《西工大流体力学试题与答案解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西工大流体力学试题与答案解析（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.填空题（共30分，每小题2分）1. 均质不可压缩流体的定义为。2. 在常压下，液体的动力粘度随温度的升高而。3. 在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ P g +z=0。5. 只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的总机械能大小，就能判别出流动方向。6. 产生紊流附加切应力的原因是。7. 在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的方向。8. 圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数九与速度梯度有关。9. 渐变流流线的特征是。10任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为恒定流。11. 局部水头损失产生的主要原因是。12. 直径为d的半满管流的水力半径R二d/4。13. 平面不可压缩流体的
2、流动存在流函数的条件是流速u和u满足x y方程 d U/ d t + d U/ d t =0。xy14. 弗劳德数Fr表征惯性力与之比。15. 在相同的作用水头下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大 。二. （14分）如图所示，一箱形容器，高h = 1.5m，宽（垂直于纸面）b = 2m， 箱内充满水，压力表的读数为20kN/m2，用一半径r = 1m的园柱封住箱的一角， 求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。解:7)px = P ghc(hb) = p g ( + - )(hb) = 82.05kN (x = cg 2Pz = P gv31v =(兀 r 2 + x 0.52 + H
3、 x 0.5)b82H = 20 = 2.04gv = 4.64 p = 45.53kNz三. （14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管 直径D = 3m，主管流量Q = 35m3 / s，分叉管直径d = 2m，两分叉管流量均为Q 2， 分叉管转角0二600, 1-1断面中点的压强p二294kN/m2，不计水头损失，求水流对支座的作用力。解：V = Q = 4.95(m / s)-d.24 1v 2 = v3 = = 5.57( m / s)- d224 2p2 = p- + Q(V2 - v22)= 290.8(KN/m2)Fx=2(P2A2+PQ2 V 2)c
4、os0 -P1A-pQV1=-1240(kN)向左FY=2(P2A2+pQ2V 2)sin0 = 1750( KN)向上四. （14分）如图所示，长L = 50m、直径D = 0.21m的自流管，将水自水池引至 吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径d = 0.2mm，管长l = 6m， 泵的抽水量Q = 0.064m3/s，滤水网的局部阻力系数g = =6.0，弯头的局部阻1 2力系数g =0.3，自流管和吸水管的沿程阻力系数九=0.02。假定自流管中通过的3流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水井的水面高差h ；（2）水泵的 安装高度H =2m时，水泵进口断面的真空度。s
5、h = G1 + 九 d) 21解:d 2g4Q4Q -85 /V = 1.85m / s1兀d 2 兀D 2 h = 1.88m h = 1.88m0=?g+Hs+ d Y 网 Y 弯)2 g v二竺=2.04m / s兀d 2pv = 36.04kpa五. （14分）油在管中以v = 1m / s的速度向下流动，油的密度 p = 920kg /m3，管长l = 3m，管径d = 25mm，水银压差计测得h = 9cm .试求：（1）油在管中的流态；（2）油的运动粘度v ； （3）若保持相同的平均速度 反方向运动时，压差计的读数有何变化？（水银密度p = 13600kg/m3）.解：假定流动
6、为层流旦=zi +旦+ z2 +九上P gP gd 2 gP 2 + P HggAh=P+ (z1 _ z 2 + Ah)p g(PHg 1)Ah=X 丄巴Pd 2 g.64Re解得:Re = 316故假设成立，流动为层流 R vdRe =-v0.025v = 7.91x105316六. （ 14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数k = 1.4 ,气体常数 R = 287J/kg -K ）的质量流量。已知进口断面的直径为d二400mm，绝对压强 1为 p 二 140kN /m2，温度为 T 二 180C，喉部断面 d 二 150mm，p 二 116kN /m2，1 1 2 2 假定流动为一元
7、恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。解：T1 = 273 +18 = 291kp1 = 乩=140 X13 = 1.676kg / m31 RT1287 x 291p ,116 ,P1 吶亍1k = 176 X (胡咕=E/ m3k p v 2 k p v 21 + + = 2 + k 1 P2 k 1 P 221.4140 x103 v 21.4116 x103 v 2X+ 1 =X+1.4 11.67621.4 11.4652可得：30459.32+v 2 = v 212解得：v = 21.618m/s,v = 175.862m/s12兀G = P2v A = 1.465x 175.86
8、2x_x0.152 = 4.927kg/s 2 2 24p a v 2、选择题（10分）伯努利方程中z+莎表示A.单位重量流体具有的机械能；B.单位质量流体具有的机械能；C.单位体积流体具有的机械能；D.通过过流断面的流体所具有的总机械能。2 动量方程A.仅适用于理想流体的流动B.仅适用于粘性流体的流动C.理想流体与粘性流体的流动均适用D.仅适用于紊流3. 流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的次方成正比。A. 1B. 1.75 C. 1.752D. 24. 相对压强的起量点是A.绝对真空；B. 1个标准大气压；C.液面压强。D.当地大气压强；5. 工程上计算流体在圆管内流
9、动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为A. 13800 B. 2320C. 2000D. 1000三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）四、计算题（12分）如右图，直径为d = 150mm的圆柱，固定不动。内径为 d = 151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为l = 250mm。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速为n =100r/min,测得转矩为T = 9.091N-m。求甘油的动力粘 性系数卩。五、计算题（20分） 如右图所示，已知d = 150mm，d = 75mm，a = 2.4m 水的流量Q 二 002m3. s，p - p 二 1172 N m
10、2 oA Bv 2（1）如果A、B之间的水头损失表示为，试求:值。2 g（2）求出水银差压计中的读数h o六、计算题（20分）如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。七、计算题（10分）如图有一并联管路，已知d =100mm， l =80m，九=0.021；1 1 1d =75mm， l =50m，九=0. 025； Q=30l/s，求Q、Q。ha答案fix2 2 2 1 2一、判断题（每题2分，共20分）1. 液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。丁2. 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的 作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。丁3.
11、 若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为X =5、Y =4、Z =3,则等压面方 程为 5 x + 4 y + 3 z = 0x5.6.7.8.9.10.4. 流线和迹线实质是一回事。x 理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数（W-E-u2）的值在任一点上保持P 2不变。x同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流V 实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。x实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。X 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数入与雷诺数Re有关。X二、三、选择题（每题3分，共15分）1. A 2. C3. A 4.
12、D 5. C画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）E! AEB实压力体EE A - DEDB虚压力体EE D DBA DEDB实压力体D DBB四、计算题（12分）解:F =卩A 竺=,A V dy h（7分）A = ndl ；d d-dndnV =乔；=0.62mm（3分）串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。丁T = Fr = F-29.091=叫 0.15 X 0.25 X 60 x 0.62 x 10-3（12 分）=0.792Pa - s五、计算题（20分）解：（1）以B为基准，取A、B断面列伯努利方程z +作+a v 2A A :z + 你 +a v 2 B B + hAY2 g
13、BY2 g1z a; z0; aa 1； hv 2ABABl2 g_ 4Q _ 4Q又 v v A 兀 d 2 B 兀 d 2AB代入数值，乜=3.4（8分）（12 分）（14 分）从Pb开始，用逐段(p 一 p +ya) 9.5mmA B（20 分）六、计算题（20分）解：取水平基准面0-0,过水断面的压强、速度及位置高度如由于1、11两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流,因此可写出两断面的伯努利方程（设a a 1）1 20（7分）由于在dt时间内从断面I到II的流速由Vi变为J根据动量定理得p A 一 p A + p (A 一 A ) +YA (z 一 z ) pA v (v 一 v
14、) 11 2 2 1 2 1 2 1 2vpp整理得 T (v - v ) ( + z ) 一 ( + z ) g 21 Y 1 Y 2(2)（14 分）（v 一 v ）2由和得hj=A由连续性方程v 1v代入上式得2 A 12（18 分）h其中丿iv2c ;gA(1 _ -1)2A（20 分）（2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b加减的方法推演到Pa，可得Pb +丫 b +厂h - - （h + b + a） - Pa（18分）七、计算题（10分）则，代入数值得所以解出九 l /d -u2/(2g)二九 l /d -u2/(2g)1 1 1U=U2U 2-1-U 221 2Q + Q = Q1 2尢l d2 2 - d 尢l2 1 1（7分）Q1Q2=
