工程流体力学期末试卷及解析.doc

安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（上）试题解答（A）一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题2.5分，计30分)1在一定剪切力作用下，能够变形的物质都叫做流体。2流体之所以作为连续介质假设，是因为我们所研究的对象是由大量分子组成的宏观流体的机械运动。3流体的体积压缩系数P是一个有因次的物理量，其单位与流体压强的单位相反。4有势质量力的势函数与流体压强之间的关系可以写成 。5冷、热流体的相对压力沿高度方向的变化规律是不同的，位置越高的地方，冷气体的相对压力越大。6在稳定流场中，流体的当地加速度为零；在均匀流场中，流体的迁移加速度为零。7由速度分布式 可知，该速度场为三维的不稳定速度场。8若流场中流体质点的流线与迹线均为圆周线，那么该流场一定是有旋流场。9在不可压缩三维无旋流场中，流函数与速度势函数同时满足拉普拉斯方程。10对于稳定的缓变流来说，在流道的某一过流截面上，各点的都相等。11由可知，通过圆管内层流流动的流体，其体积流量与管径的平方成正比。12在紊流附面层的层流底层区内，由于流体是分层流动的，所以该区域定为无旋流动。二、解答题：(每小题6分，计36分)1、在一直径为200 mm的圆筒内置一同心小圆筒，两筒之间的间隙为1.0 mm，其间充满动力粘度为0.52 Pas的油液，相对移动速度为0.5 m/s，问每米长圆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：因间隙很小，认为间隙内油液的速度分布为线性变化，因而其速度梯度为 每米圆柱体与油液的接触面积为 将以上数据代入牛顿内摩擦定律公式，则得到每米长圆筒所受的摩擦力为 2、某密闭圆筒形容器内充满液体水，在以等角速度8.0 rad/s旋转的同时，还以等加速度a2.2 m/s2向上提升，试写出容器中液体水的等压面方程式。已知：8.0 rad/s，a2.2 m/s2，g9.8 m/s2。解：取圆柱坐标系，坐标原点取在旋转抛物面顶点上。得等压面微分方程为 积分上式得 代入已知数据，得等压面方程为 3、已知流体质点沿流线方向的速度分布式为 ，试写出流线方向的加速度表达式。解：流线方向的加速度表达式为 4、已知平面流场的速度分布为 ，问流场中（1，1）点处的角变形速度及体积膨胀率各为多少？解：角变形速度为 体积膨胀率为 5、已知某油嘴出口流量为3.92105 m3/s，油嘴前压力表读数为0.25MPa，燃油密度为850 kg/m3，油嘴流量系数取0.82。问油嘴的出口直径需要多大？已知：Q3.92105 m3/s，pm0.25MPa，850 kg/m3，0.82。解：由管嘴出流计算式，有 油嘴的出口直径为 6、某一煤粉颗粒的体积V03.051012 m3，表面积A01.25107 m2，密度s1200 kg/m3，在静水中自由沉降，阻力系数CD0.45，问其自由沉降速度为多少？已知：V03.051012 m3，A01.25107 m2，s1200 kg/m3，CD0.45。解：由颗粒的自由沉降速度计算式，得煤粉颗粒自由沉降速度为 三、计算题：(第1、2小题、每小题12分，第3小题10分，计34分)1、流量为0.065 m3/s的水，流过如图所示的变直径管段，截面处管径d1250 mm，截面处管径d2150 mm，、两截面高差为2.0 m，截面压力p1125 kN/m2，压头损失不计。试求截面的压力及水银压差计的读数。(12分) 已知：Q0.065 m3/s，d1250 mm，d2150 mm，H2.0 m，p1125 kN/m2。解：(1) 由连续性方程，得 (2) 列出、两截面间的伯努利方程，基准面取在截面上；同时列出U型管的静力学方程， 得 2、水从密闭容器A沿直径d25 mm、长度30 m的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压力p1196.2 kPa，水面高H11.0 m，H25.0 m，沿程阻力系数0.025，局部阻力系数：阀门Kv4.0，弯头Kb0.3，试求水的流量。(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) 列两容器液面间的伯努利方程，基准面取在地面上，得 则 阻抗为 由式(576) ，得流量为 3、有一长为15 m、横截面半径为2.0 m的半圆形底驳船如图所示，其吃水深度为2.2 m，在水中以9.0 km/h的速度行驶，水温为20(1.0106 m2/s，1000 kg/m3)，若按绕流平板考虑，并忽略端部效应的影响。试计算：(1) 驳船中部外侧附面层的厚度；(2) 驳船中部外侧壁面上的切应力；(3)* 驳船克服摩擦阻力所需要的功率(注：该小题附加5分)。 已知：L15 m，u9.0 km/h2.5 m/s，1.0106 m2/s，1000 kg/m3。解：(1) 先确定临界转变点的位置，取Rexc5105。由 ，得 因此，可以认为驳船外侧面上的附面层均为紊流附面层。(2) 驳船中部的流动雷诺数为 那么，驳船中部外侧附面层的厚度为 (3) 驳船中部外侧壁面上的切应力为 (4) 驳船末端的流动雷诺数为 驳船克服摩擦阻力所需要的功率为 安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（上）试题解答（A）安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（上）试题解答（A）安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（上）试题解答（A）安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（上）试题解答（A）安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（下）试题解答（A）待续安 徽 工 业 大 学2006级流体力学与流体机械（下）试题解