工程流体力学试卷A答案

流体力学试卷

一、名词解释（5×4=20分）

1、黏性

流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流动)，其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或粘性。

2、连续介质

由于假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子，因而也就假定了流体是由无穷多个、无穷小的、紧邻毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。

3、绝对压强

以绝对真空或完全真空为基准计算的压强成为绝对压强。

4、流管

在流场中任意取一非流线的封闭曲线，通过该曲线上的每一点作流线，这些流线所构成的封闭管状曲面称为流管。

5、局部阻力（局部损失）

发生在流动边界有急变的流域中，能量的损失主要集中在该流域及其附近的流域，这种集中发生的能量损失称为局部阻力或局部损失。

二、选择题（10×2=20分）

１、理想流体是指 C 的流体。

Ａ. 所需要；Ｂ. 水；Ｃ.无粘性；Ｄ.不可压缩

２、在伯努利方程Ｐ／ρ＋Ｈｇ＋Ｖ2／２＝ const 中，P/ρ的物理意义是 B 。Ａ. 单位重量流体的重力压力能; Ｂ.单位质量流体的压力能;

Ｃ. 单位重量流体的动能; Ｄ.单位质量流体的动能

3、均匀流是指 C 。

Ａ.所有物理量与时间无关；Ｂ. 所有物理量与时间有关；

Ｃ所有物理量与空间位置无关；Ｄ. 所有物理量与空间位置有关4、圆管道的层流的动量修正系数β是 C 。

Ａ.64

e

R

β=；Ｂ.

1/4

0.3164

e

R

β=；

Ｃ.4

3

β=；Ｄ. 2

β=。

5、稳定流动的迹线是 C 。

Ａ.直线；Ｂ. 随时间变化的；

Ｃ.不随时间变化的；Ｄ. 总是平行的。

6、表面力是指 A 。

Ａ.与控制体表面有关的力；Ｂ. 与控制体表面无关的力；

Ｃ是正压力；Ｄ.是粘性力。

7、流体的静压力是与 C 无关。

Ａ.深度；Ｂ.流体的温度；Ｃ.方向；Ｄ.大气压

8、静止流体的微分方程是 D 。

Ａ.0

1

=

-dp

gdz

ρ

Ｂ. 0

1

=

∇

+p

f

ρ

；Ｃ.

dt

u d

p

f

=

∇

+

ρ

1Ｄ.

1

=

+dp

gdz

ρ

9、已知大气压是

a

a

Mp

p1.0

=，流体内某点的真空度为

2

2

50000

m

N

p

c

=，试问该点的绝对压

力是 B

a

Mp。

Ａ.0.10；Ｂ.0.05；Ｃ.0.15；Ｄ.5.10

10、临界雷诺数是用于判断 B 的准数。

Ａ. 稳定流与非稳定流；Ｂ. 层流与紊流；

Ｃ. 均匀流与非均匀流; Ｄ. 有势流与非有势流

三、简答题（10×2=20分）

1.拉格朗日坐标系与欧拉坐标系不同之处？

答： 1）拉格朗日坐标系下，着眼于流体质点，先跟踪个别流体质点，研究其运动参数随时间变化特征，然后将流场中所有质点的运动情况综合起来，得到整个流场的运动，简而言之，即观察者位于一个流体质点上，并随流体一起运动时，观察到的流场运动。 2）欧拉坐标系下，着眼于流场中的空间点，研究流体质点经过这些空间点时，运动参数随时间的变化，并用同一时刻所有空间点上的流体运动情况来描述流场运动。简单说来，即观察者位于空间的一个固定点上时，观察到的空间点上的流场运动。 3）在欧拉坐标系中，空间坐标和时间是相互独立的变量，而在拉格朗日坐标系下，空间坐标和时间并非相互独立，

空间坐标随时间而改变，是时间的函数。

2.能量损失有几种形式?产生能量损失的物理原因是什么?

答:有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性，二是因为固体边界条件的影响。

四、计算题（20×2=40分）

1、有一圆管水流，直径cm d 20=，管长m l 20=，管壁绝对粗糙度mm 2.0=∆，水温℃6=t ，求通过流量s L Q /24=时，沿程水头损失f h 。 （当℃6=t 时，查表得水的运动黏度

s cm v /0147.02=）

解：当℃6=t 时，查表得水的运动黏度s cm v /0147

.02= 断面平均流速s cm A Q /4.76204

1000242=⨯⨯==πν 雷诺数23201004.10147.020

4.76Re 5>⨯=⨯==νυd ，属于紊流流态 相对粗糙度001.010

202

.0=⨯=

∆d

由Re 及d ∆

，可知沿程阻力系数027.0=λ

沿程水头损失f h 为

O cmH g v d l h f 22

2

04.8980

24.762010020027.02=⨯⨯⨯⨯==λ

2、在直径为mm D 100=的水平管路末端，接上一个出口直径为mm d 50=的喷嘴，如图所示。已知管中流量为min /13m Q =，求管嘴与管路结合处的纵向拉力（设动量校正系数和动能校正系数都取值为1）。 解：由连续性方程可知

s m d Q A Q /123.21

.04

6014

2211=⨯⨯===ππν

s m d Q A Q /492.805.04

6014

2

222=⨯⨯===ππν 取管轴线为水平基准面O-O ，过流断面1-1，2-2，可列出伯努利方程 g

p z g

p z 222

2

2

22

11

1νγ

νγ

+

+

=+

+

由于21z z =，02=p ，故

Pa v v g

p 33837)123.2496.8(8

.929800

)(22221221=-⨯=

-=

γ

设喷嘴作用于液流上的力沿X 轴的分力为x F ，可列出射流的动量方程

)(1211ννρ-=-Q F A p x 因此可得

N Q A p F x 4.159)123.2496.8(60

1

10001.04

33837)(21211=-⨯

-⨯⨯

=--=π

ννρ