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1、l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 工程流体力学流体力学试卷及答案一 一、判断题 1、根据牛顿内摩擦定律,当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。3、流体流动时,只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。4、在相同条件下,管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。5、稳定(定常)流一定就是缓变流动。6、水击产生的根本原因就是液体具有粘性。7、长管就是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。8、所谓水力光滑管就是指内壁面粗糙度很小的管道。9、外径为 D,内径为 d 的环形过流
2、有效断面,其水力半径为4dD。10、凡就是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计,当其汞-水压差计上读数cmh4,通过的流量为sL/2,分析当汞水压差计读数cmh9,通过流量为 L/s。2、运动粘度与动力粘度的关系就是 ,其国际单位就是 。3、因次分析的基本原理就是:;具体计算方法分为两种 。4、断面平均流速 V与实际流速 u 的区别就是 。5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ,其适用条件就是 。6、泵的扬程 H就是指 。7、稳定流的动量方程表达式为 。8、计算水头损失的公式为 与 。9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围就是 。10、压力
3、中心就是指 。三、简答题 1、稳定流动与不稳定流动。2、产生流动阻力的原因。3、串联管路的水力特性。4、如何区分水力光滑管与水力粗糙管,两者就是否固定不变？5、静压强的两个特性。6、连续介质假设的内容。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。8、因次分析方法的基本原理。9、欧拉数的定义式及物理意义。10、压力管路的定义。11、长管计算的第一类问题。12、作用水头的定义。13、喷射泵的工作原理。14、动量方程的标量形式。15、等压面的特性。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。17、分析局部水头损失产生的原因。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。19、流线的特
4、性。四、计算题 1、如图所示,将一平板垂直探入水的自由射流中,设平板截去射流的部分流量 Q10、012m3/s,并引起射流的剩余部分偏转一角度。已知射流速度为 30m/s,总流量 Q00、036m3/s,不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？2、有泵管路如图所示,流量hourmQ/2403,泵的吸入管长mL151,沿程阻力系数03.01,总局部阻力系数为61;压力管长mL602,03.01,102,管径为m25.0。求:(1)已知泵入口处真空表读数OmH26.6,求吸入高度1h。(2)两个液面高差mh242,求泵的扬程H。l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 5、如图水泵进水系
5、统,h=3m,管径 d=0、25m,12 断面间的总水头损失g2V8.5h2w,断面 2 处的真空度为OmH4.08p2v,求流量。参考答案 一、判断题 二、填空题 1、3 L/s 2、,斯(sm/2)3、因次与谐的原理,定理 4、过流断面上各点的实际流速就是不相同的,而平均流速在过流断面上就是相等的 5、22222212111122zgvaphgvapz,稳定流,不可压缩流体,作用于流体上的质量力只有重力,所取断面为缓变流动 6、单位重量液体所增加的机械能 7、FdAuucsn 8、gVdlhf22,gVhj22 9、dyduAT,就是指在温度不变的条件下,随着流速梯度的变化,值始终保持一常
6、数 10、总压力的作用点 三、简答题 1、稳定流动与不稳定流动。-在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变,这种流动称为稳定流;反之,通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变,这种流动叫不稳定流。2、产生流动阻力的原因。-外因:水力半径的大小;管路长度的大小;管壁粗糙度的大小。内因:流体流动中永远存在质点的摩擦与撞击现象,质点摩擦所表现的粘性,以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性,才就是流动阻力产生的根本原因。3、串联管路的水力特性。-串联管路无中途分流与合流时,流量相等,阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之与,后一管段的流量等于前一管段
7、流量减去前管段末端泄出的流量。4、如何区分水力光滑管与水力粗糙管,两者就是否固定不变？-不就是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。水力粗糙管。水力光滑管；5、静压强的两个特性。-1、静压强的方向就是垂直受压面,并指向受压面。2、任一点静压强的大小与受压面方向无关,或者说任一点各方向的静压强均相等。6、连续介质假设的内容。-即认为真实的流体与固体可以近似瞧作连续的,充满全空间的介质组成,物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构,而用一组偏微分方程来表达宏观物理量(如质量,数度,压力等)。这些方程包括描述介质性质的方程与基本的物理定律,如质量守恒定律
8、,动量守恒定律等。7、实际流体总流的伯诺利方程表达式为(22222212111122zgvaphgvapz),其适用条件就是稳定流,不可压缩流体,作用于流体上的质量力只有重力,所取断面为缓变流动。8、因次分析方法的基本原理。-就就是因次与谐的原理,根据物理方程式中各个项的因次必须相同,将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群,从而使变量减少。9、欧拉数的定义式及物理意义。-2VpEu,其物理意义为压力与惯性力的比。10、压力管路的定义。-凡就是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。11、长管计算的第一类问题。已知管径,管长与地形,当一定流量的某种液体通过时,确定管路中的压力
9、降,或确定起点所需的压头,或计算水利坡降。l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 12、作用水头的定义。-任意断面处单位重量水的能量,等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头与速度水头。单位为 m。13、喷射泵的工作原理。-喷射泵主要由喷嘴、吸入室与扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴,并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高,因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时,在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空,因此吸入室可从吸人管中吸进流体并与工作流体一起混合,经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射,便能连续不断地输送液体(或气体)。14、xcsnxFd
10、Auu,ycsnyFdAuu,zcsnzFdAuu三个方程为动量方程的标量形式。15、等压面的特性。-作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。16、空间连续性微分方程式及其物理意义。-0)()()(zuyuxutzyx,其物理意义为:流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数与为零。17、分析局部水头损失产生的原因。-(a)任何断面形状的改变,都必将引起流速的重新分布,因而附加了流体间的相对运动与流体质点的急剧变形,结果导致质点间附加摩擦与相互撞击,使流体能量受到损失,液流中流速重新分布。(b)流速的重新分布,总就是伴随有流动分离与旋涡的形成,
11、在旋涡区由于粘性的存在,便有摩擦的能量损失,在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中,又有质点被主流所带走,即有动量交换,因而消耗运动流体的能量,流体质点的混掺引起的动量变化。18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。-雷诺数:VDVLRe 惯性力与粘性力之比 富劳德数:glVFr2 惯性力与重力之比 欧拉数:2VpEu 压力与惯性力之比 19、流线的特性。-(1)在定常流动时,因为流场中各流体质点的速度不随时间变化,所以通过同一点的流线形状始终保持不变,因此流线与迹线相重合。而在非定常流动时,一般说来流线要随时间变化,故流线与迹线不相重合。(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有
12、一条流线,一般情况流线不能相交与分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点,流线可以相交,这就是因为,在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点,速度为无穷大的点称为奇点。(3)流线不能突然折转,就是一条光滑的连续曲线。(4)流线密集的地方,表示流场中该处的流速较大,稀疏的地方,表示该处的流速较小。四、计算题 1、参见教材 p、77 2、参见教材 p、63/p、70 3、解:列自由液面 1-1与 22 断面的伯诺利方程:g2v5.8g2vph0222v v=v2 得:v=1、49 m/s Q=vsmd/073.0
13、432 答:流量为sm/073.03 工程流体力学试卷二 一、名词解释。1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街 11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动 14、贴附现象 15、有旋流动 16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速 19、稳定流动 20、不可压缩流体 21、驻点 22、自动模型 四、选择题 1、按连续介质的概念,流体质点就是指 。A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、无大小的几何点 D、几何尺寸同流动空间相比就是极小量,又含有大量分子的微元体 2、一下哪种流体为非牛顿流体 。A
14、、空气 B、清水 C、血液 D、酒精 3、绝对压强 Pabs、相对压强 p、真空值 pv、当地大气压强apl 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 之间的关系就是 。A、Pabs=p+pv B、p=Pabs+ap C、pv=ap-Pabs 4、圆管层流过流断面的流速分布为 。A、均匀分布 B、对数曲线分布 C、二次抛物线分布 5、一下那些概念属于欧拉法 。A、流线 B、迹线 C、液体质点 D、液体微团 6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数 。A、与雷诺数 Re有关 B、与管壁相对粗糙度d有关 C、与 Re与d有关 D、与与管长 l 有关 7、速度 V、长度 l、时间 t 的无量纲组合就是
15、。A、ltv B、vlt C、2vtl D、vtl 8、圆管断面直径由 d1突然扩大到 d2,若将一次扩大改为两级扩大,则该扩大的局部水头损失 。A、减小 B、不变 C、增大 9、在圆管流动中,层流的断面速度分布符合 。A、均匀规律 B、直线变化规律 C、抛物线变化规律 D、对数曲线规律 10、流线与流线通常情况下 。A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切 C、仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切 11、速度 v,密度,压强 p 的无量纲集合就是 。A、vp B、pv C、pv2 D、2vp 12、雷诺数代表的就是 之比。A、惯性力与压力 B、惯性力与重力 C、惯性力与表面张力 D、惯
16、性力与粘性力 13、压力输水管模型实验,长度比尺为 8,模型水管的流量应为原型输水管流量的 。A、21 B、51 C、81 D、161 14、一维流动中,“截面积大处速度小,截面积小处速度大”成立的条件就是 。A、理想流体 B、粘性流体 C、可压缩流体 D、不可压缩流体 15、弹簧管压力表的读数就是 。A、绝对压强 B、相对压强 C、绝对压强加当地大气压 D、相对压强加当地大气压 16、静水中斜置平面壁的形心淹没深 hc与压力中心淹没深 hD的关系就是 。A、大于 B、小于 C、等于 D、无规律 17、某风管的断面尺寸为200mmmm300,则该风管的当量直径就是 。A、mm240 B、mm2
17、50 C、mm300 D、mm200 18、有一变直径管流,小管直径 d1,大管直径 d2=2d1,则两断面雷诺数的关系就是 。A、21e21eRR B、21eeRR C、21e5.1eRR D、21e2eRR 19、下列流体哪个属于牛顿流体 。A、汽油 B、纸浆 C、血液 D、沥青 五、简答题。1、流体静压强的特性就是什么？2、尼古拉兹实验分区级意义就是什么？3、附面层提出的意义？4、温差或浓差射流弯曲产生的原因就是什么？5、附面层分离的原因就是什么？6、运动粘滞系数 r 的物理意义就是什么？7、流体动力粘滞系数 u 的物理意义就是什么？8、元流的特性就是什么？9、伯努利方程g2urpz2常
18、数中各项的物理意义？10、管网水力计算遵循的原则就是什么？11、水击(水锤)现象及产生的原因就是什么？12、管嘴出流产生真空的原因与条件就是什么？13、自由紊流射流的运动、动力特征就是什么？14、射流弯曲产生的原因？15、绕流升力产生的原因？16、毕托管就是广泛应用于测量水流与气流的一种仪器,试画出其示意图,并说明其工作原。17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。18、下式不可压缩流体 N-S方程中,各项的物理意义就是什么？l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 dtduzuyuxuxp1x2z22y22x2）（X 六、计算题。1、有一钢板制风管,断面尺寸为m5.1mm200m
19、m400，管内气流平均速度为/s,气体运动粘滞系数为 15、028m10/s,判断管内气体的流态？2、一高压管末端接喷嘴,如下图所示,已知喷嘴出口直径为cm10,管道直径为 40cm,水在管中流量 Q为 0、43m/s,求管嘴对水流的作用力。3、已知不可压缩流体的流速分量为:，0uxy2uy-xuzy22x问该流动就是否为无旋流动？4、已知平面流动的速度分量为:；，2y2xtyutxu求:当 t=1 就是过 M(1,1)的流线方程。5、一车间用直径为5.0m的风口送风,风口风速为m0.6/s,如长度比例常数为 4,确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为m0.3/s,则车间相应点的速
20、度为多少？(已知空气的运动粘滞系数为20000157.0m/s)6、对某一桥墩采用模型比例为161nmll进行实验。已知模型中水流速度为m76.0/s,实测模型桥墩受水流作用力为 4N。求原型中相应的流速与作用力。9、如下图所示,一水箱侧面开孔并接有一直径为mm50的短管,形成管嘴出流,已知作用水头 H=m5,管嘴出流流量系数 u=0、82,试问:管嘴出流流量 Q;靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因就是什么？合适的管嘴长度就是多少？10、如图所示,一水平射流冲击光滑平板,流量为，直径为密度00d,Q求:平板所受的冲击力。流量 Q1与 Q2。Q Q l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考
21、试 11、如下图所示:水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道,已知mm100dmm200d21，,两管短长均为L=m10m50H，,沿程阻力系数,2.0,3.0,01.0BA求:管道中水的流量、流速、参考答案:一、名词解释。1、雷诺数:就是反应流体流动状态的数,雷诺数的大小反应了流体流动时,流体质点惯性力与粘性力的对比关系。2、流线:流场中,在某一时刻,给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。3、压力体:压力体就是指三个面所封闭的流体体积,即底面就是受压曲面,顶面就是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面,中间就是通过受压曲面边界线所作的铅直投影
22、面。4、牛顿流体:把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。5、欧拉法:研究流体力学的一种方法,就是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。6、拉格朗日法:通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。7、湿周:过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。8、恒定流动:流场中,流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。9、附面层:粘性较小的流体在绕过物体运动时,其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层内,这个薄层即为附面层。10、卡门涡街:当流体经绕流物体时,在绕流物后面发生附面层分离,形成旋涡,并交替释放出来,这
23、种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。11、自由紊流射流:当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时,形成的流动即为自由紊流射流。12、流场:充满流体的空间。13、无旋流动:流动微团的旋转角速度为零的流动。14、贴附现象:贴附现象的产生就是由于靠近顶棚流速增大静压减少,而射流下部静压大,上下压差致使射流不得脱离顶棚。15、有旋流动:运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。16、自由射流:气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。17、浓差或温差射流:射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。18、音速:音速即声速,它就是弱扰动波在介质中的传播速度。19、稳定
24、流动:流体流动过程与时间无关的流动。00vQ，22v，Q 11v，QR X A B C 1d 2d l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 20、不可压缩流体:流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。21、驻点:流体绕流物体迎流方向速度为零的点。22、自动模型区:当某一相似准数在一定的数值范围内,流动的相似性与该准数无关,也即原型与模型的准数不相等,流动仍保持相似,准数的这一范围称为自动模型区。四、选择题。1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19:BADA 五、简答题。1、流体静压强的方向就是沿着作用面的内法线方向;在静止或相对静止的流体中,任一点
25、流体静压强的大小作用面方向无关,只与该点的位置有关。2、层流区 临界过渡区 紊流光滑区 紊流过度区 紊流粗糙区 意义:比较完整地反应了沿程阻力系数的变化规律,揭示了沿程阻力系数变化的主要因素。3、在于将流场划分为两个计算方法不同的区域,即势流区与附面层。在附面层外的势流区按无旋流动理想流体能量方程或动量方程求解;在附面层内,按粘性有旋流动流体能量方程或 N-S方程求解;4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同,引起射流介质密度与周围其气体密度与周围气体密度不同,所受的重力与浮力不相平衡,使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。5、当流体绕流曲面体流动时,在减压增速区,流动维持原来的附面层;流动进入增
26、压减速区时,流体质点受到与主流方向相反的压差作用,将产生方向的回流,而附面层外的流体仍保持原有的前进,这样,回流与前进这两部分运动方向相反的流体相接触,就形成旋涡。旋涡的产生使得附面层与壁面发生分离。6、流体运动粘滞系数 r 表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度,具有运动学要素。7、流体动力粘滞系数 u 表征单位速度梯度作用下的切应力,反映了粘滞的动力性质。8、元流的特性:元流的边界由流线组成;流体质点不能出入元流;元流断面上的流速与压强就是均匀分布。9、Z:断面对基准面高度,水力学中称位置水头,单位位能;：rp在断面压强作用下,流体沿测压管所能上升的高度,压强水头
27、,单位位能;：g2u2断面以速度 u 为初速度的铅直向上射流所能达到的理论的高度,流速水头,单位位能。10、任一节点流入与流出的流量相等;任一闭合环路中,如规定顺时针方向流动的阻力损失为正,反之为负,则各管段阻力损失的代数与必等于零。11、有压管路中运动着的液体,由于阀门或水泵突然关闭,使得液体的速度与动量发生急剧变化,从而造成液体压强骤然变化,该现象就就是水击(水锤)现象,产生的原因液体的可压缩性管道材质的弹性。12、原因就是流体质点流动时由于有惯性,因而流线不能成折线,就是光滑的曲线,所以能够形成真空区域;条件就是:管嘴长度为管径的 34 倍;作用水头 H0极限值为m3.9。13、在自由紊
28、流射流的主体段,射流各断面上速度分布就是相似的,轴线速度越来越小,横截面积越来越大,质量流量也越来越大;个横截面上的动量守恒。14、在温差射流场中,由于气流密度与周围的气体的不同,射流气体所受的浮力与重力不相平衡,使整个射流发生向下或向上弯曲。15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时,在绕流物体上部流线较密,流速大;下部流线较疏,流速小,则上部压强小,下部压强大,上、下部存在压强差,由此产生向上的力称为升力。16、(见第五版书 P61)17、(略)18、X:就是作用在流体微团上的单位质量力。l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 ：xp1就是作用在流体微团上单
29、位质量流体的压力。）：（2z22y22x2zuyuxu就是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的合力。：dtdux就是流体质点的加速度。六、计算题。1、解:20001067.2100.155.1267.0Re267.0067.044067.0)4.02.0(22.0446vdeRdeAR 所以管内气体为紊流流动。2、解:如图所示,由连续性方程得:m183)10040(14.3414.0v211、AQ/s mAQ0.51)10010(14.3414.0v222/s 以轴线为基准面,列 1-2 断面的伯努利方程 1 0pg2vp0g2vp02222211，此时 则:kN4.12958.9218.
30、30.518.9g2vg2vp2221221）（/2m 设喷嘴对水流的作用力为 F,沿水流方向列动量方程,并取1得:kNQAFQFA6.1431.197.162100018.30.514.010001004014.3414.1295vvpvvp212111211）（）（）（3、检查流动就是否无旋:y2xuy2(y22）yxyyux l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 两者相等,故为无旋流动 求速度势函数:232222yxxy3xdxydxxxydy2dxyxdyudxud）（4、根据流线方程定义得流线方程:22yxdxudyudxtydytx 当 t=1 时,11ydyxdx 化
31、简得:xdy+ydx+dy-dx=0 积分:xy+y-x+c=0 流线通过(1,1)点:即 11+1-1+c=0 得:c=-1 将 c=-1 带入上式,得 xy+y-x-1=0 化简得:(x+1)(y-1)=05、根据相似原理可得,实验模型风口直径为:125.045.0dm 原型雷诺数为:Ren=6、00、5/0、0000157=191082、850000 所以气流处于阻力平方区,(可采用粗糙度较大的管道),则阻力平方区的最低雷诺数为 50000 则:相应的模型气流出口速度 Vm为:Vm 0、125/0、0000157=50000 Vm=6、28m/s 流速比尺为:955.028.60.6 若
32、在模型内测得某点气流速度为 3、0m/s,则车间相应点的速度为:Vn=v=3、00、955=2、87m/s 6、经分析可知,此流动的主要作用力就是重力,所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付鲁德模型律可知:;,uglvglv22nmm2mnn2nmnmmnnmvpvpEuEFF；，由付鲁德准数相等推理得:;22mnmnllvv 所以:mvllvmmnn04.376.0116/s 由欧拉准数相等推理得:mnmnmnmnllvvvvpp2222 l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 NFllFllllllllPPFFlpFmmnnmnmnmnmnNMN16384416333332222m
33、2所以：得：由：9、32m0161.05102)10050(4114.382.0g2uHAQ/s 孔口与管嘴出流流动时,在出流管嘴内形成以真空区域主要原因就是:流体具有粘滞性,流体质点流动时存在惯性,流线不能发生直接拐弯,只能就是光滑的曲线因此靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空。L=(34)D=(3 4)50=150200 mm 10、建立如图所示的坐标:设平板对水流的冲击力为 R(方向与 x 轴正方向相同),如图中所示:射流出口速度:2020044dvdQQ 由于平板就是光滑的,所以仅有法向力,由动量方程(x 轴方向)得:R=流出动量-流入动量 =sinsin(00000VQVQ）=2020dsi
34、n4Q 所以平板所受冲击力大小与 R相等,方向相反。由连续性方程可得:Q0=Q1+Q2-由于射流就是水平方向,且置于大气中,所以压力能不变,能量损失不计,由能量方程得:210222120vvvg2vg2vg2v，得 平板切线方向(y 轴方向)无摩擦力,0F满足动量守恒;即;0=cosvvv002211QQQ）（化简得:cos021QQQ-联立方程解得:）cos1(2101 QQ ）cos1(2102 QQ 11、选取水平面为截面 1-1,出口处为断面 2-2,由伯努利方程知:l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 gvBgvAgvgvdlgvpzgv222dl222pz2221222
35、21121222011 连续性方程可知:2211AvAv 所以41d212221dvv 所以gvgvgvgv242.023.02410001005001.0210002005001.0g2v0000102121212121 所以m51.1v1/s,所以124vvm04.6/s 51.1)1000200(14.34141212111vdVAQ0、0473m/s 试卷三 一选择题部分 (1)在水力学中,单位质量力就是指(答案:c )a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力;c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。(2)在平衡液体中,质量力与等压面(答案:d )
36、a、重合;b、平行 c、相交;d、正交。(3)液体中某点的绝对压强为 100kN/m2,则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案:b(4)水力学中的一维流动就是指(答案:d )a、恒定流动;b、均匀流动;c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。(5)有压管道的管径 d 与管流水力半径的比值 d/R=(答案:b )a、8;b、4;c、2;d、1。(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与 边壁相对粗糙度与雷诺数 Re 都有关,即可以判断该液体流动属于答案:c a、层流区;b、紊流光滑区;c、紊流过渡粗糙区;d、紊流粗糙区(
37、7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速 c=1000m/s,水击压强水头 H=250m,则管道中原来的流速 v0为答案:c a、1、54m b、2、0m c、2、45m d、3、22m(8)在明渠中不可以发生的流动就是(答案:c )a、恒定均匀流;b、恒定非均匀流;c、非恒定均匀流;d、非恒定非均匀流。(9)在缓坡明渠中不可以发生的流动就是(答案:b )。a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。(10)底宽 b=1、5m 的矩形明渠,通过的流量 Q=1、5m3/s,已知渠中某处水深 h=0、4m,则该处水流的流态为答案:b a、缓流;b、急流;c、临界流
38、;(11)闸孔出流的流量 Q 与闸前水头的 H(答案:d )成正比。a、1 次方 b、2 次方 c、3/2 次方 d、1/2 次方(12)渗流研究的对象就是(答案:a )的运动规律。a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰(14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺L=100,模型中水深为 0、1 米,则原型中对应点水深为与流量比尺为答案:d a、1 米,Q=1000;b、10 米,Q=100;c、1 米,Q=100000;d、10 米,Q=100000。2、判断题:(每小题 2 分)(
39、1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强错(2)水流总就是从压强大的地方向压强小的地方流动。错误(3)水力粗糙管道就是表示管道的边壁比较粗糙。错误(4)粘滞性就是液体产生水头损失的内因。正确(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。正确(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。错误 l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比=2 正确(8)断面比能沿流程总就是减小的。答案:错误(9)在流量与渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。答案:错误(10)渗流达西定律适用的条件就是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。答案:正确 3、填空题
40、:(每小题 2 4 分)（1）牛顿内摩擦定律适用的条件就是 层流运动 与 牛顿液体 。（2）液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 2kN/m2,真空度为 不存在 。（3）只受重力作用,静止液体中的等压面就是水平面。（4）实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因就是答案:液体存在粘滞性与边界的影响。（5）水流在明渠中的流态为缓流时,其水深 h hk,弗汝德数 Fr 1。（6）在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越大。（7）根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为短管与长管。（8）在水击计算中阀门关闭的时间 Ts 水击相长 Tr的水击,称为直接 水击
41、,把 Ts Tr的水击称为间接水击。(9)a2型水面曲线就是发生在陡坡 坡上的 缓流流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数 Fr 沿程 减小(指增大、减小或不变)(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的3/2 次方成正比。(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深 hc的共轭水深 hc ht(ht为下游河道的水深,填写 、符号)答案:填写 、符号(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺L=25,当模型中某点的流速为 v m=o、8m/s,则原型中对应点的流速为 vp=4m/s m/s。4、问答题:(每小题 3 4 分)(1)什么就是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答
42、案:理想液体就是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。这就是水力学重要的研究方法。(2)“均匀流一定就是恒定流”,这种说法就是否正确？为什么？答案:这种说法错误的。均匀就是相对于空间分布而言,恒定就是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然就是恒定流,但它不就是均匀流。(3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中仅就
43、是雷诺数 Re 的函数并与 Re 成反比;在层流到紊流过渡区,仅就是 Re 的函数;在紊流光滑区=f1(Re);过渡区=f2(Re,);粗糙区=f3(),紊流粗糙区又称为阻力平方区。(5)流动相似的含义就是什么？答案:流动相似包括几何相似、运动相似与动力相似。其中几何相似就是前提,动力相似就是保证,才能实现流动相似。(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案:均匀流的断面平均流速水头与压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。(7)分析水面曲线时,如何寻找急流与缓流的控制断面？答案:急流的控
44、制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案:达西定律适用于任一点的渗流流速 u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式就是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJ。一、判断题(每题 2 分,共 20 分)1、液体的粘度随温度的升高而降低,随压力的升高而增大。2、平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定,而与该压强的 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。3、若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为X=5、Y=4、Z=3,
45、则等压面方程为0345zyx。4.流线与迹线实质就是一回事。5、理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时,函数)2(2upW的值在任一点上保持不变。6.同一水头作用下,出流直径相同的管嘴与孔口,管嘴出流量大于孔口出流 7.实际流体流经水力半径小的过水断面时,流动阻力小。8.实际流体圆管层流的切应力分布就是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。9.尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re有关。10、串联管路的总水头等于各管段水头损失之与。二、选择题(10 分)l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 1.伯努利方程中 22pvzg表示 A.单位重量流体具有的机械能;B.单位质量流体具有
46、的机械能;C.单位体积流体具有的机械能;D.通过过流断面的流体所具有的总机械能。2.动量方程 A.仅适用于理想流体的流动 B.仅适用于粘性流体的流动 C.理想流体与粘性流体的流动均适用 D.仅适用于紊流 3.流体在管内作层流流动时,其沿程损失 hf 值与断面平均流速 v 的_次方成正比。A.1 B.1、75 C.1、752 D.2 4.相对压强的起量点就是 A、绝对真空;B、1 个标准大气压;C、液面压强。D、当地大气压强;5.工程上计算流体在圆管内流动时,由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为 A.13800 B.2320 C.2000 D.1000 二、选择题(每题 3 分,共 15 分)1.
47、A 2.C 3.A 4.D 5.C 4、问答题:(每小题 3 4 分)(1)什么就是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案:理想液体就是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。这就是水力学重要的研究方法。(2)“均匀流一定就是恒定流”,这种说法就是否正确？为什么？答案:这种说法错误的。均匀就是相对于空间分布而言,恒定就是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然就
48、是恒定流,但它不就是均匀流。一.说明下列基本概念(30 分)1、连续介质模型 在流体力学的研究中,将实际由分子组成的结构用流体微元代替。流体微元有足够数量的分子,连续充满它所占据的空间,这就就是连续介质模型。2、流体动力粘度与运动粘度 动力粘度:单位速度梯度时内摩擦力的大小 dzdv/运动粘度:动力粘度与流体密度的比值 1 断面平均流速与时间平均流速 流经有效截面的体积流量除以有效截面积而得到的商 Aqvva 在某一时间间隔内,以某平均速度流经微小过流断面的流体体积与以真实速度流经此微小过流断面的流体体积相等,该平均速度称为时间平均流速。2、层流、紊流 层流:定向的恒定流动 紊流:不定向混杂的
49、流动 3、沿程阻力、局部阻力 流体沿流动路程所受的阻碍称为沿程阻力 局部阻力之流体流经各种局部障碍(如阀门、弯头、变截面管等)时,由于水流变形、方向变化、速度重新分布,质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。4、有旋流动、无旋流动 有旋流动:流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。无旋流动:流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。5、一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为0V,流量为Vq,密度为,平板倾角为。不计重力及流动损失,求射流对平板的作用力及分流流量1Vq,2Vq。(10 分)取控制体如图所示,设平板对液流的作用力为SF,因忽略流动损失,即液流与平板间的摩擦力略去不计,则SF必垂直于板面。又由于不计重力与流动损失,由液流的能量关系式可知021VVV。列平板法线方向上的动量方程可得 sin)sin(000VqVqFFVVSn 平板受液流作用力SF垂直指向平板,其大小为 sin0VqFVS 沿平板方向列动量方程,可得 0cos01212VqVqVqVVV 由021VVV得 l 流体力学 多套完整流体力学试卷及答案期末考试 0cos12VVVqqq 又 VVVqqq12 联立上两式得 2/)cos1(1VVqq,2/)cos1(2VVqq