《工程流體力學(xué)》考試試卷及答案解析解析.doc

工程流體力學(xué)復(fù)習(xí)題及參考答案整理人：郭冠中 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院熱能與動(dòng)力工程09級(jí)1班使用專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程一、 名詞解釋。1、雷諾數(shù) 2、流線 3、壓力體 4、牛頓流體 5、歐拉法 6、拉格朗日法 7、濕周 8、恒定流動(dòng) 9、附面層 10、卡門渦街11、自由紊流射流12、流場(chǎng) 13、無(wú)旋流動(dòng)14、貼附現(xiàn)象15、有旋流動(dòng)16、自由射流17、濃差或溫差射流 18、音速19、穩(wěn)定流動(dòng)20、不可壓縮流體21、駐點(diǎn)22、自動(dòng)模型區(qū)二、 是非題。 1. 流體靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定是水平面。 （ ）2. 平面無(wú)旋流動(dòng)既存在流函數(shù)又存在勢(shì)函數(shù)。 （ ）3. 附面層分離只能發(fā)生在增壓減速區(qū)。 （ ）4. 等溫管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度和壓力都減少。 （ ）5. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面一定也是水平面。 （ ）6. 平面流只存在流函數(shù)，無(wú)旋流動(dòng)存在勢(shì)函數(shù)。 （ ）7. 流體的靜壓是指流體的點(diǎn)靜壓。 （ ）8. 流線和等勢(shì)線一定正交。 （ ）9. 附面層內(nèi)的流體流動(dòng)是粘性有旋流動(dòng)。 （ ）10. 亞音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度增加，壓力減小。（ ）11. 相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的等壓面可以是斜面或曲面。 （ ）12. 超音速絕熱管流摩阻隨管長(zhǎng)增加而增加，速度減小，壓力增加。（ ）13. 壁面靜壓力的壓力中心總是低于受壓壁面的形心。 （ ）14. 相鄰兩流線的函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。 （ ）15. 附面層外的流體流動(dòng)時(shí)理想無(wú)旋流動(dòng)。 （ ）16. 處于靜止或相對(duì)平衡液體的水平面是等壓面。 （ ）17. 流體的粘滯性隨溫度變化而變化，溫度升高粘滯性減少；溫度降低粘滯性增大。 （ ）18. 流體流動(dòng)時(shí)切應(yīng)力與流體的粘性有關(guān)，與其他無(wú)關(guān)。 （ ）三、 填空題。1、1mmH2O= Pa2、描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有 和 。3、流體的主要力學(xué)模型是指 、 和不可壓縮性。4、雷諾數(shù)是反映流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，它反映了流體流動(dòng)時(shí) 與 的對(duì)比關(guān)系。 5、流量Q1和Q2，阻抗為S1和S2的兩管路并聯(lián)，則并聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。串聯(lián)后總管路的流量Q為 ，總阻抗S為 。 6、流體紊流運(yùn)動(dòng)的特征是 ，處理方法是 。 7、流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力包括 和 。 8、流體微團(tuán)的基本運(yùn)動(dòng)形式有： 、 和 。 9、馬赫數(shù)氣體動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的無(wú)因次數(shù)，他反映了 與 的相對(duì)比值。10、穩(wěn)定流動(dòng)的流線與跡線 。11、理想流體伯努力方程常數(shù)中，其中稱為 水頭。12、一切平面流動(dòng)的流場(chǎng)，無(wú)論是有旋流動(dòng)或是無(wú)旋流動(dòng)都存在 ，因而一切平面流動(dòng)都存在 ，但是，只有無(wú)旋流動(dòng)才存在 。13、雷諾數(shù)之所以能判別 ，是因?yàn)樗从沉?和 的對(duì)比關(guān)系。14、流體的主要力學(xué)性質(zhì)有 、 、 、 和 。15、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量 和 一種儀器。16、流體的力學(xué)模型按粘性是否作用分為 和 。作用與液上的力包括 ， 。17、力學(xué)相似的三個(gè)方面包括 、 與 。18、流體的力學(xué)模型是 模型。19、理想氣體伯努力方程中，稱 ， 稱全壓， 稱總壓。20、紊流射流的動(dòng)力特征是 。21、流體的牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，u的單位為 。22、濃差或溫差射流的熱力特征是 。23、流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是由 運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)和 運(yùn)動(dòng)四種基本運(yùn)動(dòng)形式符合而成。24、幾何相似是力學(xué)相似的 ，運(yùn)動(dòng)相似是模型實(shí)驗(yàn)的 ，動(dòng)力相似是運(yùn)動(dòng)相似的 。25、歐拉準(zhǔn)數(shù)是 和 的相對(duì)比值。26、馬赫數(shù)M反映了慣性力和 相對(duì)比值。27、流體流動(dòng)的狀態(tài)分為 和 。28、弗魯?shù)脺?zhǔn)數(shù)反映了 和 相對(duì)比值。四、選擇題。 1、按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點(diǎn)是指 。 A、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、無(wú)大小的幾何點(diǎn) D、幾何尺寸同流動(dòng)空間相比是極小量，又含有大量分子的微元體 2、一下哪種流體為非牛頓流體 。 A、空氣 B、清水 C、血液 D、酒精3、絕對(duì)壓強(qiáng)P、相對(duì)壓強(qiáng)p、真空值p、當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)之間的關(guān)系是 。 A、P=p+ p B、p= P+ C、p=- P 4、圓管層流過(guò)流斷面的流速分布為 。 A、均勻分布 B、對(duì)數(shù)曲線分布 C、二次拋物線分布5、一下那些概念屬于歐拉法 。 A、流線 B、跡線 C、液體質(zhì)點(diǎn) D、液體微團(tuán)6、圓管紊流粗糙區(qū)的沿程摩阻系數(shù) 。 A、與雷諾數(shù)Re有關(guān) B、與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)C、與Re和有關(guān) D、與和管長(zhǎng)l有關(guān)7、速度V、長(zhǎng)度l、時(shí)間t的無(wú)量綱組合是 。 A、 B、 C、 D、8、圓管斷面直徑由d1突然擴(kuò)大到d2，若將一次擴(kuò)大改為兩級(jí)擴(kuò)大，則該擴(kuò)大的局部水頭損失 。 A、減小 B、不變 C、增大9、在圓管流動(dòng)中，層流的斷面速度分布符合 。 A、均勻規(guī)律 B、直線變化規(guī)律 C、拋物線變化規(guī)律 D、對(duì)數(shù)曲線規(guī)律10、流線與流線通常情況下 。 A、能相交也能相切 B、僅能相交不能相切C、僅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切11、速度v，密度，壓強(qiáng)p的無(wú)量綱集合是 。 A、 B、 C、 D、12、雷諾數(shù)代表的是 之比。 A、慣性力與壓力 B、慣性力與重力C、慣性力與表面張力 D、慣性力與粘性力 13、壓力輸水管模型實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的 。 A、 B、 C、 D、14、一維流動(dòng)中，“截面積大處速度小，截面積小處速度大”成立的條件是 。 A、理想流體 B、粘性流體 C、可壓縮流體 D、不可壓縮流體15、彈簧管壓力表的讀數(shù)是 。 A、絕對(duì)壓強(qiáng) B、相對(duì)壓強(qiáng) C、絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?D、相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?16、靜水中斜置平面壁的形心淹沒(méi)深hc與壓力中心淹沒(méi)深hD的關(guān)系是 。 A、大于 B、小于 C、等于 D、無(wú)規(guī)律17、某風(fēng)管的斷面尺寸為，則該風(fēng)管的當(dāng)量直徑是 。 A、 B、 C、 D、18、有一變直徑管流，小管直徑d1，大管直徑d2=2d1，則兩斷面雷諾數(shù)的關(guān)系是 。 A、 B、 C、 D、19、下列流體哪個(gè)屬于牛頓流體 。 A、汽油 B、紙漿 C、血液 D、瀝青五、簡(jiǎn)答題。 1、流體靜壓強(qiáng)的特性是什么？ 2、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)分區(qū)級(jí)意義是什么？ 3、附面層提出的意義？ 4、溫差或濃差射流彎曲產(chǎn)生的原因是什么？ 5、附面層分離的原因是什么？ 6、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r的物理意義是什么？ 7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u的物理意義是什么？ 8、元流的特性是什么？ 9、伯努利方程常數(shù)中各項(xiàng)的物理意義？ 10、管網(wǎng)水力計(jì)算遵循的原則是什么？ 11、水擊（水錘）現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因是什么？ 12、管嘴出流產(chǎn)生真空的原因和條件是什么？ 13、自由紊流射流的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征是什么？ 14、射流彎曲產(chǎn)生的原因？ 15、繞流升力產(chǎn)生的原因？ 16、畢托管是廣泛應(yīng)用于測(cè)量水流和氣流的一種儀器，試畫出其示意圖，并說(shuō)明其工作原 。 17、簡(jiǎn)要說(shuō)明管道流動(dòng)局部阻力損失產(chǎn)生的機(jī)理。 18、下式不可壓縮流體N-S方程中，各項(xiàng)的物理意義是什么？ 六、計(jì)算題。 1、有一鋼板制風(fēng)管，斷面尺寸為/s，氣體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為15.0/s，判斷管內(nèi)氣體的流態(tài)？2、一高壓管末端接噴嘴，如下圖所示，已知噴嘴出口直徑為，管道直徑為40，水在管中流量Q為0.4/s，求管嘴對(duì)水流的作用力。Q3、已知不可壓縮流體的流速分量為：?jiǎn)栐摿鲃?dòng)是否為無(wú)旋流動(dòng)？4、已知平面流動(dòng)的速度分量為：求：當(dāng)t=1是過(guò)M（1,1）的流線方程。5、一車間用直徑為的風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口風(fēng)速為/s，如長(zhǎng)度比例常數(shù)為4，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口風(fēng)速。若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為/s，則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為多少？（已知空氣的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為/s）6、對(duì)某一橋墩采用模型比例為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知模型中水流速度為/s，實(shí)測(cè)模型橋墩受水流作用力為4N。求原型中相應(yīng)的流速與作用力。7、在水平放置的管線中接彎管，直徑從600逐漸減小到300，水流方向偏轉(zhuǎn)如圖所示，在直徑較大一端壓強(qiáng)為172kN/,求作用于彎管上的力的大小和方向，當(dāng)水不流動(dòng)時(shí)；當(dāng)通過(guò)的流量為876L/s時(shí)；8、一弧形閘門AB，寬閘門轉(zhuǎn)軸恰好與水面平齊，求作用于閘門的水靜壓力。hABCO9、如下圖所示，一水箱側(cè)面開(kāi)孔并接有一直徑為的短管，形成管嘴出流，已知作用水頭H=，管嘴出流流量系數(shù)u=0.82，試問(wèn)：管嘴出流流量Q；靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空的原因是什么？合適的管嘴長(zhǎng)度是多少？ Q10、如圖所示，一水平射流沖擊光滑平板，流量為求：平板所受的沖擊力。流量Q1和Q2。 yRX11、如下圖所示：水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管道，已知，兩管短長(zhǎng)均為L(zhǎng)=，沿程阻力系數(shù)求：管道中水的流量、流速.ABC參考答案：一、名詞解釋。 1、雷諾數(shù)：是反應(yīng)流體流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)，雷諾數(shù)的大小反應(yīng)了流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)慣性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。 2、流線：流場(chǎng)中，在某一時(shí)刻，給點(diǎn)的切線方向與通過(guò)該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的劉速方向重合的空間曲線稱為流線。 3、壓力體：壓力體是指三個(gè)面所封閉的流體體積，即底面是受壓曲面，頂面是受壓曲面邊界線封閉的面積在自由面或者其延長(zhǎng)面上的投影面，中間是通過(guò)受壓曲面邊界線所作的鉛直投影面。 4、牛頓流體：把在作剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。 5、歐拉法：研究流體力學(xué)的一種方法，是指通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法。 6、拉格朗日法：通過(guò)描述每一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了解流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為拉格朗日法。 7、濕周：過(guò)流斷面上流體與固體壁面接觸的周界稱為濕周。 8、恒定流動(dòng)：流場(chǎng)中，流體流速及由流速?zèng)Q定的壓強(qiáng)、粘性力、慣性力等也不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。 9、附面層：粘性較小的流體在繞過(guò)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個(gè)流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，這個(gè)薄層即為附面層。 10、卡門渦街：當(dāng)流體經(jīng)繞流物體時(shí)，在繞流物后面發(fā)生附面層分離，形成旋渦，并交替釋放出來(lái)，這種交替排列、有規(guī)則的旋渦組合稱為卡門渦街。 11、自由紊流射流：當(dāng)氣體自孔口、管嘴或條縫以紊流的形式向自由空間噴射時(shí)，形成的流動(dòng)即為自由紊流射流。 12、流場(chǎng)：充滿流體的空間。 13、無(wú)旋流動(dòng)：流動(dòng)微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度為零的流動(dòng)。 14、貼附現(xiàn)象：貼附現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于靠近頂棚流速增大靜壓減少，而射流下部靜壓大，上下壓差致使射流不得脫離頂棚。 15、有旋流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不全為零的流動(dòng)。 16、自由射流：氣體自孔口或條縫向無(wú)限空間噴射所形成的流動(dòng)。 17、濃差或溫差射流：射流介質(zhì)本身濃度或溫度與周圍氣體濃度或溫度有差異所引起的射流。 18、音速：音速即聲速，它是弱擾動(dòng)波在介質(zhì)中的傳播速度。 19、穩(wěn)定流動(dòng)：流體流動(dòng)過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)的流動(dòng)。 20、不可壓縮流體：流體密度不隨溫度與流動(dòng)過(guò)程而變化的液體。21、駐點(diǎn)：流體繞流物體迎流方向速度為零的點(diǎn)。22、自動(dòng)模型區(qū)：當(dāng)某一相似準(zhǔn)數(shù)在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，流動(dòng)的相似性和該準(zhǔn)數(shù)無(wú)關(guān)，也即原型和模型的準(zhǔn)數(shù)不相等，流動(dòng)仍保持相似，準(zhǔn)數(shù)的這一范圍稱為自動(dòng)模型區(qū)。二、是非題。 1、錯(cuò)誤 2、正確 3、正確 4、錯(cuò)誤 5、錯(cuò)誤 6、正確 7、正確 8、正確 9、正確 10、正確 11、正確 12、正確 13、正確 14、正確 15、正確 16、錯(cuò)誤 17、錯(cuò)誤 18、錯(cuò)誤三、填空題。 1、9.807 ； 2、歐拉法；拉格朗日法；3、連續(xù)介質(zhì)；無(wú)粘性； 4、慣性力；粘性力； 5、Q=Q1+Q2;Q=Q1=Q2;S=S1+S2；6、脈動(dòng)現(xiàn)象；時(shí)均法；7、沿程阻力；局部阻力； 8、平移運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；變形運(yùn)動(dòng)；9、慣性力；彈性力；10、重合 ；11、測(cè)壓管； 12、流線；流函數(shù)；勢(shì)函數(shù)； 13、流態(tài)；慣性力；粘性力 14、慣性；重力性；粘滯性；壓縮性和熱脹性；表面張力特性；15、氣體；水流；16、理想氣體；粘性氣體；質(zhì)量力；表面力；17、幾何相似；運(yùn)動(dòng)相似；動(dòng)力相似；18、連續(xù)介質(zhì)；19、勢(shì)壓；20、各橫截面上的動(dòng)量相等；21、；22、各截面的相對(duì)焓值相等；23、平移；旋轉(zhuǎn)；線變形；角變形；24、前提；目的；保證；25、壓力；26、彈性力；27、層流；紊流；28、重力；慣性力；四、選擇題。 1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19：BADA五、簡(jiǎn)答題。 1、流體靜壓強(qiáng)的方向是沿著作用面的內(nèi)法線方向；在靜止或相對(duì)靜止的流體中，任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小作用面方向無(wú)關(guān)，只與該點(diǎn)的位置有關(guān)。2、層流區(qū) 臨界過(guò)渡區(qū) 紊流光滑區(qū) 紊流過(guò)度區(qū) 紊流粗糙區(qū)意義：比較完整地反應(yīng)了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，揭示了沿程阻力系數(shù)變化的主要因素。3、在于將流場(chǎng)劃分為兩個(gè)計(jì)算方法不同的區(qū)域，即勢(shì)流區(qū)和附面層。在附面層外的勢(shì)流區(qū)按無(wú)旋流動(dòng)理想流體能量方程或動(dòng)量方程求解；在附面層內(nèi)，按粘性有旋流動(dòng)流體能量方程或N-S方程求解；4、濃差或溫差射流由于濃度或溫度不同，引起射流介質(zhì)密度與周圍其氣體密度與周圍氣體密度不同，所受的重力與浮力不相平衡，使得整個(gè)射流將發(fā)生向上或向下的軸彎曲。5、當(dāng)流體繞流曲面體流動(dòng)時(shí)，在減壓增速區(qū)，流動(dòng)維持原來(lái)的附面層；流動(dòng)進(jìn)入增壓減速區(qū)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)受到與主流方向相反的壓差作用，將產(chǎn)生方向的回流，而附面層外的流體仍保持原有的前進(jìn)，這樣，回流和前進(jìn)這兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反的流體相接觸，就形成旋渦。旋渦的產(chǎn)生使得附面層與壁面發(fā)生分離。6、流體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)r表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力對(duì)單位體積質(zhì)量作用產(chǎn)生的阻力加速度，具有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素。7、流體動(dòng)力粘滯系數(shù)u表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了粘滯的動(dòng)力性質(zhì)。8、元流的特性：元流的邊界由流線組成；流體質(zhì)點(diǎn)不能出入元流；元流斷面上的流速和壓強(qiáng)是均勻分布。9、Z：斷面對(duì)基準(zhǔn)面高度，水力學(xué)中稱位置水頭，單位位能； 在斷面壓強(qiáng)作用下，流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，壓強(qiáng)水頭，單位位能； 斷面以速度u為初速度的鉛直向上射流所能達(dá)到的理論的高度，流速水頭，單位位能。10、任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的流量相等；任一閉合環(huán)路中，如規(guī)定順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。11、有壓管路中運(yùn)動(dòng)著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體的速度和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而造成液體壓強(qiáng)驟然變化，該現(xiàn)象就是水擊(水錘)現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因液體的可壓縮性管道材質(zhì)的彈性。12、原因是流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)由于有慣性，因而流線不能成折線，是光滑的曲線，所以能夠形成真空區(qū)域；條件是：管嘴長(zhǎng)度為管徑的34倍；作用水頭H0極限值為。13、在自由紊流射流的主體段，射流各斷面上速度分布是相似的，軸線速度越來(lái)越小，橫截面積越來(lái)越大，質(zhì)量流量也越來(lái)越大；個(gè)橫截面上的動(dòng)量守恒。14、在溫差射流場(chǎng)中，由于氣流密度與周圍的氣體的不同，射流氣體所受的浮力與重力不相平衡，使整個(gè)射流發(fā)生向下或向上彎曲。15、當(dāng)繞流物體為非對(duì)稱形或雖為對(duì)稱但其對(duì)稱軸與來(lái)流方向不平行時(shí)，在繞流物體上部流線較密，流速大；下部流線較疏，流速小，則上部壓強(qiáng)小，下部壓強(qiáng)大，上、下部存在壓強(qiáng)差，由此產(chǎn)生向上的力稱為升力。16、（見(jiàn)第五版書P61）17、（略）18、X：是作用在流體微團(tuán)上的單位質(zhì)量力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體的壓力。 是作用在流體微團(tuán)上單位質(zhì)量流體粘性偏應(yīng)力的合力。 是流體質(zhì)點(diǎn)的加速度。六、計(jì)算題。 1、解： 所以管內(nèi)氣體為紊流流動(dòng)。2、解：如圖所示，由連續(xù)性方程得： /s /s 以軸線為基準(zhǔn)面，列1-2斷面的伯努利方程 則： / 設(shè)噴嘴對(duì)水流的作用力為F，沿水流方向列動(dòng)量方程，并取得： 3、檢查流動(dòng)是否無(wú)旋：兩者相等，故為無(wú)旋流動(dòng)求速度勢(shì)函數(shù)： 4、根據(jù)流線方程定義得流線方程： 當(dāng)t=1時(shí)， 化簡(jiǎn)得：xdy+ydx+dy-dx=0 積分：xy+y-x+c=0 流線通過(guò)（1,1）點(diǎn)：即11+1-1+c=0 得：c=-1 將c=-1帶入上式，得xy+y-x-1=0 化簡(jiǎn)得：（x+1）（y-1）=05、根據(jù)相似原理可得，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)口直徑為： 原型雷諾數(shù)為：Ren=6.00.5/0.0000157=191082.8>50000所以氣流處于阻力平方區(qū)，（可采用粗糙度較大的管道），則阻力平方區(qū)的最低雷諾數(shù)為50000 則：相應(yīng)的模型氣流出口速度Vm為：Vm0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s 流速比尺為： 若在模型內(nèi)測(cè)得某點(diǎn)氣流速度為3.0m/s ,則車間相應(yīng)點(diǎn)的速度為：Vn=3.00.955=2.87m/s 6、經(jīng)分析可知，此流動(dòng)的主要作用力是重力，所以決定性相似準(zhǔn)數(shù)為付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)。由付魯?shù)履Ｐ吐煽芍?由付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等推理得： 所以：/s 由歐拉準(zhǔn)數(shù)相等推理得： 7、建立下圖所示的坐標(biāo)，水流方向如圖所示：OXYU1，P1P2，U2 當(dāng)水流不動(dòng)時(shí)：P1=P2=172kN/設(shè)Fx,Fy為水流作用于彎管的分力，如圖X方向： Y方向： =0-1721/43.14（300/1000）20.86 =-10.5kN對(duì)彎管的合力：方向?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） = 當(dāng)有流動(dòng)時(shí)： 由連續(xù)性方程得： 解得：/s /s忽略阻力，應(yīng)用伯努利方程，列1-1,2-2斷面的方程： 帶入數(shù)據(jù)解得：P2/r=10.2H2O=10.29.8=100Kn/ 列動(dòng)量方程： X方向： 帶入數(shù)據(jù)得：Fx=42.4kN同理：y方向：代入數(shù)據(jù)解得：Fy=15.2Kn合力為：R=45.1Kn方向?yàn)椋篴=arctan（Fy/Fx） =8、解： 9、/s 孔口與管嘴出流流動(dòng)時(shí)，在出流管嘴內(nèi)形成以真空區(qū)域主要原因是：流體具有粘滯性，流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)時(shí)存在慣性，流線不能發(fā)生直接拐彎，只能是光滑的曲線因此靠近水箱一側(cè)管嘴內(nèi)壁形成真空。 L=（34）D=(34)50=150200 mm10、建立如圖所示的坐標(biāo)： 設(shè)平板對(duì)水流的沖擊力為R（方向與x軸正方向相同），如圖中所示： 射流出口速度： 由于平板是光滑的，所以僅有法向力，由動(dòng)量方程（x軸方向）得： R=流出動(dòng)量-流入動(dòng)量 = = 所以平板所受沖擊力大小與R相等，方向相反。 由連續(xù)性方程可得：Q0=Q1+Q2- 由于射流是水平方向，且置于大氣中，所以壓力能不變，能量損失不計(jì)，由能量方程得： 平板切線方向（y軸方向）無(wú)摩擦力，滿足動(dòng)量守恒； 即；0= 化簡(jiǎn)得：- 聯(lián)立方程解得： 11、選取水平面為截面1-1，出口處為斷面2-2，由伯努利方程知： 連續(xù)性方程可知： 所以 所以所以/s,所以/s0.047/s中國(guó)礦業(yè)大學(xué)20102011學(xué)年第 2 學(xué)期工程流體力學(xué)試卷（ ）卷課程編號(hào)：03034 考試時(shí)間：100 分鐘 考試方式：閉 卷學(xué)院 化工 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 題號(hào)一二三總分得分閱卷人一名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）粘滯性；跡線與流線；層流；質(zhì)量力；偶極流；排擠厚度；順壓力梯度；時(shí)均速度；輸運(yùn)公式；連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)二選擇題（共10小題，每題3分，共30分）1絕對(duì)壓強(qiáng)pabs與相對(duì)壓強(qiáng)p 、真空度pv 、當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a之間的關(guān)系是：A. pabs =p+pv； B. p=pabspa C. pv= papabs D. p=pabs+pa2如圖所示 A. p0=pa； B. p0>pa； C. p0<pa； D. 無(wú)法判斷。3在研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為( )。A. 牛頓流體及非牛頓流體；B. 可壓縮流體與不可壓縮流體；C. 均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體；D. 理想流體與實(shí)際流體。4比較重力場(chǎng)（質(zhì)量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f水銀的大?。緼. f水<f水銀；B. f水=f水銀；C. f水>f水銀；D、不一定。5流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是( )。A. 流動(dòng)是無(wú)旋的； B. 必須是平面流動(dòng)；C. 必須是無(wú)旋的平面流動(dòng)； D. 流線是直線的流動(dòng)。6 雷 諾 數(shù) Re 反 映 了( )的 對(duì) 比 關(guān) 系A(chǔ).粘滯力與重力 B.重力與慣性力 C. 慣性力與粘滯力D. 粘滯力與動(dòng)水壓力7一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m，設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓，則容器內(nèi)氣體部分的相對(duì)壓強(qiáng)為_(kāi) 水柱（ ）。 A. 2m B. 1m C. 8m D. 2m8如圖所示，下述靜力學(xué)方程哪個(gè)正確？ 9下列壓強(qiáng)分布圖中哪個(gè)是錯(cuò)誤的？10粘性流體總水頭線沿程的變化是( ) 。A. 沿程下降 B. 沿程上升 C. 保持水平 D. 前三種情況都有可能。三計(jì)算題（共3小題，共50分）1 如圖所示，有一盛水的開(kāi)口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。（15分）2有一的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm，圖中U形管讀數(shù)為25cm水銀柱，試求油的流量以及進(jìn)口與喉部?jī)山孛嬷g的壓力差。（）（20分）3. 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為，試判斷是否存在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。（15分）工程流體力學(xué)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 一名詞解釋（共10小題，每題2分，共20分）1粘滯性流體在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生變形(流動(dòng))，其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對(duì)變形的抵抗，并以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來(lái)，這種流體的固有物理屬性稱為流體的粘滯性或粘性2跡線流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線流線同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中的一條線，線上每一點(diǎn)切線方向與流體在該點(diǎn)的速度矢量方向一致3層流流體運(yùn)動(dòng)規(guī)則、穩(wěn)定，流體層之間沒(méi)有宏觀的橫向摻混4量綱和諧只有量綱相同的物理量才能相加減，所以正確的物理關(guān)系式中各加和項(xiàng)的量綱必須是相同的，等式兩邊的量綱也必然是相同的5偶極流由相距2a的點(diǎn)源與點(diǎn)匯疊加后，令a趨近于零得到的流動(dòng)6排擠厚度粘性作用造成邊界層速度降低，相比理想流體有流量損失，相當(dāng)于中心區(qū)理想流體的流通面積減少，計(jì)算時(shí)將平板表面上移一個(gè)厚度，此為排擠厚度7順壓力梯度沿流動(dòng)方向壓力逐漸降低，邊界層的流動(dòng)受壓力推動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生分離8時(shí)均速度湍流的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化，瞬時(shí)速度的時(shí)間平均值稱為時(shí)均速度9輸運(yùn)公式將系統(tǒng)尺度量轉(zhuǎn)換成與控制體相關(guān)的表達(dá)式10連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。二選擇題（共10小題，每題3分，共30分） 1BC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A三計(jì)算題（共3小題，共50分）1 如圖所示，有一盛水的開(kāi)口容器以3.6m/s2的加速度沿與水平成30夾角的傾斜平面向上運(yùn)動(dòng)，試求容器中水面的傾角，并分析p與水深的關(guān)系。解：根據(jù)壓強(qiáng)平衡微分方程式：（1分）單位質(zhì)量力：（2分）在液面上為大氣壓強(qiáng)，代入（1分）由壓強(qiáng)平衡微分方程式，得： （2分）（2分）任意點(diǎn)：（4分）代入自由面方程得：p與淹深成正比。 （3分）2有一的文德利管，接入鉛垂的輸油管上，油的流動(dòng)方向朝上。已知喉部與進(jìn)口截面間的高度差為30cm，圖中U形管讀書為25cm水銀柱，試求油的流量以及進(jìn)口與喉部?jī)山孛嬷g的壓力差。（）解：故 （1分） 故 （1分） （2分）（1）（2分）（5分）（2）（1分）（1分）由伯努力方程，知（4分）（1分）所以 （2分）3. 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為，試判斷是否存在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。解：（1）此流動(dòng)無(wú)旋，存在勢(shì)函數(shù)。2分