流體力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)答案第三章

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)(x,y,z)流場(chǎng)的速度分布與空間坐標(biāo)和時(shí)間t有關(guān)，即uu(x,y,z,t)流體質(zhì)點(diǎn)的加速度等于速度對(duì)時(shí)間的變化率，即DuuudxudyudzaDttxdtydtzdt投影式為auuuuuuuxxxxyzxtxxyzauuuuuuuyyyytxyzzyxyauzuuxzuuyzuuzztzxyzduua(u)udttdu或ut在歐拉法中質(zhì)點(diǎn)的加速度由兩部分組成，為固定空間點(diǎn)，由時(shí)間變化dt引起的加速度，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。(u)u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)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)D（u）Dtt3.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dxdydzuuuxyz跡線微分方程dxdydzdtuuuxyz（2）流管、流束與總流（3）過流斷面、流量及斷面平均流速udA(m3/s)(kg/s)體積流量Q質(zhì)量流量udAudAAQmAQ斷面平均流速vAAA（4）漸變流與急變流5.連續(xù)性方程（1）不可壓縮流體連續(xù)性微分方程uxxyzuuz0y（2）元流的連續(xù)性方程dQdQ12udAudA1122（3）總流的連續(xù)性方程udAudA11226.運(yùn)動(dòng)微分方程（1）理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程（歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程）1puxuuxxuuuXxuxxtuyzzxyyuuY1pyuuxyuuyxtyzxyzZ1puzuuxzuuyzuuzzxtxyz矢量表示式1ufp(u)ut（2）粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程（N-S方程）u1puuyxuuX2utxuxxuxxzxxyzu2uutyuuxyuuyyuY1pxyzyxyzZ1px2uutzuuxzuuyzuuzzzxyz1ut矢量表示式fp2u(u)u7.理想流體的伯努利方（1）理想流體元流的伯努利方程puz2Cg2g（2）理想流體總流的伯努利方程vpz1v211p2z2222g2gg2g18.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pupu2g2gz2z22h11g2g12w（2）實(shí)際流體總流的伯努利方程pz1v211p2v22hz22g2gg2g1w10.恒定總流的動(dòng)量方程FQvv2211投影分量形式FQvvx22x11xFQvvy22y11yFQvvz22z11z

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()。vA.d2rB.C.(v)vD.vvv()ttdt22.水在一條管道中流動(dòng)，若兩截面的管徑比dd3，則速度比vv為（）。1212A.3B.1/3C.9D.1/93.通過一個(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5.在（）流動(dòng)中，流線和跡線重合。A．不可壓縮B．無黏C．恒定D.壓強(qiáng)D.質(zhì)量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D．只在恒定時(shí)能。B．間接C．不能9.流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)與剛體運(yùn)動(dòng)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（）。A.當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱鉉.向心加速度為零B.遷移加速度為零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)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uf(y,z)，uf(x)，u0，則該流動(dòng)為xyz()。A.一元流B.二元流C.三元流D.均勻流13.恒定流是（）。A.流動(dòng)隨時(shí)間按一定規(guī)律變化B.各過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.遷移加速度為零15.根據(jù)圖1所示三通管流，可得()。A.qqqV1V1V1V2V3qB.qC.qqV2V3qqV2V3D.qqq0V1V2V3二、填空題1.流線一般不能相交，且只能是一條曲線。2.體積流V量q與質(zhì)量流量q的關(guān)系是m。p3.漸變流斷面上各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭z近似等于。g4.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u0,u0,u0的流動(dòng)。（）xyz2.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)速度為無窮大的緣故。（）10.過水?dāng)嗝娑际瞧矫?。（）四、?jì)算題1、已知流場(chǎng)中的速度分布為uyzt，vxzt，。xy（1）試問此流動(dòng)是否恒定？（2）求流體質(zhì)點(diǎn)在通過場(chǎng)中（1，1，1）點(diǎn)時(shí)的加速度。2.一流動(dòng)的速度場(chǎng)為v(x1)t2i(y2)t2j，試確定在t1時(shí)，通過（2，1）點(diǎn)的跡線方程和流線方程。3.不可壓縮流體，下面的運(yùn)動(dòng)能否出現(xiàn)（是否滿足連續(xù)性條件）？（1）u2x2y2；ux3x(y22y)xy（2）uxt2y；uxt2ytxyuy22xz；u2yzx2yz；u12x2z22x3y4（3）xyz134.已知速度場(chǎng)uxyuxyz2，uyy3，，試求（1）點(diǎn)（1，2，3）的加速x度；（2）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。標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（6）——伯努利方程一、選擇題1.應(yīng)用總流的伯努利方程時(shí)，兩過水?dāng)嗝嬷g（）。A.必須都是急變流C.不能出現(xiàn)急變流B.必須都是緩變流D.可以出現(xiàn)急變流v2p2.伯努利方程中z表示（）。g2gA.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3.皮托管用于測(cè)量（）。B.單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能D.通過過流斷面流體的總機(jī)械能A.點(diǎn)速度B.壓強(qiáng)C.密度D.流量4.如圖1所示，輸油管路中安裝有一文丘里流量計(jì)，已知水銀壓差計(jì)中水銀柱高差為h，ppgpg21則zz－()。21h1hA.B.水銀水銀ppp1hD.1hC.水銀水銀p圖15.文丘里用于測(cè)量（）。A.點(diǎn)速度B.壓強(qiáng)6.關(guān)于水流流向的正確說法是()C.密度D.流量。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pv27.伯努利方程中z表示（）。g2gA．單位重量流體具有的機(jī)械能；B．單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能；C．單位體積流體具有的機(jī)械能；D．通過過流斷面流體的總機(jī)械能。8.水平放置的漸擴(kuò)管，如忽略水頭損失，斷面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)，有以下關(guān)系（）。A.pp9.圖2所示文丘里管，已知管道直徑d100mm，喉道直徑d50mm，文丘2里流量計(jì)系數(shù)，水銀壓差計(jì)讀數(shù)，則通過管道的水流量B.ppC.ppD.不定1212121h25cm0.94pq()m3/s。VA.0.030B.0.025C.0.020D.0.0110.圖3所示等徑長直管流中，M-M為過流斷面，N-N為水平面，則有()。A.ppB.pp1234pgpgpgpzz4C.zzD.3123g124圖2圖3二、填空題1.只要比較總流中兩個(gè)漸變流過流斷面上單位重量流體的____________大小，，則管內(nèi)流量Q______，就能判斷出流動(dòng)方向。d=150mm，在1小時(shí)內(nèi)排水10m2.水管內(nèi)徑3斷面平均流速v____3.列伯努利方程式時(shí)，過水?dāng)嗝姹仨毴≡赺________。4.黏性流體總水頭線沿程的變化是5.安裝在風(fēng)道內(nèi)的畢托管的測(cè)速管和測(cè)壓管間的壓_。。100mmHO差為，若畢托管的流速系數(shù)為0.99，風(fēng)2道內(nèi)空氣的密度為1.12kg/m3，則風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速為m/s。圖4三、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。()v22.在流量Q一定條件下，流速水頭與管徑d成正比。()2g3.漸變流過水?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的降，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.水流過一段轉(zhuǎn)彎變徑管,如圖5所示,已知小管徑d200mm，截面壓力1p70kPa，大管徑d400mm400mm，壓力p40kPa，流速v1m/s。1222兩截面中心高度差z1m，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h60mm，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)，壓力表的讀數(shù)為44.910N/m2，當(dāng)閥門打開時(shí)壓力表的讀數(shù)為2.5m考慮水頭損失時(shí)，試求出水流量。若水頭損失為時(shí)，求出水流量。41.9610N/m2。不圖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A與A，試問：12h與h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？12圖8D=0.2m處接一玻9，用管道A從大氣中吸取空氣，在直徑5.離心式通風(fēng)機(jī)如圖H=0.25m，空氣密度為1.23kg/m3。璃管，其下端插入水槽中，水沿此管上升求每秒鐘管道A所吸取的空氣量。圖9a2m，h=6m，d=15m。試求：（1）管內(nèi)的流6.如10圖所式。設(shè)一虹吸管ShS量；（2）管內(nèi)最高點(diǎn)的壓強(qiáng)；（3）若不變，點(diǎn)繼續(xù)升高（即a增大，而上端管口始終浸入水內(nèi)），問使吸虹管內(nèi)的水不能連續(xù)流動(dòng)的值a為多大？圖10標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)（7）——?jiǎng)恿糠匠桃?、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)量方程Fqvv解題時(shí)，F(xiàn)中不應(yīng)包括V2211()。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.Qv；C.Qv；D.Qv。224.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)力水柱沖擊煤層，如圖