流體力學(xué)考題答案

1、所在學(xué)院 班級 姓名 學(xué)號 北 京 交 通 大 學(xué)（答案） 20072008學(xué)年 第一學(xué)期 課程名稱：流體力學(xué) 土木工程2005級 出題教師：毛軍 齊梅蘭 張群峰題號一 二三四五六七得分閱卷人我用人格擔(dān)保：在本次考試中，誠實(shí)守信，嚴(yán)格遵守考場紀(jì)律。（）（注：大氣壓Pa=100kPa，水密度r =1000kg/m3，重力加速度g =10m/s2，A4紙半開卷）一、 填空題（10分）1、 描述流體易流動性的是_牛頓內(nèi)摩擦_定律；描述流場中物理量對時間的變化率的物理量是_質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)_，包括_當(dāng)?shù)鼗驎r變導(dǎo)數(shù) 和_遷移或位變導(dǎo)數(shù)_兩部分。2、 三元不可壓縮流場，則的表達(dá)式為3、 孔口外接短管成為管嘴，增加

2、了阻力，但流量不減，反而增加，主要原因是_管嘴內(nèi)出現(xiàn)了真空_，但是應(yīng)保證_管嘴內(nèi)不出現(xiàn)空化現(xiàn)象_的條件。4、 圖1中給出各段管路的流量和損失水頭，流體密度為r，則（a）中A、B點(diǎn)間的流動功耗是_，（b）中A、B間流動功耗是_。5、 流動相似的充要條件是_幾何相似、獨(dú)立相似準(zhǔn)則成立_；管道流動相似的準(zhǔn)則數(shù)是_雷諾數(shù)Re_，明渠流動相似的準(zhǔn)則數(shù)是_佛汝德數(shù)Fr_。二、判斷題（10分）1、流體粘性與流體的種類和溫度有關(guān)，液體的動力粘性系數(shù)一般隨著溫度的升高而 減小，氣體的則相反 （Ö ）2、靜止流體中的壓應(yīng)力具有各向同性，運(yùn)動的粘性流體中的壓應(yīng)力則不然 （Ö ）3、均勻流過流斷面

3、上的動壓強(qiáng)分布規(guī)律與靜壓強(qiáng)分布規(guī)律相同，同一過流斷面上各 點(diǎn)的測壓管水頭相等 （Ö）4、為了保證模型與原型的流動相似，模型和原型流動中的流體介質(zhì)必須相同（´ ） 5、根據(jù)達(dá)西公式，層流、紊流的沿程損失都與過流斷面平均流速的平方成正比，因 此，沿程損失主要取決于流速 （ ´ ）三、試證明：圓管均勻流過流斷面的切應(yīng)力在徑向呈線性分布。并指出層流與紊流在過流斷面切應(yīng)力分布上的不同之處。 （15分） 參見教材：（10分）+（5分）四、如圖，圓柱體與油（比重為0.8）、水和容器接觸，半徑R=0.2m，長度L=2m，與容器頂邊成直線接觸，求：（1）繪制作用在圓柱體上的壓強(qiáng)分布

4、圖和壓力體；（2）圓柱體作用在容器頂邊上的力；（3）圓柱體的重量和比重。 （15分）解：（1）略（4分）（2）根據(jù)題意和圖，圓柱體作用在容器頂邊上的力沿水平方向；水對圓柱下半部分兩側(cè)的水平分力正好抵消，油對圓柱上半部分的水平作用力即為所求。（4分）（3）油對圓柱上半部分的垂直作用力方向向下；水對圓柱下半部分的垂直作用力向上。水的重度，油的比重 圓柱體的重量，（5分） 圓柱體的比重（2分）五、如圖，水自噴嘴水平射向光滑傾斜平板，不計摩擦阻力。若噴嘴出口直徑d=25mm，流量Q=33.4L/s，試求射流沿平板向兩側(cè)的分流流量Q1、Q2，以及射流對平板的作用力F。假定水頭損失可忽略不計。 (15分)

5、解：設(shè)作用在平板的的作用力為F，沿平板的法線方向，建立圖示坐標(biāo)系 （1）求流量。因，由伯諾里方程知，在X方向上列動量方程：（4分） 又由連續(xù)性方程 解得：（2分） （2分） （2）求作用力F。速度（2分），在Y方向上列動量方程：（5分） 答：略六、如圖，梯形土渠中發(fā)生均勻流動，已知：底寬b=2m，長度L=5000m，左右邊坡系數(shù)分別為m1=1，m2=1.5，水深h=1.5m，底坡i=0.0004，土壤的粗糙系數(shù)n=0.0225。試求：（1）渠中流速；（2）渠中流量；（3）渠底的切應(yīng)力；（4）摩擦功耗。 （15分）解：（1）過水?dāng)嗝婷娣e（3分）濕周 水力半徑；（2）求流速和流量（4分）謝才系數(shù)

6、流速； 流量； （3）渠底切應(yīng)力（4分） （4）沿程損失H2O（2分） 摩擦功耗（2分）。 答：略七、如圖，抽水機(jī)功率N=18kW，效率h=80%。將比重0.9，粘度m=0.048Pa×s的油從油庫送入密閉油箱。已知管徑d=150mm，管長LAB=4.5m，LBC=3m，提油高度z=6m，油的流量Q=5400kg/min，抽水機(jī)進(jìn)口B處的真空度為4.5m水柱。沿程損失系數(shù)l=0.02，彎頭阻力系數(shù)xw=0.25，管徑遠(yuǎn)小于油箱尺寸。求：（1）管內(nèi)流動狀態(tài)；（2）油箱內(nèi)的液面壓強(qiáng)；（3）安裝高度hs（20分）解：（1）體積流量管內(nèi)流速油運(yùn)動粘度管內(nèi)雷諾數(shù)紊流（5分）；（2）水泵揚(yáng)程油柱（3分）；（3）求油箱液面的相對壓強(qiáng)（7分）。列油箱液面、油庫液面間的能量方程：其中，hw是油箱液面與油庫液面間的總水頭損失油箱液面相