流体力学试卷讲解(B)

1、流体力学试卷讲解(B)一、选择题一、选择题(共共10分分,每小题每小题1分分)1. =310-8m2/s且且 =800kg/m3的流体，用的流体，用SI单位单位制表示的制表示的 为为( )Pas。(a)3.7510-11 ； (b)2.410-5 ；(c)2.4105； (d)2.41012 。2.某点的真空度为某点的真空度为65000Pa，当地大气压为，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为，该点的绝对压强为( )。(a)65000Pa； (b) 55000Pa；(c) 35000Pa； (d) 165000Pa。3. 通常描述流体运动的方法为通常描述流体运动的方法为( )。(a)牛顿法

2、；牛顿法；(b)因次分析法；因次分析法；(c)欧拉法；欧拉法；(d)瑞利法；瑞利法；(e)拉格朗日法。拉格朗日法。 4. 如图，一变直径管的直径如图，一变直径管的直径d1=320mm， d2=160mm，流速，流速v1=1.5m/s，v2为为( )。(a)3m/s ；(b)4m/s；(c)6m/s ；(d)9m/s。 5.粘性流体总水头线沿程的变化是粘性流体总水头线沿程的变化是( )。 (a)沿程下降；沿程下降；(b)沿程上升；沿程上升；(c)保持水平；保持水平；(d)前三种情况都有可能。前三种情况都有可能。6. 雷诺数的物理意义表示雷诺数的物理意义表示( )。(a)粘滞力与重力之比；粘滞力与

3、重力之比；(b)重力与惯性力之比；重力与惯性力之比；(c)惯性力与粘滞力之比；惯性力与粘滞力之比；(d)压力与粘滞力之比。压力与粘滞力之比。7. 圆管流动过流断面上切应力分布为圆管流动过流断面上切应力分布为( )。 (a)在过流断面上是常数；在过流断面上是常数；(b)管轴处是零，且与半径成正比；管轴处是零，且与半径成正比；(c)管壁处是零，向管轴线性增大；管壁处是零，向管轴线性增大；(d)按抛物线分布。按抛物线分布。 8. 突然扩大的局部损失可以用突然扩大的局部损失可以用( )表示。表示。gvv22221 gvv221 gvv2221 gvv221 gvv2221 (a)(b)(c)(d)(e

4、)9.下列关于虹吸管的正确描述是下列关于虹吸管的正确描述是 ( )。(a)在有液体容器的底部或侧壁安装一条管路；在有液体容器的底部或侧壁安装一条管路；(b)只要管子出流口处低于容器渡面即可产生只要管子出流口处低于容器渡面即可产生虹吸流动；虹吸流动；(c)在管路最高点产生真空涡流区是其流动的在管路最高点产生真空涡流区是其流动的必备条件；必备条件；(d)管路中存在真空区段是其流动的特点，控管路中存在真空区段是其流动的特点，控制真空高度则是其正常工作的条件；制真空高度则是其正常工作的条件；(e) 无答案。无答案。10.一元流动是指一元流动是指( )。(a) 恒定均匀流；恒定均匀流；(b) 均匀流动；

5、均匀流动；(c) 忽略横截面方向上的流动；忽略横截面方向上的流动；(d) 只限于直线方向上的流动；只限于直线方向上的流动；(e)上述答案均不对。上述答案均不对。二、填空题二、填空题(共共30分，每空分，每空1分分) 1.1.作用在流体上的力可以分为作用在流体上的力可以分为 和和 。 质量力质量力表面力表面力2.压强的两种量度基准分别为压强的两种量度基准分别为 和和 。压强的三种计算单位分别压强的三种计算单位分别为为 、 和和 。 绝对压强绝对压强相对压强相对压强应力单位应力单位(或单位面积上的力单位或单位面积上的力单位) 液柱高单位液柱高单位 大气压大气压(倍数倍数)单位单位 3.流体流动势函

6、数存在的前提条件流体流动势函数存在的前提条件是是 ;若存在势函数若存在势函数,它的势它的势函数全微分方程为函数全微分方程为 。流网由流网由 和和 构成，两线关构成，两线关系为系为 ，网格的相邻边长特点，网格的相邻边长特点为为 。 x= y= z= 0d =uxdx+ uydy+ uzdz流线流线等势线等势线相互垂直相互垂直维持一定的比例维持一定的比例4.一元气体恒定流连续性微分方程可写成一元气体恒定流连续性微分方程可写成 和和 ,管路中作亚音速管路中作亚音速流动流动,沿流动方向截面积沿流动方向截面积A增加时增加时,流速流速v ，密度，密度 ，其规律与不可压，其规律与不可压缩流体运动情况缩流体运

7、动情况 ；超音速；超音速流动时，当沿流动方向流动时，当沿流动方向A增加时，流速增加时，流速v ，密度，密度 ，其规律与不可压缩，其规律与不可压缩流体运动情况流体运动情况 ,这是由于这是由于 影影响的结果。响的结果。减小减小增大增大 类似类似( (或相同或相同) )vdvMAdA)1(2 vdvMd2 增大增大 减小减小相反相反压缩性压缩性5. 用来度量某物理量大小的称为用来度量某物理量大小的称为 ，而，而表示物理量种类的称之为表示物理量种类的称之为 。单位单位 因次因次(或或量纲量纲) 6.管流阻力可分为管流阻力可分为 和和 。沿程阻力沿程阻力局部阻力局部阻力7.在均匀流中，在均匀流中， 加速

8、加速度等于零；而在恒定流中，度等于零；而在恒定流中， 加速度等于零。加速度等于零。迁移迁移( (或或位变位变，或，或对流对流) ) 局部局部( (或或时变时变，或，或当地当地) ) 8.物体绕流运动中，作用在物体上的力可物体绕流运动中，作用在物体上的力可分解为分解为 和和 ，它们分别与来流，它们分别与来流速度方向速度方向 和和 。 升力升力阻力阻力相互垂直相互垂直相互平行相互平行三、计算题（共三、计算题（共40分）分） 1. 如图如图,倾角倾角 =60的矩形闸门的矩形闸门AB,上部油深上部油深h1=1m,下部水深下部水深h2=2m， oil=800kg/m3，求作用于闸，求作用于闸门上每米宽度

9、的水静压力及其作用点。门上每米宽度的水静压力及其作用点。(15分分)【解】作用力情况如图（图略）所示【解】作用力情况如图（图略）所示 。321PPPP 由题意由题意 kN53. 460sin/11807. 98 . 021sin/212211 bghPoilkN66.2260sin/12807. 9121sin/212222 bghPkN11.1860sin/121807. 98 . 0sin/213 bhghPoilkN3 .4511.1866.2253. 4321 PPPPm033. 23 .4511.1822166.22232153. 41322323232122111 PPhhPhhP

10、hhDm033. 23 .4511.1822166.22232153. 41322323232122111 PPhhPhhPhhD压力中心所在水深处为压力中心所在水深处为 或或 m348. 2 Dy2. 有一异径管，水以有一异径管，水以v=6m/s从从I处流进，从处流进，从处处流出。流出。I、处的管内径分别为处的管内径分别为d=0.2m，d=0.1m，其压强分别为，其压强分别为p=14105Pa，p=12105Pa。管周围的大气压强为。管周围的大气压强为pa=1.013105Pa 。求流体对此弯管的作用力。求流体对此弯管的作用力(不计水头损失不计水头损失)。 (15分分)【解】取管壁与进、出口

11、断【解】取管壁与进、出口断面组成控制体。根据动量面组成控制体。根据动量方程，控制体中流体动量方程，控制体中流体动量变化率等于作用在该控制变化率等于作用在该控制体上的合外力，即体上的合外力，即 设流体对弯管的作用力为设流体对弯管的作用力为R，其分量为，其分量为Rx、Ry，则弯管对流体的作用力为则弯管对流体的作用力为Rx、Ry，于是取适当，于是取适当坐标系如图坐标系如图(略略)。取。取 01= 02=1，则有，则有 yyyxxxFvvQFvvQ )()(101202101202 yxRApvQRApvQ )0()0( 由连续性方程，得由连续性方程，得 /sm1885. 02 . 046m/s246

12、1 . 02 . 03222 AvQvddvAAv故故 0000, 11 . 0410)013. 112(N3944861885. 0000, 12 . 0410)013. 114(2525 QvApRQvApRyxN41582131493944822 RR或或3.不可压缩流体的流速分量为：不可压缩流体的流速分量为： ux=x2-y2 uy=-2xy uz=0 是否满足连续性方程？是否无旋流？并求其速是否满足连续性方程？是否无旋流？并求其速度势函数。度势函数。(10分分) 【解】由连续性微分方程，可得【解】由连续性微分方程，可得 0022 xxzuyuxuzyx亦即满

13、足连续性方程。又亦即满足连续性方程。又xuyyuyx 2故该流动为无旋流动。由故该流动为无旋流动。由)(3)2(2)(232222xydxdyxdydxydxxxydydxyxdyudxudyx 积分，可得该流动的势函数为积分，可得该流动的势函数为2331xyx 四、简答题四、简答题(共共20分，每小题分，每小题5分分)1.什么是连续介质？在流体力学中建立连续介什么是连续介质？在流体力学中建立连续介质理论模型的意义是什么？质理论模型的意义是什么？ 【答】连续介质假设认为流体所占有的空间【答】连续介质假设认为流体所占有的空间是由是由“流体质点流体质点”连续无空隙地充满着。连续无空隙地充满着。这样

14、，就可以用数学解析方法来分析流体这样，就可以用数学解析方法来分析流体平衡和运动的规律。平衡和运动的规律。 2.欧拉平衡方程表明什么欧拉平衡方程表明什么?试写出此方程。试写出此方程。01 gradpF （写成分量形式亦可）。（写成分量形式亦可）。【答】欧拉平衡方程表明流场中任一点的【答】欧拉平衡方程表明流场中任一点的质量作用时的流体平衡规律。该方程可质量作用时的流体平衡规律。该方程可写为写为 3.试叙述气体射流的几何特征。试叙述气体射流的几何特征。 【答】紊流系数值【答】紊流系数值a确定，射流边界层的外确定，射流边界层的外边界线也就被确定，射流即按一定的扩边界线也就被确定，射流即按一定的扩散角散角 向前作扩散运动。向前作扩散运动。4.雷诺数有何物理意义雷诺数有何物理意义,它的因次是什么？它的因次是什么？【答】雷诺数是惯性力与粘性力的比值，【答】雷诺数是惯性力与粘性力的比值，表征了流场