流體力學(xué)準(zhǔn)則化作業(yè)答案第三章

1、精心整理精心整理流體力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（三）流體動(dòng)力學(xué)本次作業(yè)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)1.描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法（1）拉格朗日法；（2）歐拉法。2. 流體流動(dòng)的加速度、質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)流場(chǎng)的速度分布與空間坐標(biāo)（x,y,z）和時(shí)間t有關(guān)，即 流體質(zhì)點(diǎn)的加速度等于速度對(duì)時(shí)間的變化率，即 投影式為或a= = +（u ）udt ct在歐拉法中質(zhì)點(diǎn)的加速度du由兩部分組成，；：u為固定空間點(diǎn)，由時(shí)間變化引dt戲.起的加速度，稱為當(dāng)?shù)丶铀俣然驎r(shí)變加速度，由流場(chǎng)的不恒定性引起。（人川為同一 時(shí)刻，由流場(chǎng)的空間位置變化引起的加速度，稱為遷移加速度或位變加速度，由流 場(chǎng)的不均勻性引起。歐拉法描述流體運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的物理量不論矢量還是標(biāo)量，對(duì)

2、時(shí)間的變化率 稱為該物理量的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)或隨體導(dǎo)數(shù)。例如不可壓縮流體，密度的隨體導(dǎo)數(shù)3. 流體流動(dòng)的分類（1） 恒定流和非恒定流（2） 一維、二維和三維流動(dòng)（3） 均勻流和非均勻流4. 流體流動(dòng)的基本概念（1） 流線和跡線 流線微分方程 跡線微分方程（2） 流管、流束與總流（3） 過(guò)流斷面、 流量及斷面平均流速 體積流量質(zhì)量流量斷面平均流速（4）漸變流與急變流5. 連續(xù)性方程Q udA (m / s)AQm二AudA (kg/s)QAudAv二A A精心整理精心整理（1） 不可壓縮流體連續(xù)性微分方程（2） 元流的連續(xù)性方程（3） 總流的連續(xù)性方程6. 運(yùn)動(dòng)微分方程（1） 理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程（歐

3、拉運(yùn)動(dòng)微分方程） 矢量表示式（2） 粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程（N-S 方程）矢量表示式f丄p八2U二二（UN）UP漁7. 理想流體的伯努利方（1） 理想流體元流的伯努利方程（2） 理想流體總流的伯努利方程8.實(shí)際流體的伯努利方程（1） 實(shí)際流體元流的伯努利方程（2） 實(shí)際流體總流的伯努利方程10.恒定總流的動(dòng)量方程投影分量形式精心整理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（5）-流體運(yùn)動(dòng)學(xué)選擇題1. 用歐拉法表示流體質(zhì)點(diǎn)的加速度a等于（）。A.匹 B.;：vC.（v：） vD.旦（v J vdt2act2. 水在一條管道中流動(dòng)，若兩截面的管徑比di.d2=3，則速度比 w 為（）。A. 3 B. 1/3 C. 9 D. 1/

4、93. 通過(guò)一個(gè)曲面上的體積流量與曲面上的（）有關(guān)。A.法向速度 B.切向速度C.密度分布D.壓強(qiáng)4. 連續(xù)性方程表示控制體的（）守恒。A.能量 B.動(dòng)量 C.流量 D.質(zhì)量5. 在（）流動(dòng)中，流線和跡線重合。A .不可壓縮B.無(wú)黏 C.恒定D.非恒定6. 一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的必要條件是（）A .理想流體B.黏性流體C.可壓縮流體D.不可壓縮流體7. 當(dāng)隕星在天空中下墜時(shí)，其劃過(guò)的白線是（）。A.流線 B. 跡線 C. 等勢(shì)線 D. 等流函數(shù)線8. 歐拉法（）描述流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。A .直接 B .間接C.不能D .只在恒定時(shí)能。9. 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)與剛體運(yùn)動(dòng)

5、相比，多了一項(xiàng)（）運(yùn)動(dòng)。A .平移 B .旋轉(zhuǎn)C.變形D .加速10. 均勻流是（）。C.向心加速度為零D.合加速度為零11. 一元流動(dòng)限于（）。A.流線是直線 B.速度分布按直線變化C.運(yùn)動(dòng)參數(shù)是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù) 精心整理A.當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱鉈. 遷移加速度為零精心整理精心整理D .運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。12已知不可壓縮流體的流速場(chǎng)為Ux=f（y,z）,Uy= f（x）,匕=0，則該流動(dòng)為（）A. 一元流B.二元流C.三元流D.均勻流13恒定流是（）15根據(jù)圖 1 所示三通管流,A.qvi qv2- qv3B.qV1 -qV2= qV3C.qV1 =qV2 qV3D.qv1

6、qV2qV3= 0二、填空題1. 流線一般不能相交，且只能是一條 _曲線。2. 體積流量qv與質(zhì)量流量qm的關(guān)系是_ 。3. 漸變流斷面上各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭z P近似等于pg4.在研究工程流體力學(xué)時(shí)主要采。5. 用歐拉法表示流體的質(zhì)點(diǎn)加速度由和_兩部分組成。三、判斷題1.根據(jù)流動(dòng)的分類，三元流是指口乂72廠0心=0的流動(dòng)。（）2.恒定流的遷移加速度等于零，而均勻流的當(dāng)?shù)丶铀俣鹊扔诹?。（?.若流動(dòng)的合加速度不等于零，則該流動(dòng)必為非恒定流。（）4.恒定流是指運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間和空間變化的流動(dòng)。（）5.均勻流是指過(guò)流斷面上各點(diǎn)流速均勻相等的流動(dòng)。（6.急變流是指流線近似為平行直線的流動(dòng)。（7.漸變流是

7、指流速分布沿程不變的流動(dòng)。（8.拉格朗日法是以流場(chǎng)中每一流體質(zhì)點(diǎn)作為研究對(duì)象。（）9.駐點(diǎn)上流線是相交的，這是因?yàn)轳v點(diǎn)速度為無(wú)窮大的緣故。（）10. 過(guò)水?dāng)嗝娑际瞧矫?。（）四、?jì)算題1. 已知流場(chǎng)中的速度分布為u二yz t，v=xz-t，-二xy。（1） 試問(wèn)此流動(dòng)是否恒定？（2） 求流體質(zhì)點(diǎn)在通過(guò)場(chǎng)中（1，1，1 ）點(diǎn)時(shí)的加速度。2. 一流動(dòng)的速度場(chǎng)為（x 1）t2i （y - 2）t2j，試確定在 t=1時(shí)，通過(guò)（2， 1 ）點(diǎn)的跡線 方程和流線方程。A.流動(dòng)隨時(shí)間按一定規(guī)律變化B.各過(guò)流斷面的速度分布相同C.各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化D.遷移加速度為零可得精心整理精心整理3. 不可

8、壓縮流體，下面的運(yùn)動(dòng)能否出現(xiàn)（是否滿足連續(xù)性條件）？（1）Ux=2x2y2;Uy眾一x（y22y）（2） 匕=xt 2y；Uy=xt2-yt（3）ux= y22xz uy= -2yz x2yz; uz= x2z2x3y4214.已知速度場(chǎng)Ux=xy2,Uy -y3,uxy，試求（1）點(diǎn)（1, 2, 3）的加速度；（2）3是幾維流動(dòng)；（3）是恒定流還是非恒定流；（4）是均勻流還是非均勻流。精心整理精心整理1.2.3.4.5.6.7.8.9.標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（6）伯努利方程、選擇題應(yīng)用總流的伯努利方程時(shí)， 兩過(guò)水?dāng)嗝嬷g （ A.必須都是急變流C.不能出現(xiàn)急變流 伯努利方程中z PB.必須都是緩變流D.

9、可以出現(xiàn)急變流2、牛表示（ 內(nèi)2gA.單位重量流體具有的機(jī)械能C.單位體積流體具有的機(jī)械能 皮托管用于測(cè)量（）。A.點(diǎn)速度 B.壓強(qiáng) C.密度如圖 1 所示，輸油管路中安裝有一文已知水銀壓差計(jì)中水銀柱高差為A.B.單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能D.通過(guò)過(guò)流斷面流體的總機(jī)械能z2+匹 HZ|J電丿C.-1水銀hppD.1P圖 1D.流量C.密度=()D.流量 丘里流量計(jì)，hp，文丘里用于測(cè)量A.點(diǎn)速度關(guān)于水流流向的正確說(shuō)法是A. 水一定是從高處往低處流B. 水一定是從流速大處往流速小處流C. 水一定是從機(jī)械能大處往機(jī)械能小處流D. 水一定是從測(cè)壓管水頭高處往測(cè)壓管水頭低處流伯努利方程中 z P）。B.

10、壓強(qiáng):v2表示（中2gA .單位重量流體具有的機(jī)械能；C.單位體積流體具有的機(jī)械能；水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，A.Pl P2B.P1 =P2C.B .單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；D .通過(guò)過(guò)流斷面流體的總機(jī)械能。斷面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系（P1：P2D.不定圖 2 所示文丘里管，已知管道直徑di=100mm，喉道直徑d2=50mm，文丘里流量計(jì) 系數(shù)=0.94，水銀壓差計(jì)讀數(shù)hP=25cm，則通過(guò)管道的水流量q（）A.0.030B.0.025C.0.020D.0.0110.圖 3 所示等徑長(zhǎng)直管流中，M-M 為過(guò)流斷面，N-N 為水平面，則有（）A.P1 =P2B.P3二P4m3/s。

11、精心整理精心整理精心整理精心整理二、填空題1._ 只要比較總流中兩個(gè)漸變流過(guò)流斷面上單位重量流體的 _ 小，就能判斷出流動(dòng)方向。2.水管內(nèi)徑d=150mm，在 1 小時(shí)內(nèi)排水10m3，則管內(nèi)流量Q =_ _斷面平均流速 _ 。 一3. 列伯努利方程式時(shí)，過(guò)水?dāng)嗝姹仨毴?. 黏性流體總水頭線沿程的變化5. 安裝在風(fēng)道內(nèi)的畢托管的測(cè)速管和測(cè)100mmH2O，若畢托管的流速系數(shù)為 密度為1.12kg/m3，則風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速為_(kāi) m/s。二、判斷題1.由于黏性是流體的固有屬性，因此，不管是理想流體還是實(shí)際流體，其機(jī)械能總是沿程減小的。（）22. 在流量Q一定條件下，流速水頭V與管徑d成正比。（）2g3.

12、 漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律相同（）4.實(shí)際流體總水頭線是沿程下降的，而測(cè)壓管水頭線在一定條件下會(huì)沿程升。（）5.位置高度與測(cè)壓管高度之和，稱為測(cè)壓管水頭。（）6. 測(cè)壓管水頭線沿流體的流動(dòng)方向是時(shí)升時(shí)降。（）7. 虹吸管最高處的壓強(qiáng)大于大氣壓。（）四、計(jì)算題1. 水流過(guò)一段轉(zhuǎn)彎變徑管，如圖 5 所示，已知小管徑d 200mm，截面壓力p 70kPa, 大管徑d2=400mm400mm,壓力P2=40kPa，流速v1m/s。兩截面中心高度差z = 1m, 求管中流量及水流方向。圖 52. 利用皮托管原理，測(cè)量水管中的點(diǎn)流速u，如圖 6 所示。如讀值60mm

13、，求該點(diǎn) 流速。圖 63. 高壓水箱的出水管如圖 3-4 所示，出水管的直徑D=0.1m，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，壓力表 的讀PlP2z1zg-g圖 2D.Z3 -Pa圖 4壓管間的壓差為0.99，風(fēng)道內(nèi)空氣的精心整理精心整理數(shù)為4.9 104N/m2，當(dāng)閥門打開(kāi)時(shí)壓力表的讀數(shù)為1.96 104N/m2。不考慮水頭損失 時(shí)，試求出水流量。若水頭損失為2.5m時(shí)，求出水流量。圖 74. 如圖 8 所示，兩個(gè)緊靠的水箱逐級(jí)放水，放水孔的截面積分別為Al與A2，試問(wèn)：hi與h2成什么關(guān)系時(shí)流動(dòng)處于恒定狀態(tài)？這時(shí)須在左邊水箱補(bǔ)充多大流量？圖 85. 離心式通風(fēng)機(jī)如圖 9,用管道 A 從大氣中吸取空氣，在直徑D=

14、0.2m處接一玻璃管， 其下端插入水槽中，水沿此管上升H=0.25m，空氣密度為1.23kg/m3。求每秒鐘管道 A 所吸取的空氣量。圖 96. 如 10 圖所式。設(shè)一虹吸管a = 2m，h=6m，d=15m。試求：（1）管內(nèi)的流量；（2）管內(nèi)最高點(diǎn)S的壓強(qiáng)；（3）若h不變，點(diǎn)S繼續(xù)升高（即a增大，而上端管口始終浸 入水內(nèi)），問(wèn)使吸虹管內(nèi)的水不能連續(xù)流動(dòng)的值a為多大？圖 10精心整理精心整理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（7）-動(dòng)量方程一、選擇題1. 恒定總流的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程中的流速為（）。A.斷面平均流速B.斷面上的最大流速C.斷面形心處的流速D.斷面上壓力中心處的流速2. 在應(yīng)用恒定總流的動(dòng)

15、量方程二F =】qv應(yīng)2 - M 解題時(shí)，F(xiàn)中不應(yīng)包括（）A.重力B.壓力C.阻力D.慣性力3. 流量為Q，速度為v的射流沖擊一塊與流向垂直的平板，則平板受到的沖擊力為 （）。A.Qv； B.Qv2； C.:Qv ； D. Qv2。4. 應(yīng)用動(dòng)量方程時(shí)求流體對(duì)物體的合力時(shí)，進(jìn)、處口的壓強(qiáng)應(yīng)使用（）。A.絕對(duì)壓強(qiáng)； B.相對(duì)壓強(qiáng)；C.大氣壓； D.真空度。5. 應(yīng)用動(dòng)量方程時(shí)，一般要聯(lián)立（）才能求解。A.伯努利方程；B.連續(xù)方程；C. A 和 B。二、填空題如圖 1 所示，三種形式的葉片受流量為Q、流速為v的射流沖擊，則葉片受沖擊 最大的是，最小的是。三、計(jì)算題1. 水力采煤用水槍在高壓下噴射強(qiáng)

16、力水柱沖擊煤層，如圖2 所示。噴嘴出口直徑d =25mm，出口流量為Q = 0.005m3/s，求水流對(duì)煤層的沖擊力。圖 22. 如圖 3 所示，直徑D =80mm的油缸端部有d = 20mm的小孔。若忽略活塞的重量和能量損失。試求活塞上的作用力F -3000N、油從小孔出流時(shí)，油缸將受多大的作用 力。圖 33. 如圖 4 所示， 水由噴嘴射出， 已知流量 Q=0.4m3s， 主管直徑 D =0.4m， 噴口直 徑d =0.1m，水頭損失不計(jì)，求水流作用在噴嘴上的力。圖 44. 如圖 5 所示，水平方向的水射流，流量Q1，出口流速v1，在大氣中沖擊在前后斜 置的光滑平板上，射流軸線與平板成 二角，不計(jì)水流在平板上的阻力。試求：（1） 沿平板的流量Q2、Q3（2）射流對(duì)平板的作用力。圖 55水平放置在混凝土支座上的變直徑彎管，彎管兩端與等直徑管相連接處的斷面1-1上壓力表讀數(shù)p117.6 104Pa，管中流量Q=，若直徑d1300mm,d2= 200mm,精心整理精心整理轉(zhuǎn)角.=60，如圖 6 所示