工程流体力学供参习

1、工程流体力学综合复习资料一、单项选择题1实际流体的最基本特征是流体具有 。A、粘滞性 B、流动性 C、可压缩性 D、延展性2、 作用在流体的力有两大类，一类是表面力，另一类是 。A、质量力 B、万有引力 C、分子引力 D、粘性力3、 若流体内某点静压强为 卩绝=0.7at，则其 。A、 p表=0.3at B、p表二-0.3 9.8 104Pap真p真C 匕=7mH2O D、旦=0.3 760mmHg水汞4、 液体总是从大处向这个量小处流动。A、位置水头 B、压力 C、机械能 D、动能5、高为h的敞口容器装满水，作用在侧面单位宽度平壁面上的静水总压力为。1A、h2 B 、1 h2 C、2 h2

2、D 、h2二、填空题1、 空间连续性微分方程表达式 。2、 静止液体作用在曲面上的总压力计算公式（水平分力） 和（垂直分力）。3、 缓变流断面上测压管水头为 。4、 长管是指。5、 欧拉数表达式为 ，其物理意义是 。6、 某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数-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。7、因次分析的基本原理是： 具体计算方法分为两种。扌旨 。9、压力中心是扌旨。10、计算水头损失的公式为 与 。三、简答题1、静压强的两个特性。2、节流式流量计的工作原理。3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？4、写

3、出实际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。5、分析流动阻力产生的原因。6、等压面的定义及其特性。7、简述研究流体运动方法。8、长管与短管的定义。9、流线的性质。10、并联管路的水力特征。四、计算题1、如图一输水系统，已知d/dzuOEm，吸入段长度l=15m，水的运动粘度6 2訂=1.8 10 m /s，水池液面表压强po =9800 Pa，过滤器两端接汞 -水压差计，-0.05m，设流动状态在水力光滑区，0.03m3/s。求：（1）吸入段水头损失hw吸=?（2）设泵出口泵压 p2 =0.8 106Pa，求泵的有效功率。注：1-带保险活门 0.53 2-弯头；=0.403-过滤器4-闸门

4、；=0.3232、 有泵管路如图所示，流量 Q =240m /hour，泵的吸入管长L1 =15m，沿程阻力系数' =°.°3，总局部阻力系数为'6 ；压力管长L2 = 60m，厂0.032= 10，管径为0.25m。求：（1）已知泵入口处真空表读数6.6mH 2O，求吸入高度h1。（2）两个液面高差h2 =24m，求泵的扬程H。3、直径257 mm的长输管线，总长 50km，起点高程45m，终点高程84m，输送相对密度（比重）=0.88的原油，运动粘度弋=0.276 10 Jm2/s，设计输量为Q=200t/h，求总压降。（按长管计算）4、曲面形状3/4个

5、圆柱，r = 0.8m，宽1 m，位于水平面以下 h = 2.4m处。求：曲面所受的液体总压力。5、 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Qi =30.012m /s，并引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 Q。=0.036m 3/s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？五、推导题1、 气体中声速C依赖于密度压强p、粘度。试用因次分析法导出声速C的一般表 达式。2、试应用伯诺利方程与水头损失公式推导孔口的定水头自由泄流的流量计算公式。答案选择题：1. A 2.A3.B4.C5.B填空题：1. 常数2. 与沿程水头损失相比，流速水头

6、和局部水头损失可以忽略的管路3. EU压力与惯性力之比Pv24.5.6.7.3因次齐次性（和谐性）原理雷利法、 n定理2 2益与仆2g水流在经过水泵时，由于泵的工作，使得单位重量的水体所增加的机械能8. 静止流体作用在固壁上的总压力的作用点 简答题：1、静压强的两个特性。答：（1）静压强的方向始终沿着作用面的内法线方向；（2 ）静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，与作用面方位无关。2、节流式流量计的工作原理。液流断面收缩，在收缩断答：节流式流量计的工作原理是：当管路中液体流经节流装置时，面处流速增加，压力降低，使节流装置前后产生压差。利用测压装置，通过测量压差便可计量流量的大小。3、

7、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？答：（1）所谓水力光滑管是指管流中粘性底层的厚度淹没管壁绝对粗糙度，管壁粗糙度对紊流核心区的流动几乎没有影响的管路；（2） 所谓水力粗糙管是指管流中粘性底层的厚度不足以覆盖管壁绝对粗糙度，管壁粗糙度对紊流核心区的流动影响显著；（3） 两者并不是固定不变的，粘性底层厚度随着雷诺数的变化而改变，水力光滑管与水力粗糙管之间可以相互转化。4、写出实际总流的伯努利方程并说明适用条件和各项意义。2 2答：（1 ）实际流体总流的伯努利方程是 z, B 4 =勺比沁 hw1 2。Y 2g匕Y2g心（2）适用条件：不可压缩流体、稳定流、质量力只有重力、所取断面为

8、缓变流断面、所取断面间具有共同的流线。2（3）各项意义：z比位能；卫一一比压能； 比动能；hw1,水头损失72g5、分析流动阻力产生的原因。答：流动阻力产生的根本原因是：流体质点摩擦所表现的粘性和流体质点碰撞所表现的 惯性。6、等压面的定义及其特性。答：等压面是指静止流体当中压力相等的点组成的面，其特性包括：a）等压面与质量力相正交；b）等压面不能相交。7、简述研究流体运动方法。答：描述流体运动的方法有两种：拉格朗日法和欧拉法。（1）拉格朗日法：又称为质点法、跟踪法，是以流体质点为研究对象，观察流体质点在不同时刻的运动要素的变化规律，综合足够多质点的运动情况以了解整个流体的运动。（2 ）欧拉法

9、：又称为站岗法、流场法，是以空间点作为研究对象，观察不同时刻流经这 一空间点的各质点的运动要素的变化规律，综合足够多的空间点得出整个流体运动的规律。8、长管与短管的定义。答：（1）长管是指：相比较于沿程水头损失而言，局部水头损失和流速水头可以忽略的管路；（2）短管是指：相比较于沿程水头损失而言，局部水头损失和流速水头不能忽略的管路。9、流线的性质。答：流线的性质包括：（1 ）稳定流时，流线的空间方位与形状不随时间改变，流线与迹线相重合;（2）不稳定流时，流线的空间方位与形状随时间而改变；（3）流线不能相交也不能折转。10、并联管路的水力特征。答：并联管路的水力特点是：a）进入各并联管的总流量等

10、于流出各并联管的流量之和；b）不同并联管的单位重量液体的能量损失（水头损失）都相等。四、计算题：1、解:流动状态在水力光滑区二 d23.14 0.2，Re 二四二 0.955 0.2 =106111v1.810 止则，吸入段沿程水头损失: 吸 =0.017515550.061m0.2 2 7.8d 2g由汞水压差计可得过滤器3产生的局部损失为:hj3 =126 ：h =12.6 0.05 = 0.63m则，吸入段局部水头损失:则，吸入段总水头损失 hw吸 =hf吸 hj吸二0.061 - 0.707 = 0.768m（2）列水池断面0和泵出口断面2伯努利方程：则，泵的有效功率为：N泵二QH =

11、9800 0.03 84.45 = 24.8kW2、应九茸一= L水.b吸入言解：(1 )取a、b两断面列伯努利方程:(2 )取a、c两断面列伯努利方程:3、解：射流加于平板的作用力只能垂直于平板，设平板对水体的反作用力为R。取0、1、2三个断面间水体作为控制体，建立坐标系，并分析其受力及运动特性如图。列动量方程：由Vi = V? = V。= 30m / s由y方向动量方程可得:sin 如 QPQ2V2q2=- - arcs inQllQ2丿=arcsin。心2二 300.0360.012由x方向动量方程可得:R - - :?Q2v2 cos* 亠卜Q0v0= T03 0.024 30 cos

12、30 - 103 0.036 30= 456.5N则：射流加于平板上的力与R等值反向。.Qm ,2001000Q 4、44、解：（1） v = 23600_880 = 1.218m/ sA 兀d 3.14 汇 0.257由于2000<Re<105，管路流动位于紊流的水力光滑区，则:0.31640.3164411341二 0.031则，管路水头损失为:人伯_2d 2g= 0.03150 1 03 1.2 1 820.257 2 9.8二 450 m（2）取起点（1）和终点（2）两断面列长管的伯努利方程:5、解：曲面所受静水总压力可分解为Px、Pz,如图所示。(1) 水平分量：FX;&

13、#39;hCA = h-丄 r =9800： i2.4-竺0.8=15.68kNI 2丿I 2丿(方向)(2) 铅垂分量：,32 )f32 )Pz “V门 rh r2 =9800： 10.8 2.43.14 0.82 =33.59kN4.4（方向：J ）则：液体总压力 P = , R2 Pz2 二 15.682 33.592 =37.07kNP33 59P与水平方向的夹角为 v - arctan -二arctan65.0 (方向： )PX15.68五、推导题：1、气体中声速 C依赖于密度T、压强p、粘度J。试用因次分析法导出声速 C的一般 表达式。解：qLT1、pML-1T-1、pML-3、pML-1T-2，利用雷利法可