山东理工大学流体力学考试样题及答案

山东理工大学 流体力学试卷纸（A ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线.适用专业农机06机设06考核性质考试闭 卷命题教师夏连明考试时间100分钟题号一二三四五六七八九十十一总分得分评阅人复核人 一、 填空题（30分，每空2分） 1.液体 与气体属于流体，它们静止时不能承受切应 力。 2.水的体积压缩系数p=510-10m2/N,当水所受压强等温增加2107pa时，其密度增加1% 3.研究流体运动的两种方法是 欧拉法 和 拉格朗日法 4.连续性方程的实质是在运动流体中运用 质量守恒 定律 5.在流体流动中，流场中各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为 定常 流动。 6管中湍流的切应力分为 脉动切应力 和 粘性切应力 。 7.在设计管中流动模型时常用的是 雷诺 模型法。 8.研究湍流现象采用的方法是 统计 时均 法。 9.当圆管中流体作层流时，动能修正系数为 2 ，动量修正系数为 4/3 。 10.重力场中连续，均匀、不可压缩流体的静压强基本公式是 z+p/g=c 。 11.二元不可压缩流场中，Vx=5x3,Vy=15x2y,当x=1m,y=2m点处的速度是 30.41m/s ，加速度是 167.7m/s2 。二判断并改正错误（10分，每题2分） 1管路计算中长管指的是长度很长的管。（）长管指的是管中局部阻力可以忽略的管，与长度无关 2.当Re2320时，管中流动只有湍流。（）Re2320时，管中流动可能有湍流 3.平衡流体指的是所受合力为零的流体.（）平衡流体是指与容器或地球无相对运动的流体 4.欧拉模型法用于自动模型区中的管中流动、风洞试验以及气体绕流等情况。（） 5.在流场中奇点是实际存在的点.（）奇点在流场中不是实际存在的，只是理想模型。三简答题（30分，前四体每题5分，第五题10分） 1.流线的定义及特点？流线是流场中的瞬时光滑曲线，曲线上各点的切线方向与该点的瞬时速度方向一致。（3分）流线的特点：（1） 定常流动中流线形状不随时间变化，而且流体质点的轨迹与流线重合（4分）（2） 实际流场中除驻点和奇点外，流线不能相交，不能突然转折(5分) 2.写出动量方程式并对其中每项的意义作出说明？（2分）左边表示作用在控制体中作用力包括控制体外部流体对控制体内部的作用力，也包括控制体内流体的质量力等(3分)右边第一项表示控制体内流体动量对时间的变化率。（4分）第二项表示控制体流出、流入净动量，即流出、流入动量之差，流出动量与流入动量不等而产生的力。（5分） 3.写出尼古拉兹曲线的5个区域及雷诺数的范围？层流区：Re2320;(1分) 临界区2320Re4000 （2分）光滑管湍流区 4000Re（5分） 共 3 页 第 1 页山东理工大学 流体力学 试卷纸（A ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线. 4.水力光滑管和水力粗糙管是如何区分的？湍流分为三个区域：粘性底层、过渡区和湍流核心区（1分）当绝对粗糙度粘性底层厚度时，为水利粗糙管（5分） 5.写出欧拉平衡方程式的推导过程？在平衡流体中任取一个微元六面体ABCDE，设ABdx, AC=dy, AD=dz均为无穷小量，A点密度为r，压强为p。(1分)质量力：（3分）表面力： (6分)因为流体保持平衡，它在任何方向的合力均为零，故其平衡的条件为： （8分）（10分） 四、证明、计算题（30分，每题10分）1. 流体在长为l的水平放置的等直径圆筒中做定常流动，若已知沿程损失系数为,管壁切应力为，截面平均流速为v,流体密度为，证明：=v2/8证明：设管道前后的压力差为p，则沿程的水头损失为hf=p/g(2分)又因为（4分）（10分） 共 3 页 第 2 页山东理工大学 流体力学试卷纸（A ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线.2.皮托静压管与汞差压计相连，借以测定水管中的最大轴向速度vmax,已知h=400mm,d=200m,vmax=1.2v ,试求管中的流量 3.水平放置的变径弯管中，水流流量为Q=100l/s，直径d1=300mm,d2=200mm,进口断面压强p1=17.6N/cm2,转角=60。求水流对弯管的作用力。 共 3 页 第 3 页 山东理工大学 流体力学答案及评分标准（B ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线.适用专业农机06机设06考核性质考试闭 卷命题教师夏连明考试时间100分钟题号一二三四五六七八九十十一总分得分评阅人复核人 一、 填空题（30分，每空2分，与答案不同的不得分）1.流体运动时内部产生切应力的这种性质叫做流体的 粘性 2研究流体运动的两种方法是 拉格朗日法 和 欧拉法 3.如果流场中的速度、压强等物理量均与空间坐标无关，这种场称为 均匀场 4.理想流体的伯努利方程式为 5.在设计风洞实验，气体绕流实验时采用 欧拉 模型法6.假如正三角形管道的边长为a,则其水力直径为 7.尼古拉兹曲线曲线分为层流区、 临界区 、 光滑管湍流区 过渡区和 粗糙管湍流区 8.已知海水相对密度为1.025，patm=101300Pa，则在海水深度为100米处的计示压强和绝对压强分别为 1005500 Pa和 1106800 Pa.9.流体的力学相似包括 几何相似 、运动相似 和动力相似二判断并改正错误（10分，每题2分，判断正确得1分，改正得1分，正确的命题判断正确为2分） 1流体流体质点是宏观尺寸非常小而微观尺寸足够大的物理实体。（T） 2.当Re2320时，管中流动层流和湍流都可能存在。（T） 3.流体的平衡指的是流体对地球没相对运动.（F） 流体平衡包括对地球没有相对运动和容器没相对运动 4.雷诺模型法用于水工结构，明渠水流，波浪阻力以及扎空出流等情况。（F） 弗雷德模型法用于水工结构，明渠水流，波浪阻力以及扎空出流等情况 5.在流场中流线是不能相交的.（F）流线中除了奇点和驻点外，流线不能相交。三简答题（30分，共6题，每题5分） 1.写出流体质点和连续介质的概念？所谓流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。（2分）连续介质是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连续不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的介质。（5分） 2.写出连续性方程式以及其在定常流动和不可压缩流体流动中的公式？（3分）其在定常流动下的公式为： （4分）在不可压缩流体流动中为 （5分） 3.管路计算中的长管和短管是如何定义的？长管中水头损失绝大多数为沿程损失，而局部损失相对可以忽略的。（2.5分）短管中水头损失中沿程损失和局部损失各占一定比例。（5分） 共 3 页 第 1 页山东理工大学 流体力学 答案及评分标准（B）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线. 4.水力光滑管和水力粗糙管是如何区分的？湍流分为三个区域：粘性底层、过渡区和湍流核心区（1分）当绝对粗糙度粘性底层厚度时，为水利粗糙管（5分） 5.写出质点导数的表达式并说明质点导数包含哪两部分？质点导数表达式为; （3分）质点导数包括两部分即：本地导数 （4分）迁移导数： （5分）6.何为等压面？等压面有哪些基本性质？答：流体中压强相等各点所组成的平面或曲面叫作等压面。等压面性质如下：1） 等压面也是等式面 2）等压面与单位质量力矢量垂直 3）两种不相混合平衡液体交界面必然是等压面 四、证明、计算题（30分，每题10分）1、 水射流直径 d=5cm，速度=20m/s，平板法线与射流方向夹角为30度，在下列条件下：1）平板固定不动，2）平板按图示方向以8m/s移动。求作用在平板法线方向上的作用力（10分）。解：1.选取固结于平板上的流体为控制体，坐标x方向和板平行，y方向和板垂直，（2分）应用动量定理： （3分）1） 当板固定不动时：（5分）2） 当板运动时，流量和速度都需要取相对值，（6分） （10分） 共 3 页 第 2 页山东理工大学 流体力学答案及评分标准（B ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： 装订线.2.用皮托静压管测气体管道轴心速度Vmax, 皮托管与倾斜洒精差压计相联，如图所示。已知d=200mm, sin=0.2, l=75mm,气体密度为1.66kg/m3, 洒精密度为800k