材料工程基础复习测试题.doc

第一篇 流体力学基础复习题
概述:
1、根据力作用方式的不同，作用在流体上的力可分为 、 。
2、流体力学中的三个重要力学模型是 、 、 。
3、在流体力学中，单位质量力是指 。
A、单位面积流体受到的质量力； B、单位体积流体受到的质量力；
C、单位质量流体受到的质量力； D、单位重量流体受到的质量力。
4、抱负流体是 。
A、粘性大的流体； B、服从牛顿内摩擦定律的流体；
C、没有粘性的流体； D、具有粘性的不可压缩流体。
5、抱负流体与实际流体的重要区别在于 。
A、是否考虑粘滞性     B、是否考虑易流动性
C、是否考虑重力特性   D、是否考虑惯性
6、什么是流体粘滞性？牛顿内摩擦定律内容是什么？举例说明哪些是牛顿流体，哪些是非牛顿流体？
流体静力学
1、当相对压强为零时，称为绝对真空。
3、压强的两种计算基准分别是 、 。
4、一个标准大气压= kPa = mmHg
5、从压强的基本定义出发，单位可以用 来表达，其SI制单位是 ；
压强还可以用液柱高度来表达，常用单位有 和 。
4、静止液体中同一点各方向的流体静压强 。
A、数值相等        B、数值不等
C、水平方向数值相等    D、垂直方向数值最大
5、右图中各点的压强关系是 。
A、；
B、＞；
C、＞=＞；
D、＜=＜；
6、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设本地大气压为1个工程大气压，则容器内绝对压强是 米水柱。
A、2m； B、8m； C、1m； D、－2m
7、在绝对静止液体中，质量力与等压面 。
A、重合； B、平行 C、相交； D、正交。
8、如下图a所示两种液体盛在同一容器中，其中r1<r2。试分析下面两个水静力学方程式：

哪个对?哪个错?说明其因素。
aa
9、什么是等压面？如上图b的水平面A-A、B-B、C-C是否等压面？说明理由。
10、流体静压强的两个特点是什么？写出流体静力学基本方程式。

流体动力学
判断：
1、流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。
2、流场中液体质点通过空间点时，所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。
填空：
1、根据流场中各点的运动参数是否随时间变化，将流体流动可分为 和 。
2、流线不能相交(驻点处除外)，也不能是折线，由于_______________，流线只能是一条光滑的_____________。
3、过流断面上的测压管水头是 、 之和。
4、恒定管流上下游过流断面的直径比为，则相应的速度水头之比为 。
A、； B、； C、4； D、2。
5、图中互相之间可以列总流伯努利方程的断面是 。
A、1-1断面和2-2断面
B、2-2断面和3-3断面
C、1-1断面和3-3断面
D、3-3断面和4-4断面
6．什么是欧拉法？什么是拉格朗日法？流体力学中拉格朗日分析法和欧拉分析法有何区别？
7、什么是恒定流动？什么是非恒定流动？
8、什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？
流动阻力和能量损失
判断：
1、 当流速分布比较均匀时，则动能修正系数的值接近于零。
填空和简答：
1、在工程的设计计算中，根据流体接触的边壁沿程是否变化，把流体流动过程中的能量损失分为两类： 、 。
2、英国物理学家雷诺通过实验发现流体运动有两种结构不同的流动状态，分别为 、 ；可通过 来判别。
3、圆管内流体恒定层流流动时，其过流断面上流速分布呈 规律。
4、在圆管中流体作紊流流动的过流断面流速分布规律符合 。
A、对数分布； B、直线分布； C、抛物线分布； D、椭圆分布。
5、水平放置的渐扩管如图所示，如忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系： 。
A、p1>p2； B、p1<p2；
C、p1=p2； D、不拟定。
6、已知流体流动的沿程水力摩擦系数l与管壁相对粗糙度K/d和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 。
A、层流区； B、紊流光滑区； C、紊流过渡区； D、紊流粗糙区
7、莫迪图的五个阻力区之中，又称为阻力平方区的是 。
A、层流区； B、水力光滑区； C、过渡区； D、紊流粗糙区。
8、流体流动的层流和紊流各有什么特点？如何判别流体流动的流态？
9、流体流动产生能量损失的因素有哪些？如何减小能量损失？

孔口管嘴管路流动
填空与简答：
1、当流体通过孔口出流到另一个充满液体的空间时称为 。
2、在相同条件下，孔口出流的出流流量要比管流出流的要 。
3、什么叫孔口自由出流和淹没出流？它们有什么区别？
4、什么叫管嘴出流？与孔口出流的重要区别是什么？形成管嘴出流的条件是什么？
相似性原理与量纲分析
填空与简答：
1、反映粘滞力与惯性力比例的相似准数称为 ；其表达式为 。
2、要保证两个流动问题的力学相似，必须是两个流动 相似， 相似， 相似，以及两个流动的边界条件和起始条件相似。
3、表达惯性力与重力相对比值的相似准数是 。
A、雷诺数 B、弗诺得数 C、欧拉数； D、葛拉晓夫数。
4、什么是几何相似、运动相似和动力相似？欧拉数、雷诺数、弗诺得数与马赫数的数学表达式是什么？
泵和风机
1、按出口安装角b2划分泵与风机的叶轮叶型，当b2＜90°时，为 ；当b2=90°时，为 ；当b2>90°时，为 。
2、离心泵的性能参数涉及 、 、 、效率与转速等。
3、试述离心风机与离心泵的工作原理。
4、什么叫离心泵的气蚀现象？产生的因素是什么？
5、选用泵与风机应同时满足哪两个方面的规定？简述泵与风机的选择环节。
气体力学在窑炉中的应用
1、压缩空气在管嘴中流动时，当压强比为0.528时，该截面称为临界截面，临界截面的气流速度为 ，质量流量达成 。
2、热气体在等径管道垂直向下流动，在流动中随着着各种能量形式的互相转换，(l－l截面上截面)和2－2截面下截面)各压头之间的关系如下：

3、热气体在图示管道中流动时，试判别下列关系：
：

4、自然抽风烟囱的抽力是由 所规定的，它依靠
提供。
5、对自然抽风的烟囱，当进入烟囱的烟气温度不变，在常压下，夏季时烟囱的通风能力_____________冬季时通风能力；在外界气温相同的条件下，晴天时烟囱的通风能力_____________雨天时的通风能力。
6、空气从初压为8×105Pa的贮气罐中通过管嘴流出后压强降为4×105Pa，并达成完全膨胀。该管咀的形状是 。
A、渐缩管 B、等径管 C、文丘里管 D、拉伐尔管。
7、垂直分流法则合用于 。
A、阻力损失起重要作用的通道内； B、几何压头起重要作用的通道内；
C、阻力损失等于几何压头的通道内； D、任何垂直分流通道。
8、两气体伯努利方程

中的hge计算式为：
A、 ； B、； C、 ； D、
9、影响烟囱抽力的因素是烟囱高度和温度。
10、比较低的烟囱，产生的抽力也一定很小。
11、几座窑同时合用一个烟囱排烟，在进行烟囱计算时，烟气量和烟囱底部抽力应取几座窑和合量才干满足排烟规定。
12、可压缩气体从拉伐尔管向环境流出时，会产生拥塞效应。即气体的流速不再随压强比的减少而增长。
13、工业窑炉气体流动有什么特点？将伯努利方程应用于窑炉气体流动应注意哪些条件？二气体伯努利方程中各项的意义是什么？基准面最佳选取在什么位置？
14、什么叫烟囱的抽力？设计烟囱时有哪些注意点？
五、计算题
1、试比较同一水平面上的1、2、3、4、5各点压力的大小，并说明其理由。

题1图 题2图
2、一直立的煤气管，在底部的测压管中读数为h1＝100mmH2O，在H＝20m高处测得h2＝115mmH2O。管外空气的重度γa＝12.64N/m3，求管中静止煤气的重度。
3、管道末端装一喷嘴，管道和喷嘴直径分别为D＝100mm和d＝30mm，如通过的流量为0.02m3/s，不计水流过喷嘴的阻力，求截面1处的压力。
4、水管直径50mm，末端的阀门关闭时，压力表读数为21kN/m2，阀门打开后读数降至5.5kN/m2，如不计管中的压头损失，求通过的流量。
5、用水银压差计测量水管中的点速度u，如读数Δh＝60mm，求该点流速。

题3图 题4图 题5图
6、水沿管线下流，若压力计的读数相同，求需要的小管直径d0，不计损失。

题24图 题6图
27、水由图中的喷口流出，喷口直径d＝75mm，不计损失，计算H值(以m计)和p值(以kN/m2计)。
8、水流经变截面管道，已知细管直径d1，粗管直径d2＝2d1，试问哪个截面的雷诺数大?两截面雷诺数的比值Re1/Re2是多少？
9、水管直径为50mm，1、2两截面相距15m，高差3m，通过流量Q＝6L/s，水银压差计读数为250mm，试求管道的沿程阻力系数。

题42图 题43图
10、水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数m为0.62。设上游水箱的水面高程H1=3m并保持不变。求：
(1)左右水面上方同为大气压力作用且B水箱中无水时，求通过孔口的流量。
(2)左右水面上方同为大气压力作用且B水箱水面高程H2=2m时，求通过孔口的流量。
(3)A箱水面压力为2023Pa，H1=3m时，而B水箱水面压力为0，H2=2m时，求通过孔口的流量。

题10图 题11图
11、两水池用虹吸管连通，上下游水面水位差H=2m，管长l1=3m、l2=5m、l3=4m，直径d=200mm，上游水面至管顶高度h=1m。已知l=0.026、进口网ze=10、每个弯头为zb=1.5，出口zo=1.0，求：(1)整个管路的阻抗SH；(2)虹吸管中的流量Q。
12、水箱侧壁接出一根由两段不同的管径所组成的管道。已知mm，mm，m，管道的当量糙度mm，水温为oC。若管道的出口流速m/s，求 (1)整个管路的阻抗SH；(2)水位H。

题12图 题13图
13、如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m，给于图中，流量m3/s，。求：(1)吸水管及压水管的S数。(2)求水泵所需水头。
14、某一单吸单级泵，流量m3/h，扬程m，转速r/min，试求其比转数为多少？如该泵为双吸式，应以作为比转数中的流量计算值，则其比转数应为多少？当该泵设计成八级泵，应以作为比转数中的扬程计算值，则比转数为多少？
15、重度kgf/m3，m，吸水面标高102m，水面为大气压，吸入管段阻力为0.79m。试求：泵轴的标高最高为多少？如此泵装在昆明地区，海拔高度为1800mm，泵的安装位置标高应为多少？
16、某水泵输送20℃的清水，流量=0.08m3/s，吸入管直径d＝200mm，吸入管段阻力Shs=0.65m，泵的允许吸上真空度[Hs]=5.5m，若本地大气压强pa＝8mH2O。试拟定泵的安装高度。
17、某水泵用于输送20℃的清水，流量Q为0.12m3/s，吸入管径D为250mm，吸入管段的阻力Shs=0.83 m，制造厂提供的允许吸上真空度[Hs]为5m，试拟定该泵的几何安装高度Hg。
18、热气体沿竖直管道流动，如图1.8所示，密度rh= 0.75kg/m3，外界空气密度1.2kg/m3，I－I面动压头12Pa， II－II面动压30Pa，沿程压头损失15Pa，I－I面相对静压头200Pa，求气体由上而下运动和气体由下而上运动II－II的相对静压头为多少？绘出两种情况的能量分布图。

题18图 题19图
19、如图所示，热空气在垂直等直径的管道中流动，管内平均温度为546℃，管外空气温度为0℃，试求：
(1)热空气自上而下流动时在截面2-2处的静压并绘出1-1与2-2截面间的压头转换图，已知1-1与2-2截面间的摩擦阻力为4Pa，截面1-1处的静压为-40Pa；
(2)热空气自下而上流动时在截面1-1处的静压并绘出1-1与2-2截面间的压头转换图，已知2-2与1-1截面间的摩擦阻力为2Pa，截面2-2处的静压为-100Pa。
1、(本题8分)两水池用虹吸管连通，上下游水面水位差H=2m，管长l1=3m、l2=5m、l3=4m，直径d=200mm，上游水面至管顶高度h=1m。已知l=0.026、进口网ze=10、每个弯头为zb=1.5，出口zo=1.0，求：
(1)整个管路的阻抗SH；
(2)虹吸管中的流量Q。

1、(本题8分)水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数m为0.62。设上游水箱的水面高程H1=3m并保持不变。求：(本题共8分)
(1)左右水面上方同为大气压力作用且B水箱中无水时，求通过孔口的流量。
(2)左右水面上方同为大气压力作用且B水箱水面高程H2=2m时，求通过孔口的流量。
(3)A箱水面压力为2023Pa，H1=3m时，而B水箱水面压力为0，H2=2m时，求通过孔口的流量。

1、(本题8分)水箱右侧接出一根由两段不同的管径所组成的管道。已知d1=150mm、d2=75mm，l=50m，三个局部阻力系数依次是z1=0.5、z2=0.375(流速为v2)、z3=1，两个管道的沿程阻力损失分别为l1=0.03、l2=0.037。若管道的出口流速v2=m/s，求：(本题共8分)
(1)整个管路的阻抗SH；
(2)水位H。

2、(本题4分)一水泵输送20℃的清水，流量=0.08m3/s，吸入管直径d＝200mm，吸入管段阻力Shs=0.65m，泵的允许吸上真空度[Hs]=5.5m，若本地大气压强pa＝8mH2O。试拟定泵的安装高度。
注：允许吸上真空度的修正公式：

3、(本题9分)热水管内径；外径。热水平均温度为90℃，周边空气温度为20℃，管内表面的对流辐射换热系数 W/m2℃，管外表面的对流辐射换热系数W/m2℃，管壁导热系数W/m℃，管外表面黑度。
试求：（l）热水管每米长散热损失；
（2）管外表面的辐射换热系数和流换热系数。。

2、(本题4分)某水泵用于输送20℃的清水，流量Q为0.12m3/s，吸入管径D为250mm，吸入管段的阻力Shs=0.83 m，制造厂提供的允许吸上真空度[Hs]为5m，试拟定该泵的几何安装高度Hg。本地大气压为标准大气压。

3、(本题9分)某热工设备的垂直平壁厚度为0.05m，导热系数W/m℃。已知内部气体温度为187℃，环境温度为27℃，外壁与周边环境的对流换热系数为5 W/m2℃，辐射换热系数为6W/m2℃，热气体与内壁的总换热系数为10.85W/m2℃。内部气体的吸取率等于黑度，，壁面黑度。
求（1）内壁温度；
（2）热气体与内壁的辐射换热系数和对流换热系数。

2、(本题8分)某一单吸单级泵，流量Q=45m3/h，扬程H=33.5m，转速n=2900r/min，试计算比转数nsp。如该泵为双吸式，应以Q/2作为比转数中的流量计算值，则其比转数应为多少?当该泵设计成八级泵，应H/8作为比转数中的扬程计算值，则比转数为多少？

3、(本题9分)某窑炉壁内层为耐火粘土砖，外层为红砖，已知内表面温度为1000℃，外表面温度规定不得超过80℃，并规定尽量多用红砖，少用耐火砖，已知耐火砖的导热系数（W/m℃）；红砖的导热系数（W/m℃），红砖最高使用温度为600℃，红砖看作黑体，环境温度为20℃，炉壁表面向环境的对流换热系数为7.．13W/m2℃，求二层材料的最小厚度（mm）。