流體力學(xué)試題及答案 (三)

流體力學(xué)試題

一、判斷題（每題1分，共10分）

1、紊流可以是均勻流，也可以是非均勻流。（）

2、均勻流中只考慮沿程水頭損失，漸變流中只考慮局部水頭損失。（）

3、公式介，=丸2_匚既適用于層流，也適用于紊流。（）

4、不可壓縮液體連續(xù)方程既適用于恒定流，也適用于非恒定流。（）

5、理想流體是指不考慮粘性作用的流體。（）

6、不管是層流還是紊流，其運(yùn)動(dòng)要素在時(shí)間和空間上都具有脈動(dòng)性。（）

7、恒定流時(shí)，流線的形狀不隨時(shí)間變化，流線不一定與跡線相重合。（）

8、圓形管的直徑就是其水力半徑。（）

9、幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提與依據(jù)。（）

10、僅由液體產(chǎn)生作用在水平平面上的總壓力與容器的形狀無(wú)關(guān)。（）

二、填空題（每空2分，共20分）

1、流體是在任何微小的的作用下都能夠發(fā)生的物質(zhì)。

2、當(dāng)壓力體與液體在時(shí)為實(shí)壓力體，否則為虛壓力體。

3、在工程流體力學(xué)中，描述流體運(yùn)動(dòng)的常用方法有^_______和^______

4、簡(jiǎn)單管路是指和沿程不發(fā)生變化的管路系統(tǒng)。

5、局部阻力系數(shù)與、、有關(guān)。

三、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）

1、不可壓縮流體指忽略的流體。

A.密度B.密度變化C粘度D.粘度變化

2、連續(xù)介質(zhì)模型意味著o

A.流體分子之間沒(méi)有間隙B.流體中的物理參數(shù)是連續(xù)函數(shù)

C.流體分子之間有間隙D.流體不可壓縮

3、已知不可壓縮流體的流速場(chǎng)為Ur=f（y,z）,Uy=f（x）,5=0,則該流動(dòng)為o

A.恒定一元流B.恒定二元流C.恒定三元流D.非恒定均勻流

4、靜水壓力的方向o

A.與受力面平行B.與受力面斜交

C.與受力面外法線方向一致D.與受力面內(nèi)法線方向一致

5、均勻流過(guò)流斷面上各點(diǎn)的等于常數(shù)。

22

P八[)14pU

A.pB.z+—C.—+—D.Z+—+—

PgPg2gPg2g

6、已知突然擴(kuò)大管道前后管段的管徑之比4/&二05則突擴(kuò)前后斷面平均流速之比%/依為

A.4B.2C.1D.0.5

7、圓管湍流的斷面流速分布為o

A.線形B.拋物線C.正弦D.對(duì)數(shù)

8、局部水頭損失產(chǎn)生的原因是。

A.邊界層分離產(chǎn)生的漩渦耗散了流體的能量B.壁面存在粘性切應(yīng)力

C,局部區(qū)域的流速很大，耗散了流體的能量D.局部流速分布很均勻

9、當(dāng)虹吸管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)，虹吸管最高處壓強(qiáng)o

A.大于大氣壓B.小于大氣壓C.等于大氣壓D.不確定

10、如圖所示,有兩個(gè)長(zhǎng)度和斷面尺寸相同的支管并聯(lián),如果在支管2中加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，則水頭損失

1

調(diào)節(jié)閥

2

A.hz>h泣B.兒1<hwiC.hwi—hW2D.勿閥

11、水力最優(yōu)斷面是指的渠道斷面。

A.造價(jià)最低B.糙率最低

C.5、/、"一定時(shí)，過(guò)流面積/最大D.A/、"一定時(shí)，通過(guò)流量5最大

12、相對(duì)壓強(qiáng)是指該點(diǎn)的絕對(duì)氣壓與=的差值.

A.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓B.當(dāng)?shù)卮髿鈮篊.真空壓強(qiáng)D.工程大氣壓

13、靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)與無(wú)關(guān)。

A?點(diǎn)的位置B.作用面的方向C.流體的種類D.重力加速度

14、密度p、動(dòng)力黏度口、管徑d和斷面平均流速v的無(wú)量綱組合為。

pvdpdvdp[id

A.-----B.----C.—D.------

〃卬PNv

15、關(guān)于水流流向的正確說(shuō)法是。

A，水一定是從高出往低處流

B.水一定是從流速大處往流速小處流

C.水一定是從壓強(qiáng)大處往壓強(qiáng)小處流

D水一定是從機(jī)械能大處往機(jī)械能小處流

四、計(jì)算題（共40分）

工、如圖所示，閉容器內(nèi)盛有油和水，油層厚hk40cm,油的密度p。=850kg/m,盛有水銀的U形測(cè)壓管

的液面距水面的深度h2=60cm,水銀柱的高度低于油面h=50cm,水銀的密度=13600kg/m:試求油面

上的計(jì)示壓強(qiáng)（10分）。

2、某處設(shè)置安全閘門如圖所示，閘門寬b=0.6m,高h(yuǎn)尸1m,較接裝置于距離底h2=0.4m,閘門可繞A點(diǎn)

轉(zhuǎn)動(dòng)，求閘門自動(dòng)打開的水深h為多少米？（15分）

3、有一水平噴嘴，如圖所示，D尸200mm和D2=100mm,噴嘴進(jìn)口水的絕對(duì)壓強(qiáng)為345KPa,出口為大氣,

p3=103.4KPa,出口水速為22m/s。求固定噴嘴法蘭螺栓上所受的力為多少？假定為不可壓縮定常流動(dòng)，忽

略摩擦損失。（［5分）

答案

一、判斷題（每題1分，共10分）

1.一切流體都是牛頓流體。X

2.流體靜壓強(qiáng)的方向不一定垂直于受力面的內(nèi)法線方向。x

3.平衡流體等壓面微分方程為Xdx+Ydy+Zdz=0（V）

4.過(guò)水?dāng)嗝娑际瞧矫妗

5.實(shí)際流體圓管層流的平均流速是最大流速的一半。（V）

6.在紊流狀態(tài)下，能量損失包括流體層之間的內(nèi)摩擦力損失和流體層之間相互混雜、能量交換而引起的

附加損失。（V）

7.尼古拉茨試驗(yàn)的水力粗糙管區(qū)阻力系數(shù)％與雷諾數(shù)Re和管長(zhǎng)/有關(guān)。x

8.其它條件相同時(shí)，實(shí)用堰的流量系數(shù)大于寬頂堰的流量系數(shù)。（V）

9.只要流體流過(guò)面積的大小和形狀不變的過(guò)水?dāng)嗝?，這種流動(dòng)稱為均勻流動(dòng)。x

10.在滲流模型中，任意一微小過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄鶟B流流速u應(yīng)比該斷面實(shí)際滲流的真實(shí)斷面平均流速u小。

（V）

二、選擇題（每題2分，共30分）

1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A11.A12.D13.A

14B15.A

三、填空題：（每小題2分，共20分）

1、根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為—短管—和—長(zhǎng)管—O

2、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長(zhǎng)度比尺入上25,當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=0.8m/s,則

原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=_4m/so

3、用歐拉法來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體的加速度由兩部分組成，第一部分稱為—當(dāng)?shù)丶铀俣?

另一部分稱為—遷移加速度

4、明渠水流中判斷水流是緩流的依據(jù)是Fr_＜_l（填寫＜或＞或=）。

5、在非慣性坐標(biāo)系中，質(zhì)量力包括—重力和慣性力o

6、描述流體的運(yùn)動(dòng)方法有—拉格朗日法—和―歐拉法—o

四、計(jì)算題（4題，共40分）

1、（10分）一扇形閘門如圖3所示，寬度b=1.0m,圓心角。二45。，閘門擋水深h=3m,試求水對(duì)閘門

的作用力及方向

▽

[解]水平分力:

12八

Fpx=pghA=p^-x/zZ=1000x9.81x—x3=44.i45kN（2分，列對(duì)公式給1分）

22?

壓力體體積：

V=[/?（———力+H（'一）2

sin45°28sin450

=[3x（——-3）+-x32]-^（--）2（2分冽對(duì)公式給1分）

sin4528sin45

=1.1629〃，

鉛垂分力：

F/＞：=pgV=KXX）x9.8lx1.1629=11A\kN（2分，列對(duì)公式1分）

合力：

=V44.1452+1L412=45.595X:7V（2分，列對(duì)公式給1分）

方向：

=arctan=arctan-^

=145°（2分,列對(duì)公式給1分）

44.145

2、（10分）由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成的管路如右圖4所示，已知：。八二0.25m,

4242

=7.85xlON/m;=0.50m,pB=4.91xlON/m,流速/=l.2m/s,力=抽。試判斷

流動(dòng)方向，并計(jì)算A、B兩斷面之間的水頭損失。

圖4

解：設(shè)液流由A-B,基準(zhǔn)水平面為O—O,取A、B兩斷面，列總流的伯努利方程（2分）

（分）

y2g-y2gl3

根據(jù)連續(xù)性方程"AA得L二王曳代入卜式

(3分)

AA

代入數(shù)據(jù)得用=3.1m水柱。因?yàn)榫拧担ǎ?所以所設(shè)方向正確。即A-B（2分）

3、（12分）在水平放置的輸水管道中，有一個(gè)轉(zhuǎn)角a=45°的變直徑彎頭如圖5所示，已知上游管道直

徑4=600〃〃〃，下游管道直徑d2=300""〃，流量qv=0.425m7st壓強(qiáng)p]=140kpa,求水流對(duì)這

段彎頭的作用力，不計(jì)損失。

圖5

[ffi](1)用連續(xù)性方程計(jì)算匕和也

4私4x0.425….4Q4x0.425

v.=—=------廠=1.5m/s,力=—7==6.02m/s（2分，列對(duì)公式給1分）

nd；TTX0.6“_7id\兀x0.3

（2）用能量方程式計(jì)算

v；V；

-^=0.115m；-^-=1.849m

2g2g

Pi=?PR=140?9.81x(0.1151.849)=122.98kN/m^Q分,列對(duì)公式給1分)

（3）將流段1-2做為隔離體取出，建立圖示坐標(biāo)系，彎管對(duì)流體的作用力R的分力為小和Ry,列

出x和），兩個(gè)坐標(biāo)方向的動(dòng)量方程式，得（2分）

-〃2~d；cos45。+Fv=pQ(y2cos450-0)

Pi(d；-p?d;cos450-F=pQ(ycos45°一片)

2