流体力学模拟试题3.doc

流体力学3

一、选择题（每题2分，共30分）
1、按连续介质的概念，流体质点是指：
A 流体的分子；B 流体内的固体颗粒；
C 几何的点；D 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2、与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：A切应力和压强；B切应力和流速；
C切应力和剪切变形；D剪应力和剪切变形速度。
3、理想流体的特征是： A 粘度是常数；B无粘性；C不可压缩；D符合 。
4、水的动力黏度随着温度的升高： A增大；B减小；C不变；D不定
5、金属压力表的读值是：A 绝对压强；B 相对压强；
C 绝对压强加当地大气压；D 相对压强加当地大气压
6、恒定流是：A流动随时间按一定规律变化；B 各空间点上的运动要素不随时间变化；
C 各过流断面的速度分布相同 ； D 迁移加速度为零
7、均匀流是：
A当地加速度为零；B 迁移加速度为零；C 向心加速度为零；D 合加速度为零
8、在圆管流中，紊流的断面速度分布符合：
A 均匀规律；B 直线变化规律；C 抛物线规律；D 对数曲线规律
9、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：
A l=(3～4)d , Ho>9.3m ；B l=(3～4)d , Ho<9.3m ；
C l>(3～4)d , Ho>9.3m ；D l<(3～4)d , Ho<9.3m
10、长管并联管道各并联管段的：
A 水头损失相等；B 水力坡度相等；C 总能量损失相等；D 通过的流量相等
11、变直径管流，小管直径d1，大管直径d2=2d1，两断面雷诺数的关系是：
A Re1=Re2； B Re1=0.5Re2 ；C Re1=1.5Re2 ；D Re1=2Re2
12、粘性流体总水头线沿程的变化是：
A 沿程下降；B 沿程上升；C 保持水平；D 前三种情况都有可能
13、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ：
A与雷诺数Re有关；B与管壁相对粗糙ks/d有关；
C与Re及ks/d有关；D与Re和管长l有关。
14、并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度，通过的流量为：
A ； B ； C ； D
15、作用于流体的质量力包括：
A压力；B摩擦阻力；C重力；D表面张力。
二、绘图题（每小题5分，共10分）
1、绘AB的静水压强图示。 2、绘曲面AB的压力体。

三、问答题（每小题4分，共12分）
1、尼古拉兹实验及结果是什么？
2、什么是当量直径，表达边长为a的正方形满管流的当量直径？
3、写出没有能量输入和输出的总流的伯努力方程，并说明各项物理意义、水力名称和能量含义？
四、计算题，如图1所示，铅直矩形闸门，顶面水平，所在水深h1=1m，闸门高h=2m宽b=1.5m，试求：（1）作用在闸门上的静水总压力；（2）压力作用点的位置。（12分）
五、计算题，如图2所示，虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度，直径，两池水面高差，[hv]=7m，沿程摩阻系数，局部损失系数：进口，转弯，出，试求（1）流量；（2）管道最大允许安装高度h。（12分）
六、计算题，如图3所示，水在直径为10cm的60o水平弯管中，以5m/s的流速流动。弯管前端压强为9807Pa。如不计水头损失，也不考虑重力作用，求（1）水流对弯管1-2的作用力；（2）确定作用力方向。（12分）
七、计算题，如图4所示，空气由炉口a（标高0m）流入，通过燃烧后，废气经b，c（标高5md（标高50m）由烟囱流出。烟气ρ=0.6kg/m3，空气ρa=1.2kg/m3，由a流到c压力损失为9×ρv2/2，由c流到d压力损失为20×ρv2/2。求：（1）出口流速；（2）c处静压强。（12分）

图1 图2

图3 图4

答案

一、选择题（每题2分，共30分）
1、 D 2、D 3、B 4、B 5、B
6、B 7、B 8、D 9、B 10、 A
11、D 12、A 13、B 14、D 15、C
二、绘图题（每小题5分，共10分）
1、绘AB的静水压强图示。 2、绘曲面AB的压力体。

三、问答题（每小题4分，共12分）
1、答：为了确定λ=f（Re，ks/d）的规律，在圆管内壁粘胶上经过筛分具有同粒径ks的沙粒，制成人工均匀颗粒粗糙，揭示了λ=f（Re，ks /d）规律的实验结果。
Ⅰ区 层流区，Re<2300 λ=64/ Re；
Ⅱ区 层流转变为紊流的过渡区，λ基本上与相对粗糙ks/d 无关，与Re有关；
Ⅲ区 紊流光滑区，λ与ks/d 无关，只是Re的函数。
Ⅳ区 紊流光滑区向紊流粗糙区的紊流过渡区，λ=f（Re，ks /d）；
Ⅴ区 紊流粗糙区，λ只与ks /d有关，与Re 无关，λ=f（ks /d），沿程水头损失与流速的平方成正比。

2、把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。
在总流的有效截面上，流体与固体壁面的接触长度称为湿周，用字母L表示。总流的有效截面积A和湿周L之比定义为水力半径，用字母R表示
　　R=A/L
　　对于圆形截面的管道，其几何直径用水力半径表示时可表示为
　　A=πd2/4
　　L=πd 则R=A/L=d/4→d=4R即圆形截面的管道几何直径为4倍的水力半径。
　　对于与圆形管道相类比，非圆形截面管道的当量直径D也可以用4倍的水力半径示D=4A/L=4R。正方形管道为a。
3、 答：
---- 总流过流断面上某点单位重量流体的位能，位置高度或位置水头
----总流过流断面上某点单位重量流体的压能，测压管高度或压强水头
----总流过流断面上某点单位重量流体的平均动能，平均速度高度或流速水头
----总流过流断面间单位重量流体的平均机械能损失

四、计算题，解：（1）引用公式：，其中水的密度，
，代入式中得（6分）；
（2）压力中心位置公式：，其中：，代入式中得（6分）。
五、计算题，解：由能量方程：（2分）
解： （4分）
（2分）
由（2分）
（4分）
六、计算题，解：确定控制体（1分）
选择坐标系（1分）
由能量方程求解未知压强p2=p1（1分）
联立动量方程组：（2分）
（2分）
代入数据计算过程（3分）
结论（2分）
七、计算题，解：（1）由能量方程：
（2分）
在进口前高程和出口50m高程处列能量方程
（3分）
解得（2分）
（2）计算pc，取c，d断面能量方程
（3分）解得（2分）