、双曲线 B、抛物线 C、等值线 D、三角形17、局部水头损失和流速水头很小，计算中可以忽略的压力管路称为（）。A长管 B、短管 C、

4、有压管 D、多相管18、并联管路的水力特点是（）。A 2Q=0,hf=S h力B、Q=NQ, hu=%G 2Q=0,2 hfi =0D、Q=NQ, hf = 2hfi；19、无旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度为 0 B 、速度的旋度为0C流体质的点运动轨迹为直线D、流体微团运动轨迹为直线20、层流区水头损失公式 h=BQ mumUDT中的系数和m分别为（）。A 0.0246 和 1 B、4.15 和 1 C、0.0246 和 0.25 D 、0.0826 入和0.25 。二、利用下图推导欧拉平衡微分方程 f 许=0,再由此推导出流体静力学基本方程。（本大题20分）、图示的油罐内装有相

5、对密度为 0.7的汽油，为测定油面高度， 利用连通器原理，把 U形管内装上相对密度为1.26的甘油， 一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一 支引入油罐底以上的0.4m处，压气后，当液面有气逸出时 U 形管内油面高度差 h=0.7m,试计算油缶（内的油深H= ?（本大 题20分）四、为了在直径D=160mm勺管线上自动掺入另一种油品，安装了如图所示的装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内。若压力表读数为2.3X105Pa,吼道直径为40mm主管道的流量为30 L/s ,油品的相对密度为0.9。欲掺入的油品的相对密度 为0.8 ,油池油面距喉道高度为1.5m,如果掺入油量约为

6、原输 量的10流右，B管水头损失设为0.5m,试确定B管的管径。（本大题20分）五、试由牛顿相似准则Ne=二与 建立粘性力相识准则，并说明粘 d v性力相似准数的含义（本大题10分） 六、往车间送水的输水管路由两管段串联而成，第一管段的管径为150mm长度为800ml第二管段的直径为125mm长度为600ml设压力水塔具有的水头 +20m，局部阻力忽略不计，求流量 Q, 并绘制水头线。（入1=0.029 ,入2=0.027 ,本大题10分）题7-4图七、儒科夫斯基疑题：给人感觉图中的圆柱体会在浮力的作用下 会绕其转轴一一图中圆柱中心出的黑点转动起来，由此便可以 制造出永动机来吗？为什么？（本大

7、题 10分）儒科夫斯基疑题一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题60分，每小题3分）1、压力的升高时液体的粘度（）。A不变 B、减小 C、变化不大D、增大2、密度为1000kg/m3,动力粘度为10 3 Pas的流体的运动粘度为 （）m2/s。A、10 2 B 、10 4C 、10 6 D、10 83、做铅直等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A、水平面 B 、垂直面C 、斜面 D、曲面4、1mm1#于（）。A、133280Pa B、13328Pa C、1332.8Pa D、133.28Pa5、压力水头的计算公式为（）。A、h=p/ g B 、p= p g C 、h=p

8、/ pg D 、h=p/ p6、流体静力学基本方程式 z+p/ pg=C, p/ pg的几何意义是（）A、位置水头B、压力水头 C、总水头 D 、速度水头7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为稳定流和非稳定流。A、位置坐标B 、时间 C 、温度 D、压力8、理想流体伯努利方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒 B、牛顿第一C、质量守恒 D、能量守恒9、由连续性div u=0可以判断出流动为（）流动A、稳定B 、可压缩 C 、不可压缩D 、均匀10、泵的排量是指单位时间内流过泵的流体所具有的（）。A、质量 B 、机械能 C、体积 D 、重量11、水头损失是指单位重量液

9、体在流动过程中所损失的（）A、势能 B 、热能 C 、压能 D 、机械能12、测压管水头线与位置水头线的铅直高差反映的是（）的大小。A 、压力水头 B 、位置水头 C、流速水头 D、总水头。13、弗劳德Fr反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力B 、粘性力与惯性力C重力与惯性力D、惯性力与重力14、边长为a的正方形截面管道的水力半径为（）A、2aB 、a C 、a/2 ； D 、a/4。15、过流断面的水力要素包括了以下四项中的（）项。A速度梯度 B、速度分布 C、温度 D、管壁粗糙度16、圆管流动中的粘性应力与半径呈（）关系。A 、线性 B 、正比例；C、二次方；D、无；17、局

10、部水头损失或流速水头较大，不可忽略的压力管路称为（）。A长管 B、短管 C、有压管 D、多相管18、串联管路的水力特点是（）。A Q=Q, hf=N %B 、Q=NQ, h产上G 2 Q=0, 2 h产0D 、Q=NQ, hu=2%;19、有旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度不为0 B 、速度的旋度不为 0C流体质点运动轨迹为曲线D、流体微团运动轨迹为曲线20、水利光滑区水头损失公式h = B Q2 mu LD5-m中的系数B和哂别为（）。A 0.0246 和 1 B、4.15 和 1 C、0.0246 和 0.25 D 、0.0826 入和 0.25 。二、利用下图推导包达公式 hj

11、 Jvi）2 ,再计算图中管道锐缘出2g口处的局部阻力系数。（本大题20分）图1突扩管示意图图2管道锐缘出口示意图、图示的油罐内装相对密度为 0.8的油品，装置如图211所 示的U形测压管。求油面的高度H=?及液面压力P0=?。（本大题 20分）四、由断面为0.2m2和0.1 m2的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中，假设不考虑局部水头损失，第一段的水头损失 为流速水头的4倍，第二段为3倍。（a）求断面流速vi及V2；（b）绘制水头线；（c）求进口 A点的压力（本大题20分）。H=4mAA1=0.2mA2=0.1m五、试由牛顿相似准则Ne=二有建立重力相识准则，并说明重力 d v相似准

12、数的含义（本大题10分）六、有一中等直径钢管并联管路，流过的总水量为0.08m3/s ,钢管的直径 di=150mm d2=200mm 长度 l i=500m 12=800mi 试并 联管中的流量Q、Q及A、B两点间的水头损失（设并联管路 沿程阻力系数均为人=0.039。本大题10分）。QiLidiQ2L 2d2题7-5图七、试结合图中给出的机翼周边的流谱解释机翼为什么能够获得 升力（本大题10分）机翼周边的流谱A卷答案一、选择题：1、C2、D3、A4、D5、C6、B7、B8、D9、B10、C11、A12、C13、A14、D15、 D16、B17、A18、B19、B20、B二、解：在静止流体中

13、任取出图示 的微元正六面体。首先，我们 分析作用在这个微元六面体内 流体上白力在x方向上的分量。 微元体以外的流体作用于其上 的表面力均与作用面相垂直。 因此，只有与X方向相垂直的 前后两个面上的总压力在 X轴 上的分量不为零。设六面体中 心点A处的静压力为p(x, y, z),则作用在A和A2点的压力可以表示为.:p dxFp dxP1 = P -V ; P2=P十二:x 2ex 2所以作用在A和A2点所在面上的总压力分别为/1 二p1 二p”(p一二? dx)dydz、( p 十二- dx)dydz。2 : x2 :x微元体内流体所受质量力在x方向的分力为Xp dxdydz,由于 流体处于

14、平衡状态，则，1 p12,(p - dx)dydz -( p + dx)dydz + X pdxdydz = 0。2 I2 ex用p dxdydz除上式，简化后得x-Mp = 0,同理，在y、z方向，p dx可得丫 -1至=0和Z -1至P -7P -Z=0 ,其矢量形式可写为1 .f - -： p = 0这便是流体平衡微分方程式。质量力仅有重力时，单位质量流体所受到的质量力可表示为X=Y=0； Z=g,将其代入上式可得dp = pgdz 或 d( p+ fgz) = 0积分可得p + pgz = c两端同除以pg则有pz+ = cpg这便是流体静力学基本方程。三、解：选取U形管中甘油最低液面

15、为等压面，由气体各点压力相等, 可知油罐底以上0.4m处的油压即为压力管中气体压力，即p0 ；gog h = p0 %g(H -0.4)行；g。h1.26 0.70.7：oH =-g0.4 = 0.4 =1.66 m四、解：列1-1和2-2断面的伯努利方程，则220上也=0 .也出：1g 2 g ：田 2g其中Vi =Q- =1.493m/s1 y -：D 4QV2 =23.885m/s12-二d2422得p2 = Pi vv2 % - -25718.9Pa2列4-4自由液面和3-3断面的伯努利方程，以4-4自由液面为 基准面，则2p3V30 0 0 =H3- - hw4 3；2g 2g 一其

16、中 P3 =P2、V3 = 5.1Q ,代入上式，得 dB =0.028m。1 _ . 2 dB4五、解：当作用在流体上的合外力中粘性力起主导作用时，则有F=T= Apdu/dy,牛顿数可表示为TNe =e ,22 d vV 2-l_l2 2 =d V W引入雷诺数Re=p lv /仙，则牛顿数相等这一相似准则就转化为Rep =Rem由此可见，粘性力相似准数就是雷诺数，粘性力相似准则就是原型与模型的雷诺数相等。对于圆管内的流动，可取管径d作为特征尺度，这时的雷诺数可表示为cvd vdRe =-a u雷诺数的物理含义是惯性力与粘性力的比值。六、解： 列自由液面和出口断面的伯努利方程_ 2_ 2Q

17、 L1Q L2H =0.0826 10.0826 2-廿d1d2则流量 -3Q =0.0155 m /s位置水头线七、答：由于流体静压力的特性一可知，流体静压力的作用方向永远 沿着作用面的内法线方向，所以流体对圆柱体表面的作用力的方 向也永远垂直于作用面，所以圆柱体表面上的压力的作用线必然 要通过圆柱体的轴线，这些力对 。点的力矩为零。因此，圆柱体 并不会绕。点转动，也就不能由此制造出永动机来。一、选择题：1、C 2、D8、 D 9 、 B15、D 16、B3、A 4、D 5、C 6、B 7、B10、C 11、A 12、C 13、A 14、D17、A 18、B 19、B 20、B二、解：在图中

18、取管道内壁、漩涡区起始端和末端断面围成空间为控 制体，在1、2两个断面间应用伯努利方程，有4史pg22v1P2v21 - Z2 + 22. + hw1_2 02gPg2g因两断面间的距离很短，忽略沿程阻力，取 a 1= a 1=0,则hj22Pl - P2 .5一V2g 2g再对控制体应用动量方程：忽略控制体侧面上的摩擦力后控制 体内的流体在流动方向上所受的合力为E F = A2（ P1 - P2 ） 0则动量方程为A2（P1 P2） （Q（V2 一%）, 两端同时除以pg4得P1 -P2 V2 /、=（V2 V1） ofg g将其代入式（1）可得：22vv - V2hj= （V2 -V1）g

19、2g整理后可得突扩管局部阻力hj即包达公式。它表明圆管液流突然扩大的局部水头损失等于损失 流速（V1-V2）折算成的水头。由连续性方程可得A2Vl =V2 或AiAV2 = VlA22V1Ai、2 vi)-T- cA22g 2 gP0及罐内外两个液柱的压B则包达公式可以写成2V2 2 Vlhj=(1 ) 丁 =(1Vi2g所以管道锐缘出口处的局部阻力系数为己=1 三、解：A点的压力可用自由液面的压力 力来表示，即Po + PgH + 0.4 Pwg= Pa= P0 + 1.6 即g可得H =1.2 pw/ o =1.5m o为了计算液面压力Po取B B为等压面，B点的压力可表示 为Po+(1.

20、6+ 0.3+0.5) Pwg= Pb= 0.5 保g 所以，P0= 0.5 保 g 2.4 g= 43120 Pa。四、解：列自由液面和管子出口断面的伯努利方程，则 222H * 423卫 2g2g2g由 AV1 =A2V2 得v2 =3.96m/s、v1 =1.98m/s细管断中点的压力为： 1V2 r3(-3 ；)=1.2 9.8 10 =11.76kPa粗管断中点的压力为： 2(2V2 字=33.32 103 =33.32kPa水头线则有F=G=五、解：当作用在流体上的合外力中重力起主导作用时, pgV=pgl3,则牛顿数可表示为Ne=3 一 ,22 2d v v引入弗劳德数Fr=v/

21、朝,则牛顿数相等这一相似准则就转化为Frp =Fm由此可见，重力相似准数就是弗劳德数，重力相似准则就是原型 与模型的弗劳德数相等。Fr的物理含义是惯性力与重力的比值。六、解：由并联管路的特点hfi=hf2,有Q2Li ：Q2I_2d； 一 d5又有Qi Q2 二Q联立上两式，代入已知数据可解得33Q1= 0.03 m3/s , Q2 =0.05 m3/sA、B两点间的水头损失hs) 4f2 -0.0826 Qi2Lid；=19.09 m七、解：由于流谱中流线的疏密反映了速度的大小，所以从图中 可以看出，机翼上部的流线要比下部的流线密，所以机翼上表面 的流速要大于下表面的，再由伯努利方程可知流速大的地方压力 小，反之亦然。因此可以判断：机翼上表面的压力要小于下表面 的压力，这一压差使机翼获得了升力。机翼周边的流谱