第一章流体流动答案.doc

第一章 流体流动
一、 单项选择题（每小题1分）
1．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为　( 　 )B
　A. atm·cm / mol·K 　B. Pa·m /mol·K C. Kf·m / mol·K 　 D. Ibf·ft / Ibmol·K
2．系统处于稳态指的是 ( 　 )C
　A. 系统操作参数不随时间改变
　B. 系统操作参数不随位置改变
　C. 系统操作参数随位置改变,但不随时间改变
　D. 系统操作参数随时间改变,但不随位置改变
3.下列流体中，认为密度随压力变化的是 ( )A
A．甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水

4. 下列关于压力的表述中，正确的是 ( )B
A. 绝对压强 = 大气压强 + 真空度 B. 绝对压强 = 大气压强 - 真空度
C. 绝对压强 = 大气压 - 表压强 D. 绝对压强 = 表压强 + 真空度
5．某系统的绝对压力为0.06MPa，若当地大气压为0.1MPa，则该系统的真空度为 ( 　　 )C
　A. 0.1MPa 　　　　 B. 0.14MPa 　C. 0.04MPa 　　D. 0.06MPa
6. 容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度大于B点高度，则 ( )B
A. pA > pB
B. pA < pB
C. pA = pB
D. 当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变
7．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R值反映( )。A
A．A、B两截面间的压强差； B．A、B两截面间的流动阻力；
C．A、B两截面间动压头变化； D．突然扩大或缩小的局部阻力。
8. 使用U型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（ ）C
A. 选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液
C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别
9．用一U型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高
　　读数精度，你认为较好的指示剂为　( 　 )D
　A. 乙醇 　　　 B. 水 　　　 C. 汞 　　　D. 甲苯

10．所谓理想流体，指的是（ 　 ）A
　　A. 分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体
　　C. 稳定的胶体 D. 气体
11．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。C
A．过渡型流动； B．湍流流动； C．层流流动； D．静止状态。
12．有两种关于粘性的说法：( )A
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A．这两种说法都对 B．第一种说法对，第二种说法不对
C．这两种说法都不对 D．第二种说法对，第一种说法不对
13. 黏度是流体的一个重要的物理性质. 气体的黏度有如下性质 ( )A
A. 随温度升高而增大 B.随温度降低而增大
C. 与温度变化无关 D.随压强变化很大

14．判断流体流动类型的准数为( )。A
A．Re数； B．Nu数； C．Pr数； D．Fr数。
15. 层流和湍流的本质区别是（ ）C
A. 湍流流速大于层流流速 B. 流道截面大的为湍流，小的为层流
C. 层流无径向脉动，湍流有径向脉动 D. 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数
16．水以2 m·s-1的流速在Ø35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3 Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。B
A．层流； B．湍流； C．过渡流； D．无法确定。
17．牛顿型流体在直管中呈层流时，摩擦因数不可能为下列哪个值。( )B
A．0.055； B．0.015； C．0.035； D．0.045。
18．流体在圆直管内流动，滞流时摩擦系数λ正比于( )。(G为质量流速)C
A．G2 ； B．G ； C．G-1 ； D．G-2 。
19．流体在圆直管内流动，充分湍流(阻力平方区)时，摩擦系数λ正比于( )。(G为质量流速)C
A．G2； B．G； C．G0； D．G-1。
20．流体在圆形直管中流动时，若其已经进入阻力平方区，则摩擦系数λ与Re之间的关系为（ 　　）C
　A. Re增加，λ增大 　　　　　B. Re增加，λ减小
　C. Re增加，λ基本不变 　　　　　 D. Re增加，λ先增大后减小
21. 在完全湍流区，流动摩擦阻力损失与 ( ) C
A. 流速的1次方成正比 B. 流速的1.25次方成正比
C. 流速的2次方成正比 D. 流速的3次方成正比
22. 下列描述中正确的是 ( )A
A. 流体呈层流流动时,摩擦系数与管壁粗糙度无关,因此摩擦阻力与管壁粗糙度无关
B. 在流体流动的过渡区和部分湍流区, 摩擦系数随Re增大而降低,因此阻力随Re增大而减小
C. 在流体流动的充分湍流区, 摩擦系数随Re增大几乎不变, 因此阻力与Re无关
D. 以上描述均不正确
23．有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。d1＜d2。其流体稳定流过该管道。今确知d1管段内流体呈层流。请断定流体在d2管段内的流型为( )。B
A．湍流； B．层流；
C．过渡流； D．须计算确定。
24．某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，当处于完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的。( )D
A．4倍； B．8倍； C．16倍； D．32倍。

25．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管路总阻力将( )。C
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法判断
26. 有关流体流过并联管路，不正确的说法是（ ） D
A. 总流量为各支路流量的加和 B. 流过各支路的流量按一定的规律自动分配
C. 流过各支路的阻力相等 D. 以上说法均不正确

27. 流体在管内流动时,描述管内任一截面上各点速度 不正确 的说法是 ( )A
A. 处处相等 B. 各点速度不相等 C. 中心点处最大 D. 壁面处为零
28．下列设备中，可用于测点速的是（ ）C
A. 孔板流量计 B. 转子流量计 C. 毕托管 D. 文丘里流量计
29. 当流量系数一定时,转子在流量计中达到平衡位置时 ( D )
A. 流过环行截面积的流体流速随转子所停留位置的改变而改变
B. 流量读数值与流体的密度无关
C. 流量读数值与转子的比重无关
D. 可通过选择转子的材料来调节测量流体流量的量程

30. 粉末悬浮液通常属于（ ）D
A. 流凝性流体 B. 宾汉塑性流体 C.假塑性流体 D. 涨塑性流体
31．沥青属于（ 　 ） A
　A. 黏弹性流体 　B. 触变性流体 C. 流凝性流体 D. 假塑性流体

二、 填空题（每空1分）
1．某设备的表压强为100 kPa，则它的绝对压强为 kPa。[答：201.33]
2．某设备的表压强为200 kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备的真空度为300 mmHg，则它的绝对压强为 mmHg。（当地大气压为101.33 kPa）[答：301.33 kPa，460 mmHg]
3．装在某设备进口处的真空表读数为50 kPa，出口压力表的读数为100 kPa，此设备进出口的压差为___________。[答：150 kPa]
4．某设备上真空表读数为0.09MPa，若当地大气压强为0.1MPa，则设备内绝对压强为____________。[答：10 kPa]
5．某设备的真空度为400 mmHg，则它的绝对压强为 。（当地大气压为760 mmHg）[答：360 mmHg]

6．水力半径的定义式为 。 [答：]
7．当量直径为 倍水力半径。[答：4]
8．当量直径的定义是de＝_____________。[答：4*]
9．在套管环间流动的流体，外管的内径是d2，内管的外径是d1，则当量直径de＝_____________。[答： d2－d1]
10．边长为0.5 m的正方形通风管道，其当量直径为____________m。[答：0.5]

11．某粘性流体在一定管路系统中流动，在流量不变条件下将液体加热，则液体的粘度将______。[答：降低]
12．某粘性流体在一定管路系统中流动，在流量不变条件下将液体加热，雷诺准数Re将_________。[答：增大]
13．水以2 m·s-1的流速在Ø35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3 Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为 。[答：湍流]
14．当20 ℃的甘油(ρ＝1261 kg·m-3，μ＝1499 cP)在内径为100 mm的管内流动时，若流速为2.5 m·s-1时，其雷诺准数Re为_________。[答：210]
15．层流与湍流的本质区别是______________________________。[答：层流无径向脉动，湍流有径向脉动]。
16. 流体在圆管中作层流流动时，沿管径方向，剪应力的变化分布规律为 ＝Pf/2ul*r
中心为0，管壁最大，线性分布 。
17. 流体在圆形直管中滞流流动时，其管中心最大流速为平均流速的 2 倍。
18. 某液体在一段水平圆形直管内流动，已知Re值为1200，若其管中心处点速度为1.0 m/ s，则平均流速为 0.5 m/s。

19．流体在圆直管内流动，滞流时摩擦系数λ正比于 1/Re 。
20．当20 ℃的甘油(ρ＝1261 kg·m-3，μ＝1499 cP)在内径为100 mm的管内流动时，若流速为2.5 m·s-1时，其雷诺准数Re为_________，其摩擦阻力系数λ为____________。[答：210；0.3043]
21．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与 和 有关。[答：Re，e/d]

22．水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道总阻力损失________。[答：不变]
23．水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道局部阻力将____________，直管阻力将____________。[答：增大，减小]

24. 油漆属于 假塑性 流体。

三、 简答题（每小题5分）
1．流体稳定流动时的连续性方程。
答：对于一个稳定流动系统，系统内任意位置上均无物料积累(②分)，所以物料衡算关系可以写为：流入系统的质量流量＝流出体系的质量流量(②分)，即(①分)。
2．流体粘度的物理意义。
答：从可得(②分)；其物理意义为促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力(②分)，粘度总是与速度梯度相联系，它只有在运动时才显现出来(①分)。

3. 简要说明什么是牛顿流体，什么是非牛顿流体，并各举一例说明之。
凡遵循牛顿黏性定律（即t=μ*du/dr）的流体称为牛顿型流体，否则称为非牛顿流体。所有气体和大多数液体均属于牛顿流体，而某些高分子溶液、油漆血液等则属于非牛顿流体。如油漆属于假塑型流体，t=－K*（du/dr）n
4．流动阻力产生的原因与影响因素。
答：流动阻力产生的原因与影响因素可以归纳为：流体具有粘性，流动时存在着内摩擦，它是流动阻力产生的根源；(②分)固定的管壁或其他形状固体壁面促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件(①分)。流动阻力的大小与流体本身的物理性质，流动状况及壁面的形状等因素有关。(②分)
5．什么叫阻力平方区？
答：摩擦系数图中虚线以上的区域，又叫完全湍流区，此区由λ~Re曲线趋近水平线，即λ与Re 无关，只与(ε/d)有关，即当ε/d一定时，λ也就确定了。此时直管阻力hf正比于流速的平方，称为阻力平方区。(①分)
6. 流体在光滑圆形直管内作湍流流动，若管长和管径均不变，而流量增为原来的两倍，因
流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？摩擦系数可用布拉修斯公式计算。
答：λ＝0.3164/Re0.25 hf=λl/du2/2 Re-u 3.36=4/ 20.25

四、 计算题（每小题10分，共25分）
1．如右图所示，常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压力差，安装一U型压差计，1’至2为水银。R=10cm，试分析a、b两点的压力差为若干？已知水与汞的密度分别为1000 kg·m-3及13600 kg·m-3。
解：取管道截面a、b处压力分别为pa与pb。根据连续、静止的同一液体内同一水平面上各点压力相等的原理，则：
p1＇＝p1 ②分 (a)
因p1＇＝pa－ρH2Oxg ②分
p1＝RρHgg+p2＝RρHgg+p2＇＝RρHgg+pb－(R＋x)ρH2Og ②分
根据式(a)，则
pa－pb＝xρH2Og＋RρHgg－(R＋x)ρH2Og＝Rg(ρHg－ρH2O) =0.01*10*12600=1260Pa. ②分
2．水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d1管段的压头损失Hf1＝1 m(包括局部阻力)，d2管段的压头损失Hf2＝2 m(不包括出口损失)。求：1）管口喷出时水的速度u3；2）d1管段的速度u2；3）水的流量Q。

解：取1-1到3-3截面，列柏努力方程：
Z1+ u1/2g+p1/ρg= Z3+ u3/2g+p3/ρg+ Hf1 +Hf2
12=6.5+ u3/2g+3
u3=7 m·s-1
u2= u3 d3 2 /d22=1.75 m·s-1
Q= u1(πd12/4)=1.98 m3·hr-1
3．某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动，已知，，。今测得该流体流径管道1的压力降Hf1为0.64 m液柱，流径管道2的压力降Hf2为0.064 m液柱，试计算管道2的长度。已知。
解：由 ，得 ①分
所以 ①分
所以 ①分
所以 ， ②分
又 ， ②分
所以 ， ①分
所以 ②分
4. 矿物油自内径3mm的垂直光滑玻璃管中流出。若油面维持不变，测得10min流下150ml油，求该油的黏度。已知油面到管出口垂直距离为0.35米。忽略进出口阻力。
答：由液面到管出口列方程u2=0.0354m/s
设为层流黏度=0.08183
较核。

5. 如题36图所示，20℃水在水平的一段渐缩渐扩管道中通过，其流量为V=12/h，已知管子直径=50mm，缩颈B的直径=25 mm,A截面处压力为10 kPa(表压)，自A至B两截面间的摩擦损失较小，可忽略不计。缩颈B处接一水管。为了从水槽中吸上水，水槽水面离缩颈B的距离最大不能超过多少？

题36图
AB列方程u1＝1.698；u2＝6.794 p1=po+10000 则p2=po-11600又p2=po-ρgh 得h=1.18m
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