流体力学试题及答案3

考试试卷（AB卷）学年第二学期课程名称：流体力学一、判断题（20分）1.物理方程等式两边的量纲或因次一定相等。（T）2.为了减小压差阻力，就应该设法推迟边界层分离现象的发生。（T）3.压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T）4.流体静止时，切应力为零。（T）5.温度升高液体的表面张力系数增大。（F）6.液滴内的压强比大气压小。（F）7.声音传播过程是一个等熵过程。（T）8.气体的粘性随温度的升高而增大。（T）9.应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。（F）10.雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F）11.不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（T）12.对流程是指海拔11km以上的高空。（F）13.静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。（T）14.在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。（T）15.对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。（T）16.紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。（T）17.在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。（T）18.雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。（F）19.线当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。（T）20.对于冷却流动dq小于0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。（T）二、填空题（10分）1.流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等，具体地说，就是要满足，几何相似、运动相似和动力相似。2.自由面上的压强的任何变化，都会等值地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。3.流动相似的主导因素是动力相似，只有满足了这一点才能保证运动相似。4.从海平面到11km处是对流层，该层内温度随高度线性地降低。5.马赫准则要求两种流动的惯性力与由于压缩性引起的弹性力成比例。6.水头损失可分为两种类型：沿层损失和局部损失。7.在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过2320，流态属于紊流。8.在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水力学中称为长管。9.紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速度使流体质点之间发生强烈的动量交换，使速度分布趋于均匀。10.流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变形，并出现许多大小小的旋涡，耗散一部分机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨”）1.流体的粘性与流体的____无关。(A)分子内聚力(B)分子动量交换(C)温度(D)∨速度梯度2.表面张力系数的量纲是____。(A)∨(B)(C)(D)3.下列四种液体中，接触角的液体不润湿固体。(A)∨120o(B)20o(C)10o(D)0o4.毛细液柱高度h与____成反比。(A)表面张力系数(B)接触角(C)∨管径(D)粘性系数5.用一块平板挡水，平板形心的淹深为，压力中心的淹深为，当增大时，。(A)增大(B)不变(C)∨减小6.液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面____。(A)∨正交(B)斜交(C)相切7.在____流动中，流线和迹线重合。总分一二三四五六七八九十(A)∨定常(B)非定常(C)不可压缩(D)无粘8.控制体是____。(A)包含一定质量的系统(B)位置、形状都变化的空间体(C)∨固定的空间体(D)形状不变，位置移动的空间体9.连续性方程表示控制体的____守恒。(A)能量(B)动量(C)流量(D)∨质量10.流体微团的变形速度包括。（A）线变形（B）角变形（C）旋转角速度（D）∨前三者之和三、简答题(20分，每小题5分):1.简述先择循环量的一般原则。答：循环量选取的一般原则是：为了保证几何相似，应选取一个长变变量；为了保证运动相似，应选一个速度变量；为了保证动力相似，应选一个与质量有关的物理量，如密度。通常这m个循环量中包含了L,M,T这三个基本量纲。2.说明哪些情况可以近似为平面流动。答：当物体一个方向的尺度比别两个方面尺度大得多时，可以近似地看作是截面形状不变的柱体，对于垂直于这个柱体母线的流动，除柱体边缘的区域外可以看作是平面流动。3.简述复位势的性质答：两点的复位势之差是个复数，其实部是两点连线上的速度环量，虚部是通过两点连线的流量；复位势允许加任一复常数而不改变所代表的流动；两个不可压缩平面势流叠加仍得到一个平面势流，其复位势是原来两个复位势之和。五、(40分，每小题10分):1.若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度V、球的直径D及流体的密度和动力粘度有关，试利用布金汉定理求无量纲数。（10分）解：本问题的物理量共有5个，n=5,基本量纲为[M]、[L]、[T]，即m=3(2)写出5个物理量的量纲（2分）正确选取循环量（2分）组合并求出无量纲数1221DVF（2分）组合并求出无量纲数2VD2（2分）解：smdQV/885.02（2分）冬季：23201620ReVdRe64,22gVdlhf（4分）油柱）(65.232Re642gVdlhf夏季：4986ReVd（1分）因为：8000080Re4000d所以应用勃拉修斯公式（2分）0378.0Re3164.025.0油柱）(64.2222gVdlhf（1分）2.长ml1000，直径mmd150的水平管道，出口压强为大气压，入口的表压强为Pa610965.0，管内石油的密度为3/920mkg，其运动粘度sm/10424，试求体积流量。解：smkg/368.0（4分）假定流动为层流691Re,8438.1820VdrlppVa（4分）故为层流，与假定相符，于是流量为smVdQ/0326.0432（2分）3.如图所示，矩形平板将渠道上、下游的水隔开，平板为单位宽度，水平倾角为。此平板可绕一个固定铰轴O转动。上、下游水深为H和h，设铰轴O至板底边B之距为S，求证：为保证平板在上下游水压力作用下不会自动开启，应使sin)(32233hHhHS解：gHF21作用点在距板底B：sin/31H（3分）ghf21作用点在距板底B：sin/31h（3分）板不会自动开启应满足：)sin/31()sin/31(hSfHSF（2分）整理得sin)(32233hHhHS（2分）4.水泵装置如图。水泵安装高度h＝2.5m，高低水池液面（面积足够大）高差Z＝20m，吸水管管径D1＝0.2m，长度l1＝5m，沿程阻力系数为0.02，总局部水头损失系数为5；压水管的直径D2＝0.15m，l2＝50m，沿程阻力系数为0.03，压管总的局部水头损失系数为6，测得水泵出口处的表压P－Pa＝2×105Pa.试求：①水泵输水量Q和②水泵的功率（水泵的功率系数为0.80）。（10分）解：2-2和3-3应用总流的伯努力方程：gvdlgpzgvgpha2)(222222222（4分）解得，smv/95.12（1分）smdvQ/034.043222（3分）KWhzgQPw88.9/)(（2分）