环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-相似原理和模型实验方法

环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-相似原理和模型实验方法[单选题]1.压力输水管同种流体的模型试验，已知长度比为4，则两者的流量比为()。

[2012年真题]
A.2（江南博哥）
B.4
C.8
D.1/4
正确答案：B
参考解析：同种压力输水管中，作用力主要为黏滞力，采用雷诺准则：λuλl/λv＝1，又因为是同种流体，则运动黏度相等，可得λu＝λl－1，且流量比尺λ
Q＝λA λu＝λl2λl－1＝λl，所以Q1/Q2>＝λQ＝L<s ub>1/L2＝4。

[单选题]2.明渠水流模型实验，长度比尺为4，则原型流量为模型流量的()倍。

[2013年真题]
A.2
B.4
C.8
D.32
正确答案：D
参考解析：由弗劳德准则可得原型与模型的速度比为：。

式中，v p为原型的速度；l p为原型的长度；v m为模型的速度；l m为模型的长度。

即。

则：，故原型流量为模型流量的32倍。

[单选题]3.下列关于流动相似的条件中可以不满足的是()。

[2016年真题]
A.几何相似
B.运动相似
C.动力相似
D.同一种流体介质
正确答案：D
参考解析：要做到模型与原型的水（气）流现象相似，并且把模型实验结果应用于原型，则模型与原型须做到几何相似、运动相似及动力相似，初始条件及边界条件亦应相似。

流动相似条件，流动相似是图形相似的推广。

流动相似是指两个流动的对应点上同名物理量（如线性长度、速度、压强、各种力等）应具有各自的比例关系，也就是两个流动应满足几何相似、运动相似、动力相似、初始条件和边界条件相似，所以D项不需满足。

几何相似是运动相似和动力相似的前提和依据。

动力相似是决定两流相似的主导因素。

运动相似是几何相似和动力相似的表现。

因此流动相似要满足几何相似、运动相似、动力相
似。

[单选题]4.要保证两个流动问题的力学相似，下列描述错误的是()。

[2014年真题]
A.应同时满足几何、运动、动力相似
B.相应点的同名速度方向相同、大小成比例
C.相应线段长度和夹角均成同一比例
D.相应点的同名力方向相同、大小成比例
正确答案：C
参考解析：流体运动的相似包括：几何相似、运动相似、动力相似、边界条件和初始条件相似。

要保证两个流动问题的力学相似，则两个流动的对应点上同名物理量（如线性长度、速度、压强、各种力等）应具有各自比例的关系，也就是两个流动应满足几何相似、运动相似、动力相似，以及两个流动的边界条件和起始条件相似，相应线段长度成比例，同名力、同名速度方向相同、夹角相同。

[单选题]5.进行水力模型试验，要实现有压管流的动力相似，应满足()。

[2011年真题]
A.雷诺准则
B.弗劳德准则
C.欧拉准则
D.柯西准则
正确答案：A
参考解析：动力相似准则是指在两相似的流动中，各种力之间保持固定不变的比例关系。

流体运动状态的改变是惯性力和其他各种作用力相互作用的结果，因此，各种作用力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较。

在单一黏滞力作用下的相似系统，其雷诺数应该相等，称为黏滞力相似准则，或称雷诺准则。

[单选题]6.速度v、长度l、重力加速度g的无因次集合是()。

[2010年真题] A.
B.
C.
D.
正确答案：B
参考解析：用量纲分析法：[v]α[g]β[l]γ＝1，其中[v]＝[LT－1]，[g]＝[LT－2]，[L]＝[L]。

对应M、T、L的指数均为0，即：①α＋β＋γ＝0，②－α－2
β＝0。

解出：α＝2，β＝－1，γ＝－1。

更简便的方法是逐个验算量纲选出，或者记住弗劳德数的表达式。

[单选题]7.明渠水流模型实验，长度比尺为4，模型流量应为原型流量的()。

A.1/2
B.1/4
C.1/8
D.1/32
正确答案：D
参考解析：几何相似是运动相似和动力相似的前提条件。

所以，首先要满足几何相似，其次是实现动力相似。

要使两个流动动力相似，各项比尺须满足一定的约束关系，这种约束关系就称为相似准则。

因为重力起重要作用，选取弗劳
德准则：，因为g n＝g m，故，又流量
，所以λQ＝32，即Q n/Q m＝32，模型流量为原型流量的
1/32。

[单选题]8.进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是()。

A.雷诺准则
B.弗劳德准则
C.欧拉准则
D.其他
正确答案：B
参考解析：当λl≠1时，重力相似与黏滞力相似不可能同时满足，这种情况下必须在两个相似准则中择一，根据在重力和黏滞力中判断哪种作用力占主导地位，涉及自由液面的问题，如水面船舶运动、明渠流动等，一般必须考虑重力相似，因为此时重力占主导地位，用弗劳德准则。

[单选题]9.()是决定两流动相似的主导因素。

A.几何相似
B.运动相似
C.动力相似
D.边界条件相似
正确答案：C
参考解析：几何相似是指两个流动流场的几何形状相似，即相应的线段长度成比例（长度比尺相同）、夹角相等。

运动相似是指两个流动相应点速度大小成比例（比尺相同），方向相同。

动力相似是指两个流动相应点处质点受同名力作用，力的大小成比例（比尺相同），方向相同。

几何相似是运动相似和动力
相似的前提和依据，动力相似是决定两流动相似的主导因素，运动相似是几何相似和动力相似的表现。

[单选题]10.以L 、M 、T 为基本量纲，试推出黏度μ的量纲()。

A.L/T 2 B.L 2/T C.M/TL D.T/LM
正确答案：C
参考解析：动力黏度系数是流体黏滞性大小的度量，其单位为Pa ·s ，亦可由基本量纲来表示，即1Pa ·s ＝1N ·s/m 2＝1kg/（m ·s ），推导得出μ的量纲表达式M/TL 。

[单选题]11.在做模型试验时，采用同一介质，按弗劳德准则，其流量比尺为()。

A.λQ ＝λL
B.λQ ＝λL 1/2
C.λQ ＝λL 2
D.λQ ＝λL 5/2
正确答案：D
参考解析：几何相似是运动相似和动力相似的前提条件。

所以，首先要满足几何相似，其次是实现动力相似。

要使两个流动动力相似，各项比尺须满足一定的约束关系，这种约束关系就称为相似准则。

根据弗劳德准则（Fr ）p ＝（Fr ）m ，即λv 2/λg λL ＝1，由于λg ＝1，因此λQ ＝λL 1/2，则λQ ＝λv λAb>＝λL1/2λ<su b>L2＝λ<sub>Lsub>5/2。

[单选题]12.闸门出流模型试验中，采用长度比尺1︰20，模型中流量为45L/s ，则原型流量为()。

A.0.9m3/s B.80.5m3/s C.36m3/s D.180m3/s 正确答案：B
参考解析：几何相似是运动相似和动力相似的前提条件。

所以，首先要满足几何相似，其次是实现动力相似。

要使两个流动动力相似，各项比尺须满足一定的约束关系，这种约束关系就称为相似准则。

闸门出流，重力起主要作用，应按弗劳德准则，则（Fr ）p ＝（Fr ）m ，即λv 2/λg λL ＝1，由于λg ＝1，因此λv
＝
λL 1/2，则λQ ＝λv λA ＝λL 1/2λL 2＝λL 5/2＝205/2＝1788.85，故原型流量为Q<s< sup="">ub>psub>＝λ<su< sup="">b>QQ m ＝80.5m3/s 。

[单选题]13.在做模型试验时，采用同一介质，按雷诺准则，其流速比是()。

A.λv ＝λL 1/2
B.λv ＝λ
L C.λv ＝1/λ
L D.λv ＝λL
2
正确答案：C
参考解析：几何相似是运动相似和动力相似的前提条件。

所以，首先要满足几何相似，其次是实现动力相似。

要使两个流动动力相似，各项比尺须满足一定的
约束关系，这种约束关系就称为相似准则。

根据雷诺准则，采用同一介质，可得
，即λv ＝1/λL。

[单选题]14.伯努利方程为，()量纲和谐原理。

A.符合
B.不符合
C.公式错误
D.为经验公式 正确答案：A
参考解析：量纲和谐原理是指凡是正确反映客观规律的物理方程式，必然是一个齐次量纲式，即式中各项的量纲应是相同。

伯努利方程中各项的量纲均为长度单位L ，符合量纲和谐原理。

[单选题]15.因次分析法的目的在于()。

A.得到各变量间的确切定量关系 B.得到各无因次数群的确切定量关系
C.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化
D.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠 正确答案：C
参考解析：因次分析法又称量纲分析法，是在量纲和谐原理（凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的）基础上发展起来的。

因次分析法通过将变量组合成无因次数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。

该分析法有两种：瑞利法和布金汉法。

前者适用于较简单的问题，后者具有普遍性。