流体力学试题及答案2上课讲义.docx
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流体力学试题及答案2上课讲义
流体力学试题及答案2
流体力学试题
一、判断题（每题1分，共10分）
1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。
（）
2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。
（）
3、公式
既适用于层流，也适用于紊流。
（）
4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。
（）
5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。
（）
6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。
（）
7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。
（）
8、圆形管的直径就是其水力半径。
（）
9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。
（）
10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。
（）
二、填空题（每空2分，共20分）
1、流体是在任何微小的的作用下都能够发生的物质。
2、当压力体与液体在时为实压力体，否则为虚压力体。
3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__和____。
4、简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。
5、局部阻力系数与、、有关。
三、单项选择题（每题2分，共30分）
1、不可压缩流体指忽略的流体。
A．密度B．密度变化C．粘度D．粘度变化
2、连续介质模型意味着。
A．流体分子之间没有间隙B．流体中的物理参数是连续函数
C．流体分子之间有间隙D．流体不可压缩
3、已知不可压缩流体的流速场为ux=f（y，z），uy=f（x），uz=0，则该流动为。
A．恒定一元流B．恒定二元流C．恒定三元流D．非恒定均匀流
4、静水压力的方向。
A．与受力面平行B．与受力面斜交
C．与受力面外法线方向一致D．与受力面内法线方向一致
5、均匀流过流断面上各点的等于常数。
A．pB．
C．
D．
6、已知突然扩大管道前后管段的管径之比d1/d2=0.5，则突扩前后断面平均流速之比v1/v2为。
A．4B．2C．1D．0.5
7、圆管湍流的断面流速分布为。
A．线形B．抛物线C．正弦D．对数
8、局部水头损失产生的原因是。
A．边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B．壁面存在粘性切应力
C．局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D．局部流速分布很均匀
9、当虹吸管内流体流动时，虹吸管最高处压强。
A．大于大气压B．小于大气压C．等于大气压D．不确定
10、如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失。
A．hw1>hw2B．hw111、水力最优断面是指的渠道断面。
A．造价最低B．糙率最低
C．qv、i、n一定时，过流面积A最大D．A、i、n一定时，通过流量qv最大
12、相对压强是指该点的绝对气压与___的差值。
A．标准大气压B．当地大气压C．真空压强D．工程大气压
13、静止流体中任意一点的压强与无关。
A．点的位置B．作用面的方向C．流体的种类D．重力加速度
14、密度ρ、动力黏度μ、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为。
A．
B．
C．
D．
15、关于水流流向的正确说法是。
A．水一定是从高出往低处流
B．水一定是从流速大处往流速小处流
C．水一定是从压强大处往压强小处流
D．水一定是从机械能大处往机械能小处流
四、计算题（共40分）
1、如图所示，闭容器内盛有油和水，油层厚h1=40cm，油的密度ρ0=850kg/m3，盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度h2=60cm，水银柱的高度低于油面h=50cm，水银的密度ρHg=13600kg/m3，试求油面上的计示压强（10分）。
题1图
2、某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米?
（15分）
题2图
3、有一水平喷嘴，如图所示，D1=200mm和D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为345KPa，出口为大气，pa=103.4KPa，出口水速为22m/s。
求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？
假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。
（15分）
题3图
答案
一、判断题（每题1分，共10分）
1.一切流体都是牛顿流体。
ⅹ
2．流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。
ⅹ
3．平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+Zdz=0（√）
4．过水断面都是平面。
ⅹ
5．实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。
（√）
6．在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。
（√）
7．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数
与雷诺数
和管长
有关。
ⅹ
8．其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。
（√）
9．只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。
ⅹ
10．在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。
（√）
二、选择题（每题2分，共30分）
1．C2．B3．C4．B5．B6.C7．C8．C9．B10．A11.A12.D13.A14.B15.A
三、填空题：
（每小题2分，共20分）
1、根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为⎽⎽⎽⎽短管⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽长管⎽⎽⎽⎽。
2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为vm=0.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=⎽⎽⎽4⎽⎽⎽⎽m/s。
3、用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称为⎽⎽⎽⎽当地加速度⎽⎽⎽⎽⎽，另一部分称为 ⎽⎽迁移加速度⎽⎽⎽。
4、明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr⎽⎽⎽＜⎽⎽⎽1（填写＜或＞或＝）。
５、在非惯性坐标系中，质量力包括⎽⎽⎽⎽重力⎽⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽⎽惯性力⎽⎽⎽⎽⎽。
６、描述流体的运动方法有⎽⎽⎽⎽拉格朗日法⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽欧拉法⎽⎽⎽⎽。
四、计算题（４题，共40分）
１、（10分）一扇形闸门如图3所示，宽度b=1.0m，圆心角
=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对闸门的作用力及方向
图3
[解]水平分力：
（2分，列对公式给1分）
压力体体积：
（2分,列对公式给1分）
铅垂分力：
（2分，列对公式1分）
合力：
（2分，列对公式给1分）
方向：
（2分，列对公式给1分）
２、（10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：
，
；
m，
，流速
m/s，
。
试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失。
图4
解：
设液流由A→B，基准水平面为O—O，取A、B两断面，列总流的伯努利方程（2分）
（3分）
根据连续性方程
得
代入上式（3分）
代入数据得
水柱。
因为
所以所设方向正确。
即A→B（2分）
３、（12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角
的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直径
，下游管道直径
，流量
m3/s，压强
，求水流对这段弯头的作用力，不计损失。
图5
[解]
（1）用连续性方程计算
和
m/s；
m/s（2分，列对公式给1分）
（2）用能量方程式计算
m；
m
kN/m2（2分，列对公式给1分）
（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力
的分力为
，列出
两个坐标方向的动量方程式，得（2分）
（2分）
将本题中的数据代入：
=32.27kN（1分）
=7.95kN（1分）
33.23kN（1分）
（1分）
4、（8分）做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm，测量段长度l=4m，
，
。
试求：
（1）当流量Q=0.03L/s时，管中的流态?
（2）此时的沿程水头损失系数
=？
解：
（1）
（共5分，算对v给2分，公式对给1分，算对Re给3分，公式对给1分）
所以管中流态为层流。
（1分）
（2）
（2分,公式列对给1分）
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