流体力学模拟考试习题

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 RT p =ρ。

4、水的动力黏度μ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d 1，大管直径d 2=2d 1，两断面雷诺数的关系是：

A Re 1=Re 2；

B Re 1=0.5Re 2 ；

C Re 1=1.5Re 2 ；

D Re 1=2Re 2

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k s /d 有关；

C 与Re 及k s /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124l l =，通过的流量为：

A 21Q Q =；

B 215.1Q Q = ；

C 2173.1Q Q = ；

D 212Q Q =

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m l 31=，m l 52=直径mm d 75=，两池水面高差m H 2=，[h v ]=7m ，沿程摩阻系数02.0=λ，局部损失系数：进口5.0=e ξ，转弯2.0=b ξ，出10=ξ，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5m ），d （标高50m ）由烟囱流出。烟气ρ=0.6kg/m 3，空气ρa =1.2kg/m 3，由a 流到c 压力损失为9×ρv 2/2，由c 流到d 压力损失为20×ρv 2/2。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=πd 2/4

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：w h g

v αg ρp Z g v αg ρp Z +2++=2++2

222221111 Z ---- 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

g p ρ----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

g v 22α----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

w h ----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：A gh P c ρ=，其中水的密度m h h h m kg c 22/,/100013=+==ρ，

33m bh A ==，代入式中得kN A gh P c 8.58328.91000=⨯⨯⨯==ρ（6分）； （2）压力中心位置公式：A y I y y c c C D +=，其中：431121,2m bh I m h y c c c ====，代入式中得m y D 17.22

5.1212=⨯⨯+=（6分）。 五、计算题，解：由能量方程：g v g v d l g v P Z g v P Z 22222222

22221111∑++++=++ξλαγαγ（2分）