流体力学试卷及答案

流体力学试卷及答案 工程流体力学综合复习资料 一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。9、 外径为D，内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为 D?d 。 4 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数?h?4cm，通过的流量为2L/s，分析当汞水压差计读数?h?9cm，通过流量为L/s。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是。 3、因次分析的基本原理是：；具体计算方法分为两种。 4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是。 6、泵的扬程H是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为与。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 三、简答题 1、 稳定流动与不稳定流动。 2、 产生流动阻力的原因。 3、 串联管路的水力特性。 4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 5、 静压强的两个特性。 6、 连续介质假设的内容。 7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。 8、 因次分析方法的基本原理。 9、 欧拉数的定义式及物理意义。 10、 压力管路的定义。 11、 长管计算的第一类问题。 12、 作用水头的定义。 13、 喷射泵的工作原理。 14、 动量方程的标量形式。 15、 等压面的特性。 16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。 17、 分析局部水头损失产生的原因。 18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 19、 流线的特性。 四、计算题 3 1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q10.012m/s，并引 3 起射流的剩余部分偏转一角度 ?。已知射流速度为30m/s，总流量Q00.036m/s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？ 2、有泵管路如图所示，流量Q?240m3/hour，泵的吸入管长L1?15m，沿程阻力系数?1?0.03，总局部阻力系数为?1?6；压力管长L2?60m，?1?0.03，?2?10，管径为0.25m。 求：（1）已知泵入口处真空表读数6.6mH2O，求吸入高度h1。 （2）两个液面高差h2?24m，求泵的扬程H。 3、水平直管半径为R，不可压缩流体作层流流动，其半径r处点流速为，并等于管内平均流速V。求证：r? 2R 2 4、如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设d?0.5m，h ?2m，H?2.5m。试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。 V2 5、如图水泵进水系统，h=3m，管径d=0.25m，12断面间的总水头损失hw?8.5，断面2处的 2g 真空度为 pv ?4.08mH2O，求流量。 参考答案 一、判断题 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ? ，斯(m/s) 2 3、 因次和谐的原理，定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 a1v12pav 5、 z1?h1?2?2?22?z2，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力 ?2g?2g p1 只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 2 ? cs ?uundA?F lV2V2 8、 hf?，hj? d2g2g 9、 T?A du ，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，值始终保持一常数 dy 10、 总压力的作用点 三、简答题 1、 稳定流动与不稳定流动。-在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。 2、 产生流动阻力的原因。-外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。 3、 串联管路的水力特性。-串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。 4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？-不是固定不变的。通过层流边 水力光滑管；?水力粗糙管。层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。? 5、 静压强的两个特性。-1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。 6、 连续介质假设的内容。-即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度，压力等）。这些方程包括描述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。 a1v12pav 7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为（z1?，其适用?h1?2?2?22?z2） ?2g?2g p1 条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。 8、 因次分析方法的基本原理。-就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群，从而使变量减少。 2 Eu? 9、 欧拉数的定义式及物理意义。-10、 压力管路的定义。-凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。 11、 长管计算的第一类问题。已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定p ?V2，其物理意义为压力与惯性力的比。 12、 作用水头的定义。-任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m。 13、 喷射泵的工作原理。- 喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴，并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷嘴附近的液体(或气体)被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。 14、 ? cs ?uxundA?Fx，?uyundA?Fy，?uzundA?Fz三个方程为动量方程的 cs cs 标量形式。 15、 等压面的特性。-作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。 16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。- ?(?ux)?(?uy)?(?uz) ?0，其物理意?t?x?y?z 义为：流体在单位时间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为 零。 17、 分析局部水头损失产生的原因。-(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。(b) 流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失 ，在旋涡中粘性力作功。(c)在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。 18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。- Re? 雷诺数： VL ? ? ?VD ?惯性力与粘性力之比 V2 Fr? gl 惯性力与重力之比 富劳德数： Eu? p ?V2压力与惯性力之比 欧拉数： 19、 流线的特性。- (1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。 (2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。 (3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。 (4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。 四、计算题 1、作用在流体的质量力包括 （ D） 压力 摩擦力 表面张力 惯性力 2、 层流与紊流的本质区别是：（ D ） A. 紊流流速层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数Qn C Q 36图示为一水泵管路系统，断面2-3为水泵进出口断面，水泵扬程H的计算为 （ C ）。 A H=Z B H?P1 ?P2 ? C H=Z+hw0-2 +hw3-5 D H=Z+hw3-5 37.理想流体的总水头线沿程的变化规律为（ A ）。 A.沿程下降 B.沿程上升 C.沿程不变 D.前三种情况都有可能 38.下面的流动中哪个是恒定非均匀流？（ D ） A.湖中绕等速行驶的船只的水流 B.水位不平稳时绕过桥墩的水流 C.水箱水位下降过程中流经长直管道的水流 D.水箱水位稳定时流经渐扩管的水流 39.圆管层流过水断面上的速度分布呈（ A ）分布。 A.旋转抛物面型 B.对数或指数规律 C.线性 D.均匀 40.气体与液体的粘度随着温度的升高分别( D )。 A.减小、减小 B.减小、增大 C.增大、增大 D.增大、减小 二、是非题（每题一分，共10分） 1、连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。 （） 2、当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少（x ） 3、当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊流。（x ） 4、经过大量实验得出,雷诺Re2000时,流型呈层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他 单位制应有 另外数值。 ( x) 5、恒定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。 （ ） 6、尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的试 验。 （） 7、对于薄壁小孔口出流的全部完善收缩，流量系数为?0.82 （ ） 8、管道突然扩大的局部水头损失系数的公式是在没有任何假设的情况下导出的。（x ） 10、紊流实质上是非恒定流。（ ） 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。（） 12、实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,与雷诺数的大小无关。（ ） 13、粘性底层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ X ） 14、流体总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（ ） 15、.离心泵启动时,为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（ ） 16、叶片出口方向与叶轮的旋转方向相反，这种叶型叫做前向叶型。(X ) 17、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（ ） 18、园管中层流的雷诺数必然大于3000。? X ? 19、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ） 20、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （ X ） 21、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 ( ) 22、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 ( ) 23、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （ X ） 24、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。? ? 26、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ? X ? 27、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。( ) 28、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。( X ) 29、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（ ） 30、液体流动时流线相互平行，该流动一定为均匀流动。 （ X ） 31、对离心泵，气蚀余量大不容易发生气蚀现象 （ ） 流体力学、连续介质、恒定流：扬程：马赫数：气蚀余量：运动相似：流体的粘性：层流、雷诺数、 25、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 （ X ) 流线：相似工况点 泵的相似律：断面平均流速 短管：比转数、滞止参数，音速、质量力、 相对压强、真空、层流底层。 1、简述能量方程应用条件？ 2、什么是气蚀现象？ 3、简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。 4、简述离心泵的工作原理. 5、.离心泵起动时，为什么要把出口阀门关闭？ 6、能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？ 7离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？ 8、简述离心泵工况调节的方法 9、简述无限空间淹没紊流射流特征 10、通常离心泵产生气蚀的原因有哪些？ 11、何谓静压强？静压强的两个特性？ 12何谓长管?何谓短管?虹吸管、并联管道分别可用哪一种管道(长管还是短管)计算? 13、简述能量方程应用条件？ 14、何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？ 1.质量力：作用在所取流体A的每一个质点上，并与A的质量成正比，这种力称为质量力。 2.黏性：流体流动时，其内部出现相对运动，则各质点之间会产生切向的摩擦力以抵抗其相对运动，流体的这种性质称为黏性。 3.流体静压强：指流体处于平衡或相对平衡状态时，作用在流体的应力只有法向应力，没有切向应力。此时，流体作用面上的负的法向应力即为流体静压强。 4.流线：流线是在某一瞬时速度场中所做的一条曲线，位于这条曲线上的每个质点在该瞬时的速度矢量都与此线在该点相切（是欧拉法的几何表达） 5.恒定流：流线中所有的流动参数（u，p，T等）都不随时间变化，这样的流动称为恒定流。 6.：均匀流：在不可压缩流体中流线皆为平行直线的流动称为均匀流 7.：局部水头损失：在边壁沿程急剧变化，流速分布发生变化的局部区段上，集中产生阻力称为局部阻力，由此引起的水头损失称为局部水头损失。 8.黏性底层：在紧靠壁面的这一薄层内，质点受到惯性作用很小，黏性阻力起主要作用，流体仍保持层流流态，称为黏性底层或层流底层。 9.水泵的气蚀现象(汽化压强下，气泡的形成，发展和破灭，以致材料受到损坏的过程) 10.水泵允许的吸上高度：在泵的进口（1-1）断面安装真空表，用1-1断面的真空值来控制气蚀的发生，1-1断面的真空高度Hs=Pa-P1/r称为吸上真空高度。 11.水泵的气蚀余量：将水泵的吸入口断面的能量与汽化压强只差称为气蚀余量。 12.水泵的工况点：将泵与风机的性能曲线与管路性能曲线用相同的比例尺绘在同一张图上，两条曲线的交点就是泵与风机的工况点。 13.绝对压强：以没有气体存在的绝对真空作为零点起算的压强称为绝对压强。 14.相对压强：以同高程的当地大气压Pa作为零点起算的压强称为相对压强。 15.拉格朗日法：将整个流体的运动作为各质点的运动的总和。 全国考研专业课高分资料 中北大学 流体力学 期末题 目录 第四模块 期末试题 . 3 中北大学xxxx学年第1学期期末考试 . 3 流体力学考试试题（A） . 3 流体力学考试试题（A）参考答案 . 6 中北大学xxxx学年第1学期期末考试 . 8 流体力学考试试题（A） . 8 流体力学考试试题（A）参考答案 . 11 第四模块 期末试题 中北大学xxxx学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A） 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ） A、牛顿流体 B、非牛顿流体 C、理想流体D、无黏流体 2牛顿内摩擦定律? ? dududy 中的 dy为运动流体的（ ） A、拉伸变形 B、压缩变形 C、剪切变形 D、剪切变形速率 3平衡流体的等压面方程为（ ）A、fx?fy?fz?0 B、fx?fy?fz?0 C、 fxdx?fydy?fzdz?0 D、fxdx?fydy?fzdz?0 4金属测压计的读数为（ ）A、绝对压强 p?B、相对压强pC、真空压强pvD、当地大气压pa 5水力最优梯形断面渠道的水力半径R ?（） A、h/4 B、h/3 C、h/2 D、h 6圆柱形外管嘴的正常工作条件是（）A、l?(34)d,H0?9m B、l?(34)d,H0?9m C、l ?(34)d,H0?9m D、l?(34)d,H0?9m 7完全潜水井的产水量Q与（ ） A、渗流系数k成正比B、井的半径r0成正比 C、含水层厚度H成正比D、影响半径R成正比 8理想流体的切应力?（ ）。A、 0B、 ? du C、 ?l 2 udy)2D、?dudy ( ddy+?l2(dudy )2 9在工程流体力学中，常取的基本量纲为（ ）A、质量量纲M、长度量纲L、时间量纲T B、流量量纲Q、长度量纲L、时间量纲T C、压强量纲P、长度量纲L、时间量纲TD、压力量纲P、长度量纲L、温度量纲T 10静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力Px A、 ?pcAx?ghcAx，式中的（ ） pc为受压面形心处的绝对压强 B、pc为压力中心处的相对压强 C、Ax为受压曲面的面积 D、Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积 11圆管紊流运动的断面流速分布为（） A、平面 B、抛物面C、双曲面 D、对数曲面 12从本质上讲，紊流应属于（ ） A、恒定流 B、非恒定流C、均匀流 D、恒定非均匀流 13工程流体力学中描述流体运动的方法一般采用（ ） A、欧拉法 B、普兰特法C、拉格朗日法 D、尼古拉兹法 14已知不可压缩流体的流速场为ux ?f(y,z),uy?f(x),uz?0，则该流动属于（） A、一元流 B、二元流 C、三元流 D、非恒定流 15理想流体是指（ ） A、忽略密度变化的流体B、忽略温度变化的流体 C、忽略黏性变化的流体D、忽略黏性的流体 二、 多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是 符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。 161个工程大气压=（ ） A、98kPa B、10mH2O C、1.0kgf/cm D、760mmHg E、101.3kPa 17下列关于长管水力计算的说法中，正确的有（ ） A、串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和 B、串联管路的总流量等于各支路的流量之和 C、并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失 D、并联管路各支路的水头损失相等 E、并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量之和 18下列关于压力体的说法中，正确的有（ ）A、当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，PzB、当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，Pz C、当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，PzD、当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，PzE、当压力体和液体在曲