流体力学试卷2

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、恒定流动8、流场9、无旋流动10、稳定流动11、不可压缩流体12、流场13、无旋流动14、有旋流动15、驻点16控制体17理想流体二、简答题1、流体静压强的特性是什么？2、尼古拉兹实验分区级意义是什么？3、运动粘滞系数r的物理意义是什么？4、流体动力粘滞系数u的物理意义是什么？5、伯努利方程g2urpz2常数中各项的物理意义？6、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。7、下式不可压缩流体N-S方程中，各项的物理意义是什么？dtduzuyuxuxp1x2z22y22x2）（X8、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？三、计算题1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分）2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d2=0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用力及作用力的位置。（20分）5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20分）1、有一钢板制风管，断面尺寸为m5.1mm200mm400，管内气流平均速度为/s，气体运动粘滞系数为15.0×28m10/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161nmll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。7、在水平放置的管线中接弯管，直径从600mm逐渐减小到300mm，水流方向偏转060如图所示，在直径较大一端压强为172kN/2m,求作用于弯管上的力的大小和方向，①当水不流动时；②当通过的流量为876L/s时；8、一弧形闸门AB，宽，，半径为，圆心角为m245m40闸门转轴恰好与水面平齐，求作用于闸门的水静压力。Q0609、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：①管嘴出流流量Q；②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？0、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：①平板所受的冲击力。②流量Q1和Q211、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=m10m50H，，沿程阻力系数hABCOQ00vQ，0d22v，Q11v，QyRX,2.0,3.0,01.0BA求：管道中水的流量、流速.1、一根直径为d1=0.1m的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径为d2=0.05m喷口，水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2=20m/s，忽略一切损失，试计算低于喷口h=4m处水管截面上的压强p1。smvvdvdv/1005.0201.0112211Pappgvzpgvzp51221222221111078.3087.92204807.921098072222、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为p=106Pa，H=3m，管嘴大小口直径D=5cm，d=1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力F。连续性方程122121515vvvvdvDv静力学基本方程5611103.103980710pHpp伯努利方程smvvvgvgvp/26.9807.9225807.929807103.102212121522211动量方程smvDqV/1082.126.9)105(4141322212ABC1d2dNFFFApFvvqV9.134626.941082.11000102541103.10)(24511123、一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水，设排放时间t与液面高度h，重力加速度g，流体密度ρ，粘度μ等参数有关，试用量纲分析法（1）取h,g,ρ为基本量，求包含时间的无量纲量Π1；（2）取d,g,ρ为基本量，求包含粘度的无量纲量Π2。解：0),,,,,(ghtdfn=6(1)取h,g,ρ为基本量TMLLTLLTMtghcbacba111111)()(32000110c1201b211b11130cba2/11athg1（2）取d,g,ρ为基本量11320002222222)()(TMLMLLTLLTMgdcbacba102c12c1202b2/12b130222cba2/32agdgd2/3212/12/325、如图所示的抛物线闸门，宽度为b，铰接在B点上，建立如下坐标系后，抛物线闸门断面的方程为y=H-4x2。1.求流体作用在闸门上总压力的水平分力Fx大小；（4分）2.求流体作用在闸门上总压力水平分力Fx的作用中心hD；（4分）3.求流体作用在闸门上总压力的竖直分力Fz大小；（4分）4.求流体作用在闸门上总压力竖直分力Fz作用中心xD；（4分）5.维持闸门平衡所需的F。（4分）解：抛物线方程24xHy（1）水平分力的大小222bHHbHAhFxcx（2）水平分力压力中心32212123HbHHHbHAhJhhxcccD（3）垂直分力的大小3HbHAbVFpy（4）抛物面面积3/2402/0HHdydxdxdyADxHH抛物面形心48313402/02HHdyxdxHHxdAxxHHD45314402/02HydydxHHydAyxHHD竖直分力必然经过形心（483HH，454H），483HHxD（5）合力HHHbFFFyx496222维持闸门平衡的力144)24()(22HbHFxFhHFFHDyDx合力与y轴夹角HFFtgyx23FFxsin如图所示矩形敞口盛水车，长2L(m)，高h=2L(m)，静止时水深h1=L(m)。重力加速度为g(m/s2)。求水刚好不溢出时，盛水车的加速度a的大小。（5分）解：自由面方程为：ax+gzs=0,水刚好不溢出时,zs(x=-L)=h-h1，因此，-a(-L)/g=2L-L，即a=g。五、如下左图所示，水由水箱1经圆滑无阻力的孔口水平射出冲击到以平板上，平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高为h1，水箱2中水位高为h2，两孔口中心重合，且d1=d2/2，当h1已知时，求h2高度。（10分）2Lh1=Lh=2LAad1h1h2d2六、如上右图所示断面突然缩小管道，已知两段面的直径分别为d1(mm)，d2(mm)，且d1=2d2=2d，流量为Q（l/s），水银比压计读数h（mmHg），水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，求从1-1断面流经2-2断面的能量损失hw。(10分)如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。水从一容器通过锐边入口进入管系，局部损失系数为0.5，钢管的内径均为d(m)，水在钢管内流动的沿程损失系数为λ，用水泵保持稳定的流量Q(m3/s)，水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，若在给定流量下水银差压计的示数为H(mm)。1.计算水通过阀门的局部损失系数；（4分）2.计算阀门前水的计示压强。（6分）3h(m)H(mm)h(m)水泵水银