西南交通大学工程流体力学期末试题

1 www.zhinanche.cc 2 流体力学试卷（一） 流体力学试卷（一） 一、图示装置中玻璃管内水面高度 2m ，求 A容器中绝对压强 和真空度，分别用应力单位和水柱高表示。（ 8分） h A www.zhinanche.cc 3 二、绘出下列各图侧壁面上的静水压强分布图。（ 6分） www.zhinanche.cc 4 三、蓄水池底部闸门为圆形，可绕过形心 c 的水平轴旋转。证 明作用于闸门上的转矩与其在液面下的深度无关。已知 闸门完全被淹没。（ 10分） 4 4 RJ c C oo R c www.zhinanche.cc 5 四、有一高 0.6 m ，直径 0.45 m 的圆柱形容器装满水，求： 1、证明等角速度旋转时自由表面是抛物面； 2、抛物面顶点为筒底，且与容器上缘相接时的角速度； 3、容器停止后，液面高度及溢出水量。（ 15分） www.zhinanche.cc 6 五、有一水平放置渐缩水管，管径分别 300mm 和 150mm ， 进口端压强为 275 KN/m 2 ,V=3m/s , 若忽略管中水流损失，求 水流通过此管时作用于管上的轴向推力大小和方向。（ 12分） www.zhinanche.cc 7 六、如图射流泵进口处和喉部直径分别为 d 1 ,d 2 , 已知流量 Q和 压强 p 1 ，不计损失时竖管中的液面应升高多少？（ 10分） h 1 d 2 d www.zhinanche.cc 8 七、在 Q 0.1 l/s 的输水管接入渐缩圆锥管，其长度为 40 cm ， d 1 = 8cm , d 2 = 2cm ,水的动力粘性系数为 1.308 10 3 Pas ,（ 1） 判别该锥管段中能否发生流态的转变；（ 2）发生临界雷诺数断 面的位置。（ 9分） 1 d 2 d x www.zhinanche.cc 9 八、计算油管中通过 Q 50 t/h 油所需的功率。（ 10分） 已知 d=100mm ,l=16km , =915kg/m 3 , v=1.86 10 m 2 /s ,管子水 平布置， N Gh f ,G为重量流量。 www.zhinanche.cc 10 九、图示为离心水泵抽水装置，已知水泵流量 Q 20 l/s ,吸水管 直径 d=10 cm ,长度 L 8 m ，若泵吸水管中允许真空度 p v 0.7 大气压，试求泵轴在吸水池水面上的最大安装高度 h max 。已知滤 网 =5 ,弯头 =0.9 , = 0.036 。 （ 10分） s h www.zhinanche.cc 11 十、图示排水系统， d 1 = 50mm , d 2 = 75 mm , l 1 =15 m , l 2 =24 m , =0.019 , = 0.023 ,Q = 2.8 l/s ,求所需作用水头 H，示意绘出 总水头线和测压管水头线。进口局部损失系数 0.5 ，突然 扩大局部损失按 计算。（ 10分） g VV 2 )( 2 21 11 dl 22 dlwww.zhinanche.cc 12 流体力学试卷（一）答案 流体力学试卷（一）答案 一、解： 水柱真空度 水柱高 m 2N/m 196201000281.9 m 8 100081.9 78480 N/m 784802100081.998100 , 2 2 hppp h hpphpp AaV w A w aAAa 三、解： sin 164 sin) sin sin ( sin , , ) sin ( 4 2 2 D J h Ah J h AhM Ah J hhAhP hh PM c c c c c c c c cDc CD 转矩 www.zhinanche.cc 13 m 3.0 2 6.0 ,m 0477.0 2 , 2 , 3 r/min 145.5r/s 24.15 2252.0 6.081.922 , 2 2 2 ,0,0,0 , 2 , tan 1 32 2 22 2222 0 2 0 h VV VhrV x gy g x y g x ycyxc g x dx g x dx g a y g a mg ma G F dx dy xx l 高度 流出水量现水量、原水量 得、由 抛物线 、液面方程 四、解： www.zhinanche.cc 14 N 13862)( KN/m 5.207)123( 2 1000 1000275)( 2 , m/s 12 , m/s 3 121111 2222 2 2 112 2 11 21 VVVAApApp VVpp A AV VV ccx 列能量方程 列能量方程 五、解：由连续方程 六、解： 1 4 2 4 1 2 22 2 2 112 2 22 2 11 ) 11 ( 2 16 22 22 p ddg Q g V g Vpp h g Vp g Vp 能量方程 www.zhinanche.cc 15 七、解： cm 1.25, 14 2300 20 3160 )( 2 4869Re 4.1217 14 Re 1 211 2 1 11 1 x d Q x dd L x ddx d QdV 解出即 处，其直径为、临界值在 流态转变紊流右管 层流、左管 八、解： kW 25.7 3600 m 32.188 81.92 94.1 1.0 106.1 Re 64 2 1043Re , m/s 94.1 4 s/m 0152.0 3600915 100050 3600 232 2 3 f f Mgh N g V d l h v Vd d Q V M Q 油柱， www.zhinanche.cc 16 九、解 列能量方程 m 77.3 2 )036.09.051( m/s 55.2 4 2 )( 2 , 0 22 2 max 2 2 21 2 max 0 max 32 0 g V d lp h d Q V g V d l h h g Vp h ppp V h p h g Vp g V V x x w w xV Vxa w xxa www.zhinanche.cc 17 十、解： m 8534.0 075.0 24023.0 81.92 )634.0426.1( 81.92 )426.1( 05.0 150192.0 81.9 )426.1( 2 1 81.92 )634.0( 2 m/s 634.0 4 m/s 426.1 4 2 2222 2 2 2 2 2 1 1 w h g V H d Q V d Q V www.zhinanche.cc 18 流体力学试卷（二） 流体力学试卷（二） 一、填空：每空一分，共 16分。 1、流体动力粘度的单位是（）。 2、作用在流体上的力分为（）和（）。 3、度量压强的基准有（）和（）。 4、若压强 p 0 ; D 不定 。 15、列能量方程时，两个断面应选在（）断面上。 A 急变流 ； B 恒定流 ； C 渐变流 ； D 任意 。 16、流体在取暖管道中的流动又称为（）。 A 重力流 ； B 有压流 ； C 均匀流 ； D 无压流 。 17、 是（）的微分方程。 A 流线 ； B 等压面 ； C 迹线 ； D 等势面 。 18、静止流体中任意点质量力必（）于过该点的等压面。 A 平行 ； 垂直 ； C 任意角度相交 。 A udAuVu 则 , 0 dzfdyfdxf zyx www.zhinanche.cc 23 19、 1个标准大气压相当于（）米水柱。 A 9.8 ； B 10 ； C 10.13 ； D 10.33 。 20、 是（）流体所具有的动能。 A 单位体积 ； B 单位质量 ； C 单位重量 ； D 全部。 21、 V A V 是根据（）守恒定律推导出来的。 A 质量 ； B 能量 ； C 动量 ； D 动量矩 。 22、雷诺实验中流量的测定采用的是（）。 A 体积法； B 流量计 ； C流速仪 ； D重量法。 23、在实验室模拟建筑物给水系统应采用（）相似准则。 A Fr ； B Eu ； C Re ； D Ma 。 2 2 1 V www.zhinanche.cc 24 24、圆管均匀流断面上切应力在轴心处的值（）。 A 最大 ； B平均 ； C 最小 ； D不定 。 25、雷诺数的表达式为（）。 A ； B ； C ； D 。 26、圆管紊流时速度在截面上按（）曲线分布。 A 二次 ； B 对数 ； C 指数 ； D 双曲 。 27、在相同条件下，小孔口流量（）短管嘴流量。 A 小于 ； 等于 ； C 大于 ； D 不定 。 28、（）的管道称为常管。 A 不计速度水头 ； B 不计局部损失 ； C 只计局部损失 ； D 只计沿程损失 。 Vd Vd gVd Vd www.zhinanche.cc 25 29、相同流量时，完全均匀泄流的流动损失为无途泄时的（）。 A 1/2 ; B 1/3 ; C 2/3 ; D 3/4 。 三、判断：在括号内划或，每题 1分，共九分。 1、绝对压强的最小值是零。（） 2、过流断面上处处与流线垂直。（） 3、迹线是流体质点的运动轨迹。（） 4、流线是由无数流体质点组成的。（） 5、渐变流过流断面压强基本符合静压强分布规律。（） 6、均匀流过流断面上各点流速相等。（） 7、均匀流只有沿程水头损失。（） 8、同一时刻两系统中对应点速度大小成比例，称运动相似。（） 9、并联管路总损失大于任一支管的阻力损失。（） www.zhinanche.cc 26 四、连线：把人名与相关内容联在一起共 8分。 工业管道阻力实验亥姆霍兹 舍维列夫 莫迪 雷诺 牛顿 速度分解定理欧拉 伯努利 达西 0 1 2 2 2300 023.0 2 2 3.0 l p f g V d l h Const g V z p d dy du f www.zhinanche.cc 27 五 、推导选择：每题 4分，共 8分。 1、压差计如图所示，两容器内压强差 p A p B =（） A ； B ； C ； D 。 A A h B B h m hwww.zhinanche.cc 28 2、右图为一流速仪，测得流速表达式 V（）。 A ； B ； C ； C 。 hg )(2 hg 2 hg )1(2 )(2 g h V hwww.zhinanche.cc 29 六、图示为一长 1m 的圆柱，直径 D 2.4 m ，（ 10分） 求作用在圆柱体上总的水压力大小和方向，并标于图中。 www.zhinanche.cc 30 七、右图所示对斜平板射流， Q 0 ， V 0 ， 为已知，求 Q 1 ， Q 2 及 射流对平板的作用力，并在图中标出。（ 10分） 00 VQ 1 Q 2 Q www.zhinanche.cc 31 八、泵吸水如图所示，若泵入口以允许最大真空度为 6 m ，吸 水管长 10 m ，直径 100 mm ，流量 10 l/s , ， =10 , 求水泵的最大安装高度为多少？（ 10分） H www.zhinanche.cc 32 流体力学试卷（三） 流体力学试卷（三） 一、选择：每题一分，共 29分。 1、气体的粘度随温度的升高而（）。 A 降低 ； B 升高 ； C 不变 ； D 不一定 。 2、实际流速 （）。 A 0 ; D 不定 。 3、同流量时，无途泄沿程损失是均匀途泄的（）倍。 A 1.5 ; B 2 ; C 2.5 ; D 3 。 4、（）的管道称为常管。 A 只计局部损失 ； B 计算全部损失； C 只计沿程损失 ； D 长度较短。 5、列能量方程时， 参数应在（）断面上选取。 A 任意； B 急变流 ； C 恒定流 ； D 渐变流 。 A udAuVu 则 , www.zhinanche.cc 33 6、流体在非满排水管道中的流动称（）。 A 有压流； B均匀流 ； C无压流 ； D稳定流 。 7、 是（）的微分方程。 A等势面； B 等压面 ； C流线； D迹线 。 8、相同流下，短管嘴流量（）小孔口流量。 A 小于 ； 等于 ； C 大于 ； D 不定 。 9、圆管紊流时速度在截面上按（）曲线规律分布。 A双曲 ； B二次 ； C 指数 ； D对数。 10、单位质量力的单位是（）。 A kg ; B N ; C N/m 2 ; D m/s 2 。 11、动能修正系数在层流时的值是（）。 A 4/3 ; B 3/4 ; C 2/3 ; D 3/2 。 12、流体静压强总是指向作用面的（）。 A内法线； B平行； C外法线 ； D任意。 0 dzfdyfdxf zyx www.zhinanche.cc 34 13、静止流体中任意点质量力（）于过该点的等压面。 A 任意角度相交 ； 平行 ； C垂直。 14、雷诺数的表达式为（）。 A ； B ； C ； D 。 15、圆管均匀流断面上切应力在管壁处的值（）。 A 最大 ； B平均 ； C 最小 ； D不定 。 16、 1个标准大气压相当于（） mmHg。 A 735mm ； B 746mm ； C 750mm ； D 760mm 。 17、在实验室模拟水库建筑受力应采用（）相似准则。 A Fr ； B Eu ； C Re ； D Ma 。 18、液体粘性是由于分子的（）而产生的。 A 吸引力 ； B 摩擦力 ； C 质量力 ； D 热运动 。 19、流体运动力学中常用（）进行研究。 A雷利法 ； B雷诺法 ； C欧拉法； D拉格朗日法。 Vd Vd gVd Vd www.zhinanche.cc 35 20、圆管直径在数值上等于（）倍的水力半径。 A 2 ; B3 ; C 4 ; D5 。 21、圆管层流时速度在截面上的分布与半径（）方成正比。 A 2 ; B 1.75 ; C 1.5 ; D1 。 22、动能修正系数在层流时的值是（）。 A 2; B 1.5; C 1.1 ; D 1.2 。 23、表示压强的国际单位是（）。 A N ; B Pa ; C Pa/m 2 ; D N/m 2 。 24、考虑流体粘性的流体称（）流体。 A 理想 ； B 牛顿 ； C实际； D非牛顿 。 25、 是（）流体所具有的动能。 A 全部； B单位体积； C单位重量 ； D单位质量。 26、 V A 1 V 是根据（）守恒定律推导出来的。 A能量 ； B质量 ； C 动量矩； D 动量 。 2 2 1 V www.zhinanche.cc 36 27、雷诺实验中采用了（）测定流体流量。 A重量法体积法； B 仪表法 ； C 流量计； D流速仪 。 28、由（）公式可计算断面平均流速。 A B C D 29、矩形直立平面受到液体压力，则平面的几何中心（）总压 力的作用点。 A 低于 ； B 等于 ； C 高于 ； D 不定 。 二、判断：在括号内划或，每题 1分，共九分。 1、绝对压强不可能为负值。（） 2、并联管路总阻力系数大于任一支管的阻力系数。（） 3、流线不能相交。（） 4、断面上各点流速相等的流动叫均匀流。（） 5、只要两系统中对应点的同应力大小成比例，就称动力相似。（） ; A udA; 2 A dAu ; 1 2 A dAu A ; 1 A udA A www.zhinanche.cc 37 6、相对平衡流体中任意点压强等于重度乘液面下深度。（） 7、流体质点的运动轨迹称迹线。（） 8、均匀流动只有沿程阻力损失。（） 9、过流断面有时是曲面。（） 三、连线：连接相关内容。（ 8分）www.zhinanche.cc 38 g V d l h l p f C g V z p d dy du f 2 0 1 2 Re 023.0 2 2 3.0 达西 重力相似佛汝德 人工粗糙管牛顿 舍维列夫 尼古拉兹 雷诺 欧拉 伯努利 www.zhinanche.cc 39 四、填空：每空一分，共 16分。 1、流体运动粘度的单位是（）。 2、雷诺实验结果采用方程 表示，层流段的 m 值为（）。 3、流体质点的加速度是由（）加速度和（）加速度组成。作 用在流体上的力分为（）和（）。 4、雷诺实验揭示了流体有（）和（）两种流动状态。 5、流动阻力损失分（）阻力损失和（）阻力损失两大类。 6、 阻力实验时，测量流量的装置称作（）。 7、薄壁小孔出流时，出口截面有（）现象。 8、有旋流动的条件是（）。 9、连续性微分方程 用于不可压缩流体时的形 式是（）。 Vmkh f lglglg 0)( V t www.zhinanche.cc 40 11按度量基准不同，压强分（）和（），二着的关系是（）。 12、流体力学中常用的基本量纲是（）。 五 、推导选择：每题 4分，共 8分。 1、压差计如图所示，两容器内压强差 p A p B =（） A ； B ； C ； D 。 A A h B B h m h h www.zhinanche.cc 41 2、流速仪测得流速 V（） 。 A ； B ； C ； C 。 hg )(2 hg 2 hg )1(2 )( 2 hg h V h www.zhinanche.cc 42 六、图示为一长 1m 的半圆柱，半径 R 2 m ，（ 10分） 求作用在该物体曲面上的总的水压力大小和方向，并标于 图中。 R www.zhinanche.cc 43 七、右图所示对斜平板射流， Q 0 ， V 0 ， 为已知，求 Q 1 和 Q 2 及 射流对平板的作用力，并在图中标出。（ 10分） 2 Q 1 Q QV , www.zhinanche.cc 44 九、泵吸水装置如图示，若泵入口处的压强为 3.3m( 绝对压强 )吸 水管长 8 m，管直径 150 mm ，流量 600 l/min , = 0.04 =8, 求 泵可以安装的高度为多少？ （ 10分） H 2 2 www.zhinanche.cc 45 流体力学试卷（二）答案 流体力学试卷（二）答案 一、 1 Pas； 2 质量力、表面力； 3 绝对强度、相对强度； 4 真空 度； 5 当地、迁移； 6 ； 7 ； 8 层流、紊流、 Re 2300； 9 堰； 10 MLT； 11 1。 二、 1 A； 2 D； 3 B； 4 D； 5 B， C； 6 A； 7 D； 8 D； 9 D； 10 C； 11 A； 12 B； 13 D； 14 B； 15 C； 16 B； 17 B； 18 B； 19 D； 20 A； 21 A； 22 D； 23 C； 24 C； 25 A； 26 B； 27 A； 28 D； 29 B。 三、 1 ； 2 ； 3 ； 4 ； 5 ； 6 ； 7 ； 8 ； 9 www.zhinanche.cc 46工业管道阻力实验亥姆霍兹 舍维列夫 莫迪 雷诺 牛顿 速度分解定理欧拉 伯努利 达西 0 1 2 2 2300 023.0 2 2 3.0 l p f g V d l h Const g V z p d dy du f 四、 www.zhinanche.cc 47 五、 1 D； 解：对等压面 2 C。 解： mmABBA mmBBAA hhhpp hhphp )( ghV hh g V 2)1( , 2 0 2 www.zhinanche.cc 48 六、 P 011 2222 22 22 38 224.28 156.22 tantan KN6.35156.22224.28 KN156.22N22156 8 4.2 8.91000 8 KN224.28N28224 2 4.2 8.91000 2 x z zx z cxcx p p ppp D gVp D gDhApp ）（ ）（）（ ）（）（ 压 www.zhinanche.cc 49 七、 解：取坐标系如图所示 由连续性方程 列 x 轴方向动量方程 解出 故 则 列 y 轴方向动量方程 射流作用力 )180cos(0 0 012 210 QQQV QQQ 2 )cos1( 2 )cos1( coscos 0 1 0 2 020012 Q Q Q Q QQQQQQ )90sin( )90sin( 0 00 0 00 VQR VQR RR 00 VQ 1 Q 2 Q x R R y www.zhinanche.cc 50 八、解：流量 流速 列液面和泵入口能量方程，选液面为基准，用相对压强 m/s 4 1.0 101044 s/m 1010l/s 10 2 3 2 3-3 d Q V Q (m) 675.4 )10 1.0 10 05.01( 2 4 6 )1( 2 6 2 )( 2 60 2 2 2 22 g d l g V H g V d l g V H H 2 2 11www.zhinanche.cc 51 流体力学试卷（三）答案 流体力学试卷（三）答案 一、 1 B ； 2 A ； 3 D ； 4 B ； 5 D ； 6 C ； 7 B ； 8 C ； 9 D ； 10 D； 11A； 12A； 13C； 14C； 15A； 16D； 17A； 18A； 19C； 20C； 21D； 22A； 23