《工程流體力學(xué)》綜合復(fù)習(xí)資料.doc

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1、 中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 《工程流體力學(xué)》綜合復(fù)習(xí)資料 一、 單項(xiàng)選擇 1、實(shí)際流體的最基本特征是流體具有 。 A、粘滯性 B、流動(dòng)性 C、可壓縮性 D、延展性 2、 理想流體是一種 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運(yùn)動(dòng) C、運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有摩擦力 3、作用在流體的力有兩大類(lèi)，一類(lèi)是質(zhì)量力，另一類(lèi)是 。 A、表面力 B、萬(wàn)有引力 C、分子引力

2、D、粘性力 4、靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點(diǎn)靜壓強(qiáng)為，則其 。 A、 B、 C、 D、 6、液體總是從 大處向這個(gè)量小處流動(dòng)。 A、位置水頭 B、壓力 C、機(jī)械能 D、動(dòng)能 7、高為h的敞口容器裝滿(mǎn)水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的 靜水總壓力為 。 A、 B、 C、 D、 8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動(dòng)，在過(guò)流斷面1和2截面上 流動(dòng)參數(shù)關(guān)

3、系為 。 A、 B、 C、 D、 A、 B、 C、 D、 9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水頭損失等于 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長(zhǎng)管的水頭損失 C、各管的水頭損失 10、在相同條件下管嘴出流流量 于孔口出流流量，是因?yàn)? 。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當(dāng)于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒(méi)

4、有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積 二、填空題 1、空間連續(xù)性微分方程表達(dá)式 。 2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式（水平分力） 和（垂直分力） 。 3、動(dòng)能修正系數(shù)的物理意義是： 。 4、長(zhǎng)管是指 。 5、歐拉數(shù)表達(dá)式為

5、 ，其物理意義是 。 6、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過(guò)的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過(guò)流量為 L/s。 7、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是 ，其國(guó)際單位是 。 8、因次分析的基本原理是：

6、 具體計(jì)算方法分為兩種 。 9、斷面平均流速V與實(shí)際流速u(mài)的區(qū)別是 。 10、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為 ， 其適用條件是

7、 。 11、泵的揚(yáng)程H是指 。 12、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為 。 13、計(jì)算水頭損失的公式為 與 。 14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，其適用范圍是 。 15、壓力中心是

8、指 。 三、簡(jiǎn)答題 1、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。 2、節(jié)流式流量計(jì)的工作原理。 3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？ 4、溫度對(duì)流體粘度的影響。 5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。 6、等壓面的定義及其特性。 7、靜止流體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式。 8、寫(xiě)出實(shí)際總流的伯努利方程并說(shuō)明適用條件和各項(xiàng)意義。 9、分析流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因。 10、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)的定義。 11、串聯(lián)管路的水力特性。 12、水力半徑的定義式。 13、連續(xù)

9、介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。 14、因次分析方法的基本原理。 15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。 16、壓力管路的定義。 17、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題。 18、作用水頭的定義。 19、噴射泵的工作原理。 20、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。 四、計(jì)算題 1、 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長(zhǎng)度，水的運(yùn)動(dòng)粘度，水池液面表壓強(qiáng)，過(guò)濾器兩端接汞-水壓差計(jì)，，設(shè)流動(dòng)狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。 求：（1）吸入段水頭損失 （2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。 注：1----帶保險(xiǎn)活門(mén) 2------彎頭 3-----過(guò)濾器 4-----閘門(mén) 2、有泵管路如圖所示，流量，泵

10、的吸入管長(zhǎng)，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長(zhǎng)，，，管徑為。 求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。 3、直徑257的長(zhǎng)輸管線(xiàn)，總長(zhǎng)，起點(diǎn)高程，終點(diǎn)高程，輸送相對(duì)密度（比重）的原油，運(yùn)動(dòng)粘度，設(shè)計(jì)輸量為，求總壓降。（按長(zhǎng)管計(jì)算） 五、推導(dǎo)題 1. 試推導(dǎo)流體歐拉平衡微分方程式。 2. 試推導(dǎo)理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程式。 3、氣體中聲速C依賴(lài)于密度、壓強(qiáng)、粘度。試用因次分析法導(dǎo)出聲速C的一般表達(dá)式。 4、試應(yīng)用伯諾利方程與水頭損失公式推導(dǎo)孔口的定水頭自由泄流的流量計(jì)算公式。

11、 參考答案 一、單項(xiàng)選擇題 1、實(shí)際流體的最基本特征是流體具有 A 。 A、粘滯性 B、流動(dòng)性 C、可壓縮性 D、延展性 2、 理想流體是一種 C 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運(yùn)動(dòng) C、運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有摩擦力 3、作用在流體的力有兩大類(lèi)，一類(lèi)是質(zhì)量力，另一類(lèi)是 A 。 A、表面力 B、萬(wàn)有引力 C、分子引力 D、粘性力 4、靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式 B 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點(diǎn)靜壓強(qiáng)為，則其

12、 B 。 A、 B、 C、 D、 6、液體總是從 C 大處向這個(gè)量小處流動(dòng)。 A、位置水頭 B、壓力 C、機(jī)械能 D、動(dòng)能 7、高為h的敞口容器裝滿(mǎn)水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的 靜水總壓力為 B 。 A、 B、 C、 D、 8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動(dòng)，在過(guò)流斷面1和2截面上 流動(dòng)參數(shù)關(guān)系為 D 。 A、 B、 C、 D、 9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水

13、頭損失等于 C 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長(zhǎng)管的水頭損失 C、各管的水頭損失 10、在相同條件下管嘴出流流量 B 于孔口出流流量，是因?yàn)? 。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當(dāng)于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒(méi)有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積 二、填空題 1、空間連續(xù)性微分方程表達(dá)式 。 2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式（水平分力） 和（垂直分力） __ 。 3、動(dòng)能修正系數(shù)的物理意義是： 總流有

14、效斷面的實(shí)際動(dòng)能與按照平均流速算出的假想動(dòng)能的比值 。 4、長(zhǎng)管是指 和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失可以忽略的流動(dòng)管路 。 5、歐拉數(shù)表達(dá)式為 ，其物理意義是 壓力與慣性力的比值 。 6、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過(guò)的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過(guò)流量為 3 L/s。 7、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是流體的運(yùn)動(dòng)粘度為動(dòng)力粘度與同溫度下該流體密度ρ之比 ，其國(guó)際單位是 ㎡/S 。 8、因次分析的基本原理是： 很多物理量都

15、是有因次的，若干物理量總能以適當(dāng)?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無(wú)因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。 具體計(jì)算方法分為兩種 量綱分析法（瑞利法）和π定理 。 9、斷面平均流速v與實(shí)際流速u(mài)的區(qū)別是過(guò)流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過(guò)流斷面上是相等的。 10、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為 ， 其適用條件是 定常（穩(wěn)定），不可壓縮，質(zhì)量力只有重力，兩個(gè)計(jì)算斷面均為緩變流斷面，且兩個(gè)計(jì)算斷面之

16、間有共同的流線(xiàn)經(jīng)過(guò) 11、泵的揚(yáng)程H是指 單位重量流體通過(guò)泵后所獲得的機(jī)械能（水頭） 。 12、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為 。 13、計(jì)算水頭損失的公式為 與 。 14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，其適用范圍是 牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng) 。 15、壓力中心是指 體中的平面或曲面所受流體壓力的合力的作用線(xiàn)同該平面或曲面的交點(diǎn) 。 三、簡(jiǎn)答題 1、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。 靜壓強(qiáng)方向永遠(yuǎn)沿著作用面內(nèi)法線(xiàn)方向。靜止流體中任何一點(diǎn)上各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)大小相等，與作用面方位無(wú)關(guān)。 2、節(jié)流式流量計(jì)的

17、工作原理。 節(jié)流式流量計(jì)是由節(jié)流裝置（孔板、噴嘴、文氏管）、引壓導(dǎo)管和差壓計(jì)三部分所組成，流體通過(guò)孔板或其他節(jié)流裝置時(shí)，流通面積縮小，流速增加，依據(jù)伯努利方程，壓強(qiáng)減小，依據(jù)節(jié)流裝置兩側(cè)的壓差，可以測(cè)出流速，并可折算為流量 3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？ 4、溫度對(duì)流體粘度的影響。 溫度對(duì)于流體粘度的影響比較顯著，溫度升高是液體的粘度會(huì)升高，而氣體的粘度會(huì)隨著溫度的升高而增加，這是由于液體的分子間距離較小，相互吸引力其主要作用，當(dāng)溫度升高時(shí)，間距增大，吸引力減小。氣體分子間距離較大，吸引力影響較小，根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，分子的動(dòng)量交換因溫度升高而加劇，因而切應(yīng)力

18、也隨之增加。 5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。 取無(wú)限薄的流體層進(jìn)行研究，坐標(biāo)為y處的流速為u，坐標(biāo)為y+dy處的流速為u+du，顯然在厚度為dy的薄層中速度梯度為du/dy。液層間的內(nèi)摩擦力T的大小與液體性質(zhì)有關(guān)，并與速度梯度du/dy以及接觸面積A成正比，而與接觸面上的壓力無(wú)關(guān)，即 ，符合這樣內(nèi)摩擦定律的流體叫牛頓流體，這種定律就叫做牛頓內(nèi)摩擦定律。 6、等壓面的定義及其特性。 等壓面是指靜止流體當(dāng)中壓力相等的點(diǎn)組成的面。 （1）等壓面與質(zhì)量力相正交，（2）等壓面不能相交，（3）兩種互不相溶的流體的交界面是等壓面，（4）水平面為等壓面的三個(gè)條件——同種、連續(xù)、靜止流體 7、靜止流

19、體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式。 8、寫(xiě)出實(shí)際總流的伯努利方程并說(shuō)明適用條件和各項(xiàng)意義。 9、分析流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因。 流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性和流體質(zhì)點(diǎn)碰撞所表現(xiàn)的慣性 10、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)的定義。 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在任一點(diǎn)上的流速、壓力有關(guān)物理參數(shù)都不隨時(shí)間而改變，這種流動(dòng)稱(chēng)為穩(wěn)定流動(dòng)；若流動(dòng)的流體中，任一點(diǎn)上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時(shí)間而改變，這種流動(dòng)稱(chēng)為不穩(wěn)定流動(dòng) 11、串聯(lián)管路的水力特性。 串聯(lián)管路無(wú)中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段

20、流量減去前管段末端泄出的流量。 12、水力半徑的定義式。 流體在管道中流動(dòng)時(shí)斷面面積與濕周長(zhǎng)度的比值 13、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。 即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿(mǎn)全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu) ，而用一組偏微分方程來(lái)表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律等。 14、因次分析方法的基本原理。 很多物理量都是有因次的，若干物理量總能以適當(dāng)?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無(wú)因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。

21、 15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。 歐拉數(shù)定義式為，其物理意義為壓力與慣性力的比。 16、壓力管路的定義。 凡是液流充滿(mǎn)全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱(chēng)為壓力管路。 17、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類(lèi)問(wèn)題。 已知管徑，管長(zhǎng)和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過(guò)時(shí)，確定管路中的壓力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水力坡降。 18、作用水頭的定義。 任意斷面處單位重量水的能量，等于比能除以比重。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m 19、噴射泵的工作原理。 利用較

22、高能量的液體，通過(guò)噴嘴產(chǎn)生高速液體后形成負(fù)壓來(lái)吸取液體的裝置稱(chēng)噴射泵。噴射泵的工作原理是利用較高能量的液體，通過(guò)噴嘴產(chǎn)生高速度，裹挾周?chē)牧黧w一起向擴(kuò)散管運(yùn)動(dòng)，使接受室中產(chǎn)生負(fù)壓，將被輸送液體吸入接受室，與高速流體一起在擴(kuò)散管中升壓后向外流出。 20、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。 四、計(jì)算題 1. 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長(zhǎng)度，水的運(yùn)動(dòng)粘度，水池液面表壓強(qiáng)，過(guò)濾器兩端接汞-水壓差計(jì)，，設(shè)流動(dòng)狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。 求：（1）吸入段水頭損失 （2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。 注：1----帶保險(xiǎn)活門(mén) 2------彎頭 3-----過(guò)濾器

23、 4-----閘門(mén) （1） 吸入段沿程水頭損失： 局部水頭損失： （2） 水池液面到1-1斷面列伯努利方程： ，解得 列1-1.2-2兩斷面伯努利方程： 2. 有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長(zhǎng)，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長(zhǎng)，，，管徑為。 求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。 （1） 取a、b兩斷面伯努利方程： （2） 取a、c兩斷面伯努利方程： 3. 直徑257的長(zhǎng)輸管線(xiàn)，總長(zhǎng)，起點(diǎn)高程，終點(diǎn)高程，輸送相對(duì)密度（比重）的原油，運(yùn)動(dòng)粘度，設(shè)計(jì)輸量為，求總壓降

24、。（按長(zhǎng)管計(jì)算） 解：管道內(nèi)流體雷諾數(shù) 查表得 Δ=0.15mm 計(jì)算得 由 可得 根據(jù)伯努利方程 可得 五、推導(dǎo)題 1. 試推導(dǎo)流體歐拉平衡微分方程式。 答：如圖，在平衡液體在中，取微小六面體，為研究方便，使其各邊分別平行與坐標(biāo)軸，邊長(zhǎng)取為dx、dy和dz，其形心點(diǎn)位M（x，y，z），點(diǎn)M的壓強(qiáng)為p（x，y，z）。 分析作用于六面體表面的力： （1）表面力：只有靜水壓力由于六面體各面的形心到M的距離很小，壓強(qiáng)在M點(diǎn)附近的變化可以為

25、泰勒級(jí)數(shù)表示，且可忽略二階以上的微量，于是： （2）質(zhì)量力 除以dxdydz，得到： 2. 試推導(dǎo)理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程式。 答 （1） 作用在微元上的表面力 設(shè)A點(diǎn)出的壓強(qiáng)為P，由于dx、dy和dz都很小，可以認(rèn)為包含A點(diǎn)的三個(gè)微元體的邊界面上，壓強(qiáng)均為P，則由于數(shù)學(xué)中的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，對(duì)應(yīng)的三個(gè)界面的壓強(qiáng)為： 設(shè)X方向的表面力合力為： 設(shè)Y方向的表面力合力為： 設(shè)Z方向的表面力合力為： （2） 作用在微元體上的質(zhì)量力 設(shè)作用在單位流體的質(zhì)量力的三個(gè)分量分別是X、Y和Z，微元體內(nèi)的流體質(zhì)量為，則微元體所受的質(zhì)量力在x、y，z三個(gè)坐標(biāo)方向上

26、的分量分別是： （3） 根據(jù)牛頓第二定律列方程 微元流體在表面力和質(zhì)量力作用下運(yùn)動(dòng)，三個(gè)加速度分量分別為，則由牛頓第二定律，沿x方向的運(yùn)動(dòng)方程為， 得到： 同理，可以得到Y(jié)和Z方向的運(yùn)動(dòng)方程，最后有： 3. 氣體中聲速C依賴(lài)于密度、壓強(qiáng)、粘度。試用因次分析法導(dǎo)出聲速C的一般表達(dá)式。 解：選取三個(gè)影響因素為獨(dú)立基本量綱則 寫(xiě)成量綱式并求解 得 即 4. 試應(yīng)用伯諾利方程與水頭損失公式推導(dǎo)孔口的定水頭自由泄流的流量計(jì)算公式。 證明:定水頭自由泄流問(wèn)題如右圖。取o、c兩緩交流斷面列伯努利方程： 記作用水頭為： 則： 18