《工程流體力學(xué)》考試試卷及答案解析(共23頁(yè))
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《工程流體力學(xué)》復(fù)習(xí)題及參考答案 整理人:郭冠中 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院熱能與動(dòng)力工程09級(jí)1班 使用專業(yè):熱能與動(dòng)力工程 一、 名詞解釋。 1、雷諾數(shù) 2、流線 3、壓力體 4、牛頓流體 5、歐拉法 6、拉格朗日法 7、濕周 8、恒定流動(dòng) 9、附面層 10、卡門(mén)渦街11、自由紊流射流 12、流場(chǎng) 13、無(wú)旋流動(dòng)14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動(dòng)16、自由射流 17、濃差或溫差射流 18、音速19、穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21、駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型區(qū) 二、 是非題。 1. 流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面
2、一定是水平面。 ( ) 2. 平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。 ( ) 3. 附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。 ( ) 4. 等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加,速度和壓力都減少。 ( ) 5. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面。 ( ) 6. 平面流只存在流函數(shù),無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)。 ( ) 7. 流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。
3、 ( ) 8. 流線和等勢(shì)線一定正交。 ( ) 9. 附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。 ( ) 10. 亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加,速度增加,壓力減小。( ) 11. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。 ( ) 12. 超音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加,速度減小,壓力增加。( ) 13. 壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。 ( ) 14. 相鄰兩流線的函數(shù)
4、值之差,是此兩流線間的單寬流量。 ( ) 15. 附面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無(wú)旋流動(dòng)。 ( ) 16. 處于靜止或相對(duì)平衡液體的水平面是等壓面。 ( ) 17. 流體的粘滯性隨溫度變化而變化,溫度升高粘滯性減少;溫度降低粘滯性增大。 ( ) 18. 流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān),與其他無(wú)關(guān)。 ( ) 三、 填空題。 1、1mmH2O= Pa 2、描述
5、流體運(yùn)動(dòng)的方法有 和 。 3、流體的主要力學(xué)模型是指 、 和不可壓縮性。 4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù),它反映了流體流動(dòng)時(shí) 與 的對(duì)比關(guān)系。 5、流量Q1和Q2,阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián),則并聯(lián)后總管路的流量Q為 ,總阻抗S為 。串聯(lián)后總管路的流量Q為 ,總阻抗S為 。 6、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是 ,處理方法是 。 7、流體在管道中
6、流動(dòng)時(shí),流動(dòng)阻力包括 和 。 8、流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有: 、 和 。 9、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無(wú)因次數(shù),他反映了 與 的相對(duì)比值。 10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線 。 11、理想流體伯努力方程常數(shù)中,其中稱為 水頭。 12、一切平面流動(dòng)的流場(chǎng),無(wú)論是有旋流動(dòng)或是無(wú)旋流動(dòng)都存在 ,因而一切平面流動(dòng)都存在 ,但是,只有無(wú)旋流動(dòng)才存在
7、 。 13、雷諾數(shù)之所以能判別 ,是因?yàn)樗从沉? 和 的對(duì)比關(guān)系。 14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有 、 、 、 和 。 15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量 和 一種儀器。 16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為 和 。作用與液上的力包括 , 。 17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括 、 與 。 18、流體的力學(xué)
8、模型是 模型。 19、理想氣體伯努力方程中,稱 , 稱全壓, 稱總壓。 20、紊流射流的動(dòng)力特征是 。 21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ,u的單位為 。 22、濃差或溫差射流的熱力特征是 。 23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由 運(yùn)動(dòng), 運(yùn)動(dòng), 運(yùn)動(dòng)和 運(yùn)動(dòng)四種基本運(yùn)動(dòng)形式符合而成。 24、幾何相似是力學(xué)相似的 ,運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的
9、 ,動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的 。 25、歐拉準(zhǔn)數(shù)是 和 的相對(duì)比值。 26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和 相對(duì)比值。 27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為 和 。 28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了 和 相對(duì)比值。 四、選擇題。 1、按連續(xù)介質(zhì)的概念,流體質(zhì)點(diǎn)是指 。 A、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無(wú)大小的幾何點(diǎn) D、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量,又含有大量分子的微元體 2、一下哪種流體為非牛頓流體
10、 。 A、空氣 B、清水 C、血液 D、酒精 3、絕對(duì)壓強(qiáng)P、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值p、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)之間的關(guān)系是 。 A、P=p+ p B、p= P+ C、p=- P 4、圓管層流過(guò)流斷面的流速分布為 。 A、均勻分布 B、對(duì)數(shù)曲線分布 C、二次拋物線分布 5、一下那些概念屬于歐拉法 。 A、流線 B、跡線 C、液體質(zhì)點(diǎn) D、液體微團(tuán) 6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù) 。 A、與雷諾數(shù)Re有關(guān) B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān) C、與Re和有關(guān)
11、 D、與和管長(zhǎng)l有關(guān) 7、速度V、長(zhǎng)度l、時(shí)間t的無(wú)量綱組合是 。 A、 B、 C、 D、 8、圓管斷面直徑由d1突然擴(kuò)大到d2,若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大,則該擴(kuò)大的局部水頭損失 。 A、減小 B、不變 C、增大 9、在圓管流動(dòng)中,層流的斷面速度分布符合 。 A、均勻規(guī)律 B、直線變化規(guī)律 C、拋物線變化規(guī)律 D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律 10、流線與流線通常情況下 。 A、能相交也能相切 B、僅能相交不能相切 C、僅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切 11、速度
12、v,密度,壓強(qiáng)p的無(wú)量綱集合是 。 A、 B、 C、 D、 12、雷諾數(shù)代表的是 之比。 A、慣性力與壓力 B、慣性力與重力 C、慣性力與表面張力 D、慣性力與粘性力 13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn),長(zhǎng)度比尺為8,模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的 。 A、 B、 C、 D、 14、一維流動(dòng)中,“截面積大處速度小,截面積小處速度大”成立的條件是 。 A、理想流體 B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體 15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是 。
13、 A、絕對(duì)壓強(qiáng) B、相對(duì)壓強(qiáng) C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮? D、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮? 16、靜水中斜置平面壁的形心淹沒(méi)深hc與壓力中心淹沒(méi)深hD的關(guān)系是 。 A、大于 B、小于 C、等于 D、無(wú)規(guī)律 17、某風(fēng)管的斷面尺寸為,則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是 。 A、 B、 C、 D、 18、有一變直徑管流,小管直徑d1,大管直徑d2=2d1,則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是 。 A、 B、 C、 D、 19、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體
14、 。 A、汽油 B、紙漿 C、血液 D、瀝青 五、簡(jiǎn)答題。 1、流體靜壓強(qiáng)的特性是什么? 2、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)意義是什么? 3、附面層提出的意義? 4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么? 5、附面層分離的原因是什么? 6、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么? 7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么? 8、元流的特性是什么? 9、伯努利方程常數(shù)中各項(xiàng)的物理意義? 10、管網(wǎng)水力計(jì)算遵循的原則是什么? 11、水擊(水錘)現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么? 12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什
15、么? 13、自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征是什么? 14、射流彎曲產(chǎn)生的原因? 15、繞流升力產(chǎn)生的原因? 16、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量水流和氣流的一種儀器,試畫(huà)出其示意圖,并說(shuō)明其工作原 。 17、簡(jiǎn)要說(shuō)明管道流動(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。 18、下式不可壓縮流體N-S方程中,各項(xiàng)的物理意義是什么? 六、計(jì)算題。 1、有一鋼板制風(fēng)管,斷面尺寸為/s,氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為15.0/s,判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)? 2、一高壓管末端接噴嘴,如下圖所示,已知噴嘴出口直徑為,管道直徑為40,水在管中流量Q為0.4/s,求管嘴對(duì)水流的作用力。
16、 Q 3、已知不可壓縮流體的流速分量為:?jiǎn)栐摿鲃?dòng)是否為無(wú)旋流動(dòng)? 4、已知平面流動(dòng)的速度分量為:求:當(dāng)t=1是過(guò)M(1,1)的流線方程。 5、一車間用直徑為的風(fēng)口送風(fēng),風(fēng)口風(fēng)速為/s,如長(zhǎng)度比例常數(shù)為4,確定實(shí)驗(yàn)?zāi)P惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為/s,則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少?(已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為/s) 6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為/s,實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應(yīng)的流速與作用力。 7、在水平放置的管線中接彎管,直徑從600逐漸減小到300,水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示,在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/,求作用于彎管上的力的大
17、小和方向,①當(dāng)水不流動(dòng)時(shí);②當(dāng)通過(guò)的流量為876L/s時(shí); 8、一弧形閘門(mén)AB,寬閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊,求作用于閘門(mén)的水靜壓力。h A B C O 9、如下圖所示,一水箱側(cè)面開(kāi)孔并接有一直徑為的短管,形成管嘴出流,已知作用水頭H=,管嘴出流流量系數(shù)u=0.82,試問(wèn):①管嘴出流流量Q;②靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么?③合適的管嘴長(zhǎng)度是多少? Q 10、如圖所示,一水平射流沖擊光滑平板,流量為求:①平板所受的沖擊力。②流量Q1和Q2。 y R X 11、如下圖所示:水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道,已知,兩管短
18、長(zhǎng)均為L(zhǎng)=,沿程阻力系數(shù)求:管道中水的流量、流速. A B C 參考答案: 一、名詞解釋。 1、雷諾數(shù):是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù),雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí),流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。 2、流線:流場(chǎng)中,在某一時(shí)刻,給點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。 3、壓力體:壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積,即底面是受壓曲面,頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長(zhǎng)面上的投影面,中間是通過(guò)受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。 4、牛頓流體:把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。
19、 5、歐拉法:研究流體力學(xué)的一種方法,是指通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。 6、拉格朗日法:通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為拉格朗日法。 7、濕周:過(guò)流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。 8、恒定流動(dòng):流場(chǎng)中,流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。 9、附面層:粘性較小的流體在繞過(guò)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi),這個(gè)薄層即為附面層。 10、卡門(mén)渦街:當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí),在繞流物后面發(fā)生附面層分離,形成旋渦,并交替釋放出來(lái),這種交
20、替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門(mén)渦街。 11、自由紊流射流:當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí),形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。 12、流場(chǎng):充滿流體的空間。 13、無(wú)旋流動(dòng):流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。 14、貼附現(xiàn)象:貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少,而射流下部靜壓大,上下壓差致使射流不得脫離頂棚。 15、有旋流動(dòng):運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。 16、自由射流:氣體自孔口或條縫向無(wú)限空間噴射所形成的流動(dòng)。 17、濃差或溫差射流:射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。 18、音速
21、:音速即聲速,它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。 19、穩(wěn)定流動(dòng):流體流動(dòng)過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)的流動(dòng)。 20、不可壓縮流體:流體密度不隨溫度與流動(dòng)過(guò)程而變化的液體。 21、駐點(diǎn):流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。 22、自動(dòng)模型區(qū):當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi),流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無(wú)關(guān),也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等,流動(dòng)仍保持相似,準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。 二、是非題。 1、錯(cuò)誤 2、正確 3、正確 4、錯(cuò)誤 5、錯(cuò)誤 6、正確 7、正確 8、正確 9、正確 10、正確 11、正確 12、正確 13、正確 14、正確 15、正確 16、錯(cuò)誤
22、17、錯(cuò)誤 18、錯(cuò)誤 三、填空題。 1、9.807 ; 2、歐拉法;拉格朗日法; 3、連續(xù)介質(zhì);無(wú)粘性; 4、慣性力;粘性力; 5、Q=Q1+Q2;;Q=Q1=Q2;S=S1+S2; 6、脈動(dòng)現(xiàn)象;時(shí)均法; 7、沿程阻力;局部阻力; 8、平移運(yùn)動(dòng);旋轉(zhuǎn)流動(dòng);變形運(yùn)動(dòng); 9、慣性力;彈性力; 10、重合 ; 11、測(cè)壓管; 12、流線;流函數(shù);勢(shì)函數(shù); 13、流態(tài);慣性力;粘性力 14、慣性;重力性;粘滯性;壓縮性和熱脹性;表面張力特性; 15、氣體;水流; 16、理想氣體;粘性氣體;質(zhì)量力;表面力; 17、幾何相似;運(yùn)
23、動(dòng)相似;動(dòng)力相似; 18、連續(xù)介質(zhì); 19、勢(shì)壓;;; 20、各橫截面上的動(dòng)量相等; 21、; 22、各截面的相對(duì)焓值相等; 23、平移;旋轉(zhuǎn);線變形;角變形; 24、前提;目的;保證; 25、壓力; 26、彈性力; 27、層流;紊流; 28、重力;慣性力; 四、選擇題。 1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19:BADA 五、簡(jiǎn)答題。 1、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向;在靜止或相對(duì)靜止的流體中,任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無(wú)關(guān),只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。 2、①層流區(qū) ②臨界過(guò)渡區(qū) ③紊流光滑區(qū)
24、 ④紊流過(guò)度區(qū) ⑤紊流粗糙區(qū) 意義:比較完整地反應(yīng)了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律,揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。 3、在于將流場(chǎng)劃分為兩個(gè)計(jì)算方法不同的區(qū)域,即勢(shì)流區(qū)和附面層。在附面層外的勢(shì)流區(qū)按無(wú)旋流動(dòng)理想流體能量方程或動(dòng)量方程求解;在附面層內(nèi),按粘性有旋流動(dòng)流體能量方程或N-S方程求解; 4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同,引起射流介質(zhì)密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密度不同,所受的重力與浮力不相平衡,使得整個(gè)射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。 5、當(dāng)流體繞流曲面體流動(dòng)時(shí),在減壓增速區(qū),流動(dòng)維持原來(lái)的附面層;流動(dòng)進(jìn)入增壓減速區(qū)時(shí),流體質(zhì)點(diǎn)受到與主流方向相反的壓差作用,將產(chǎn)生方向的回流,而
25、附面層外的流體仍保持原有的前進(jìn),這樣,回流和前進(jìn)這兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反的流體相接觸,就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離。 6、流體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對(duì)單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度,具有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素。 7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力,反映了粘滯的動(dòng)力性質(zhì)。 8、元流的特性:元流的邊界由流線組成;流體質(zhì)點(diǎn)不能出入元流;元流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。 9、Z:斷面對(duì)基準(zhǔn)面高度,水力學(xué)中稱位置水頭,單位位能; 在斷面壓強(qiáng)作用下,流體沿測(cè)壓管所能上升的高度,壓強(qiáng)水頭,單位位能; 斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能
26、達(dá)到的理論的高度,流速水頭,單位位能。 10、①任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等;②任一閉合環(huán)路中,如規(guī)定順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的阻力損失為正,反之為負(fù),則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。 11、有壓管路中運(yùn)動(dòng)著的液體,由于閥門(mén)或水泵突然關(guān)閉,使得液體的速度和動(dòng)量發(fā)生急劇變化,從而造成液體壓強(qiáng)驟然變化,該現(xiàn)象就是水擊(水錘)現(xiàn)象,產(chǎn)生的原因①液體的可壓縮性②管道材質(zhì)的彈性。 12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)由于有慣性,因而流線不能成折線,是光滑的曲線,所以能夠形成真空區(qū)域;條件是:管嘴長(zhǎng)度為管徑的3~4倍;作用水頭H0極限值為。 13、在自由紊流射流的主體段,射流各斷面上速度分布是相似的,軸線速度越來(lái)越
27、小,橫截面積越來(lái)越大,質(zhì)量流量也越來(lái)越大;個(gè)橫截面上的動(dòng)量守恒。 14、在溫差射流場(chǎng)中,由于氣流密度與周圍的氣體的不同,射流氣體所受的浮力與重力不相平衡,使整個(gè)射流發(fā)生向下或向上彎曲。 15、當(dāng)繞流物體為非對(duì)稱形或雖為對(duì)稱但其對(duì)稱軸與來(lái)流方向不平行時(shí),在繞流物體上部流線較密,流速大;下部流線較疏,流速小,則上部壓強(qiáng)小,下部壓強(qiáng)大,上、下部存在壓強(qiáng)差,由此產(chǎn)生向上的力稱為升力。 16、(見(jiàn)第五版書(shū)P61) 17、(略) 18、X:是作用在流體微團(tuán)上的單位質(zhì)量力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏應(yīng)力的合力。 是流
28、體質(zhì)點(diǎn)的加速度。 六、計(jì)算題。 1、解: 所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。 2、解:如圖所示,由連續(xù)性方程得: /s /s 以軸線為基準(zhǔn)面,列1-2斷面的伯努利方程 則: / 設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F,沿水流方向列動(dòng)量方程,并取得: 3、①檢查流動(dòng)是否無(wú)旋: 兩者相等,故為無(wú)旋流動(dòng) ②求速度勢(shì)函數(shù): 4、根據(jù)流線方程定義得流線方程: 當(dāng)t=1時(shí), 化簡(jiǎn)得:xdy+ydx+dy-dx=0 積分:xy+y-x+c=0 流線通過(guò)(1,1)點(diǎn):即
29、11+1-1+c=0 得:c=-1 將c=-1帶入上式,得xy+y-x-1=0 化簡(jiǎn)得:(x+1)(y-1)=0 5、根據(jù)相似原理可得,實(shí)驗(yàn)?zāi)P惋L(fēng)口直徑為: 原型雷諾數(shù)為:Ren=6.00.5/0.=.8>50000 所以氣流處于阻力平方區(qū),(可采用粗糙度較大的管道),則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為50000 則:相應(yīng)的模型氣流出口速度Vm為: Vm0.125/0.=50000 Vm=6.28m/s 流速比尺為: 若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s ,則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為: Vn==3.00.955=2.87m/s 6、經(jīng)分析可知,
30、此流動(dòng)的主要作用力是重力,所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履P吐煽芍? 由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得: 所以:/s 由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得: 7、建立下圖所示的坐標(biāo),水流方向如圖所示: O X Y U1,P1 P2,U2 ① 當(dāng)水流不動(dòng)時(shí): P1=P2=172kN/ 設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力,如圖 X方向: Y方向: =0-1721/43.14(300/1000)20.86 =-10.5kN 對(duì)彎管的合力: 方向?yàn)椋篴=arctan(Fy/Fx)
31、 = ② 當(dāng)有流動(dòng)時(shí): 由連續(xù)性方程得: 解得:/s /s 忽略阻力,應(yīng)用伯努利方程,列1-1,2-2斷面的方程: 帶入數(shù)據(jù)解得:P2/r=10.2H2O=10.29.8=100Kn/ 列動(dòng)量方程: X方向: 帶入數(shù)據(jù)得:Fx=42.4kN 同理:y方向: 代入數(shù)據(jù)解得:Fy=15.2Kn 合力為:R==45.1Kn 方向?yàn)椋篴=arctan(Fy/Fx) = 8、解: 9、①/s ②孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí),在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是:流體具有
32、粘滯性,流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)存在慣性,流線不能發(fā)生直接拐彎,只能是光滑的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。 ③L=(3—4)D=(3—4)50=150—200 mm 10、建立如圖所示的坐標(biāo): 設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為R(方向與x軸正方向相同),如圖中所示: 射流出口速度: 由于平板是光滑的,所以僅有法向力,由動(dòng)量方程(x軸方向)得: R=流出動(dòng)量-流入動(dòng)量 = = 所以平板所受沖擊力大小與R相等,方向相反。 由連續(xù)性方程可得:Q0=Q1+Q2-------① 由于射流是水平方向,且置于大氣中,所以壓力能不變,能量損失不計(jì),由
33、能量方程得: 平板切線方向(y軸方向)無(wú)摩擦力,滿足動(dòng)量守恒; 即;0= 化簡(jiǎn)得:------------② 聯(lián)立方程①②解得: 11、選取水平面為截面1-1,出口處為斷面2-2,由伯努利方程知: 連續(xù)性方程可知: 所以 所以 所以/s,所以/s 0.047/s 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2010~2011學(xué)年第 2 學(xué)期 《工程流體力學(xué)》試卷( )卷 課程編號(hào):03034 考試時(shí)間:100 分鐘 考試方式:閉 卷 學(xué)院 化工 班級(jí)
34、 姓名 學(xué)號(hào) 題 號(hào) 一 二 三 總分 得 分 閱卷人 一.名詞解釋(共10小題,每題2分,共20分) 粘滯性;跡線與流線;層流;質(zhì)量力;偶極流;排擠厚度;順壓力梯度;時(shí)均速度;輸運(yùn)公式;連續(xù)介質(zhì)假說(shuō) 二.選擇題(共10小題,每題3分,共30分) 1.絕對(duì)壓強(qiáng)pabs與相對(duì)壓強(qiáng)p 、真空度pv 、當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a之間的關(guān)系是: A. pabs =p+pv; B. p=pabs-pa C. pv= pa-pabs D. p=pabs+pa 2.如圖所示 A. p0=pa;
35、 B. p0>pa; C. p0
36、 6. 雷 諾 數(shù) Re 反 映 了( )的 對(duì) 比 關(guān) 系 A.粘滯力與重力 B.重力與慣性力 C. 慣性力與粘滯力 D. 粘滯力與動(dòng)水壓力 7.一密閉容器內(nèi)下部為水,上部為空氣,液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m,設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓,則容器內(nèi)氣體部分的相對(duì)壓強(qiáng)為_(kāi)__ 水柱( )。 A. 2m B. 1m C. 8m D. -2m 8.如圖所示,,下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確? 9.下列壓強(qiáng)分布圖中哪個(gè)是錯(cuò)誤的? 10.粘性流體總水頭線沿程的變化是( ) 。 A. 沿程下降 B. 沿程上升 C. 保持水平 D. 前三種
37、情況都有可能。 三.計(jì)算題(共3小題,共50分) 1. 如圖所示,有一盛水的開(kāi)口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng), 試求容器中水面的傾角,并分析p與水深的關(guān)系。(15分) 2.有一的文德利管,接入鉛垂的輸油管上,油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱,試求油的流量以及進(jìn)口與喉部?jī)山孛嬷g的壓力差。()(20分) 3. 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為,試判斷是否存在勢(shì)函數(shù),如果存在,求其勢(shì)函數(shù)。(15分) 工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 一.名詞解釋(共10小題,每題2分,共20分
38、) 1.粘滯性——流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形(流動(dòng)),其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對(duì)變形的抵抗,并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來(lái),這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘性 2.跡線——流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線 流線——同一瞬時(shí),流場(chǎng)中的一條線,線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的速度矢量方向一致 3.層流——流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則、穩(wěn)定,流體層之間沒(méi)有宏觀的橫向摻混 4.量綱和諧——只有量綱相同的物理量才能相加減,所以正確的物理關(guān)系式中各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的,等式兩邊的量綱也必然是相同的 5.偶極流——由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后,令a趨近于零得到的流動(dòng) 6.排擠厚度——粘性作用造成邊界層速度降低
39、,相比理想流體有流量損失,相當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少,計(jì)算時(shí)將平板表面上移一個(gè)厚度,此為排擠厚度 7.順壓力梯度——沿流動(dòng)方向壓力逐漸降低,邊界層的流動(dòng)受壓力推動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生分離8.時(shí)均速度——湍流的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化,瞬時(shí)速度的時(shí)間平均值稱為時(shí)均速度 9.輸運(yùn)公式——將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式 10.連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)——將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成,流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。 二.選擇題(共10小題,每題3分,共30分) 1BC;2B;3D;4B;5A;6C;7D;8B;9B;10A 三.計(jì)算題(共3小題,共50分)
40、 1. 如圖所示,有一盛水的開(kāi)口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng), 試求容器中水面的傾角,并分析p與水深的關(guān)系。 解:根據(jù)壓強(qiáng)平衡微分方程式: (1分) 單位質(zhì)量力: (2分) 在液面上為大氣壓強(qiáng),代入(1分) 由壓強(qiáng)平衡微分方程式,得: (2分) (2分) 任意點(diǎn): (4分) 代入自由面方程得: p與淹深成正比。 (3分) 2.有一的文德利管,接入鉛垂的輸油管上,油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm,圖中U形管讀書(shū)為25cm水銀柱,試求油的流量以及進(jìn)口與喉部?jī)山孛嬷g的壓力差。() 解: 故 (1分) 故 (1分) (2分) (1)(2分) (5分) (2)(1分) (1分) 由伯努力方程,知 (4分) (1分) 所以 (2分) 3. 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為,試判斷是否存在勢(shì)函數(shù),如果存在,求其勢(shì)函數(shù)。 解: (1) 此流動(dòng)無(wú)旋,存在勢(shì)函數(shù)。2分 專心---專注---專業(yè)
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