工程流体力学试卷答案

工程流体力学考试试卷一． 解答下列概念或问题 （15分） 1． 恒定流动 2． 水力粗糙管 3． 压强的表示方法 4． 两流动力学相似条件 5．减弱水击强度的措施二． 填空 （10分）1．流体粘度的表示方法有（ ）粘度、（ ）粘度和（ ）粘度。

2．断面平均流速表达式V =（ ）；时均流速表达式υ=（ ）。

3．一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ，在欧拉法中y 方向的加速度为y a =（ ）。

4．动量修正因数（系数）的定义式0α=（ ）。

5．雷诺数e R =（ ），其物理意义为（ ）。

三． 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。

（15分） 四． 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ，y xy y 22--=υ （20分）1． 检查流动是否连续； 2．检查流动是否有旋；3．求流场驻点位置；4．求流函数。

五．水射流以20sm/的速度从直径mmd100=的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度θ，求：（20分）45=1．当叶片不动时射流对叶片的冲击力；2．当叶片以12sm/的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。

第（五）题图六． 求如图所示管路系统中的输水流量V q ，已知H =24，ml l l l 1004321====，mmd d d 100421===，mmd 2003=，025.0421===λλλ，02.03=λ，30=阀ξ。

（20分）第（六）题图参考答案一．1．流动参数不随时间变化的流动；2．粘性底层小于壁面的绝对粗糙度（∆<δ）；3．绝对压强、计示压强（相对压强、表压强）、真空度； 4．几何相似、运动相似、动力相似；5．a)在水击发生处安放蓄能器；b)原管中速度0V 设计的尽量小些；c)缓慢关闭；d)采用弹性管。

二．1．动力粘度，运动粘度，相对粘度；第2 页 共2 页2．AdAA q V AV ⎰==υ/，⎰∆∆=Tdt T 01υυ； 3．yx t ya y y y x y ∂∂+∂∂+∂∂=υυυυ； 4．AV dA A220⎰=υα；5．νVdR e =（粘性力运动惯性力）。

三．如图，在流场中取一固定的平行六面体空间，边长分别为dx 、dy 、dz ，中心A 点之速度分量分别为x V 、y V 、z V ，密度为ρ。

计算经dt 时间内流出、流入右、左侧面流体质量差值为：dxdzdt dy y V V dyy dxdzdt dy y V V dy y m y y y y y )2)(2()2)(2(∂∂-∂∂--∂∂+∂∂+=∆ρρρρdxdydzdt y V y V y y)(∂∂+∂∂=ρρdxdydzdt yV y ∂∂=)(ρ 同理可得： dxdydzdt xV m x x ∂∂=∆)(ρ dxdydzdt zV m z z ∂∂=∆)(ρ 经dt 时间六面体内质量的变化量为t m ∆ dxdydzdt dxdydz dt tm t ρρρ-∂∂+=∆)( dxdydzdt t∂∂=ρ由质量守恒原理，应有 t z y x m m m m ∆-=∆+∆+∆即 dxdydzdt tdxdydzdt z V y V x V z y x ∂∂-=∂∂+∂∂+∂∂ρρρρ])()()([化简整理得：0)()()(=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂zV y V x V t z y x ρρρρ 四．解 （1）22+=∂∂x x V x；22--=∂∂x yV y 02222=--+=∂∂+∂∂x x yV x V yx 满足连续性方程。

（2）y xV y 2-=∂∂；4-=∂∂yV x02)(21≠+-=∂∂-∂∂=y yV x V xy ω 流动有旋。

（3）驻点条件：04)2(422=-+=-+=y x x y x x V x 0)1(222=+-=--=x y y xy V y 由0=y 代入解得：0=x ；2-=x由1-=x 代入解得：41-=y解得驻点：)41,1();0,2();0,0(---三点。

（4）y x x V yx 422-+==∂∂ϕ)(2222x f y xy y x +-+=ϕy xy x f y xy V xy 22)(22'+=++==∂∂ϕ0)('=∴x f ；C x f =)(；令其为0，则：2222y xy y x -+=ϕ五．解：（1）列x 方向动量方程： )cos (V V q F v x --=-θρ )cos (42V V V d F x +=θπρ)122(201.04100022+⨯⨯⨯⨯=πKN 36.5=射流对叶片冲击力为KN 36.5，向右。

（2）选动坐标系，列x 方向动量方程，采用相对速度，相对流量)cos ('''V V q F v x --=-θρ)](cos ))[((42u V u V u V d F x -+--=θπρ)122()1220(1.04100022+⨯-⨯⨯⨯=πKN 86.0=射流对叶片冲击力为KN 86.0，向右。

六．解：列1-1，2-2断面能量方程gV d l g V d l g V d l H 222244442222221111λλλ++= …………………………………（a ）由并联管流特点：4241213232224444V d V d V d V d ππππ==+…………………………………（b ）gV g V d l g V d l 222232333322222阀ξλλ+= …………………………………（c ） 联立（a ）、（b ）、（c ）式并代入已知条件可解得 2379.0V V = 1224.0V V = s m V /07.31= s m V d q V /1024433121-⨯==π工程流体力学考试试卷一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分）粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体； 稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分）1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。

A.减小，增大；B.增大，减小；C.减小，不变；D.减小，减小 2．等角速度ω旋转容器，半径为R ，内盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )；A.相同；B.不相同；底部所受总压力( ) 。

A.相等；B.不相等。

3．某点的真空度为65000 Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A. 65000Pa；B. 55000Pa；C. 35000Pa；D. 165000Pa。

4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。

A.受压面的中心;B.受压面的重心;C.受压面的形心;D.受压面的垂心;5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。

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。

6．流动有势的充分必要条件是( )。

A．流动是无旋的；B．必须是平面流动；C．必须是无旋的平面流动；D．流线是直线的流动。

7．动力粘滞系数的单位是( )。

A N·s/m B. N·s/m2 C. m2/s D. m/s8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr'和由紊流向层流过渡的临界流速v cr之间的关系是( )。

A. v cr'＜v cr；B. v cr'＞v cr；C. v cr'＝v cr；D. 不确定9．在如图所示的密闭容器上装有U形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：A. p 1=p 2=p 3；B. p 1>p 2>p 3；C. p 1<p 2<p 3；D. p 2<p 1<p 3。

10．流函数(又称拉格朗日流函数)存在的充分必要条件是（ ）A. 有势流动；B. 不可压缩流体的流动；C. 平面流动；D. 不可压缩流体的平面流动。

三．计算题（共3小题，共50分）1． 如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s 2向右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角；若B 点在运动前位于水面下深为h=1.0m ，距z 轴为x B =－１.5m ，求洒水车加速运动后该点的静水压强。

（15分）2．水自压力容器稳定地流出。

表压2510.1310/M p N m =⨯，3h m =。

喷嘴直径250d mm =，1100d mm =。

若不记管嘴内的液体和管嘴本身的重力，试求管嘴上螺栓群共受多大的拉力？（20分）3．如图所示为一文丘里流量计，起作用的是渐缩管段，气体流动方向如图，已知气体密度3/25.1m kg =ρ，1－1和2－2截面直径分别为600mm和400mm ，U 型管内水柱高度为h=45mm ，试计算体积流量（忽略损失）。

(15分)工程流体力学考试试卷一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分）粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深粘滞性——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。

量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的（3分）质量力——作用于流场中每一流体质点上的力，属于非接触力，其大小与质量成正比。

单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力。

（3分）微元控制体——根据需要选取的具有确定位置和形状的微元流体。

控制体的表面称为控制面稳态流动——流场中各点的运动参数不随时间变化动量损失厚度——与理想流体流动相比，粘性流体在边界层内减速造成动量损失，如果按理想流体流动计算动量（放大速度），必须考虑壁面上移一个距离（减小流道），这个距离称为动量损失厚度。

水力当量直径——非圆截面的流道计算阻力损失时以水力当量直径代替圆管直径，其值为4倍的流道截面积与湿周之比。

逆压力梯度——沿流动方向上压力逐渐升高，边界层的流动受抑制容易产生分离。

连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。

淹深——流体中某点在自由面下的垂直深度。

二．选择题（共10小题，每题2分，共20分）1A；2B,A；3C；4C；5D；6A；7B；8B；9C；10D三．计算题（共3小题，共50分）1．如图所示，一洒水车等加速度a=0.98m/s2向右行驶，求水车内自由表面与水平面间的夹角；若B点在运动前位于水面下深为h=1.0m，距z轴为xB=-１.5m，求洒水车加速运动后该点的静水压强。