工程流體力學期末試卷及解析.doc

安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（上）試題解答（A）一、是非判斷題：(對者打“”，錯者打“”，每小題2.5分，計30分)1在一定剪切力作用下，能夠變形的物質都叫做流體。2流體之所以作為連續(xù)介質假設，是因為我們所研究的對象是由大量分子組成的宏觀流體的機械運動。3流體的體積壓縮系數(shù)P是一個有因次的物理量，其單位與流體壓強的單位相反。4有勢質量力的勢函數(shù)與流體壓強之間的關系可以寫成 。5冷、熱流體的相對壓力沿高度方向的變化規(guī)律是不同的，位置越高的地方，冷氣體的相對壓力越大。6在穩(wěn)定流場中，流體的當?shù)丶铀俣葹榱?；在均勻流場中，流體的遷移加速度為零。7由速度分布式 可知，該速度場為三維的不穩(wěn)定速度場。8若流場中流體質點的流線與跡線均為圓周線，那么該流場一定是有旋流場。9在不可壓縮三維無旋流場中，流函數(shù)與速度勢函數(shù)同時滿足拉普拉斯方程。10對于穩(wěn)定的緩變流來說，在流道的某一過流截面上，各點的都相等。11由可知，通過圓管內層流流動的流體，其體積流量與管徑的平方成正比。12在紊流附面層的層流底層區(qū)內，由于流體是分層流動的，所以該區(qū)域定為無旋流動。二、解答題：(每小題6分，計36分)1、在一直徑為200 mm的圓筒內置一同心小圓筒，兩筒之間的間隙為1.0 mm，其間充滿動力粘度為0.52 Pas的油液，相對移動速度為0.5 m/s，問每米長圓筒所受的摩擦力是多少？已知：d200 mm，1.0 mm，0.52 Pas，u0.5 m/s。解：因間隙很小，認為間隙內油液的速度分布為線性變化，因而其速度梯度為 每米圓柱體與油液的接觸面積為 將以上數(shù)據(jù)代入牛頓內摩擦定律公式，則得到每米長圓筒所受的摩擦力為 2、某密閉圓筒形容器內充滿液體水，在以等角速度8.0 rad/s旋轉的同時，還以等加速度a2.2 m/s2向上提升，試寫出容器中液體水的等壓面方程式。已知：8.0 rad/s，a2.2 m/s2，g9.8 m/s2。解：取圓柱坐標系，坐標原點取在旋轉拋物面頂點上。得等壓面微分方程為 積分上式得 代入已知數(shù)據(jù)，得等壓面方程為 3、已知流體質點沿流線方向的速度分布式為 ，試寫出流線方向的加速度表達式。解：流線方向的加速度表達式為 4、已知平面流場的速度分布為 ，問流場中（1，1）點處的角變形速度及體積膨脹率各為多少？解：角變形速度為 體積膨脹率為 5、已知某油嘴出口流量為3.92105 m3/s，油嘴前壓力表讀數(shù)為0.25MPa，燃油密度為850 kg/m3，油嘴流量系數(shù)取0.82。問油嘴的出口直徑需要多大？已知：Q3.92105 m3/s，pm0.25MPa，850 kg/m3，0.82。解：由管嘴出流計算式，有 油嘴的出口直徑為 6、某一煤粉顆粒的體積V03.051012 m3，表面積A01.25107 m2，密度s1200 kg/m3，在靜水中自由沉降，阻力系數(shù)CD0.45，問其自由沉降速度為多少？已知：V03.051012 m3，A01.25107 m2，s1200 kg/m3，CD0.45。解：由顆粒的自由沉降速度計算式，得煤粉顆粒自由沉降速度為 三、計算題：(第1、2小題、每小題12分，第3小題10分，計34分)1、流量為0.065 m3/s的水，流過如圖所示的變直徑管段，截面處管徑d1250 mm，截面處管徑d2150 mm，、兩截面高差為2.0 m，截面壓力p1125 kN/m2，壓頭損失不計。試求截面的壓力及水銀壓差計的讀數(shù)。(12分) 已知：Q0.065 m3/s，d1250 mm，d2150 mm，H2.0 m，p1125 kN/m2。解：(1) 由連續(xù)性方程，得 (2) 列出、兩截面間的伯努利方程，基準面取在截面上；同時列出U型管的靜力學方程， 得 2、水從密閉容器A沿直徑d25 mm、長度30 m的管道流入容器B，已知容器A水面的相對壓力p1196.2 kPa，水面高H11.0 m，H25.0 m，沿程阻力系數(shù)0.025，局部阻力系數(shù)：閥門Kv4.0，彎頭Kb0.3，試求水的流量。(12分) 已知：d25 mm，30 m，pm1196.2 kPa，H11.0 m，H23.0 m，0.025，Kv4.0，Kb0.3，Ke0.5，Ko1.0。解：(1) 列兩容器液面間的伯努利方程，基準面取在地面上，得 則 阻抗為 由式(576) ，得流量為 3、有一長為15 m、橫截面半徑為2.0 m的半圓形底駁船如圖所示，其吃水深度為2.2 m，在水中以9.0 km/h的速度行駛，水溫為20(1.0106 m2/s，1000 kg/m3)，若按繞流平板考慮，并忽略端部效應的影響。試計算：(1) 駁船中部外側附面層的厚度；(2) 駁船中部外側壁面上的切應力；(3)* 駁船克服摩擦阻力所需要的功率(注：該小題附加5分)。 已知：L15 m，u9.0 km/h2.5 m/s，1.0106 m2/s，1000 kg/m3。解：(1) 先確定臨界轉變點的位置，取Rexc5105。由 ，得 因此，可以認為駁船外側面上的附面層均為紊流附面層。(2) 駁船中部的流動雷諾數(shù)為 那么，駁船中部外側附面層的厚度為 (3) 駁船中部外側壁面上的切應力為 (4) 駁船末端的流動雷諾數(shù)為 駁船克服摩擦阻力所需要的功率為 安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（上）試題解答（A）安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（上）試題解答（A）安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（上）試題解答（A）安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（上）試題解答（A）安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（下）試題解答（A）待續(xù)安 徽 工 業(yè) 大 學2006級流體力學與流體機械（下）試題解