流體力學(xué)試卷C及答案

中國(guó)石油大學(xué)（北京）2006—2007學(xué)年第二學(xué)期

《流體力學(xué)》期末考試試卷C（閉卷考試）

班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：

題號(hào)―-1一:四總分

得分

一、單選題（共1（）題，每題2分，共20分）

（1）在穩(wěn)定流中，流線與跡線在幾何上______

A：相交

B：正交

C：平行

D：重合

（2）管路AB有3條管線串聯(lián)，設(shè)水頭損失例>例>配，摩阻系數(shù)相等，管線長(zhǎng)度也相等,

則三段管線的管徑之間的關(guān)系是

A：di<d2Vd3

B：di=d2=d3

C：di>d2>d3

D：條件不足，無(wú)法判斷

（3）己知某管路截面為正方形，邊長(zhǎng)為12cm,其水力半徑為

A：12cm

B：6cm

C：3cm

D：以上都不對(duì)

（4）動(dòng)力粘度的單位是

A：Pa.s

B：nr/s

C：s/m2

D：Pa/s

（5）離心式水泵導(dǎo)輪內(nèi)的流動(dòng)，可以看作是

A：點(diǎn)源與純環(huán)流的疊加

B：點(diǎn)源與點(diǎn)匯的疊加

C：偶極流動(dòng)

D：平行流與純環(huán)流的疊加

（6）通過(guò)一個(gè)曲面的體積流量與曲面上的有關(guān)

A：*去向速度

B：切向速度

C：密度分布

D：壓強(qiáng)

（7）靜止流體的點(diǎn)壓強(qiáng)值與無(wú)關(guān)

A：位置

B：方向

C：流體的密度

D：重力加速度

（8）關(guān)于水擊現(xiàn)象，如果不考慮管壁的彈性，則計(jì)算出的水擊壓力會(huì)______

A：變大

B：變小

C：不變

（9）靜止的水僅受重力作用時(shí)，其測(cè)壓管水頭線必為

A：水平線

B：向下直線

C：斜線

D：曲線

（10）當(dāng)飛機(jī)《到高空時(shí)，由于此時(shí)空氣溫度變低，因而當(dāng)?shù)匾羲倥c地面的音速相比

A：增大

B：減小

C：不變

二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）

（1）動(dòng)量方程對(duì)理想流體與粘性流體均適用。

（2）串聯(lián)管路中間由于管徑或流速的變化，會(huì)導(dǎo)致流量在各管段中并不一定相等。

（3）在絕能等燃流動(dòng)中，馬赫數(shù)不可能超過(guò)1。

（4）雷諾數(shù)的物理意義在于它反映了慣性力與重力的比值。

（5）對(duì)于控制體來(lái)說(shuō)，控制面上不能有質(zhì)量的交換。

（6）在其它條件不變，僅流速?gòu)暮苄〉闹挡粩嘣黾訒r(shí)，流動(dòng)會(huì)由紊流進(jìn)入過(guò)渡狀態(tài)，并最

后進(jìn)入層流。

（7）關(guān)于圓管中的層流流動(dòng)，其最大流速是平均流速的1.5倍。

（8）對(duì)于壓力管路，管徑越大各項(xiàng)費(fèi)用均減小，所以管徑越大越好。

（9）一個(gè)正確、完整的反映客觀規(guī)律的物理方程中，各項(xiàng)的量綱是一致的，這就是量綱和

諧原理。

（10）對(duì)于收縮噴管，如果背壓足夠低，就可以將亞音速氣流加速到超音速氣流。

三、簡(jiǎn)答題（共3題，每題6分，共18分）

（1）簡(jiǎn)述流體靜壓力的兩個(gè)重要特性？

（2）水力光滑與水力粗糙的含義是什么？

（3）對(duì)于簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算，第一類和第二類問(wèn)題是什么？并各簡(jiǎn)述一種求解的思路。

四、計(jì)算題（共3題，共42分）

（1）如下圖所示，水射流以25m/s的速度從直徑d=0.15m的噴口射出，沖擊一個(gè)固定的對(duì)

稱葉片，葉片的轉(zhuǎn)角為。=135。，求射流葉片的沖擊力。若葉片以10m/s的速度后退，而噴

口固定不動(dòng)，沖擊力為多大？（本題15分）

（2）有如下圖所示的管路系統(tǒng)（可認(rèn)為是長(zhǎng)管，不考慮局部阻力和速度水頭），從A點(diǎn)用

系向C點(diǎn)和D點(diǎn)輸送水。己知C點(diǎn)和D點(diǎn)的壓力相同，但高度不同，且AC長(zhǎng)為2000m,

BD段管長(zhǎng)為1500m,AB段長(zhǎng)1314.4m,ABC段管徑為200mm,BD段管徑為150mm。己

知C點(diǎn)流量為Q=54m3/h.D點(diǎn)流量為Q2=25.2m3/h,管內(nèi)流動(dòng)的水已知密度為l（M）（）kg/m\

動(dòng)力粘度為1.5x10-3pa,。假設(shè)流動(dòng)處于水力光滑區(qū)內(nèi)。試求D點(diǎn)的高度。（本題15分）

ABC

V40mWOmlV49m

D

（3）某渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)時(shí)的溫度「=250K,經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后，出口溫度

上升為T(mén)2=470K,假設(shè)壓氣機(jī)進(jìn)出口的空氣流速近似相等，如果壓氣機(jī)的空氣流量為12kg/s,

求帶動(dòng)壓氣機(jī)所需的功率，己知空氣上1.4,R=287.06J/K.kg,比熱為常數(shù)。（本題12分）

班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：

答題紙?jiān)嚲泶?hào)

一、單選題（共10題，每題2分，共20分）

(1)D(2)A

(3)__________C_______________(4)____A

(5)___________A_______________(6)____A

(7)__________B_______________(8)____A

(9)__________A_______________(10)一B

判斷題（共10題，每題2分，共20分）

(1)_____XI_______(2)____錯(cuò)

(3)___________13______________(4)____錯(cuò)

(5)_____ta_______(6)____錯(cuò)

(7)_____H_______(8)____錯(cuò)

(9)_____St_______(10)—錯(cuò)

三、1簡(jiǎn)答題（共3題，每題6分，共18分）

（1）答：

特性之一：靜壓力沿著作用面的內(nèi)法線方向,即垂直地指向作用面。（3分）

特性二：靜止流體中任何一點(diǎn)上各個(gè)方向的靜壓力大小相等，與作用方向無(wú)關(guān)。（3分）

（2）答：

層流底層完全淹沒(méi)了管壁的粗糙凸出部分，層流底層以外的紊流區(qū)域完全感受不到管壁

粗糙度的影響，流體好像在完全光滑的管子中流動(dòng)一樣。稱之為水力光滑。（3分）

管壁的粗糙凸出部分有一部分或大部分暴露在紊流區(qū)中，流體流過(guò)凸出部分，將引起漩

渦，造成新的能量損失，管壁粗糙度將對(duì)紊流流動(dòng)產(chǎn)生影響。稱之為水力粗糙。（3分）

（3）答：

a.第一類問(wèn)題：

己知管徑、管長(zhǎng)和地形（即管路起點(diǎn)和終點(diǎn)的地面標(biāo)高），根據(jù)給定的輸送量，計(jì)算管路中

的壓降。（1分）

求解思路可以為：根據(jù)流量、管徑和液體性質(zhì)，算出雷諾數(shù)，確定流動(dòng)狀態(tài)。確定系數(shù)p

和指數(shù)m,計(jì)算水頭損失"由能量方程計(jì)算壓降。（2分）

b.第二類問(wèn)題：

已知管徑、管長(zhǎng)和地形，在一定的壓降限制下，確定當(dāng)某種液體通過(guò)時(shí)的最大輸送量。（1

分）

因?yàn)榱麝墒俏粗獢?shù)，無(wú)法先判別流態(tài)，可采用假設(shè)流態(tài)法。由能最方程根據(jù)壓降計(jì)算水頭損

失"。假設(shè)流態(tài)，確定系數(shù)0和指數(shù)m,求出輸送量。。然后驗(yàn)算流態(tài)，如果假設(shè)正確，則

所求得的輸送量為正確值，否則重新假設(shè)流態(tài)。（2分）

四、計(jì)算題（共3題，共42分）

（1）解：（1）設(shè)水受葉片的力為尸，由動(dòng)量方程得:

萬(wàn)儲(chǔ)

F=0Q%(l-cosa)=p^-j—Vy(1-cosa)

=1000x21業(yè)

X252(1-COS!35)?18845N

4

葉片受力大小為尸=18845N,水平向左

（2）把坐標(biāo)系固定在葉片上，則：

—&)，

ve=10m/s

2

F=pe(v0-v(,)(l-cosl35)=p^-(v0-vt,)(l-cosl35)

1000x3-14x0J52

=(25-10)2X(1-COS135卜6784N

4

葉片受力大小為尸=6784N,水平向左

(2)解：

e,=54//力=0015—5（1分）

Q2=25.2〃//〃=0.007//5（1分）

3

BC段管長(zhǎng)2000-1314.4=685.6m,管徑0.2m,Q}=0.0\5m/s,且處于水力光滑區(qū)，則可

以求得水頭損失為：例=0.793（5分）

3

RD段管長(zhǎng)1500m,管徑O.I5m,Q2=0.007w/.v,且處于水力光滑區(qū)，則可以求得水頭

損失為:加=1.793（5分）

因?yàn)镮PfLPch—