工程流体力学试卷A带答案

重庆科技学院2014/20共_学年第％学期试卷参考答案及评分标准（A#）课程名称：工程流体力学 适用专业/年级：机电2013考试方式：帷 卷面总分：100分一、简答题：（本题共5小题，每小题4分，共20分）系统的特点【答】系统的特点：（1） 始终包含相同的流体质点（1分）（2） 系统的形状和位置可以随时间变化（1分）（3） 系统边界上有力和能量的交换，但不能有质量的交换。（2分）控制体的特点：（1） 控制体内的质点是不固定的；（2） 控制体的形状和位置不随时间变化（1分）（3） 控制面上不仅可以有力的作用和能量的交换,而且还可以有质量的交换。（2分）液体静压力的两个特性？【答】1）静压力沿着作用面的内法线方向；（2分）2）静止流体中任一点上各个方向的静压力大小相等，与作用的方向无关。（2分）连续性方程的物理意义是什么（2分）？写出不可压缩流体的连续性方程表达式（2分）【答】1）沿一元稳定流动的流程质量流量不变，它既适合与不可压缩流体，也适合可压缩流体。2）A1v1=i42v2=Q气流的马赫数（2分），当马赫数在那个范围内，气流可看成是不可压缩。（2分）【答】1）流场任一点处的流速V与该点气体的声速的比值。（2分）2）Ma<0.3 （2分）二、选择题:（本共10二、选择题:（本共10小题，每小题2分，共20分）1C2B3.C4.C5.B 6A7.A8B9.A 10D三、分析题（每题10分，共30分）【解】将上式各式分别乘以上两点坐标的增量dx.dy.dz,相加得国+彻+心-掀&+散+部H物+>+»由于稳定流流线与迹线重合，质点沿流线运动。质点速度为=也=/业业虫）-dt-成d广沏TOC\o"1-5"\h\zdux,duyduzt f . 1z9 9 9\>z—j~dx+匚广dy+—j—dz=uxdux+uyauy+uzduz= +uy+uz)= )vvV UX vvV £ 乙同时有：dp=制+斜,料(-Yd.x+pdy+Zdz)—dp=J-d(iz2)作用在流体上的质量力只有重力，且Z轴垂直向上为正时，X二Y=0,Z=-g,则上式可写成+土dp+-~d(u2)=0流体为不可压缩的,p为常数+ -=CZ+2+^-=CP2 pg2g【解】取进出II之间的液体作为控制体。控制体内液流初速在轴向方向的分量vx-vcos0液流末速在轴向方向分量巧=0（2分）因此阀芯受到轴向方向作用力F，为图aF，=-F=_pq（0-（-vcos0））=-pqvcos8分）阀芯所受的轴向力F的方向与所设的正方向相反，力图使阀芯关闭阀口。（1分）图bF'=-F=-pq{vcos0-0）=-pqvcos6（3分）阀芯所受的轴向力F的方向与所设的正方向相反，力图使阀芯关闭阀口。（1分）【解】1）气流流动特性知：在亚声速阶段，随面积减小，速度升高，面积增大，速度减小，当到达超过声速后，随面积的增大，速度增加。（5分）2）在喉管处，如果Ma没有达到1,表明此时的速度没有达到声速，如果此时气流进入了扩张管，速度就会随面积的增大而降低，在拉伐尔管出口处不能达到超声速。（5分）

四、计算题（每题10分，共40分）1.【解】（1）设管中液流的速度为v取C为参考面，列伯努利方程Za+0+0=0+0+v2/2gv=y/2gb=寸2X9.8X3.6=8.4m/s（3分）取CPaPb工,土7、——=——+（Q+8）P9P9Pb=Pa~P9（Q+力）=pg（10—（1.8+3.6））=1000X9.8X4.6=4.5X105Pa（3分）（2）房=纭一（。+幻，a=10-0.24-3.6=6.14（4分）2.如图有一并联管路，已知di=100mm,Zi=80m,石=0.021：d2=80mm,Z2=120m,22=0.025；Q=30L/s,求Q】、Q2o（10分）【解】对于并联管路，水头损失的关系hfi=九〃（1分）Q?LjdiQLdi【解】对于并联管路，水头损失的关系hfi=九〃（1分）Q?Ljdi万警=处管（2分）Q=Q1+Q2（1分）0次离=。2辰字专=2哄（4分）Q2=&号=9L/s（1分）Q1=30-9=21L/s（1分）3.如图所示，为消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒出口直径d=lcm,入口直径D=5cm。从消火唧筒射出的流速v=20m/So求消防队员手握住消火唧筒所需要的力（设唧筒水头损失为lm）?（10分）【解】设水流流出方向为X【解】设水流流出方向为X的正方向，设消火唧筒对水流的力为R连续性方程:VlAiVlAi=V2^2譬■=0.8m/s（2分）P1 诸 P2 诺 厂= 厂+如P9 2g pg 2gP2=°Plv2谱,, ，=标+如一标Pl=P'2°；°・8~）+pghw=209.48X103Pa（2分）列出水平方向上的动量方程，设管壁对水流的作用力为R,方向同水流方向。R+pMi=pQ（〃2一vi）（3分）R=pQS-"D-p—i=103X0.25X3.14Xl2XIO"4X20（20-0.8）-209.48X103X0.25X3.14X52X10-4=103X0.25X3.14X10~4（20X19.2一209.48X25）=-304/V（2分）R为负，表明其方向与水流方向相反。消防队员手握住消火唧筒所需要的力为304N,方向同水流方向。（1分）【解】如图所示，水由断面为0.21静和O.lm?的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中：（1）若不计损失，求断面流速％及巧；（5分）（2）计入损失：第一段的水头损失为流速水头的4倍，第二段为3倍，求断面流速％及巧（5分）【解】（1）zo+边+¥=癸+四+孕（1分）pg2gLpg2gz0=H=4z2=0Po=P2=Ovo=O（1分）±2g±2g=Hv2=^2^77=V2X9.8X4=8.85m/s（2分）%=x黑=4.43m/s（1分）u.乙

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