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1、A 卷 第 1 页 共 3 页 装 订 线 20072008 学年第二学期期末考试流体力学与流体机械试卷(A)标准答案和评分标准标准答案和评分标准一、是非判断题：一、是非判断题：(对者打“” ，错者打“” ，每小题 2.5 分，计 30 分)1在一定剪切力作用下，能够变形的物质都叫做流体。2流体之所以作为连续介质假设，是因为我们所研究的对象是由大量分子组成的宏观流体的机械运动。3流体的体积压缩系数 P是一个有因次的物理量，其单位与流体压强的单位相反。4有势质量力的势函数与流体压强之间的关系可以写成 。CpU5冷、热流体的相对压力沿高度方向的变化规律是不同的，位置越高的地方，冷气体的相对压力越大
2、。6在稳定流场中，流体的当地加速度为零；在均匀流场中，流体的迁移加速度为零。7由速度分布式 可知，该速度场为三维的不稳定速度场。kjxiyurrrr229358若流场中流体质点的流线与迹线均为圆周线，那么该流场一定是有旋流场。9在不可压缩三维无旋流场中，流函数与速度势函数同时满足拉普拉斯方程。10对于稳定的缓变流来说，在流道的某一过流截面上，各点的都相等。)(zgp11由可知，通过圆管内层流流动的流体，其体积流量与管径的平方成正比。AuQ 12在紊流附面层的层流底层区内，由于流体是分层流动的，所以该区域定为无旋流动。二、解答题：二、解答题：(每小题 6 分，计 36 分)1、在一直径为 200
3、 mm 的圆筒内置一同心小圆筒，两筒之间的间隙为 1.0 mm，其间充满动力粘度为 0.52 Pas 的油液，相对移动速度为 0.5 m/s，问每米长圆筒所受的摩擦力是多少？已知：已知：d200 mm，1.0 mm，0.52 Pas，u0.5 m/s。解：解：因间隙 很小，认为间隙内油液的速度分布为线性变化，因而其速度梯度为(2 分分)/s15001015 . 0dd3u yu每米圆柱体与油液的接触面积为 (2 分分)2m628. 00 . 12 . 014. 3ldA将以上数据代入牛顿内摩擦定律公式，则得到每米长圆筒所受的摩擦力为(2 分分)N28.163500628. 052. 0ddyu
4、AT2、某密闭圆筒形容器内充满液体水，在以等角速度 8.0 rad/s 旋转的同时，还以等加速度 a2.2 m/s2向上提升，试写出容器中液体水的等压面方程式。已知已知：8.0 rad/s，a2.2 m/s2，g9.8 m/s2。解：解：取圆柱坐标系，坐标原点取在旋转抛物面顶点上。得等压面微分方程为(2 分分)0d)(d2zgarr积分上式得 (2 分分)Czgar)(2122代入已知数据，得等压面方程为 (2 分分)Czr122323、已知流体质点沿流线方向的速度分布式为 ，试写出流线方向的加速度表达式。1252 susa解：解：流线方向的加速度表达式为A 卷 第 2 页 共 3 页(6 分
5、分)232 sm/s1212050)125(1012sssssuuua4、已知平面流场的速度分布为 ，问流场中（1，1）点处的角变形速度及体积膨胀率各为多少？yxyux2222yxxuy解：解：角变形速度为(3 分分)s/rad0 . 2)(21)()22(21)(212222xy zyxyxxyyxyu xu体积膨胀率为(3 分分)022yxxyxyyuxu5、已知某油嘴出口流量为 3.92105 m3/s，油嘴前压力表读数为 0.25MPa，燃油密度为 850 kg/m3，油嘴流量系数取 0.82。问油嘴的出口直径需要多大？已知：已知：Q3.92105 m3/s，pm0.25MPa，850
6、 kg/m3，0.82。解：解：由管嘴出流计算式，有m2pAQ (3 分分)2665mm1097. 18501025. 0282. 01092. 32 pQA油嘴的出口直径为 (3 分分)mm58. 1m1058. 114. 31097. 14436 Ad6、某一煤粉颗粒的体积 V03.051012 m3，表面积 A01.25107 m2，密度 s1200 kg/m3，在静水中自由沉降，阻力系数 CD0.45，问其自由沉降速度为多少？已知：已知：V03.051012 m3，A01.25107 m2，s1200 kg/m3，CD0.45。解：解：由颗粒的自由沉降速度计算式，得煤粉颗粒自由沉降速度
7、为(6 分分)mm/s29m/s029. 0100010001200 1025. 145. 01005. 381. 988712 s0D0 f ACVgu三、计算题：三、计算题：(第 1、2 小题、每小题 12 分，第 3 小题 10 分，计 34 分)1、流量为 0.065 m3/s 的水，流过如图所示的变直径管段，截面处管径 d1250 mm，截面处管径 d2150 mm，、两截面高差为 2.0 m，截面压力 p1125 kN/m2，压头损失不计。试求截面的压力及水银压差计的读数。(12 分)已知：已知：Q0.065 m3/s，d1250 mm，d2150 mm，H2.0 m，p1125
8、kN/m2。解：解：(1) 由连续性方程，得(2 分分)m/s325. 125. 014. 3065. 04422 11dQum/s68. 315. 014. 3065. 04422 22dQu(2) 列出、两截面间的伯努利方程，基准面取在截面上；同时列出 U 型管的静力学方程，(2 分分)gupguHp222 2 22 1 1(2 分分)hpHp)()(21汞得 (3 分分)2233222 22 1 12kN/m73.138N/m1073.13810)68. 321325. 1210 . 281. 9125(22gu guHpp(3 分分)mm7 .47m0477. 01081. 9) 16
9、 .13(10)0 . 281. 973.138125( )(33 21汞Hpph2、水从密闭容器 A 沿直径 d25 mm、长度 30 m 的管道流入容器 B，已知容器 A 水面的相对压力 p1196.2 kPa，水面高 H11.0 m，H25.0 lA 卷 第 3 页 共 3 页m，沿程阻力系数 0.025，局部阻力系数：阀门 Kv4.0，弯头 Kb0.3，试求水的流量。(12 分)已知：已知：d25 mm， 30 m，pm1196.2 kPa，H11.0 m，H25.0 m，0.025，Kv4.0，Kb0.3，Ke0.5，Ko1.0。l解：解：(1) 列两容器液面间的伯努利方程，基准面取
10、在地面上，得(3 分分)w21m1hHHp则 (3 分分)OmH0 .16)0 . 50 . 1 (9810102 .196)(2321m1 wHHph阻抗为 (3 分分)526 4242H/ms1071. 781. 9025. 014. 3)0 . 133 . 00 . 45 . 0025. 030025. 0(8)(8 gdKdlS由式(576) ，得流量为2 HwQSh (3 分分)/sm1044. 11071. 70 .1633 6 HwShQ3、有一长为 15 m、横截面半径为 2.0 m 的半圆形底驳船如图所示，其吃水深度为 2.2 m，在水中以 9.0 km/h 的速度行驶，水温
11、为 20(1.0106 m2/s，1000 kg/m3)，若按绕流平板考虑，并忽略端部效应的影响。试计算：(1) 驳船中部外侧附面层的厚度；(2) 驳船中部外侧壁面上的切应力；(3)* 驳船克服摩擦阻力所需要的功率(注：该小题附加 5 分)。已知：已知：L15 m，u9.0 km/h2.5 m/s，1.0106 m2/s，1000 kg/m3。m68. 6)0 . 22 . 2(20 . 214. 320hRB解解：(1) 先确定临界转变点的位置，取 Rexc5105。由 ，得5c cx105Re xu(2 分分)m2 . 05 . 2 100 . 1105Re65 cx cux因此，可以认为
12、驳船外侧面上的附面层均为紊流附面层。(2) 驳船中部的流动雷诺数为(2 分分) 7 60.5L10875. 1100 . 12155 . 2 2Re Lu那么，驳船中部外侧附面层的厚度为(3 分分)m10. 0)10875. 1 (155 . 0382. 0Re)5 . 0(382. 051 751L5 . 0L5 . 0L(3) 驳船中部外侧壁面上的切应力为(3 分分)251 7251L5 . 02 L5 . 0wN/m52. 6)10875. 1 (5 . 210000297. 0Re0297. 0u汞(4) 驳船末端的流动雷诺数为(附加附加 2 分分)7 6L1075. 3100 . 1155 . 2Re Lu驳船克服摩擦阻力所需要的功率为(附加附加 3 分分)kW77. 1W1770)1075. 3(5 . 210001568. 6037. 0Re037. 051 7351L3 fuBLuFN标准答案和评分标准制定人：_ 年 月 日任课教师：_ 年 月 日系（教研室）主任：_ 年 月 日
