工程流体力学自测题.doc

第1章测试题一、思考题1.1试从力学的角度，比较流体与固体的差别。1.2气体和液体的物理力学特性有何差别？1.3何为连续介质？流体力学中为何需要引入连续介质假设？1.4什么是牛顿内摩擦定律？它的应用条件是什么？1.5流体的动力粘滞系数与运动粘滞系数有何不同？1.6流体的动力粘性与哪些因素有关？它们随温度是如何变化的？1.7为什么通常把水看作是不可压缩流体？1.8为什么玻璃上一滴油总是近似呈球形？1.9测压管管径为什么不能过细？1.10按作用方式区分作用在流体上有哪两类力？1.11如何认识流体力学的研究方法将不断发展和创新？二、选择题1.1在常温下水的密度为 kg/m3。(A) 10 (B) 100 (C) 998.2 (D) 10001.2在标准大气压下200C时空气的密度为 kg/m3。(A) 1.2 (B) 12 (C) 120 (D) 12001.3温度升高时，水的粘性 。(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定1.4温度升高时，空气的粘性 。(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不能确定1.5动力粘滞系数与运动粘滞系数的关系为 。(A) (B) (C) (D) 1.6运动粘滞系数的是 。(A) (B) (C) (D) 1.7流体的粘性与流体的 无关。(A) 分子内聚力 (B) 分子动量变换 (C) 温度 (D) 速度梯度1.8与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 。(A) 切应力与速度 (B) 切应力与剪切变形(C) 切应力与剪切变形速度 (D) 切应力与压强1.9液体体积压缩系数是在 条件下单位压强引起的体积变化率。(A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度 (D) 体积不变1.10 是非牛顿流体。(A) 空气 (B) 水 (C) 汽油 (D) 沥青1.11静止流体 切应力。(A) 可以承受 (B) 能承受很小的(C) 不能承受 (D) 具有粘性时可以承受1.12表面张力系数的单位是 。(A) (B) (C) (D) 1.13随温度升高，表面张力系数 。(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能确定1.14毛细管中液柱高度的变化与 成反比。(A) 表面张力系数 (B) 接触角 (C) 粘性系数 (D) 管径1.15作用在流体上的质量力包括 成反比。(A) 压力 (B) 摩擦力 (C) 切应力 (D) 重力1.16理想流体的特征是 。(A) 不可压缩 (B) 粘滞系数为常数 (C) 无粘性 (D) 符合牛顿内摩擦定律1.17不可压缩流体的特征是 。(A) 温度不变 (B)密度不变 (C) 压强不变 (D) 体积不变1.18单位质量力是指作用在单位 流体上的质量力。(A) 面积 (B)体积 (C)质量 (D) 重量1.19单位质量力的国际单位是 。(A) (B) (C) (D) 1.20按连续介质的概念，流体质点是指 。（A）流体的分子 （B）流体内的固体颗粒 （C）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体 （D）几何的点 三、计算题1.1 某油的密度为851kg/m3，运动粘度为3.39106m2/s，求此油的重度、比容v和动力粘度。1.2粘度=3.92102Pas的粘性流体沿壁面流动，距壁面y处的流速为v=3y+y2（m/s），试求壁面的切应力。1.3在相距1mm的两平行平板之间充有某种黏性液体，当其中一板以1.2m/s的速度相对于另一板作等速移动时，作用于板上的切应力为3 500 Pa。试求该液体的粘度。1.4如图1所示，一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙=1mm，其间充满=0.1Pas的润滑油。已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5m,当锥体转速n=150r/min时，求所需旋转力矩。 图1 图21.5如图2所示，上下两平行圆盘，直径均为d，间隙为，其间隙间充满黏度为的液体。若下盘固定不动，上盘以角速度旋转时，试写出所需力矩M的表达式。1.6当压强增量=5104N/m2时，某种液体的密度增长0.02%。求此液体的体积弹性模量。1.7如图3所示，一圆筒形盛水容器以等角速度绕其中心轴旋转。试写出图中A(x,y,z)处质量力的表达式。 图3 图41.8图4为一水暖系统，为了防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统内水的总体积为8m3，加温前后温差为50，在其温度范围内水的热胀系数=0.000 5/。求膨胀水箱的最小容积。1.9汽车上路时，轮胎内空气的温度为20，绝对压强为395kPa，行驶后，轮胎内空气温度上升到50，试求这时的压强。1.10图5为压力表校正器。器内充满压缩系数为k=4.751010m2/N的油液。器内压强为105Pa时，油液的体积为200mL。现用手轮丝杆和活塞加压，活塞直径为1cm，丝杆螺距为2mm，当压强升高至20MPa时，问需将手轮摇多少转？ 图5 图61.11黏度测量仪有内外两个同心圆筒组成，两筒的间隙充满油液。外筒与转轴连接，其半径为r2,旋转角速度为。内筒悬挂于一金属丝下，金属丝上所受的力矩M可以通过扭转角的值确定。外筒与内筒底面间隙为，内筒高H，如图6所示。试推出油液黏度的计算式。1.12内径为1mm的玻璃毛细管插在水银中，如图7所示。水银在空气中的表面张力系数为，水银与玻璃的接触角，水银的密度。试求毛细管内外水银液面的高度差。1.13设一平壁浸入体积很大的水中，由于存在表面张力，在靠近壁面的地方要形成一个曲面，如图8所示。假设曲面的曲率半径可以表示成，接触角和表面张力系数已知。试确定平壁附近水面的形状和最大高度。图7 图8第2章 流体静力学自测题一、思考题2.1 流体静压强有哪两个特性?2.2 流体平衡微分方程的物理意义是什么？2.3 什么是等压面？等压面有什么特性?2.4 重力场中液体静压强的分布规律是什么?2.5 静止液体中等压面为水平面的条件是什么?2.6 相对静止液体的等压面是否为水平面？为什么?2.7 什么是绝对压强、相对压强、真空度？它们之间有何关系？2.8 压力表和开口测压计测得的压强是绝对压强还是相对压强绝？2.9 盛有某种液体的敞口容器作自由落体运动时，容器壁面上的压强等于多少？2.10 压力中心D和受压平面形心C的位置之间有什么关系？在什么情况下D点和C点重合？2.11 如何确定作用在曲面上液体总压力水平分力和垂直分力的大小、方向和作用线的位置？1.12 什么是压力体？如何确定压力体的范围和垂直分力的作用方向？二、选择题2.1相对压强的起算基准是 。（A）绝对真空 （B）1个标准大气压 （C）当地大气压 （D）液面压强 2.2 金属压力表的读值是 。（A）绝对压强 （B）绝对压强加当地大气压（C）相对压强 （D）相对压强加当地大气压2.3 某点的真空压强为65 000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为 。（A）65 000 Pa （B）55 000 Pa （C）35 000 Pa （D）165 000 Pa2.4 绝对压强与相对压强p、真空压强、当地大气压之间的关系是 。（A） （B）（C） （D）2.5 在封闭容器上装有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）p1p p3 （B）p1=p= p3 （C）p1p p3 （D）p2p1p3 2.6用形水银压差计测量水管内、两点的压强差，水银面高度hp10cm，pA-pB为 。（A）13.33kPa （B）12.35kPa （C）9.8kPa （D）6.4kPa 2.7在液体中潜体所受浮力的大小 。（A）与潜体的密度成正比 （B）与液体的密度成正比 （C）与潜体的淹没深度成正比 （D）与液体表面的压强成反比2.8 静止流场中的压强分布规律 。（A）仅适用于不可压缩流体 （B）仅适用于理想流体（C）仅适用于粘性流体 （D）既适用于理想流体，也适用于粘性流体2.9 静水中斜置平面壁的形心淹深与压力中心淹深的关系为 。（A）大于 （B）等于 （C）小于 （D）无规律1.10流体处于平衡状态的必要条件是 。（A）流体无粘性 （B）流体粘度大 （C）质量力有势 （D）流体正压。2.11液体在重力场中作加速直线运动时，其自由面与 处处正交。（A）重力 （B）惯性力 （C）重力和惯性力的合力 （D）压力 2.12压力体内 。（A）必定充满液体 （B）肯定没有液体；（C）至少部分液体 （D）可能有液体，也可能没有液体三、计算题2.1试决定图示装置中A、B两点间的压强差。已知h1=500mm，h2=200mm，h3=150mm，h4=250mm ，h5=400mm，酒精1=7 848N/m3，水银2=133400 N/m3，水3=9810 N/m3。2.2如图所示，一液体转速计由直径的中心圆筒和重为W的活塞、以及两直径为的有机玻璃管组成，玻璃管与转轴轴线的半径为R，系统中盛有水银。试求转动角速度与指针下降距离h的关系（）。 2.3如图所示，底面积为的方口容器，自重G=40N，静止时装水高度h=0.15m，设容器在荷重W=200N的作用下沿平面滑动，容器底与平面之间的摩擦因数f=0.3，试求保证水不能溢出的容器最小高度。2.4如图所示，一个有盖的圆柱形容器，底半径R=2m，容器内充满水，顶盖上距中心为处开一个小孔通大气。容器绕其主轴作等角速度旋转。试问当为多少时，顶盖所受的水的总压力为零。 2.5 矩形闸门AB宽为1.0m，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m，油的比重为0.795，闸门倾角=60，试求闸门上的液体总压力及作用点的位置。2.6水库的圆形泄水孔，直径D1m，门的形心点位于水深h3m处，门的倾角600，门的下游为大气压，门的顶端有铰固定，不计门重，求启门所必须的向上拉力F。 2.7一直径D=0.4m的盛水容器悬于直径为D1=0.2m 的柱塞上。容器自重G=490N，=0.3m。如不计容器与柱塞间的摩擦，试求：（1）为保持容器不致下落，容器内真空压强应为多大。（2）柱塞浸没深度h对计算结果有无影响。 2.8容器底部圆孔用一锥形塞子塞住，如图H=4r，h=3r，若将重度为1的锥形塞提起需力多大（容器内液体的重度为）。2.9一长为20m，宽10m，深5m的平底船，当它浮在淡水上时的吃水为3m，又其重心在对称轴上距船底0.2m的高度处。试求该船的初稳心高及横倾8时的复原力矩。 2.10一个均质圆柱体，高H，底半径R，圆柱体的材料密度为600kg/m3。（1）将圆柱体直立地浮于水面，当R/H大于多少时，浮体才是稳定的？（2）将圆柱体横浮于水面，当R/H小于多少时，浮体是稳定的？2.11一直径的圆柱体，长度，放置在的斜面上，一侧有水，水深。求此圆柱体受的静水总压力。 2.12 圆弧形闸门AB，宽度，圆心角，半径，闸门转轴恰好与门顶的水面齐平，求闸门受的静水总压力大小和方向。第3章 流体运动学自测题一、思考题3.1描述流体运动有哪两种方法？两种方法有什么不同？3.2什么是流线与迹线？流线具有什么性质？在什么情况下流线与迹线重合？3.3欧拉法法中，质点加速度由哪两部分组成？3.4流体的速度分解与刚体速度分解有什么相同点和不同点？3.5如何判别流动是有旋还是无旋？3.6什么是均匀流？什么是恒定流？二、选择题3.1用欧拉法表示流体质点的加速度等于 。（A） （B） （C） （D）3.2稳定流是 。（A）流动随时间按一定规律变化 （B）各空间点上的运动要素不随时间变化 （C）各过流断面的速度分布相同 （D）迁移加速度为零。3.3一元流动限于 。（A）流线是直线 （B）运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数（C）速度分布按直线变化 （D）运动参数不随时间变化的流动3.4均匀流是 。（A）当地加速度为零 （B）迁移加速度为零（C）向心加速度为零 （D）合加速度为零3.5无旋运动限于 。（A）流线是直线的流动 （B）迹线是直线的流动（C）微团无旋转的流动 （D）恒定流动3.6变直径管，直径，流速。为 。（A） （B） （C） （D）3.7平面流动具有流函数的条件是 。（A）理想流体 （B）无旋流动 （C）具有流速势 （D）满足连续性3.8恒定流动中，流体质点的加速度 。（A）等于零 （B）等于常数 （C）随时间变化而变化 （D）与时间无关3.9在流动中，流线和迹线重合 。（A）无旋 （B）有旋 （C）恒定 （D）非恒定。3.10流体微团的运动与刚体运动相比，多了一项 运动。（A）平移 （B）旋转 （C）变形 （D）加速3.11一维流动的连续性方程VA=C成立的必要条件是 。（A）理想流体 （B）粘性流体 （C）可压缩流体 （D）不可压缩流体。3.12流线与流线，在通常情况下 。（A）能相交，也能相切 （B）仅能相交，但不能相切（C）仅能相切，但不能相交 （D）既不能相交，也不能相切3.13欧拉法描述流体质点的运动 。（A）直接 （B）间接 （C）不能 （D）只在恒定时能3.14非恒定流动中，流线与迹线 。（A）一定重合 （B）一定不重合 （C）特殊情况下可能重合 （D）一定正交 3.15一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的必要条件是 。（A）理想流体 （B）粘性流体 （C）可压缩流体 （D）不可压缩流体3.16速度势函数存在于流动中 。（A）不可压缩流体 （B）平面连续 （C）所有无旋 （D）任意平面3.17流体作无旋运动的特征是 。（A）所有流线都是直线 （B）所有迹线都是直线（C）任意流体元的角变形为零 （D）任意一点的涡量都为零3.18速度势函数和流函数同时存在的前提条件是 。（A）两维不可压缩连续运动 （B）两维不可压缩连续且无旋运动（C）三维不可压缩连续运动 （D）三维不可压缩连续运动三、计算题3.1已知流场中的速度分布为 （1）试问此流动是否恒定；（2）求流体质点在通过场中（1,1,1）点时的加速度。3.2一流动的速度场为：，试确定在t=1时通过（2,1）点的轨迹线方程和流线方程。3.3已知流动的速度分布为其中为常数。（1）试求流线方程，并绘制流线图；（2）判断流动是否有旋，若无旋，则求速度势并绘制等势线。3.4一二维流动的速度分布为其中A、B、C、D为常数。（1）A、B、C、D间呈何种关系时流动才无旋；（2）求此时流动的速度势。3.5设有粘性流体经过一平板的表面。已知平板近旁的速度分布为： 、a为常数，y为至平板的距离。试求平板上的变形速率及应力。3.6设不可压缩流体运动的3个速度分量为其中为常数。试证明这一流线为与两曲面的交线。3.7已知平面流动的速度场为。求t=1时的流线方程，并画出区间穿过x轴的4条流线图形。3.8已知不可压缩流体平面流动，在y方向的速度分量为。试求速度在x方向的分量。3.9求两平行板间，流体的单宽流量。已知速度分布为：式中y=0为中心线，为平板所在位置，为常数。 3.10下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？ （1），； （2）， 式中、是常数。3.11已知平面流动的速度分布，。试确定流动：（1）是否满足连续性方程；（2）是否有旋；（3）如存在速度势和流函数，求出和。3.12已知速度势为：（1）；（2），求其流函数。3.13有一平面流场，设流体不可压缩，x方向的速度分量为。（1）已知边界条件为，求；（2）求这个平面流动的流函数。3.14已知平面势流的速度势，求流函数以及通过（0,0）及（1,2）两点连线的体积流量。第4章 理想流体动力学自测题一、思考题4.1何谓系统和控制体？它们有何区别与联系？试写出系统控制体的输运公式并说明其物理意义。4.2说明连续性方程的物理意义。4.3说明欧拉运动微分方程的物理意义。4.4试写出理想流体的伯努利方程，并且说明此方程的物理意义以及它的适用条件。4.5何谓缓变流和急变流？在缓变流截面上，压强分布有何规律？4.6为什么要引入动能修正系数这个概念？其物理意义是什么？4.7说明动量方程和动量矩方程的适用条件。二、选择题4.1连续性方程表示流体运动遵循 守恒定律。（A）能量 （B）动量 （C）质量 （D）流量4.2水在一条管道中流动，如果两过流断面的管径比，则速度比 。（A）2 （B）1/2 （C）4 （D）1/44.3在 流动中，伯努利方程不成立。（A）恒定 （B）理想流体 （C）不可压缩 （D）可压缩4.4文丘里管用于测量 。（A）点流速 （B）压强 （C）密度 （D）流量4.5毕托管用于测量 。（A）点流速 （B）压强 （C）密度 （D）流量4.6应用总流的伯努利方程时，两断面间 。（A）必须是缓变流 （B）必须是急变流 （C）不能出现急变流 （D）可以出现急变流4.7伯努利方程中表示 。（A）单位重量流体具有的机械能 （B）单位质量流体具有的机械能 （C）单位体积流体具有的机械能 （D）通过过流断面流体的总机械能 4.8水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心的压强，有以下关系 。（A） （B） （C） （D）不定4.9应用总流的动量方程求流体对物体合力时，进、出口的压强应使用 。（A）绝对压强 （B）相对压强 （C）大气压强 （D）真空值三、计算题4.1如图所示，设一虹吸管a=2m,h=6m,d=15cm。试求：（1）管内的流量；（2）管内最高点S的压强；（3）若h不变，点S继续升高（即a增大，而上端管口始终浸入水内），问使吸虹管内的水不能连续流动的a值为多大。4.2如图所示，两个紧靠的水箱逐级放水，放水孔的截面积分别为A1与A2，试问h1与h2成什么关系时流动处于恒定状态，这时需在左边水箱补充多大的流量。 4.3如图所示为一文丘里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。4.4如图所示，敞口水池中的水沿一截面变化的管道排出，质量流量q=14/s。若d1=100mm，d2=75mm，d3=50mm，不计损失。求所需的水头H以及第二管段中央M点的压强，并绘制测压管水头线。 4.5如图所示，直径为d1=700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500mm的两支管，AA断面的压强为70kN/m2，管道流量Q=0.6m3/s，两支管流量相等。不计水头损失，求支墩受的水平推力。4.6下部水箱重224N，其中盛水重897N，如果此箱放在秤台上，受如图所示的恒定流作用。问秤的读数是多少。 4.7不可压缩流体平面射流冲击在一倾斜角为=600的光滑平板上，如图所示。若喷嘴出口直径d=25mm，喷射流量，试求射流沿平板两侧的分流流量和，以及射流对平板的作用力（不计水头损失）。4.8如图所示，水泵叶轮的内径d1=20cm，外径d2=40cm，叶片宽度b=4cm，水在叶轮入口处沿径向流入，在出口处与径向成30o角的方向流出，质量流量qm=81.58/s。试求：（1）液体在叶轮入口与出口处的流速与；（2）液体对叶轮产生的扭矩；（3）单位重量液体获得的能量。 4.9如图所示，平板向着射流以等速运动，导出使平板运动所需功率的表达式。4.10如图所示为一有对称臂的洒水器，设总体积流量为5.610-4m3/s，喷嘴面积为0.93cm2。不计摩擦。求它的角速度。如不让它转动，应施加多大扭矩。 第5章 粘性流体动力学自测题一、思考题1运动中的理想流体与粘性流体所受的表面力有何不同？2试写出纳维斯托克斯方程式，并说明此方程中每一项的意义及此方程的适用条件。 3用应力表示的运动微分方程式是怎样导出的？适用条件是什么？4根据斯托克斯假设，如何求层流流动中的正应力和剪应力？ 5叙述利用纳维斯托克斯方程式求解不可压缩粘性流体在平行平板间作定常层流流动问题的基本思路。6降膜流动有何特点？叙述利用纳维斯托克斯方程式求解不可压缩粘性流体在斜平面上作定常层流流动问题的基本思路。7. 雷诺试验表明，粘性流体的流动可以分为哪两种流动状态？试判别流体的流动状态，为何不用上临界雷诺数，而用下临界雷诺数？工程中一般取圆管的临界雷诺数为多少？8粘性流体在圆管中作层流流动时，其速度分布与切应力分布有何规律？9何谓紊流流动的脉动现象？何谓时间平均化？引进时均概念的目的意义何在？10粘性流体作紊流流动时，其切向应力有何特点？根据普朗特混合长理论，如何求得紊流的附加切向应力？11试从流动特点、速度分布、沿程损失，这三个方面来说明层流流动与紊流流动的区别？12圆管中紊流流动可以分为哪三个区域？粘性底层的厚度对紊流流动有何影响？二、选择题 8.1 圆管流动过流断面上的切应力分布为（ B ）。（A）在过流断面上是常数 （B）管轴处是零且与半径成正比（C）管壁处是零且向管轴线性增大 （D）按抛物线分布 5.2 在圆管流动中，紊流的断面流速分布符合（ D ）。（A）均匀规律 （B）直线变化规律 （C）抛物线规律 （D）对数曲线规律5.3 在圆管流动中，层流的断面流速分布符合（ C ）（A）均匀规律 （B）直线变化规律 （C）抛物线规律 （D）对数曲线规律5.4 圆管层流，实测管轴线上流速为，则断面平均流速为（ C ）。（A） （B） （C） （D）5.5圆管内的流动状态为层流时，其断面的平均速度等于最大速度的（ A ）倍。（A）0.5 （B）1.0 （C）1.5 （D）2.05.6圆管内的流动状态为层流时，其动能修正系数为（ A ）。（A）0.5 （B）1.0 （C）1.5 （D）2.05.7液体在平行板间的流动状态为层流时，沿程阻力系数（ A ）。（A） （B） （C） （D）5.8紊流附加切应力是由于（ D ）而产生的。（A）分子的内聚力 （B）分子间的动量交换（C）重力 （D）紊流元脉动速度引起的动量交换。第6章 压力管路的水力计算自测题一、思考题6.1何谓沿程损失和局部损失？试分析产生这两种损失的原因。6.2试写出沿程损失和局部损失的计算公式，并说明公式中每一项的物理意义。6.3流体在渐扩管道中从截面1流向截面2，若已知在截面1处流体作层流流动，试问流体在截面2处是否仍保持层流流动？6.4何谓光滑管和粗糙管？对于一根确定的管子是否永远保持为光滑管或粗糙管？为什么？6.5尼古拉兹实验曲线图中，可以分为哪五个区域？在这五个区域中，与哪些因素有关？6.6粘性流体在圆管中流动时，试分别讨论当雷诺数非常大与非常小的两种情况中，沿程阻力与速度的几次方成正比？6.7流体流过管道截面突然扩大处，为何会产生局部能量损失？试写出局部损失的计算公式？管道的出口与进口处局部损失系数，一般情况各取多少？6.8流体在弯管中流动时，产生的局部能量损失与哪些因素有关？6.9降低沿程损失和局部损失，可以采取哪些措施？6.10工程中对于简单管道的水力计算主要有哪三类问题？其计算方法如何？6.11在串联管道和并联管道中，各管段的流量和能量损失分别满足什么关系？6.12工程中，对于串联管道和并联管道的水力计算，分别有哪两类问题？其计算方法如何？6.13工程中，对于分支管道的水力计算，主要有哪类问题？6.14表征孔口出流性能主要是哪三个系数?试述这三个系数的物理意义。6.15何谓自由出流？何谓淹没出流？若两类型相同的孔口在水下位置不同，而上、下游水位差相同，其出流流量有何差异？6.16在容器壁面上孔径相同的条件下，为什么圆柱形外管嘴的流量大于孔口出流的流量？二、选择题6.1 变直径管流，小管直径，大管直径，两断面雷诺数的关系是（ D ）。（A） （B） （C） （D）6.2 圆管紊流过渡区的沿程阻力系数（ C ）。（A）与雷诺数有关 （B）与管壁相对粗糙有关（C）与雷诺数及相对粗糙有关 （D）与雷诺数及管长有关6.3圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数（ B ）。（A）与雷诺数有关 （B）与管壁相对粗糙有关（C）与雷诺数及相对粗糙有关 （D）与雷诺数及管长l有关6.4两根相同直径的圆管，以同样的速度输送水和空气，不会出现情况（ A ）。（A）水管内为层流状态而气管内为紊流状态 （B）水管和气管内都为层流状态（C）水管内为紊流状态而气管内为层流状态 （D）水管和气管内都为紊流状态6.5沿程阻力系数不受雷诺数数影响，一般发生在（ D ）。（A）层流区 （B）水力光滑区（C）粗糙度足够小时 （D）粗糙度足够大时6.6圆管内的流动为层流时，沿程阻力与平均速度的（）次方成正比。（A）1 B）1.5 （C）1.75 （D）26.7两根直径不同的圆管，在流动雷诺数相等时，它们的沿程阻力系数（ B ）。（A）一定不相等 （B）可能相等（C）粗管的一定比细管的大 （D）粗管的一定比细管的小6.8比较在正常工作条件下，作用水头H、孔口直径d相同时，薄壁小孔的流量Q和圆柱形外管嘴的Qn，结果是（ B ）。（A） （B） （C） （D）不确定6.9外管嘴的正常工作条件为（ B ）。（A）， （B）， （C）， （D），6.10图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系为（ C ）。（A） （B） （C） （D）不确定 题6.10图 题6.11图6.11图示并联长管1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度为，通过两管的流量关系为（ C ）。（A） （B） （C） （D）6.12图示并联长管1、2、3，在A-B之间的水头损失为（ D ）。（A） （B） （C） （D）6.13并联管道阀门K全开时各管段流量为、，现关小阀门K的开度，其它条件不变，流量变化为（ C ）。（A）、都减小 （B）减小、不变、减小（C）减小、增加、减小 （D）不变、增加、减小题6.12图 题6.13图6.14长管并联管道，各并联管段（ A ）。（A）水头损失相等 （B）水力坡度相等（C）总能量损失相等 （D）通过的流量相等6.15 水在垂直管内由上向下流动，相距l的两断面间，测压管水头差h，两断面间沿程水头损失为（A）。（A） （B） （C） （D）题6.15图第7章 量纲分析与相似原理自测题一、思考题7.1什么是量纲？量纲和单位有什么不同？7.2什么是基本量纲？力学问题中常用哪些基本量纲？7.3什么是无量纲量？无量纲量有何特点？7.4如何判别几个基本物理量是相互独立的？ 7.5什么是量纲和谐原理？7.6何谓几何相似，运动相似和动力相似？试举例说明之。7.7什么是相似指标？若两流动相似，相似指标应该满足什么条件？7.8试写出佛劳德数、雷诺数、欧拉数的定义式及其物理意义。7.9什么是相似准则？模型试验方法如何选择相似准则7.10为什么工程中常常采用的近似模型试验方法？请举例说明之。7.11对于有压的粘性管流或其它有压内流，又应该考虑什么准则数？二、选择题7.1 速度、长度l、重力加速度g的无量纲集合是（ D ）。（A） （B） （C） （D）7.2 速度、密度、压强p的无量纲集合是（ D ）。（A） （B） （C） （D）7.3 速度、长度l、时间t的无量纲集合是（ D ）。（A） （B） （C） （D） 7.4 压强差、密度、长度l、流量Q的无量纲集合是（ D ）。（A） （B） （C） （D）7.5 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是（ A ）。（A）雷诺准则 （B）弗劳德准则 （C）欧拉准则 （D）其它7.6 雷诺数的物理意义表示（ C ）（A）粘性力与重力之比 （B）重力与惯性力之比（C）惯性力与粘性力之比 （D）压力与粘性力之比7.7 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的（ C ）。（A）1/2 （B）1/4 （C）1/8 （D）1/167.8判断层流或紊流的无量纲量是（ B ）。（A）弗劳德数 （B）雷诺数 （C）欧拉数 （D）马赫数7.9在水池中做船舶阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是（ A ）。（A）弗劳德数 （B）雷诺数 （C）欧拉数 （D）马赫数7.10弗劳德数代表的是（ B ）之比。（A）惯性力与压力 （B）惯性力与重力（C）惯性力与表面张力 （D）惯性力与粘性力7.11在管道阀门阻力试验时，首先考虑要满足的相似准则是（ A ）。（A）弗劳德数 （B）雷诺数 （C）欧拉数 （D）马赫数7.12欧拉数代表的是（A）之比（A）惯性力与压力 （B）惯性力与重力（C）惯性力与表面张力 （D）惯性力与粘性力一、静水压强量测实验（一）目的要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能；2.验证不可压缩流体静力学基本方程；3、测定另一种液体的重率；4、要求掌握U形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。（二）实验设备实验设备如下图所示。（三）实验步骤及原理 1、打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强p0等于大气压强pa。那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。2、关闭通气孔，将开口筒向上提升到一定高度。水由开口筒流向密封箱，并影响其它测压管。密封箱中空气的体积减小而压强增大。待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差，这个水柱高度h也等于，而U形管两液面的压差也应等于。3、如果将开口筒向下降到一定高度，使其水面低于密封箱中的水面，则密封箱中的水流向开口筒。因此，密封箱中的空气的体积增大而压强减小，此时p0pa，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：4、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A的绝对压强。设A点在密封箱水面以下的深度为h0A，在1号管和3号管水面以下的深度为h1A 和h3A，则： 5、由于连通管和U形管反映着同一的压差，故有：由此可以求得另一种液体的容重：。（四）注意事项 1、首先检查密封箱是否漏气（检查方法自己考虑）。 2、开口筒向上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一定要用手拧紧左边的固定螺丝，以免开口筒向下滑动。（五）量测与计算静水压强仪编号 ；实测数据与计算（表1.1、表1.2）。表1.1 观测数据名 称测压管液面高程读数液 面 高 程单 位厘米厘米厘米厘米厘米厘米厘米1212表1.2 计算算序项 目单位12121厘米23456注：设A点在水箱水面下的深度h0A 厘米。（六）回答问题 1、第1、2、3号管和4、6号管，可否取等压面？为什么？2、第1、4、6号管和1、3号管中的液面，是不是等压面？为什么？第 17 页 共 21 页 二、动量方程验证实验（一）实验目的1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。（二）实验原理应用力矩平衡原理如图2.1所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。力矩平衡方程：，式中：；。 图2.1 力矩平衡原理示意图 恒定总流的动量方程为若令，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面的作用力公式为：式中：；射流射向平板或曲面板后的偏转角度。时，。水流对平板的冲击力时，时，（三）实验设备实验设备及各部分名称见图2.2，实验中配有平面板和及的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。（四）实验步骤1、记录管嘴直径和作用力力臂。2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态(杠杆支点上的气泡居中)3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平 图2.2 动量原理实验仪板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录砝码质量和力臂。4、用体积法测量流量用以计算。5、将平面板更换为曲面板，测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。6、 关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。（五）注意事项1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。（六）实验成果及要求1、 有关常数。喷管直径d= cm， 作用力力臂L= 7 cm， 实验装置台号： 2、 记录及计算（见表2.1）。表