流体力学试题及答案4.doc

总分
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十

……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………
学　院

班　级

学　号

姓　名

考试试卷（A B卷)
　　　　　　　　　　　 　　学年第 学期
　　　　　　　　　　　课程名称：流体力学
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一、判断题（20分）
1. 流体质点只有质量没有大小.（F）
2. 温度升高液体的表面张力系数增大。(F）
3. 液滴内的压强比大气压小。（ F)
4. 声音传播过程是一个等熵过程。（T )
5. 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。(T)
6. 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性（F）
7. 超音速气流在收缩管道中作加速运动.（F）
8. 定常流动中,流体运动的加速度为零.（F）
9. 气体的粘性随温度的升高而增大.（T)
10. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成正比。(T）
11. 理想流体定常流动,流线与等势线重合.（F）
12. 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）
13. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。(F）
14. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。（T）
15. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。（T）
16. 压力体的体积表示一个数学积分，压力体内一定有流体。（F)
17. 不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数，故又称为位势流动。（F）
18. 如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动，刚称为无旋流动。（F）
19. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零，则此区域内的流动必为无旋流动。（T)
20. 不可压缩流体在位势流场中，任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差,而与曲线形状无关。（T)
二、填空题(10分)
1. 在欧拉坐标系中，流体的加速度包括时变加速度和 位变加速度 两部分，如果流场中时变加速度为零，则称流动为 定常流动 ，否则流动称为 非定常流动 。
2. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态，并可用 雷诺数来判别流态，管道流动的临界雷诺数为 2320 。
3. 已知三维流场的速度分布为：,试求t=0时刻,经过点(1，1）的流线方程；点（1，1)处的加速度为。
4. 平面流动速度分布为：,,如果流体不可压缩，试求a= 0.5 ；b= 0 。
5. 子弹在15摄氏度的大气中飞行，如果子弹头部的马赫角为45度,子弹的飞行速度为 481m/s 。
三、简答题(15分，每小题5分):
1. 试说明伯努利方程成立的条件。
理想流体;不可压缩;质量力只有重力；定常流动；方程沿流线成立。
2. 简述势函数和流函数的性质.
势函数：调和函数，任一曲线的速度环量为两端点势函数之差；
流函数：满足连续性方程；调和函数；任两条曲线间的流量等于流函数之差;
3. 简述水力光滑管与水力粗糙管的含义。
粘性底层的厚度，管壁的绝对粗糙度，如果〉，说明管壁的粗糙度对水流的阻力影响很小为水力光滑管，反之为水力粗糙管。
三、计算题（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1（2分）
组合并求出无量纲数2（2分)
2. 不可压缩流体平面势流,,已知在点(2，1.5）处的流速,求流函数和在点（1，1）处的流速.（10分）
解： ,，解得（4分）
代入在点（1，1）处的流速为（2分）
（C为常数)（4分)
3. 弧形闸门,中心角，宽度B=1m，如下图所示，水深H=4m，确定水作用于此闸门上的总压力P的大小和方向.（10分）
解：m；(1分）
(4分）；
（4分）；
总压力大小为80.99KN，
方向与竖直方向夹角75.5度。
4. 粘度仪是测量液体粘性系数的仪器，它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成，外筒半径为R＝100mm，内筒半径为r＝99mm,筒高1m，两筒之间的间隙为mm，外筒转速为＝20rad/s，当间隙内充满某种润滑油时，若已知润滑油的粘性系数，求内筒所受扭矩M。
解:（1）
（2）
（4）
解得: （3)
5. 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）。(15分）
解：2-2和3-3应用总流的伯努力方程：
（6分)
解得，（2分）
（2分）
（5分）