《第一章 流体力学部分练习题及答案(2014).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 流体力学部分练习题及答案(2014).ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题1q伯努利方程的实质是伯努利方程的实质是和和守恒。守恒。q理想流体忽略了实际流体的理想流体忽略了实际流体的和和。q直直径径0.8m的的总总管管中中水水流流速速度度为为1m/s，则则四四根根直直径径均均为为0.4m分水管中水流速度为分水管中水流速度为。q变变直直径径管管流流中中，细细断断面面直直径径d1，粗粗断断面面直直径径d2=2d1，则则粗粗细断面雷诺数关系是细断面雷诺数关系是。q边长分别为边长分别为a、b的长方形过流断面，其水力半径为的长方形过流断面，其水力半径为相当直径（当量直径）为相当直径（当量直径）为。填空题机械能机械能压强能压强
2、能粘滞性粘滞性压缩性压缩性1m/s农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题2q断面平均流速断面平均流速与实际流速与实际流速u的区别是的区别是。u过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的q实实际际流流体体总总流流的的伯伯诺诺利利方方程程表表达达式式为为，其其适适用用条条件件是是。u，稳稳定定流流，不不可可压压缩缩流流体体，作作用用于于流流体体上上的的质质量量力力只只有有重重力力，所所取取断断面面为为缓变流动缓变流动农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题3q理想流体伯努力方程理想流体伯努力方程常数中，其中常数中，其中称为称为水头。水头。q稳定
3、流动的流线与迹线稳定流动的流线与迹线。q雷诺数之所以能判别雷诺数之所以能判别，是因为它反映了，是因为它反映了和和q的对比关系。的对比关系。q理理想想气气体体伯伯努努力力方方程程中中，称称，q称全压，称全压，称总压。称总压。测压管测压管重合重合流态流态惯性惯性力力粘性力粘性力势压势压农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题4q有有两两个个圆圆形形管管道道，管管径径不不同同，输输送送的的液液体体也也不不同同，则则流流态态判判别别数数（雷雷诺数）不相同。诺数）不相同。q“只只有有当当过过水水断断面面上上各各点点的的实实际际流流速速均均相相等等时时，水水流流才才是是均均匀匀流流”，该说法
4、是否正确？为什么？该说法是否正确？为什么？u不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改变，而不是针对一过水断面。不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改变，而不是针对一过水断面。q在在一一直直管管中中流流动动的的流流体体，其其水水头头损损失失包包括括沿沿程程水水头头损损失失与与局局部部水水头头损损失。失。q边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。q渐变流任意两个过流断面的渐变流任意两个过流断面的q静水压强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。静水压强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。判断题XXXXX农 业 设 施 设 计
5、 基 础第一章 流体力学部分习题5l在在位位置置高高度度相相同同，管管径径相相同同的的同同一一管管道道的的两两断断面面上上，其其势势能能、动动能能都都相等。相等。l运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。u对对l在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。u对对l均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。u对对l孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和
6、流量就越大。l“水一定由高处向低处流水一定由高处向低处流”l平平衡衡流流体体中中任任意意点点的的静静压压强强值值只只能能由由该该点点的的坐坐标标位位置置来来决决定定，而而与与该该压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。5XXX农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题6l想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？q因因为为总总流流过过水水断断面面上上各各点点的的流流速速是是不不相相等等的的。为为了了简简化化总总流流的的计计算算，所以引入了断面平均流速
7、来代替各点的实际流速所以引入了断面平均流速来代替各点的实际流速。l实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？q不不存存在在。引引入入流流线线概概念念是是为为了了便便于于分分析析流流体体的的流流动动，确确定定流流体体流流动动趋趋势。势。l恒定流、均匀流各有什么特点？恒定流、均匀流各有什么特点？q恒恒定定流流是是指指各各运运动动要要素素不不随随时时间间变变化化而而变变化化，恒恒定定流流的的流流线线、迹线重合，且时变加速度等于迹线重合，且时变加速度等于0。q均均匀匀流流是是指指各各运运动动要要素素不不随随空空间间变变化化而而变变化化，均均匀匀流流，位
8、位变变加加速度等于速度等于0。简答题6农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题7l问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？q1）以断面的平均流速）以断面的平均流速代替元流中的点流速代替元流中的点流速；q2）以平均水头损失）以平均水头损失代替元流的水头损失；代替元流的水头损失；q3）各项反映的是整股水流的能量代替某一元流的能量。）各项反映的是整股水流的能量代替某一元流的能量。l问问题题：有有人人说说“均均匀匀流流一一定定是是恒恒定定流流，急急变变流流一一定定是是非非恒恒定定流流”，这这种说法是否正确？为什么？种说法是否正确？为什么？q答答
9、：流流动动均均匀匀与与否否是是对对流流程程而而言言，流流动动恒恒定定与与否否是是相相对对时时间间而而言言，这这是判别流动的两个不同标准。因此，这种说法是错误的。是判别流动的两个不同标准。因此，这种说法是错误的。l问题：怎样判别粘性流体的两种流态问题：怎样判别粘性流体的两种流态层流和紊流？层流和紊流？q答答：用用下下临临界界雷雷诺诺数数Rec来来判判别别。当当雷雷诺诺数数ReRec时时，流动为紊流。流动为紊流。q当为圆管流时当为圆管流时,q当为明渠流时当为明渠流时。(R为水力半径为水力半径)7农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题8l问问题题：为为何何不不能能直直接接用用临临界界
10、流流速速作作为为判判别别流流态态（层层流流和和紊紊流流）的的标标准准？q答答：因因为为临临界界流流速速跟跟流流体体的的粘粘度度、流流体体的的密密度度和和管管径径（当当为为圆圆管管流流时时）或或水水力力半半径径（当当为为明明渠渠流流时时）有有关关。而而临临界界雷雷诺诺数数则则是是个个比比例例常常数数，对于圆管流为对于圆管流为2000，对于明渠流为，对于明渠流为500，应用起来非常方便。，应用起来非常方便。l当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？q答：随答：随d增大，增大，Re减小。减小。l圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同
11、？圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？q答答:层流为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。层流为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。8农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题9如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：（1）当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？（2）当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？（3）恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：（1）是恒定流。、是均匀流，是非均匀流。（2）管中为非恒定流。（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变
12、流。9农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题10l问题：在静止流体中，各点的测压管水头是否相等？在流动流体中？问题：在静止流体中，各点的测压管水头是否相等？在流动流体中？q答答：相相等等，均均匀匀流流、渐渐变变流流中中同同一一断断面面上上各各点点测测压压管管水水头头相相等等，急急变变流中不相等。流中不相等。l何何谓谓均均匀匀流流及及非非均均匀匀流流？以以上上分分类类与与过过流流断断面面上上流流速速分分布布是是否否均均匀匀有有无关系？无关系？q答答：均均匀匀流流是是指指流流线线是是平平行行直直线线的的流流动动，非非均均匀匀流流是是流流线线不不是是平平行行直直线的流动，线的流动，这
13、个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。这个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。10农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题11l雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？q答答:雷雷诺诺数数实实质质是是反反映映粘粘性性力力与与惯惯性性力力之之比比。层层流流时时惯惯性性力力不不大大,而而粘粘性性力力占占主主导导,受受粘粘性性力力的的约约束束，流流体体质质点点做做规规则则运运动动。紊紊流流时时惯惯性性力力占占主主导导，受受到到干干扰扰形形成成涡涡体体，当当粘粘性性力力约约束束不不了了涡涡体体时时，流流体体质质点点互互相相掺混，所以
14、用雷诺数可以来判别流态。掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。l当当输输水水管管直直径径一一定定时时，随随流流量量增增大大，雷雷诺诺数数是是增增大大还还是是变变小小？当当输输水水管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？q答答:当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大；当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大；当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。11农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题12l为为什什么么用用下下临临界界雷雷诺诺数数，而而不不用用上上临临界界雷雷诺诺数数作作
15、为为层层流流与与紊紊流流的的判判别别准则？准则？q答答：上上临临界界雷雷诺诺数数不不稳稳定定，而而下下临临界界雷雷诺诺数数较较稳稳定定，只只与与水水流流的的过过水水断面形状有关。断面形状有关。l当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？q答答：不不变变，下下临临界界雷雷诺诺数数只只取取决决于于水水流流边边界界形形状状，即即水水流流的的过过水水断断面面形状。形状。l两两个个不不同同管管径径的的管管道道，通通过过不不同同粘粘滞滞性性的的液液体体，它它们们的的临临界界雷雷诺诺数数是是否相同？否相同？q答答:不一定。不一定。l能量损失有几种形式？产
16、生能量损失的物理原因是什么？能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？q答答:有有沿沿程程能能量量损损失失和和局局部部能能量量损损失失两两种种。一一是是因因为为流流体体具具有有粘粘滞滞性性，二是因为固体边界条件的影响。二是因为固体边界条件的影响。12农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题13问题：雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？答案：雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。Re=惯性力/粘滞力,随d增大，Re减小。13农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题14q实实际际液液体体恒恒定定总
17、总流流的的能能量量方方程程的的适适用用条条件件及及方方程程中中，z、hl 的物理意义分别是什么？的物理意义分别是什么？条条件件：恒恒定定流流质质量量力力仅仅为为重重力力不不可可压压缩缩液液体体渐渐变变流流断断面面断断面间无分流和汇流。（面间无分流和汇流。（5分）分）z单单位位重重量量液液体体过过流流断断面面所所具具有有的的位位能能（重重力力势势能能）、位位置置高高度度或或位置水头。位置水头。单位重量液体过流断面所具有的压强（压强势能）或压强水头。单位重量液体过流断面所具有的压强（压强势能）或压强水头。总流单位重量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头。总流单位重量液体过流断面上的平均动能或平均
18、流速水头。hl总流两过水断面间单位重量液体的平均能量损失或水头损失。总流两过水断面间单位重量液体的平均能量损失或水头损失。14农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题15l实际实际气体恒定气体恒定总总流的能量方程中各流的能量方程中各项项的物理意的物理意义义分分别别是什么？是什么？这里这里p1，p2称为静压；称为静压；称为动压。称为动压。（a-）g为单位体积气体为单位体积气体所受有效浮力，（所受有效浮力，（z2-z1）为气体沿浮力方向升高的距离，乘积（）为气体沿浮力方向升高的距离，乘积（a-）g（z2-z1）为）为1-1断面相对于断面相对于2-2断面单位体积气体的位能，称为位压。断
19、面单位体积气体的位能，称为位压。农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题16选择题例.如图所示，p 表示绝对压强，pa表示大气压强，在试在图中括号内填写所表示的压强。问题：一元流动是A、均匀流；B、速度分布按直线变化；C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数；D、限于直线流动。C C16农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题17问题：恒定流是A、流动随时间按一定规律变化；B、流场中任意空间点的运动要素不随时间变化；C、各过流断面的速度分布相同；D、各过流断面的压强相同。问题：按连续介质的概念，流体质点是指A、流体的分子；B、流体内的固体颗粒；C、几何的点；D、几
20、何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。B BD17农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题18问题：理想流体的特征是A、粘度是常数；B、不可压缩；C、无粘性；D、符合pV=RT。问题：水平放置的渐扩管如图所示，如忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系：A.p1 p2；B.p1=p2；C.p1 p2p3；u(c)p1p2p3；u(d)p2pa；C.p0、或）AC图1图232农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题q绝对压强绝对压强pabs、相对压强、相对压强p、真空值、真空值pv、当地大气压强、当地大气压强pa之间的关系是之间的关系是。()A、pab
21、s=p+pvB、p=pabs+paC、pv=pa-pabsq流线与流线通常情况下流线与流线通常情况下。A、能相交也能相切、能相交也能相切B、仅能相交不能相切、仅能相交不能相切C、仅能相切不能相交、仅能相切不能相交D、既不能相交也不能相切、既不能相交也不能相切q一维流动中，一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的条件是成立的条件是。A、理想流体、理想流体B、粘性流体、粘性流体C、可压缩流体、可压缩流体D、不可压缩流体、不可压缩流体q某风管的断面尺寸为某风管的断面尺寸为300mm、200mm，则该风管的当量直径是，则该风管的当量直径是。A、240m
22、mB、250mmC、300mmD、200mmCCDA农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例：某段自来水管，d=100mm，v=1.0m/s。水温10，（1）试判断管中水流流态？（2）若要保持层流，最大流速是多少？解:（1）水温为10时，水的运动粘度0.0131cm2/s则：即：圆管中水流处在紊流状态。（2）要保持层流，最大流速是0.03m/s。计算题34农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题35q有有一一钢钢板板制制风风管管，断断面面尺尺寸寸400mm200mm，管管内内气气流流平平均均速速度度为为1.5m/s，气气体体运运动动粘粘滞滞系系数数为为15.010
23、-8m2/s，判判断管内气体的流态？断管内气体的流态？l解：解：l所以管内气体为紊流流动。所以管内气体为紊流流动。农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例例如如图图示示，轴轴流流式式风风机机的的吸吸入入管管，内内径径D=0.3m，水水测测压压计计读读数数h=0.25m，空气容重，空气容重=12.6N/m3，求风机的风量。，求风机的风量。农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题【解】选管轴线为基准面，计算断面1-1距进口足够远。列1-2断面间的能量方程，并不计能量损失。解得 故风量 37农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题例例图示锥形水管，1-1断
24、面直径d1=0.15m，中心点A的压强为7.2kN/m2，2-2断面直径d2=0.3m，中心点B的压强为6.1kN/m2，断面平均流速v2=1.5m/s，A、B两点高差为1m。试判别管中水流方向，并求两断面间的水头损失。38农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题39【解】由连续性方程 以过A点的水平面为基准面，计算两断面的总水头（单位机械能）39农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题 因 ，故水流方向是 。水头损失 农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题讨论：判断水流方向的依据是总水头由大到小，即单位机械能沿流减小，因流动阻力而转化为热能（能量损
25、失或水头损失）。而不能片面地根据位置高低或压强大小去判断。41农 业 设 施 设 计 基 础第一章 流体力学部分习题l某大楼由铺设在地下的同一自来水管道供水，打开二楼的水龙头测得水流速为12.0m/s，求打开一楼的水龙头流速，设大楼的楼层高为4m。（14.9m/s）l变截面水管宽部分的面积S1=0.08cm2，水管窄部分面积S2=0.04cm2，水管中的压强降落是25Pa，求粗管中液体流动速度。（=1.595kg/m2）（0.125m/s）l水管里的水在压强P=4105Pa的作用下流入房间，水管的内直径为2.0cm，管内水的流速为4.0m/s，引入到5m高处二层楼浴室的水管，内直径为1.0cm，试求浴室内水的流速（16）和压强（2.23105）。（已知水的密度为1）42