流体力学试卷、习题及答案.doc
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1、. .流体力学与叶栅理论课程考试试题一、 选择题每题1分,共10分1、在括号内填上“外表力或“质量力:摩擦力 ; 重力 ;离心力 ; 浮力 ;压力 。2、判断以下表达是否正确对者画,错者画:(a) 基准面可以任意选取。 (b) 流体在水平圆管内流动,如果流量增大一倍而其它条件不变的话,沿程阻力也将增大一倍。 (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等,所以其能量损失也一定相等。 (d) 定常流动时,流线与迹线重合。 (e) 沿程阻力系数的大小只取决于流体的流动状态。 二、 答复以下各题12题每题5分,3题10分,共20分1、什么是流体的连续介质模型?它在流体力学中有何作用?2、用工程单位制
2、表示流体的速度、管径、运动粘性系数时,管流的雷诺数,问采用国际单位制时,该条件下的雷诺数是多少?为什么?3、常见的流量的测量方法有哪些?各有何特点?三、计算题70分1、如下图,一油缸及其中滑动栓塞,尺寸D=120.2mm,d=119.8mm,L=160mm,间隙内充满=0.065PaS的润滑油,假设施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少?10分题1图2、如下图一盛水容器,平壁AB=CD=2.5m,BC及AD为半个圆柱体,半径R=1m,自由外表处压强为一个大气压,高度H=3m,试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。10分题2图3、原型流动中油的运
3、动粘性系数p=1510-5m2/s,其几何尺度为模型的5倍,如确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数,试问模型中流体运动粘性系数m=?10分4、如下图,变直径圆管在水平面内以=30。弯曲,直径分别为d1=0.2m,d2=0.15m,过水流量假设为Q=0.1m3/s,P1=1000N/m2时,不计损失的情况下,求水流对圆管的作用力及作用力的位置。20分题4图5、两水池的水位差H=6m,用一组管道连接,管道的第一段BC长L1=3000m,直径d1=600mm,C点后分为两根长L2=L3=3000m,直径d2=d3=300mm的并联管,各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数=0.04,求总流
4、量Q=?20分题5图习 题第一章 绪论1. 连续介质假设意味着_ 。 (A)流体分子互相紧连 (B) 流体的物理量是连续函数 (C) 流体分子间有空隙 (D) 流体不可压缩2. 流体的体积压缩系数kp 是在_条件下单位压强变化引起的体积变化率。 (A) 等压 (B) 等温 (C) 等密度3. 在常温下水的密度为_kg/m3。 (A) 1 (B) 10 (C) 100 (D) 10004. 空气的体积弹性模数E_ 。 (A) (B) (C) (D) 5. 温度为20,压强为105Pa的空气密度为_kg/m3。 (A) 341 (B) 17.42 (C) 1.19 (D) 0.0416. 水的体积
5、弹性模数_空气的弹性模数。 (A) 小于 (B) 近似等于 (C) 大于 7. 静止流体_剪切应力。 (A) 不能承受 (B) 可以承受 (C) 能承受很小的 (D) 具有粘性时可承受8. 温度升高时,空气的粘性系数_ 。 (A) 变小 (B) 变大 (C) 不变9. 运动粘性系数的单位是_ 。 (A) (B) (C) (D) 10. _是非牛顿流体。 (A) 水 (B) 空气 (C) 血液 (D) 沥青11. 动力粘性系数与运动粘性系数的关系为_ 。 (A) (B) (C) (D) 12. 流体的粘性与流体的_无关。 (A) 分子内聚力 (B) 分子动量交换 (C) 温度 (D) 速度剃度1
6、3. 润滑油的动力粘性系数,已测得剪切应力为,流体微团的角变形速率那么为_ 。 (A) 4 (B) 1/4 (C) 25 (D) 0.0414. _的流体称为理想流体。 (A) 速度很小 (B) 速度很大 (C) 忽略粘性切力 (D) 密度不变15.外表X力系数的量纲是_ 。 (A) (B) (C) (D)16. 以下四种液体中,接触角的液体不润湿固体。 (A) 120o (B) 20o (C) 10o (D) 0o17. 动力粘性系数的流体沿平板壁面流动,测得离壁面处的速度分布为,在y5mm 处的粘性切应力为。 (A) 2.97 (B) 0 (C) 8.9104 (D) 0.02718. 温
7、度升高时,外表X力系数_ 。 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变19. 毛细液柱高度h与_成反比。 (A) 外表X力系数 (B) 接触角 (C) 管径 (D) 粘性系数20. 液滴内的压强与大气压强之差。 (A) (B) (C) 第二章 流体静力学1什么是绝对压力、相对压力、真空?它们之间的关系如何?2大气压力为98.1kN/m2。求:1绝对压力为117.72 kN/m2时的相对压力;2绝对压力为68.5 kN/m2时的真空值各是多少?用水柱高度表示3流体静压力有哪些特性?4什么是等压面?等压面的两个重要性质是什么?5流体静力学根本方程式有哪几个表达式?方程式的物理意义、几何意义如何?6
8、如图2-34所示, r = 800kg/m3, p1 =64 kpa, p2=79.68kpa,求 Dz。图2-34题6图7如图2-35所示, A1= 0.2m2, A2= 10.0m2, P1= 100kN, 试求P2为多少。图2-35题7图8水深h=3m, 大气压pa=1 at, 求水池底部的相对压强及绝对压强。9虹吸管内最低绝对压强为45kpa, 及pa=1at, 试求虹吸管内的最大真空值 pv和最大真空度 hv=?如图2-36所示,33如图2-所示,D=60mm, d=5mm, h=200mm,求: 杯口气压的真空度图2-36 题10图11如图2-37所示,铅垂放置闸门, h1=1m,
9、 H=2m,B=1.2m求:作用于闸门上的总压力及作用点位置。图2-37题11图12如图2-38所示,闸门为圆形,D=1.25m,q=80,可绕通过C的水平轴旋转求(1)作用在闸门上的转矩与闸门在水下的深度无关(2)闸门完全淹没,作用在闸门的转矩图2-38题12图13如图2-39所示,直径相等的半球形面,求作用在三个球面的作用力的大小及方向。图2-39题13图14如图2-40所示,弧形闸门, 宽 B=5m,q=45, r=2m, 转轴与水平面平齐求: 水对闸门轴的压力图2-40题14图15如图2-41所示,一辆小车车箱长L,高H,装有1/2的水,向右行驶,求使水不溢出的最大加速度。图2-42题
10、15图16如图2-43所示,底面积一样,高度一样、形状不同的四个容器,置于桌面上。不计容器质量。试求四个容器中的水对桌子的作用力的大小顺序以及水对容器底部的作用力的大小顺序。38求如下图的等压面及液面下任一点的压强分布图2-43 题16图17求如图2-44所示,水下倾斜放置的平板,宽。求:作用在平板上的总压力和压力中心的位置。图2-44题17图18如图2-45所示,用一U形管测量汽车的加速度,,当汽车加速行驶时,使,求汽车的加速度。图2-45 题18图19如图2-46所示,一容器,上部为油,下部为水,油的密度为,求作用于容器侧壁AB单位宽度上的作用力的大小及其作用点的位置图2-46题19图20
11、量测容器中A点压强的真空计如图2-47所示,:当地大气压为98kPa,求A点的绝对压强,相对压强和真空度。图2-47题20图21如图2-48所示,计算各液面的相对压强。图2-48 题21图22如图2-49所示,用复式测压计测量锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p,试求p值的大小。图2-49题22图23如图2-50所示,一圆柱形容器,直径充满水,并绕垂直轴等角速度旋转,在顶盖上处安装一开口测压管,管中的水位。问此容器的转速 n为多少时顶盖所受的总压力为0。图2-50题23图24如图2-51所示,设计自动泄水阀,要求当水位为h时,用漂浮一半的加油柱形浮标将细杆所连接的堵塞提起。堵塞直径d,浮标长l,活动部
12、件的重量G, 求浮标直径D为多少,如果浮标改为圆球形,其半径R应为多少?图2-51 题24图25如图2-52所示,一正方形容不得器,底面积为,。当它装水的高度时,在的载荷作用下沿平面滑动。假设容器的底与平面间的摩擦系数,试求不使水溢出时容器的最小的高度H。图2-52题25图26如图2-53所示,半径,长度的圆柱体与油比重为0.8、水接角,圆柱体右边与容器顶边成直线接触,试求:(1) 圆柱体作用在容器顶边上的力;(2) 圆柱体的重量与比重。图2-53题26图27如图2-54所示,用熔化铁水比重为7铸造带凸缘的半球形零件,试求铁水作用在砂箱上的力。图2-54题27图第三章 流体动力学根底3-1 二
13、元不可压缩流场中,试求点上的速度和加速度。答:,3-2 ,式中是不为零的常数。试求:1流线方程。2时,通过点流线的形状。答:,流线为,流线的形状为一圆。3-3 流体质点速度沿方向成线形规律变化,相距两点的速度为,。流动是恒定的,试求、两点的质点加速度。 答:,3-4 不可压缩流体流动的两个分速度为,且在处有。试求流速分量的表达式。 答:3-5 大管直径,小管直径,大管中过流断面上的速度分布为式中表示点所在半径,单位为。试求管中流量及小管中的平均速度。 答:,3-6 如下图以断面平均流速流入直径的排孔管中的液体,全部经8个直径的排孔流出,假定每孔流速依次降低2%,试求第1孔和第8孔德流速。 答:
14、,3-7 试证明以下不可压缩均质流体运动中,哪些满足连续性方程,哪些不满足连续性方程。1,;2,;3,;4,。 答:1、2满足连续性方程,3、4不满足连续性方程。3-8 水平放置的水管,直径由收缩到,、为重力加速度,不计损失,试求管中流量。 答:3-9 利用皮托管原理测量输水管中的流量。输水管直径,水银差压计读数,断面平均流速,其中为皮托管前管轴上未受扰动水流的速度。 答:3-10 油从铅直圆管向下流出。管直径,管口处的速度为,试求管口下方处的速度和油柱直径。 答:,3-11 图示为水塔,供水管道系统,。当阀门翻开时,管道中水的平均流速,总能量损失,试确定水塔的水面高度。 答:3-12 铅直输
15、水管道的直径,在相距的上下两测压计读数分别为和。试判断流动方向,并计算水头损失。 答:从下往上流,3-13 的水通过虹吸管从水箱吸至点。虹吸管直径,出口处喷嘴直径。当、时,在不计水头损失条件下,试求流量和点的压强。 答:,3-14 图示一自来水龙头将水从水箱中放出,设水龙头直径,图示压力表当水龙头关闭时读数为,翻开水龙头后读数为,求自来水龙头流出的流量,不计损失。 答:3-15 图示一自然排烟锅炉,烟囱直径,烟气流量,烟气密度,外部空气密度,烟囱的压强损失。为使烟囱底部入口断面的真空度不少于10mm水柱,试求烟囱的高度。 答:3-16 ,水的流量,。1如果之间的水头损失表示为,试求的值。2求水
16、银差压计中的读数。 答:,3-17 在离心水泵的实验装置上测得吸水管上的计示压强,压水管上的计示压强为重力加速度,。试求水泵的输出功率。 答:3-18 如下图的水平设置的输水弯管,转角,直径由变为。转弯前断面的压强相对压强,输水流量,不计水头损失,试求水流对弯管作用力的大小。 答:3-19 密度的水从图示水平放置的喷嘴喷出流入大气。喷嘴尺寸,测得出口速度,求螺栓组所受的力。 答:3-20 一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。射流来流速度为,流量为,密度为,平板倾角为。不计重力及流动损失,求射流对平板的作用力及分流流量、。 答:3-21 边长的正方形铁板闸门,上边铰链连接于,其重力为,水射
17、流直径的中心线通过闸板中心,射流速度。1为使闸门保持垂直位置,在其下边应加多大的力?2撤销力后,闸门倾斜角是多少?忽略铰链摩擦。 答:,3-22 直径为,速度为的水射流,在叶片一端流入,从另一端流出,速度大小不变,但方向随叶片而偏转,试求以下两种情况下射流对叶片作用力。1,2,。 答:1,23-23 旋转式喷水器由三个均布在水平平面上的旋转喷嘴组成,总供水量为,喷嘴出口截面积为,悬臂长为,喷嘴出口速度方向与悬臂的夹角为。1不计一些摩擦,试求悬臂的旋转角速度。2如果使已经有角速度的悬臂停顿,需要施加多大的外力矩? 答:,3-24 判断流场,是有旋流动还是无旋流动。 答:无旋流动3-25 设流场中
18、的速度分布为,,试判断是否存在流函数和速度势,假设存在那么绘出它们的分布图。 答:,为互相垂直的平行直线3-26 平面势流的速度势函数,试求速度和流函数。 答:,与水平方向的夹角;3-27 某二元不可压缩流场速度分布,试确定:1流动是否连续?2流场是否有旋?3速度为零的驻点位置。4速度势函数和流函数。 答:流动连续;流场无旋;驻点为0,0和-4,0;,3-28 1,是不为零的常数;2,为常数。试求上述两流场中半径为和两条流线间流量的表示式。 答:1,23-29 源流和汇流的强度均为,分别位于轴上的、点,为3m。计算通过0,4m点的流线的流函数值,并求该点的流速。 答:1;,3-30 将速度为平
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