流体力学试题及答案2

流体力学试题一、判断题（每题1分，共10分）1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（）2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。（）3、公式gvdlhf22既适用于层流，也适用于紊流。（）4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。（）5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。（）6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。（）7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。（）8、圆形管的直径就是其水力半径。（）9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。（）10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。（）二、填空题（每空2分，共20分）1、流体是在任何微小的的作用下都能够发生的物质。2、当压力体与液体在时为实压力体，否则为虚压力体。3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__和____。4、简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。5、局部阻力系数与、、有关。三、单项选择题（每题2分，共30分）1、不可压缩流体指忽略的流体。A．密度B．密度变化C．粘度D．粘度变化2、连续介质模型意味着。A．流体分子之间没有间隙B．流体中的物理参数是连续函数C．流体分子之间有间隙D．流体不可压缩3、已知不可压缩流体的流速场为ux=f（y，z），uy=f（x），uz=0，则该流动为。A．恒定一元流B．恒定二元流C．恒定三元流D．非恒定均匀流4、静水压力的方向。A．与受力面平行B．与受力面斜交C．与受力面外法线方向一致D．与受力面内法线方向一致5、均匀流过流断面上各点的等于常数。A．pB．gpzC．gugp22D．gugpz226、已知突然扩大管道前后管段的管径之比d1/d2=0.5，则突扩前后断面平均流速之比v1/v2为。A．4B．2C．1D．0.57、圆管湍流的断面流速分布为。A．线形B．抛物线C．正弦D．对数8、局部水头损失产生的原因是。A．边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B．壁面存在粘性切应力C．局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D．局部流速分布很均匀9、当虹吸管内流体流动时，虹吸管最高处压强。A．大于大气压B．小于大气压C．等于大气压D．不确定10、如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失。A．hw1hw2B．hw1hw2C．hw1=hw2D．hw1=hj阀11、水力最优断面是指的渠道断面。A．造价最低B．糙率最低C．qv、i、n一定时，过流面积A最大D．A、i、n一定时，通过流量qv最大12、相对压强是指该点的绝对气压与___的差值。A．标准大气压B．当地大气压C．真空压强D．工程大气压13、静止流体中任意一点的压强与无关。A．点的位置B．作用面的方向C．流体的种类D．重力加速度14、密度ρ、动力黏度μ、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为。A．vdB．vdC．vdD．vd15、关于水流流向的正确说法是。A．水一定是从高出往低处流B．水一定是从流速大处往流速小处流12调节阀C．水一定是从压强大处往压强小处流D．水一定是从机械能大处往机械能小处流四、计算题（共40分）1、如图所示，闭容器内盛有油和水，油层厚h1=40cm，油的密度ρ0=850kg/m3，盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm，水银柱的高度低于油面h=50cm，水银的密度ρHg=13600kg/m3，试求油面上的计示压强（10分）。题1图2、某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米?（15分）hhhA12题2图3、有一水平喷嘴，如图所示，D1=200mm和D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345KPa，出口为大气，pa=103.4KPa，出口水速为22m/s。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。（15分）题3图答案一、判断题（每题1分，共10分）1.一切流体都是牛顿流体。ⅹ2．流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。ⅹ3．平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=0（√）4．过水断面都是平面。ⅹ5．实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。（√）6．在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。（√）7．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re和管长l有关。ⅹ8．其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。（√）9．只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。ⅹ10．在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。（√）二、选择题（每题2分，共30分）1．C2．B3．C4．B5．B6.C7．C8．C9．B10．A11.A12.D13.A14.B15.A三、填空题：（每小题2分，共20分）1、根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为短管和长管。2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为vm=0.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=4m/s。3、用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称为当地加速度，另一部分称为迁移加速度。4、明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr＜1（填写＜或＞或＝）。５、在非惯性坐标系中，质量力包括重力和惯性力。６、描述流体的运动方法有拉格朗日法和欧拉法。四、计算题（４题，共40分）１、（10分）一扇形闸门如图3所示，宽度b=1.0m，圆心角=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向图3[解]水平分力：kNbhhgAghFxcpx145.44320.381.910002(2分，列对公式给1分)压力体体积：322221629.1)45sin3(8]321)345sin3(3[)45sin(8]21)45sin([mhhhhhV(2分,列对公式给1分)铅垂分力：kNgVFpz41.111629.181.91000（2分，列对公式1分)合力：kNFFFpzpxp595.4541.11145.442222(2分，列对公式给1分)方向：5.14145.4441.11arctanarctanpxpzFF(2分，列对公式给1分)２、（10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：m25.0AD，24mN1085.7Ap；50.0BDm，24mN1091.4Bp，流速1.2Bvm/s，1mh。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失。图4解：设液流由A→B，基准水平面为O—O，取A、B两断面，列总流的伯努利方程（2分）lhgvpzgvpz222222221111（3分）根据连续性方程BBAAAvAv得ABBAAAvv代入上式(3分)代入数据得m1.3lh水柱。因为0lh,所以所设方向正确。即A→B（2分）３、（12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角045的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直径mmd6001，下游管道直径mmd3002，流量0.425Vqm3/s，压强kPap1401，求水流对这段弯头的作用力，不计损失。图5[解]（1）用连续性方程计算Av和Bv12214404251.50.6Vq.vπdπm/s；22224404256.020.3Q.vπdπ.m/s(2分，列对公式给1分)（2）用能量方程式计算2p210.1152vgm；221.8492vgm2212211409810.1151.849122.9822vvppg.()ggkN/m2(2分，列对公式给1分)（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力R的分力为YXRR和，列出yx和两个坐标方向的动量方程式，得(2分)2222cos45(cos450)4ypdFQv22112221cos45(cos45)44xpdpdFQvv(2分)将本题中的数据代入：22112221cos45(cos45)44xVFpdpdqvv=32.27kN(1分)2222cos45cos454yVFpdqv=7.95kN(1分)22xyFFF33.23kN(1分)10tan13.83yxFF(1分)4、（8分）做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm，测量段长度l=4m，3mkg1000，23mNs10518.1。试求：(1)当流量Q=0.03L/s时，管中的流态?(2)此时的沿程水头损失系数=？解：（1）3222230.03100.16985m/s(1.510)4410000.169851.510Re1678.352320(2000)Rec1.51810Qvdvd（共5分，算对v给2分，公式对给1分，算对Re给3分，公式对给1分）所以管中流态为层流。（1分）（2）64640.03899Re1671.144（2分,公式列对给1分）