陕科大-流体力学试卷及答案.pdf

1 陕西科技大学试题纸试题纸试题纸试题纸 A A A A 课程课程流体力学流体力学 （10101010 级级）班级班级 学号学号姓名姓名 题号一二三四五六七八九十总分 得分 阅卷人 一名词解释（共一名词解释（共 1010 小题，每题小题，每题 3 3 分，共分，共 3030 分）分） 粘性；边界层厚度；逆压力梯度；输运公式、沿程阻力损失、剪切流、水力光滑管、 偶极流、速度梯度、连续介质假说 二、填空题（本大题共二、填空题（本大题共 7 7 小题，每小题小题，每小题 2 2 分，共分，共 1414 分）错填或未填均无分。分）错填或未填均无分。 1仅在自由表面存在，液体内部并不存在，所以说它是一种局部受力现象。 2在同一种静止液体中（液面与大气接触） ，任意一点的静水压强由两部分组成；一 部分由液面传来的大气压 pa，另一部分是与液体容重的乘积。 3任何曲面壁上的静水总压力的水平分力及竖向分力都可合并成一个合力和一 个。 4测压管可以用来测量静压，可以用来测量动压、静压或全压。 5应用恒定流的伯努力方程时，两个计算断面应选择在断面上。 6两液流力学相似必须满足几何相似，运动相似 ，动力相似和边界条件相似；非恒 定流还需要满足相似。 7 量纲分析方法要求所选择的基本物理量参数至少应包含一个几何特征参数， 一个流 体性质参数和一个参数。 三选择题（共三选择题（共 8 8 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 1616 分）分） 1粘性流体测压管水头线沿流程的变化的规律： 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。 2圆管层流流动中，过流断面上切应力分布为()。 3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； 2 C、必须是无旋的平面流动；D、流线是直线的流动。 4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。 5比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力 f 水和 f水银的大小？ A、 f水f水银；C、f水=f水银； D、不一定。 6绝对压强 pabs与相对压强 p 、真空度 pv、当地大气压 pa之间的关系是： A、 pabs=p+pv；B、 p=pabspaC、 pv= pa+pabsD、 p=pabs+pa 7. 在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是 A、同一种液体B、相互连通 C、不连通D、同一种液体，相互连通 8如图所示，下述静力学方程哪个正确？ 四计算题（共四计算题（共 3 3 小题，共小题，共 4040 分）分） 2 如图所示，水从 3m 宽的矩形水渠经闸门流下，流量 为 13m3/s，闸门前后的水位分别为 2m 和 1m。 试求作用在闸门上的力。 （20 分） 3流函数=x+x2-y2，判断流动是否有势，若有势， 试求速度势。 （10 分） 工程流体力学试题答案及评分标准工程流体力学试题答案及评分标准 一名词解释（共一名词解释（共 1010 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 2020 分）分） 1粘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边界层厚度流体绕流物体，在物面流速从 0 逐渐增加到势流区的 u0，人为约定 u=0.99 u0处为边界层的外边界，u=0 到 u=0.99 u0之间为边界层厚度。 3逆压力梯度沿流动方向压力逐渐增加，边界层的流动受压力抑制容易产生分离 4输运公式将基于“系统”的质量、动量和能量守恒原理转换成与控制体相关的表达式。 3 5、沿程阻力损失粘性流体存在阻碍流体运动的剪切力，表现为伯努力能量守恒方程中的 正比于流程，与雷诺数相关的能量损失项。 6、剪切流两平行平板之间的流体，因其中一块板的拖动而形成的流动方向上无压差的流 动。 7水力光滑管边界层厚度大于管壁粗糙度，流动不受管壁粗糙度影响。 8偶极流由相距 2a 的点源与点汇叠加后，令 a 趋近于零得到的流动 9速度梯度速度在垂直与速度方向上的变化率。 10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。 二填空题（共二填空题（共 7 7 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 1414 分）分） 1.表面张力、2.淹深 h、3.合力矩、4.皮托管、5.均匀流、6.初始条件、7.流动特征 三选择题（共三选择题（共 8 8 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 1616 分）分） 1D；2D；3A；4D；5C；6B；7D；8B； 三计算题（共三计算题（共 3 3 小题，共小题，共 4040 分）分） 2、解:设闸门受力为 F； （2 分） Q=13 m 3/s V1=13/(32)=2.17m/s（1 分） V2=13/(31)=4.33m/s（1 分） 22 11222211 1111 2222 22 ()(5) 1 (3) 2 58860(1) 1 (3) 2 14715(1) 58860 14715 1000(4.331 32.172 3) 16151(3) p Ap AFV AV A p Aygy b N p Aygy b N F N = = = = = = = 分 分 分 分 分 分 4 由动量定理： 22 3. 2 (1);(12 )(1) ()0(2) 2 (1) 2( )(1) 2(12 )(1) 1(1) (1);2(1) z xy y x x y xxy vyvx yx v v xy vy x xyf y f vxx yy f y fycxyyc =+ = = + = = = + = += + = = += + 解 分分 流动有势分 分 分 分 分 分分 陕西科技大学试题纸试题纸试题纸试题纸 B B B B 课程课程流体力学流体力学（10101010 级级）班级班级 学号学号姓名姓名 题号一二三四五六七八九十总分 得分 阅卷人 一名词解释（共一名词解释（共 1010 小题，每题小题，每题 3 3 分，共分，共 3030 分）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（共二选择题（共 1010 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 2020 分）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等角速度旋转容器，半径为 R，内盛有密度为的液体，则旋转前后容器底压强 5 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()。 ANs/mB.Ns/m2C.m2/sD. m/s 8 雷诺实验中， 由层流向紊流过渡的临界流速vcr 和由紊流向层流过渡的临界流速vcr之 间的关系是()。 A. vcr vcr； B. vcr vcr； C. vcr vcr； 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. p1=p2=p3；B. p1p2p3； C. p1pa；C. p0pa；D. 无法判断。 3在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为()。 A. 牛顿流体及非牛顿流体；B. 可压缩流体与不可压缩流体； C. 均质流体与非均质流体；D. 理想流体与实际流体。 4比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力 f水和 f水银的大小？ A. f水f水银；D、不一定。 20 5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。 6 雷 诺 数 Re 反 映 了()的 对 比 关 系 A.粘滞力与重力B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力 7一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2m 处测压管高度为 2.2m，设当地 大气压为 1 个工程大气压，则容器内气体部分的相对压强为_ 水柱（） 。 A.2mB.1mC.8mD. 2m 8如图所示，下述静力学方程哪个正确？ 9下列压强分布图中哪个是错误的？ 10 粘 性 流 体 总 水 头线沿程的变化是() 。 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。 三计算题（共三计算题（共 3 3 小题，共小题，共 5050 分）分） 1 如图所示，有一盛水的开口容器以 3.6m/s2的加速度沿 与水平成 30夹角的倾斜平面向上运动， 试求容器中水面的倾角，并分析 p 与水深的关系。 （15 分） 2有一30cm 15 cm 的文德利管，接入铅垂的输油管上， 油的流动方向朝上。已知喉部与进口截面间的高度差为 30cm， 图中 U 形管读数为 25cm 水银柱， 试求油的流量以及进口与喉部 两截面之间的压力差。 （ 2 8825/gN m= ） （20 分） 21 3. 不可压缩平面流动的流函数为 2310xyxy+ ， 试判断是否存在势函数， 如果存在， 求其势函数。 （15 分） 工程流体力学试题答案及评分标准工程流体力学试题答案及评分标准 一名词解释（共一名词解释（共 1010 小题，每题小题，每题 2 2 分，共分，共 2020 分）分） 1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 2迹线流体质点的运动轨迹曲线 流线同一瞬时， 流场中的一条线， 线上每一点切线方向与流体在该点的速度矢 量方向一致 3层流流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混 4 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 5偶极流由相距 2a 的点源与点汇叠加后，令 a 趋近于零得到的流动 6排挤厚度粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量损失，相当于中 心区理想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排挤厚度 7 顺压力梯度沿流动方向压力逐渐降低， 边界层的流动受压力推动不会产生分离 8时均速度湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称为时均速度 9输运公式将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式 10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。 二选择题（共二选择题（共 1010 小题，每题小题，每题 3 3 分，共分，共 3030 分）分） 1BC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A 三计算题（共三计算题（共 3 3 小题，共小题，共 5050 分）分） 1 如图所示，有一盛水的开口容器以 3.6m/s2 的加速度沿 与水平成 30夹角的倾斜平面向上运动， 试求容器中水面的倾角，并分析 p 与水深的关系。 解：根据压强平衡微分方程式： （1 分） 单位质量力： （2 分） 22 在液面上为大气压强，代入（1 分） 由压强平衡微分方程式，得： （2 分） （2 分） 任意点： （4 分） 代入自由面方程得： p 与淹深成正比。（3 分） 2有一30cm 15 cm 的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。已知喉 部与进口截面间的高度差为 30cm，图中 U 形管读书为 25cm 水银柱，试求油的流量以 及进口与喉部两截面之间的压力差。 （ 2 8825/gN m= ） 解： 1 30dcm= 故 22 1 30706.86 4 acm = （1 分） 2 15dcm= 23 故 22 2 15176.71 4 acm = （1 分） 2 8825/gN m= 30zcm = （2 分） （1） 1333708825 2525 8825 hcm= 水银柱（）352.8cm油柱 （2 分） 3 12 2222 12 706.86 176.71 22 981 352.8151832/ 706.86176.71 a a Qghcms aa = （5 分） （2） 1 1 151832 214.8/ 706.86 Q Vcm s a = （1 分） 2