2011-2012(2)工程流体力学(B 答案).pdf

2011-20122011-2012 学年第学年第 2 2 学期答题纸学期答题纸课程名称课程名称:工程流体力学（工程流体力学（B B）答案）答案装订线题号得分得分一二三四五六七八总成绩学院:专业:学号:姓名:一、选择题（共 20 分，每小题 4 分）1.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（C）A切向力、正压力 B正压力C正压力、重力 D正压力、切向力、重力2.判断层流和湍流的临界雷诺数是（B）A上临界雷诺数B下临界雷诺数C上下临界雷诺数代数平均D上下临界雷诺数几何平均3.牛顿内摩擦定律适用于（B）。A任何流体B牛顿流体C非牛顿流体D低粘度流体4.流体运动的连续性方程是根据（B）原理导出的。A.动量守恒B.质量守恒C.能量守恒D.力的平衡5.圆管的水力半径是(C)Ad/2Bd/3Cd/4Dd/5.答题纸第 1 页（共 6 页）年级：年级：20102010 级级 专业：过程装备（本科）课程号：专业：过程装备（本科）课程号：01060408100106040810得分二、简答题（共二、简答题（共 2020 分，每题分，每题 1010 分）分）1.如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？答：1 段管为恒定均匀流（等径、水平管）2 段管为恒定非均匀流（水平、变径管）3 段管为恒定均匀流（等径、水平管）2.画出下图 ABC 段的压力体CAB答题纸第 2 页（共 6 页）:名姓线:号学订:业专装:院学2011-20122011-2012 学年第学年第 2 2 学期答题纸学期答题纸课程名称课程名称:工程流体力学（工程流体力学（B B）答案）答案得分三、计算题（共三、计算题（共 6060 分）分）1.不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道 1 的管径d10.2m，管道2 的管径 d20.3m。为了测量管2 的沿程阻力系数 以及截面突然扩大的局部阻力系数，在突扩处前面装一个测压管，在其它地方再装两测压管，如图所示。已知l11.2m，l23m，测压管水柱高度 h180mm，h2162mm，h3152mm，水流量 Q=0.06m3/s，试求 和。（20 分）解:在长 l2的管段内，没有局部水头损失，只有沿程水头损失，因此，将数据代入上式，可得 0.02722。在长 l1的管段内，既有局部水头损失，也有沿程水头损失，列出截面 1和 2 的伯努利方程：，因此答题纸第 3 页（共 6 页）年级：年级：20102010 级级 专业：过程装备（本科）课程号：专业：过程装备（本科）课程号：01060408100106040810V1Q/A11.91m/s，代入其它数据，有2.如图所示，两股速度大小同为V的水射流汇合后成伞状体散开，设两股射流的直径分别为d1和d2，试求散开角 与d1、d2的关系。如果d20.7d1，是多少度？不计重力作用。（15 分）解：射流暴露在大气中，不考虑重力影响，根据伯努利方程，各射流截面的流速相等。汇合流是一个轴对称的伞状体，其截面积逐渐减小，但汇合流量总是不变的，它等于两个射流量Q1和Q2之和。作用在水体上的外力和为零，根据动量方程，可以求出张角 与d1、d2的关系。答题纸第 4 页（共 6 页）:名姓线:号学订:业专装:院学2011-20122011-2012 学年第学年第 2 2 学期答题纸学期答题纸课程名称课程名称:工程流体力学（工程流体力学（B B）答案）答案当d20.7d1时,cos 0.3423，70o3.有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见附图），高位槽内液面高度 h1为 1m，供水总高度 h2为 10m，输水管内径 50mm，总长度 100m（包括所有局部阻力的当量长度），0.025。试求：（25 分）（1）供水量为多少m3/h？（2）若此时在管垂直部分某处出现一直径为 1mm 的小孔，水是 否 将 从 小 孔 流出。试推导证明。解：（1）取高位槽上液面为截面 1，输水管出口外侧为截面 2，在 1-1和 2-2间列柏努利方程，可得：p221u1p2 Z g 2u112 Z2g Wf 12其中：p1 p2 0(表压)，u1 u2 0将阻力公式代入Wf12，整理得：h g l u22d 2所以0.5u 0.5h2g2d 109.80720.05l0.0251001.98m/s答题纸第 5 页（共 6 页）年级：年级：20102010 级级 专业：过程装备（本科）课程号：专业：过程装备（本科）课程号：01060408100106040810供水量V d2u43.140.0521.98 3.8877103m3/s 14.0m3/h4（2）仍取高位槽上液面为截面 1，再取垂直管处任意一点为截面 3，在 1-1和 3-3间列柏努利方程，可得：p12p3u3u12 Z1g Z3g Wf 1322将阻力公式代入，整理得：p3 p1222u3Z1 Z31u3u3(Z1 Z3)g(0.5)2d22p3 pa2u3(Z1 Z3)(g)(1.5)dd 222u3=(Z1 Z3)(9.807 0.0251.98220.05)1.9822(1.50.025)0.05=(Z1 Z3)8.8269 1.9602显然，此式为单调增函数，且在(Z1 Z3)1m处时，p3 pa 6.8667 0所以在(Z1 Z3)19m 时（即垂直管段任意高度处），p3 pa 0，即p3 pa，表示管内静压高于大气压力，故不会出现虹吸现象，水将从小孔流出。答题纸第 6 页（共 6 页）