《工程流體力學》綜合復習資料.doc

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1、 中國石油大學（華東）現(xiàn)代遠程教育 《工程流體力學》綜合復習資料 一、 單項選擇 1、實際流體的最基本特征是流體具有 。 A、粘滯性 B、流動性 C、可壓縮性 D、延展性 2、 理想流體是一種 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運動 C、運動時沒有摩擦力 3、作用在流體的力有兩大類，一類是質(zhì)量力，另一類是 。 A、表面力 B、萬有引力 C、分子引力

2、D、粘性力 4、靜力學基本方程的表達式 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點靜壓強為，則其 。 A、 B、 C、 D、 6、液體總是從 大處向這個量小處流動。 A、位置水頭 B、壓力 C、機械能 D、動能 7、高為h的敞口容器裝滿水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的 靜水總壓力為 。 A、 B、 C、 D、 8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動，在過流斷面1和2截面上 流動參數(shù)關(guān)

3、系為 。 A、 B、 C、 D、 A、 B、 C、 D、 9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水頭損失等于 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長管的水頭損失 C、各管的水頭損失 10、在相同條件下管嘴出流流量 于孔口出流流量，是因為 。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒

4、有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積 二、填空題 1、空間連續(xù)性微分方程表達式 。 2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計算公式（水平分力） 和（垂直分力） 。 3、動能修正系數(shù)的物理意義是： 。 4、長管是指 。 5、歐拉數(shù)表達式為

5、 ，其物理意義是 。 6、某輸水安裝的文丘利管流量計，當其汞-水壓差計上讀數(shù)，通過的流量為，分析當汞水壓差計讀數(shù)，通過流量為 L/s。 7、運動粘度與動力粘度的關(guān)系是 ，其國際單位是 。 8、因次分析的基本原理是：

6、 具體計算方法分為兩種 。 9、斷面平均流速V與實際流速u的區(qū)別是 。 10、實際流體總流的伯諾利方程表達式為 ， 其適用條件是

7、 。 11、泵的揚程H是指 。 12、穩(wěn)定流的動量方程表達式為 。 13、計算水頭損失的公式為 與 。 14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式 ，其適用范圍是 。 15、壓力中心是

8、指 。 三、簡答題 1、靜壓強的兩個特性。 2、節(jié)流式流量計的工作原理。 3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？ 4、溫度對流體粘度的影響。 5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。 6、等壓面的定義及其特性。 7、靜止流體作用在曲面上的總壓力計算公式。 8、寫出實際總流的伯努利方程并說明適用條件和各項意義。 9、分析流動阻力產(chǎn)生的原因。 10、穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動的定義。 11、串聯(lián)管路的水力特性。 12、水力半徑的定義式。 13、連續(xù)

9、介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。 14、因次分析方法的基本原理。 15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。 16、壓力管路的定義。 17、長管計算的第一類問題。 18、作用水頭的定義。 19、噴射泵的工作原理。 20、動量方程的標量形式。 四、計算題 1、 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長度，水的運動粘度，水池液面表壓強，過濾器兩端接汞-水壓差計，，設(shè)流動狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。 求：（1）吸入段水頭損失 （2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。 注：1----帶保險活門 2------彎頭 3-----過濾器 4-----閘門 2、有泵管路如圖所示，流量，泵

10、的吸入管長，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長，，，管徑為。 求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個液面高差，求泵的揚程。 3、直徑257的長輸管線，總長，起點高程，終點高程，輸送相對密度（比重）的原油，運動粘度，設(shè)計輸量為，求總壓降。（按長管計算） 五、推導題 1. 試推導流體歐拉平衡微分方程式。 2. 試推導理想流體歐拉運動微分方程式。 3、氣體中聲速C依賴于密度、壓強、粘度。試用因次分析法導出聲速C的一般表達式。 4、試應用伯諾利方程與水頭損失公式推導孔口的定水頭自由泄流的流量計算公式。

11、 參考答案 一、單項選擇題 1、實際流體的最基本特征是流體具有 A 。 A、粘滯性 B、流動性 C、可壓縮性 D、延展性 2、 理想流體是一種 C 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運動 C、運動時沒有摩擦力 3、作用在流體的力有兩大類，一類是質(zhì)量力，另一類是 A 。 A、表面力 B、萬有引力 C、分子引力 D、粘性力 4、靜力學基本方程的表達式 B 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點靜壓強為，則其

12、 B 。 A、 B、 C、 D、 6、液體總是從 C 大處向這個量小處流動。 A、位置水頭 B、壓力 C、機械能 D、動能 7、高為h的敞口容器裝滿水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的 靜水總壓力為 B 。 A、 B、 C、 D、 8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動，在過流斷面1和2截面上 流動參數(shù)關(guān)系為 D 。 A、 B、 C、 D、 9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水

13、頭損失等于 C 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長管的水頭損失 C、各管的水頭損失 10、在相同條件下管嘴出流流量 B 于孔口出流流量，是因為 。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積 二、填空題 1、空間連續(xù)性微分方程表達式 。 2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計算公式（水平分力） 和（垂直分力） __ 。 3、動能修正系數(shù)的物理意義是： 總流有

14、效斷面的實際動能與按照平均流速算出的假想動能的比值 。 4、長管是指 和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失可以忽略的流動管路 。 5、歐拉數(shù)表達式為 ，其物理意義是 壓力與慣性力的比值 。 6、某輸水安裝的文丘利管流量計，當其汞-水壓差計上讀數(shù)，通過的流量為，分析當汞水壓差計讀數(shù)，通過流量為 3 L/s。 7、運動粘度與動力粘度的關(guān)系是流體的運動粘度為動力粘度與同溫度下該流體密度ρ之比 ，其國際單位是 ㎡/S 。 8、因次分析的基本原理是： 很多物理量都

15、是有因次的，若干物理量總能以適當?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。 具體計算方法分為兩種 量綱分析法（瑞利法）和π定理 。 9、斷面平均流速v與實際流速u的區(qū)別是過流斷面上各點的實際流速是不相同的，而平均流速在過流斷面上是相等的。 10、實際流體總流的伯諾利方程表達式為 ， 其適用條件是 定常（穩(wěn)定），不可壓縮，質(zhì)量力只有重力，兩個計算斷面均為緩變流斷面，且兩個計算斷面之

16、間有共同的流線經(jīng)過 11、泵的揚程H是指 單位重量流體通過泵后所獲得的機械能（水頭） 。 12、穩(wěn)定流的動量方程表達式為 。 13、計算水頭損失的公式為 與 。 14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達式 ，其適用范圍是 牛頓流體，層流運動 。 15、壓力中心是指 體中的平面或曲面所受流體壓力的合力的作用線同該平面或曲面的交點 。 三、簡答題 1、靜壓強的兩個特性。 靜壓強方向永遠沿著作用面內(nèi)法線方向。靜止流體中任何一點上各個方向的靜壓強大小相等，與作用面方位無關(guān)。 2、節(jié)流式流量計的

17、工作原理。 節(jié)流式流量計是由節(jié)流裝置（孔板、噴嘴、文氏管）、引壓導管和差壓計三部分所組成，流體通過孔板或其他節(jié)流裝置時，流通面積縮小，流速增加，依據(jù)伯努利方程，壓強減小，依據(jù)節(jié)流裝置兩側(cè)的壓差，可以測出流速，并可折算為流量 3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？ 4、溫度對流體粘度的影響。 溫度對于流體粘度的影響比較顯著，溫度升高是液體的粘度會升高，而氣體的粘度會隨著溫度的升高而增加，這是由于液體的分子間距離較小，相互吸引力其主要作用，當溫度升高時，間距增大，吸引力減小。氣體分子間距離較大，吸引力影響較小，根據(jù)分子運動理論，分子的動量交換因溫度升高而加劇，因而切應力

18、也隨之增加。 5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。 取無限薄的流體層進行研究，坐標為y處的流速為u，坐標為y+dy處的流速為u+du，顯然在厚度為dy的薄層中速度梯度為du/dy。液層間的內(nèi)摩擦力T的大小與液體性質(zhì)有關(guān)，并與速度梯度du/dy以及接觸面積A成正比，而與接觸面上的壓力無關(guān)，即 ，符合這樣內(nèi)摩擦定律的流體叫牛頓流體，這種定律就叫做牛頓內(nèi)摩擦定律。 6、等壓面的定義及其特性。 等壓面是指靜止流體當中壓力相等的點組成的面。 （1）等壓面與質(zhì)量力相正交，（2）等壓面不能相交，（3）兩種互不相溶的流體的交界面是等壓面，（4）水平面為等壓面的三個條件——同種、連續(xù)、靜止流體 7、靜止流

19、體作用在曲面上的總壓力計算公式。 8、寫出實際總流的伯努利方程并說明適用條件和各項意義。 9、分析流動阻力產(chǎn)生的原因。 流動阻力產(chǎn)生的根本原因時流體質(zhì)點摩擦所表現(xiàn)的粘性和流體質(zhì)點碰撞所表現(xiàn)的慣性 10、穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動的定義。 流體在管道中流動時，在任一點上的流速、壓力有關(guān)物理參數(shù)都不隨時間而改變，這種流動稱為穩(wěn)定流動；若流動的流體中，任一點上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時間而改變，這種流動稱為不穩(wěn)定流動 11、串聯(lián)管路的水力特性。 串聯(lián)管路無中途分流和合流時，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段

20、流量減去前管段末端泄出的流量。 12、水力半徑的定義式。 流體在管道中流動時斷面面積與濕周長度的比值 13、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。 即認為真實的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu) ，而用一組偏微分方程來表達宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動量守恒定律等。 14、因次分析方法的基本原理。 很多物理量都是有因次的，若干物理量總能以適當?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。

21、 15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。 歐拉數(shù)定義式為，其物理意義為壓力與慣性力的比。 16、壓力管路的定義。 凡是液流充滿全管在一定壓差下流動的管路都稱為壓力管路。 17、長管計算的第一類問題。 已知管徑，管長和地形，當一定流量的某種液體通過時，確定管路中的壓力降，或確定起點所需的壓頭，或計算水力坡降。 18、作用水頭的定義。 任意斷面處單位重量水的能量，等于比能除以比重。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m 19、噴射泵的工作原理。 利用較

22、高能量的液體，通過噴嘴產(chǎn)生高速液體后形成負壓來吸取液體的裝置稱噴射泵。噴射泵的工作原理是利用較高能量的液體，通過噴嘴產(chǎn)生高速度，裹挾周圍的流體一起向擴散管運動，使接受室中產(chǎn)生負壓，將被輸送液體吸入接受室，與高速流體一起在擴散管中升壓后向外流出。 20、動量方程的標量形式。 四、計算題 1. 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長度，水的運動粘度，水池液面表壓強，過濾器兩端接汞-水壓差計，，設(shè)流動狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。 求：（1）吸入段水頭損失 （2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。 注：1----帶保險活門 2------彎頭 3-----過濾器

23、 4-----閘門 （1） 吸入段沿程水頭損失： 局部水頭損失： （2） 水池液面到1-1斷面列伯努利方程： ，解得 列1-1.2-2兩斷面伯努利方程： 2. 有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長，，，管徑為。 求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個液面高差，求泵的揚程。 （1） 取a、b兩斷面伯努利方程： （2） 取a、c兩斷面伯努利方程： 3. 直徑257的長輸管線，總長，起點高程，終點高程，輸送相對密度（比重）的原油，運動粘度，設(shè)計輸量為，求總壓降

24、。（按長管計算） 解：管道內(nèi)流體雷諾數(shù) 查表得 Δ=0.15mm 計算得 由 可得 根據(jù)伯努利方程 可得 五、推導題 1. 試推導流體歐拉平衡微分方程式。 答：如圖，在平衡液體在中，取微小六面體，為研究方便，使其各邊分別平行與坐標軸，邊長取為dx、dy和dz，其形心點位M（x，y，z），點M的壓強為p（x，y，z）。 分析作用于六面體表面的力： （1）表面力：只有靜水壓力由于六面體各面的形心到M的距離很小，壓強在M點附近的變化可以為

25、泰勒級數(shù)表示，且可忽略二階以上的微量，于是： （2）質(zhì)量力 除以dxdydz，得到： 2. 試推導理想流體歐拉運動微分方程式。 答 （1） 作用在微元上的表面力 設(shè)A點出的壓強為P，由于dx、dy和dz都很小，可以認為包含A點的三個微元體的邊界面上，壓強均為P，則由于數(shù)學中的泰勒級數(shù)展開，對應的三個界面的壓強為： 設(shè)X方向的表面力合力為： 設(shè)Y方向的表面力合力為： 設(shè)Z方向的表面力合力為： （2） 作用在微元體上的質(zhì)量力 設(shè)作用在單位流體的質(zhì)量力的三個分量分別是X、Y和Z，微元體內(nèi)的流體質(zhì)量為，則微元體所受的質(zhì)量力在x、y，z三個坐標方向上

26、的分量分別是： （3） 根據(jù)牛頓第二定律列方程 微元流體在表面力和質(zhì)量力作用下運動，三個加速度分量分別為，則由牛頓第二定律，沿x方向的運動方程為， 得到： 同理，可以得到Y(jié)和Z方向的運動方程，最后有： 3. 氣體中聲速C依賴于密度、壓強、粘度。試用因次分析法導出聲速C的一般表達式。 解：選取三個影響因素為獨立基本量綱則 寫成量綱式并求解 得 即 4. 試應用伯諾利方程與水頭損失公式推導孔口的定水頭自由泄流的流量計算公式。 證明:定水頭自由泄流問題如右圖。取o、c兩緩交流斷面列伯努利方程： 記作用水頭為： 則： 18