工程流体力学供参习

1、For personal use only in study and research; not forcommercial use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 OA、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“绝=0.7，则其 。A、 pl: = 0.3at B、p& = -0.3x9.8x 104P«C、!- = 7ihH,O D、=03x760mmHg 卩水'卩汞4、液体总是从大处向这个量小处流动。

2、A、位宜水头 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而上的静水总压力为，A、XrB、ylr C、2ytr D、2二、填空题1、空间连续性微分方程表达式O2、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/? = 4<7“，通过的流量为2L/s , 分析当汞水压差L/sq7、因次分析的基本原理是：计读数A/? = 9cm,通过流量为具体计算方法分为两种08 .泵的扬程H是指O9.压力中心是指010、计算

3、水头损失的公式为与O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，两者是否固逹不变？4、写岀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、等压而的沱义及其特性。7、简述研究流体运动方法。8、长管与短管的泄义。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= d2 = 0.2/h，吸入段长度/ = 15m ,水的运动粘度v = 1.8x10-6w2/5,水池液面表压强內=9800%,过滤器两端接汞-水压差计，A/z = 0.05/?/，设流动状态在水力光滑区，Q = 0.03?3/s。

4、求:（1）吸入段水头损失久吸=?（2）设泵出口泵压p2 =0.8xl06/t求泵的有效功率。3过滤器4闸门易=0.322、有泵管路如图所示，流量Q =泵的吸入管长厶=15加，沿程阻力系数人=0.03 ,总局部阻力系数为话=6：压力管长厶2 =60?，人=0.03,羽2 =1°, 管径为G 25,n o求：（1）已知泵入口处真空表读数6 6mH2° ,求吸入髙度林。（2）两个液而髙差他=24?，求泵的扬程丹“3、直径257mm的长输管线，总长50km，起点高程45m ,终点髙程84叫 输送相对密度（比重）5 = 0.88的原油，运动粘度v = 0.276x10-4wi2/j,

5、设计输量为Q = 200t/h,求总压降。（按长管计算）4、曲而形状3/4个圆柱，r = 0.8w ,宽1 m ,位于水平面以H h = 2Am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 =0.012m3/s.并引起射流的剩余部分偏转一角度Q。已知射流速度为30m/s,总流量Q>=0.036m3/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、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.

6、A2. A3.B4.C5.B填空题：1 3/（0心）工（刊丄69冬）_0 dt dxdydz.2. Px = yhcAx P： = /V3. 軽4与沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的管路压力与惯性力之比6.7.8.9.3因次齐次性（和谐性）原理雷利法、71宦理水流在经过水泵时，由于泵的工作，使得单位垂呈的水体所增加的机械能10.静止流体作用在固壁上的总压力的作用点三、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而的内法线方向:（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。答：节流式流量计的工作原理是：当管路

7、中液体流经节流装置时，液流断而收缩，在收缩断 而处流速增加，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 虽:流量的大小。3、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固左不变?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）两者并不是固左不变的，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。答：（1）实际流

8、体总流的伯努利方程是石+丛+竽L = Z2+学+九。卩 2g y 2g'（2）适用条件：不可压缩流体、稳左流、质量力只有重力、所取断而为缓变流断而、所 取断而间具有共同的流线。2（3）各项意义：2比位能；匕比压能；比动能：一一水头损失 /2g5、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、等压而的泄义及其特性。答：等压而是指静止流体当中压力相等的点组成的面，英特性包括：a）等压面与质量力相正交：b）等压而不能相交。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

9、、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：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）稳立流时，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）不稳左流时，流线的空

10、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、通水塔解：（1）管道流速：v = = 4xO3. = 0.955/7/5 壮厂 3.14x02流动状态在水力光滑区，Re = = a9：）5x°；2 =106111 u 1.8x10"0.25则，吸入段沿程水头损失："牛275磊翥"。6加由汞水压差计可得过滤器3产生的局部损失为：g = 12.6A/? = 12.6x0.0

11、5 = 0.63加则，吸入段局部水头损失:h 讥=© + 2. + < )= + 你=(0-53 + 2 x 0.4 + 0.32)+ 0.63 = 0.707加则,吸入段总水头损失饥 =存吸+巧吸=0.061 +0.707 =0.768加（2）列水池断而0和泵出口断而2伯努利方程:%+4+卫+丹乂 +邑+二+九y 2g/ 2gc 9800 c c 0.8X1060.9552八“。=> 00 + H = 3ff 0.768 n H = 84.45/77980098002x9.8则，泵的有效功率为：= yQH =9800x0.03x84.45 = 24.SkW2、压_L犷b

12、谦A2/a解：(1)取6 b两断而列伯努利方程:7 +几+叮_7 +叽亠h +/； 乙 + + 亍一 Zb+ + "归-b + ,lja-bY 2g / 2g4亠卩=卩=2 =翌= 1.359/n/5 < b A nd1 3.14x0.252,；h v2 nn 15 1.3592 ni7nz 1 d 2g 0.25 2x9.8v2 1 3592hfa =y = 61 = 0.565/hZ 乙2g2x9.8i 3502二>0 =九一6.6 + 二一+ 0 J70 + 0.56512x9.8=> h、= 5.17 m(2)取Q、C两断而列伯努利方程:乙+ 么 +才+ H

13、=Z< +厶 + 才+ ta-c + hg.Y 2g/ 2ghfa = hth ,+/. = 0.170 + Z= 0.170 + 0.03 = 0.85/nz Z zi 2g0.25 2x9.8v21 3592hg = hja_b + hg = 0.565 + S2 = 0.565 +10- = 1.507加=>H= h2 + 0.85 +1.507 = 24 + 0.85 + 1.507 nH = 26.31m3、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為取0、2三 个断而间水体作为控制体，建立坐标系，并分析其受力及运动特性如图。列动量方程：兀：一R =

14、 pQ2vz cos a _y: 0 = pQ2v2 sin a 一 pQv由于 vt = v2 = v0 = 30m / s由y方向动咼方程可得:=> a = arcsin=arcsi n0.0120.036-0.012= 30°R = -pC2v2 cos a+ pQ片由 X 方向动量方程可得：=一 10 x 0.024 x30x cos 30° + 103x 0.036 x 30=456.57V则：射流加于平板上的力与R等值反向。AQm , 200x1000耳 4x4、解：(1) v = = = 一=1.218/5A nd1 3 14X0.257?vd1.218

15、x0.257Re =-11341U0.276x1()7由丁 2000低说管路流动位于紊流的水力光滑区，则：心鵲= 0.031则，管路水头损失为：十巧。心鍔黑"皿（2）取起点（1）和终点（2）两断而列长管的伯努利方程：+ 厶+ 力/2/ /=>45 +丛= 84 +邑+ 450/ /=>- = 84 + 450-45 = 489 9800=>= 4.79MP"即为管路总压降。5、解：曲面所受静水总压力可分解为如图所示。（1）水平分量:xr = 9800xA Q、2.4- |x0.8 = 15.68W（方向：一）（2）铅垂分量:P =rV = Y rh + r

16、2 = 9800x（ 0.8x2.4+-x3.14xO.82 | = 33.59RN（方向：I ） 则：液体总压力Pujpf + P： =J15.6F+33.59, =37.07kNp33.59P与水平方向的夹角为& = arctan丄=arctan _- = 65.0° （方向：）P*15.68五.推导题：1、气体中声速C依赖于密度P、压强卩、粘度“。试用因次分析法导岀声速C的一般 表达式。解：CLT-1、pML-3. pMl：lT2,利用雷利法可得：C = k p' p' M量纲式为：厶厂1=旳匚丁旳厶厂25也1厂下M :0 = x+ y + zLv =

17、-1/2求解待泄指数：厶：l = 3x y z二><y = l/2T :-1 = -2y - z因此，可得：C = k芒。2、试应用伯诺利方程与水头损失公式推导孔口的龙水头自由泄流的流量计算公式。证明：左水头自由泄流问题如图。取0、c两缓变流断而列伯努利方程:2% 一 近144 + 几7几7 + +记作用水头为：=+吕/ 2g则：% = /£2gHo =列2gH©,屮+ §孔流速系数。<2=At.v. = A（pj2gHo = £A（pj2gH° = “AQgH。即为所求流量公式。 其中：为流量系数，£ =牛=手J为

18、断面收缩系数。以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。TonbKO aha /uoAeui, KOTopwe ucno/ib3yiOTCfl an只 oSyneHHfl, ucc/ieflOBaHMM n He flon>KHbi ucno/ib3OBaTbCA bKOMMepHeCKMX uemx.For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den personlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour I 'etude et la recherche uniquement a des fins personnelles; p