流体力学典型例题及答案

若流体的密度仅随()A.质量B.体积C.温度D.压强2.亚声速流动，是指马赫数()时的流动。A.等于1B.等于临界马赫数C.大于1D.小于13.气体温度增加，气体粘度()A.增加B.减小C.不变D.增加或减小4.混合气体的密度可按各种气体()的百分数来计算。A.总体积B.总质量C.总比容D.总压强7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为()A.定常流B.非定常流C.非均匀流D.均匀流8.流体在流动时，根据流体微团()来判断流动是有旋流动还是无旋流动。A.运动轨迹是水平的B.运动轨迹是曲线C.运动轨迹是直线D.是否绕自身轴旋转9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线()A.重合B.相交C.相切D.平行10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)()A.F1=F2=F3B.F1F2F3C.F1F2F3D.F1=F3F212.下列说法中，正确的说法是()A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒13.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足()A.pg+Z=CB.p=CC.pg+vgC22D.pg+Z+vgC2214.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于()如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是()A.v水v油B.v水v油C.v水=v油D.难以确定的16.粘性流体绕流平板时，边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数Rexcr值为()A.2000B.2000～13800C.5×105～3×106D.2×105～3×10517.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re的增大，其沿程损失系数λ将()A.增大B.减小C.不变D.增大或减小18.水自水箱经管路流出如图所示，若把管路阀门再关小一些，则在阀门前后的测压管1与2的液面高度变化将是()A.h1升高，h2降低B.h1降低，h2升高C.h1与h2都降低D.h1与h2都升高19.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.1B.1.75C.1.75～2D.220.管路水力计算中的所谓长管是指()A.长度很长的管路B.总能量损失很大的管路C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路二、名词解释(每小题2分，共10分)21.流体的密度22.等压面23.定常流动24.水力光滑管与水力粗糙管25.气体一维定常等熵流动的极限状态三、简答题(每小题5分，共20分)26.混合气体密度如何计算，并列出计算公式。27.对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中的哪些面是等压面?28.什么是有效截面?流道中流线互相平行时，有效截面形式如何?29.什么是紊流的时均速度?写出紊流时均速度轴向分量u的定义式，指出式中各符号的含义。四、计算题(50分)30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为Cp=1006J/(kg·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/(kg·K))(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U形管读数h=100mmH2O，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3，ρ空=1.2kg/m3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量qv。33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高时是表压强pe=1500Pa,最低时是真空值pv=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m，最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2)求：(1)疏水管长度L。(2)水封水面到疏水管口的深度H。34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度ρ=1000kg/m3。35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管内径d=200mm，管长为LAB=3m,LBC=5m,LCD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失系数有：管路进口滤网(带底阀)一个，ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个，每个ζ弯头=0.5，管路出口ζ出口=1.0，水的密度ρ=1000kg/m3。试求：(1)虹吸管的流量qv。(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。1.D2.D3.A4.A5.A6.C7.A8.D9.C10.A11.A12.B13.A14.B15.C16.C17.C18.A19.A20.C二、名词解释(每小题2分，共10分)21.单位体积流体的质量。22.在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。无关，称作定常流动。24.流体在管内作紊流流动时，用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当δ0△时，叫此时的管路为水力光滑管。δ0△时，叫此时的管路为水力粗糙管。25.在绝热流动的过程中，气流的绝对压强与热力学温度为零，气流的总能量全部转化为宏观运动的动能的状态。三、简答题(每小题5分，共20分)26.可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。ρ=1ρ1+2ρ2+3ρ3+…+nρn=iini1i—各组成气体所占混合气体总体积的百分数；ρi—各组成气体的密度，kg/m3；ρ—混合气体密度，kg/m327.属于等压面的是以下水平面。(1)自由表面(或气液分界面)。(2)两种不互溶液体的交界面。(3)液体内能互相连通(或不被隔断)的同一种液体内的各水平面。28.(1)在流场中(或流道中)存在这样横截面，穿过该截面的每一条流线均与该截面垂直，这样的横截面称为有效截面(又称过流截面)。(2)当流线互相平行时，有效截面为平面。当流线互相不平行时，有效截面为曲面。29.紊流真实速度在一定时间间隔内的统计平均值叫紊流的时均速度。uTudtttT10式中：t△—初始时刻T—时间间隔u—瞬时速度u—时均速度四、计算题(共50分)30．T0=T∞+vCp23222231580010360021006/.()/()=247.69KM∞=va(/)...80010360014287223150743P0=p∞11221kMkk=0.26411412074038214141.....barvqdmsv2222441000036000451746../32.由伯努利方程=pg+0+vg22得v=2p由静力学方程p+ρ水gh=0p=-ρ水gh代入得v=22980701100012gh水...=40.43m/sqv=v44043404508223dms.(.)./33.根据流体静力学基本方程表压强pe=ρgh或h=peg在最高压强时，管内水面应低于O-O面h1=pge=15001000980153..m在最低压强时，管内水面应高于0-0面h2=pgv=12001000980122..m故疏水管长度L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m水封水面到疏水管口深度H=h1+b=0.153+0.2=0.353m答：疏水管长度应为0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。34.．（1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：H=hLLLdvgwABBCCD()22把已知参数代入：求得v=1.59m/s所以qv=vA=0.05m3/s(2)求最低压强点及其真空度：最低压强应是虹吸管内的C点（见图）列进水池水面及C断面的伯努利方程：0=h-pvcgvghwAC22得pvc=28200Pa=28.2KPa