32學(xué)時(shí)工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題與答案

32學(xué)時(shí)流體力學(xué)課復(fù)習(xí)題一、填空題1、流體是一種受任何微小的剪切力作用時(shí)都會(huì)產(chǎn)生連續(xù)變形 的物質(zhì)。2、牛頓內(nèi)摩擦定律其中的比例系數(shù)稱為動(dòng)力黏性系數(shù)（動(dòng)力粘度) 。3、作用于流體上的力按其性質(zhì)可以分為表面力力和質(zhì)量力4、水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指作用在單位_質(zhì)量_液體上的質(zhì)量力。5、單位質(zhì)量力的量綱是 L/T2 。6、對(duì)于不同的流體，體積彈性系數(shù)的值不同，彈性模量越大 ，流體越不易被壓.7、某點(diǎn)處的絕對(duì)壓強(qiáng)等于該處的 大氣壓強(qiáng) 減去該處的 真空度 。8、某點(diǎn)處的真空等于該處的 大氣壓強(qiáng) 減去該處的 絕對(duì)壓強(qiáng) .9、某點(diǎn)處的相對(duì)壓強(qiáng)等于該處的 絕對(duì)壓強(qiáng) 減去該處的 一個(gè)大氣壓 。10、根據(jù) 粘性 的大小，粘性流體的流動(dòng)狀態(tài)可分為 層流 和紊流 。、根據(jù)流體是否有粘性，流體可分為粘性流體 和 理想流體 。12、根據(jù)流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化，流體流動(dòng)可分為 定常 流動(dòng)和 非定常 流動(dòng)。13、連續(xù)性方程是 質(zhì)量守恒 定律在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形.14、總流伯努利方程是 機(jī)械能守恒定律 在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。15、計(jì)算局部阻力的公式為；:。16、相似條件包括 幾何相似 、 運(yùn)動(dòng)相似和 動(dòng)力相似 。17、沿程阻力主要是由于流體內(nèi)摩擦力引起的，而局部阻力則主要是由于流動(dòng)邊界局部形狀急劇變化引起的。18、連續(xù)性方程表示控制體質(zhì)量 守恒。19、液體隨容器作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),重力和慣性力的合力總是與液體自由面_垂直.20、圓管層流中斷面平均流速等于管中最大流速的1/2二、簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述液體與氣體的粘性隨溫度的變化規(guī)律，并說(shuō)明為什么？答:,,以粘性就越大2、請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明作用在流體上的力。作用在流體上的力按其性質(zhì)可分為表面力和質(zhì)量力，表面力是指作用在所研究流體表面上的力，它是由流體的表面與接觸的物體的相互作用差生的,質(zhì)量力是流體質(zhì)點(diǎn)受某種力場(chǎng)的作用力，它的大小與流體的質(zhì)量成正比3、簡(jiǎn)述連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)。小微觀無(wú)限大）4、何謂不可壓縮流體？在什么情況下可以忽略流體的壓縮性？除某些特殊流動(dòng)問(wèn)題，工程實(shí)際中將液體看作是密度等于常數(shù)的不可壓縮流體，當(dāng)氣體的速度小于70m/s且壓力和溫度變化不大時(shí)也可近似地將氣體當(dāng)作不可壓縮流體處理5、流體靜壓力有哪兩個(gè)重要特征？特征一：在平衡的流體中，通過(guò)任意一點(diǎn)的等壓面，必與該點(diǎn)所受的質(zhì)量力互相垂直。特征二：當(dāng)兩種互不相混的液體處于平衡時(shí),它們的分界面必為等壓面.6、不同形狀的敞開(kāi)的貯液容器放在桌面上，如果液深相同,容器底部的面積相同，試問(wèn)作用于容器底部的總壓力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同?為什么？=液體壓強(qiáng)x,（桌面上所受力是整個(gè)儲(chǔ)有液體容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器總重量不同而不同。本題目也有漏洞:不同形狀的敞開(kāi)的貯液容器,體積關(guān)系不能確定，其總重量不一定相同或也不一定不同。7、相對(duì)平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關(guān)？質(zhì)量力(在平衡點(diǎn)流體中,通過(guò)任意一點(diǎn)的等壓面必須與該店所受的質(zhì)量力互相垂直）8、靜力學(xué)的全部?jī)?nèi)容適用于理想流體還是實(shí)際粘性流體？或者兩者都可？為什么？這樣流體的粘性就顯現(xiàn)不出來(lái)了9、敘述帕斯卡原理,試舉例說(shuō)明它在工程中的應(yīng)用。帕斯卡定律:加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)能夠大小不變的被液體向各個(gè)方向傳遞公式：P1=P2F1／S1（F為施加的力)＝F2／S2（S指大小活塞的面積應(yīng)用:千斤頂，液壓機(jī)，液壓制動(dòng)10、何謂壓力體？壓力體由哪些面圍成的？由于液體重量產(chǎn)生對(duì)物體表面壓力的體積稱為壓力體壓力體①所論曲面;②過(guò)曲面周界上一切點(diǎn)的鉛垂線所構(gòu)成的曲面；③與液面重合的水平面。12、簡(jiǎn)述沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，并畫(huà)出其趨勢(shì)圖.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律，文字表述或數(shù)學(xué)公式表述。層流： ;水力光滑: ；過(guò)渡粗糙區(qū)：粗糙區(qū)（阻力平方): 。14、在串聯(lián)管道、并聯(lián)管道中，各管段的流量和能量損失分別滿足什么關(guān)系?串聯(lián)管路的特點(diǎn)：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失。15為什么?水力光滑管：在紊流中存在層流底層，當(dāng)層流底層厚度δl＞5Δ時(shí),粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒(méi)管水力粗糙管:當(dāng)層流底層厚度δl＜0。3Δ時(shí),.16、簡(jiǎn)單敘述沿程阻力和局部阻力的定義,試分析產(chǎn)生這兩種損失的原因。沿程阻力：再過(guò)流斷面沿程不變的均勻流道中所受的流動(dòng)阻力｛流體與壁面的摩擦產(chǎn)生}沿程損失原因:由于流體與壁面的摩擦而產(chǎn)生的。局部阻力：流體在流動(dòng)過(guò)程中由于方向改變或速度改變以及經(jīng)過(guò)管件而產(chǎn)生的阻力局部損失的原因：因流體與壁面的沖擊和流體的質(zhì)點(diǎn)之間的碰撞而形成的17、何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？當(dāng)流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時(shí)，流線近似為平行直線，這樣的流動(dòng)稱為緩變流,否則稱為急變流.在接近于直線的流動(dòng)中，沿法線方向的壓力分布規(guī)律與平衡流體中的相同，均服從于流體靜力學(xué)基本程18、寫(xiě)出總流伯努利方程,并簡(jiǎn)述其物理意義。其中：Z 表示總流過(guò)流斷面上某所取計(jì)算點(diǎn)）單位重量流體的平均位置勢(shì)表示總流過(guò)流斷面上某所取計(jì)算單位重量流體的平均壓強(qiáng)勢(shì).表示總流過(guò)流斷面上某點(diǎn)（所取計(jì)算點(diǎn)）單位重量流體的平均動(dòng)能。表示總流過(guò)流斷面上某點(diǎn)(所取計(jì)算點(diǎn)）單位重量流體的平均機(jī)械能損失,稱為總流水頭損失代表總流過(guò)流斷面上單位重量流體的平均勢(shì)能代表總流過(guò)流斷面上單位重量流體的平均機(jī)械能物理意義—在符合限定條件下，單位重量流體的機(jī)械能（位能、壓力能和動(dòng)能）不變。19、簡(jiǎn)述流線的定義，并寫(xiě)出流線方程。同一時(shí)刻流場(chǎng)中連續(xù)各點(diǎn)的速度方向線）20、何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯(lián)系？眾多流體的質(zhì)點(diǎn)的集合稱為系統(tǒng).控制體是指流場(chǎng)中某一確定的空間.區(qū)別：系統(tǒng)的位置和形狀是可以變化的，而控制體是指流場(chǎng)中的某一確定的空間。要方程三、計(jì)算題1、一塊平板距離另一塊固定的平板0.5mm，兩平板間充滿某種流體，上平板在4。8N的力作用下,以0。25m/s的速度移動(dòng).如果上平板的面積為2。4m2，求該流體的粘度.第2題 u［解]假設(shè)板間流體中的速度分布是線性的,則板間速度梯度可計(jì)4xPa?s245x50cm21cm的木塊5kg,運(yùn)動(dòng)速度u=1m/s1cm22.620見(jiàn)圖示.［解］木塊重量沿斜坡分力F與切力T平衡時(shí)，等速下滑mgsinTdudymgsin59.8sin22.62u 1A 0.450.45 0.001 0.0873Pas3、一塊平板距離另一塊固定的平板5mm，兩平板間充滿粘度為0.004PaS2.4m2,0.25m/s.（4.8N)476mm0.03mm150mm226r/min，測(cè)得76N。。864Pas）5形管壓差計(jì)與容器A,h1=0。25m,h2=1.61m，h3=1mA.（94389Pa,6936Pa.)第5題圖6、如圖所示，直線行使的汽車上放置一內(nèi)裝液體的U形管，長(zhǎng)L=500mm.a=0。5m/s2行駛時(shí)兩直管中的液面高度差（25.51mm)第6題圖1 7，高H=500mm,,水深h1=300mm(1)試確定水正好不溢出時(shí)的轉(zhuǎn)速n；(2）求剛好露出容器底面時(shí)得轉(zhuǎn)速n1 止旋轉(zhuǎn)，水靜止后得深度h2等于多少?(n1=178.3rpm，n2=199.3rpm,h2=0。25m）第7題圖8O轉(zhuǎn)動(dòng)的傾斜角α=6oH=h=0。4時(shí)，若要使閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟。試求鉸鏈至水閘下端的距離x。（0.796m）第8題圖9、圓柱體半徑r2m，長(zhǎng)L5m，如圖放置在斜面上。求水作用在圓柱上的力.（作用在圓柱上的力487。415kN，與水平方向夾角78.4度。)第9題圖10、如圖,圓柱體直徑4m，兩邊均有水作用，水深如圖所示。如果圓柱體長(zhǎng)度為12m，試求作用在圓柱體上合力的大小和方向。(1320kN,57。98）第10題圖11、如圖，有一圓柱形閘門(mén)。已知H=5m,θ=600,閘門(mén)寬度為B=10m。求作用在閘門(mén)上的總壓力的大小及方向。X方向F p Ax Cx

hhBr2B2 4Z方向，找出壓力體F V

( r

r2sincos)B

第 11 題 圖z p 8 2F F2F2 1583kN

z39.3度Fx z FFx作用點(diǎn)距離液面的高度ersin12、已知平面流動(dòng)的速度分量為:ux

2xy2，uy

x

2y.（1x3

y32xyC）3 3 4x 4y 13、已知流場(chǎng)的速度分布為v i j,求證通過(guò)任意一個(gè)以原點(diǎn)為圓心的同心圓的流量x2y2 x2y2(z方向取單位長(zhǎng)度［提示：流場(chǎng)速度用極坐標(biāo)表示］14、如圖是離心風(fēng)機(jī)的集流器，風(fēng)筒直徑為200mm。當(dāng)測(cè)壓管中的水柱高度為250mm時(shí),求集流器的吸氣量。空氣密度取1。29kg/m3（1.93m3/s）15、如圖所示，水從井A利用虹吸管引到井B中,設(shè)已知體積流量qv=100m3/h,H=3m,z=6m,不計(jì)虹吸管中的水頭損失。試求虹吸管的管徑d及上端管中的負(fù)計(jì)示壓強(qiáng)值p。（虹吸管的管徑d=67.9mm）16、如圖所示，離心式水泵借一內(nèi)徑d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送至壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指示出負(fù)壓值為39997Pa。水力損失不計(jì)，試求水泵的吸水高度H。第14題圖 第15題圖 第16題圖(水泵的吸水高度4m。)17、密度為830kg/m3的油水平地射向直立的平板.已知油的速度為20m/s,油柱的直徑為0。1m.求油對(duì)平板的打擊力.(2608N)1890o管徑v1=25m/s，pe1=6。86×104Pa(計(jì)示壓強(qiáng)試求支撐彎管在其位置所需的水平力。（支撐彎管在其位置所需的力Fx=1101。25N，F(xiàn)y=537。49N)19、噴水泉的噴嘴為一截頭圓錐體，其長(zhǎng)度l=0，兩端的直徑d1=40mm，d2=20mm把計(jì)示壓強(qiáng)p1e=9807×104Pa的水引入噴嘴，而噴嘴的能量損失hw=16m（水柱,試求噴出的流量qv和射流的上升高度H。（流量0.00718m3/s,射流的上升高度26。68m。)20、沿直徑d=200mm的管道輸送潤(rùn)滑油，流量qm=9000kg/h，潤(rùn)滑油的密度ρ=900kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度冬季為ν=0。0001092m2/s,夏季為ν=0。0000355m2/s.試分別判斷冬夏兩季潤(rùn)滑油在管中的流動(dòng)狀態(tài)。（均為層流）213m6cm?（。0217m3）22、在直徑為30cm的水平管道上用水作沿程損失實(shí)驗(yàn),在相距120m的兩點(diǎn)用水銀差壓計(jì)（上面為水）測(cè)得的水銀柱高度差為33cm,已知流量為0。23m3/s，問(wèn)沿程損失系數(shù)等于多少？（0.0192）23,一股射流以速度V水平射到傾斜平板上，體積流量為射流的流量。（Fsin

，上下兩股分射流流量Q

Qcos、

Q(1cos)）1 2 1 2第23題圖24、水從水箱沿著長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m，直徑d=40mm,。04，試求管道中起始斷面A的壓強(qiáng)與水箱內(nèi)的水位h并求當(dāng)h為多少時(shí)，此斷面的壓強(qiáng)與水箱外的大氣壓強(qiáng)相等。LhL(p d ）A 1d第24題圖25、水泵系統(tǒng)如圖，管徑d200mm,流量為Q0.1m3/s30m,沿程阻力系閥數(shù)0.02；吸水管設(shè)有帶閥門(mén)的蓮蓬頭閥z解：（1)管中流速

2.0,所有彎頭彎

0.3（一共有3個(gè)彎頭)，兩水面高（2）1—12—2（3)求揚(yáng)程 第25題圖26100mm和75mm;14kg/sh,并畫(huà)出測(cè)壓管水頭線（2.6m）27、嵌入支座內(nèi)的一段輸水管，其直徑由d1

15md2

1m（見(jiàn)圖示。當(dāng)支座前的相對(duì)壓強(qiáng)p 392kPa，流量Q 1.8m3/s時(shí)試確定漸變段支座所受的軸向力R.（不計(jì)水頭損.)1（支座所受的軸向力R=384014N)第26題 第27題28、某輸油管路長(zhǎng)4000，管徑。3m輸送運(yùn)動(dòng)粘度為2104/、密度為840kg/3的原油.當(dāng)流Q=240m3/h時(shí)，求油泵為克服沿程阻力所需增加的功率。（克服沿程阻力所需增加的功率18801。9W)29、某管路直徑0。2m，流量Q=0.1m3/s，水力坡度i=0。05。求該管路的沿程阻力系數(shù).(沿程阻力系數(shù)0。0193）30d1

0.18m和d2

025m的水平管道串聯(lián)在一起。輸送密度為980kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘度為4×10-4m2/s的原油。如果流量為Q=0.1m3/s，管道長(zhǎng)度L1=500m，L2=100m。求原油流經(jīng)管道的壓強(qiáng)損失？（hf1=78。801，hj=0。182，hf2=4。247；合計(jì)壓強(qiáng)損失為788。3Pa）2。1 流體力學(xué)的研究方法有哪些各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？理論研究方法:準(zhǔn)確，清晰,但由于數(shù)學(xué)發(fā)展水平的局限,只能應(yīng)用于簡(jiǎn)單理論模型，而不能應(yīng)用于實(shí)際復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)研究方法：可靠，準(zhǔn)確,具有指導(dǎo)意義；但是受實(shí)驗(yàn)尺度和邊界條件限制，有些實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展,或耗資巨大.數(shù)值研究方法：計(jì)算復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題,耗資少；但需要準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證。2。2 研究流體運(yùn)動(dòng)有哪兩種方法？分別論述他們的概念與區(qū)別?拉格郎日法.夠多的空間點(diǎn)綜合