工程流体力学试题与答案4

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一、判断题 ( 对的打“√”,错的打“×”,每题2分,共20分)

1. 一切流体都是牛顿流体。

2. 流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。

3. 平衡流体等压面微分方程为0XdxYdyZdz

4. 过水断面都是平面。

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光滑管区阻力系数与雷诺数Re无关。

8. 局部损失通用计算公式为 gvhj22

9. 只要流体流过的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。

10. 在质量力只有重力作用下,实际流体微小流束的伯努利方程为

gvpzgvpz2222222111

二、选择题(每题3分,共15分)

1.长管并联管道各并联管段的

A.水头损失相等; B.水力坡度相等; C.总能量损失相等; D.通过流量相等。

2. 比较在正常的工作条件下,作用水头H、直径d相等时,小孔出流量Q和 圆柱形外管嘴出流量Qn

A.Q>Qn;B.Q<Qn;C.Q=Qn。

3.变直径管,直径d1=320mm,d2=160mm,流速v1=1.5m/s,v2为

A.3m/s ; B.4m/s ; C.6m/s ; D.9m/s 。

4.金属压力表的读数是

A. 绝对压强;B. 相对压强;C. 绝对压强加当地大气压强;D. 相对压强加当地大气压强。

5.水平放置的渐扩管,如果忽略水头损失,断面形心点的压强有以下关系

A.p1>p2;B.p1=p2 ;C.p1

三、绘图题(对同一种液体绘出AB壁面上的相对压强分布图,5分)

四、计算题(20分)

如右图,求作用在直径m4.2D,长1mB的圆柱上的总压力在水平及垂直方向的分力和压力中心。

五、计算题(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所示,已知:m25.0AD,24mN1085.7Ap;

50.0BDm,24mN1091.4Bp,流速2.1Bvm/s,1mh。试判断流动方向,并计算A、B两断面之间的水头损失。

六、计算题(20分)

某供水系统中一水平供水管道,直径2.0Dm,拐弯处的弯角45,管中断面1—1处的平均流速sm41v,压强为Pa108.941p,如右图所示,若不计弯管内的水头损失,求水流对弯管的作用力。

七、计算题(10分)

做沿程水头损失实验的管道,直径cm5.1d,测量段长度4ml,3mkg1000,23mNs10518.1。试求:

(1)当流量sL.Q030时,管中的流态?

(2)此时的沿程水头损失系数=?

一、判断题(每题2分,共20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0XdxYdyZdz√

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光滑管区阻力系数λ与雷诺数Re无关。ⅹ

8.局部损失通用计算公式为 gvhj22 √

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 x10.在质量力只有重力的作用下,实际流体微小流束的伯努力方程为

gvpzgvpz2222222111ⅹ

二、选择题(每题3分,共15分)

1.A 2.B 3.C 4.B 5.C

三、画图题(5分)

四、计算题(20分)

解: 1)水平分力

N8.2825214.2219810212DLDAhpcx (5分)

其压力中心3112121.6232cDccLDJzzDDDZALDm (10分)

2)垂直分力

N6.22198184.29810822LDpz(方向向上) (15分)

其压力中心m509.06.221988.2825224.26.12zxppDyx (20分)

五、计算题(10分)

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

lhgvpzgvpz222222221111(5分) 根据连续性方程BBAAAvAv得ABBAAAvv代入上式 (8分)

代入数据得m1.3lh水柱。因为0lh,所以所设方向正确。即A→B (10分)

六、计算题(20分)

解:过水断面1—1和2—2的断面积、平均流速和压强分别用1A、1v、1p 和2A、

2v、2p表示,建立如图坐标系。 (2分)

断面1—1和断面2—2所受压力分别为11Ap和22Ap,管壁对流体的作用力为R。R可沿x、y轴分解为xR、yR,由于弯管是水平放置的,重力在x轴和y轴的投影等于零。总流的动量方程在x轴和y轴的投影为

xRApApvQvQ45cos45cos22111122yRApvQ45sin45sin2222

即 1122221145cos45cosvQvQApApRx

45sin45sin2222ApvQRy (10分)

根据题意可知 2214DAA

则 sm126.042.04321121vAQQQ (13分)

由连续性方程可知,421vvm/s,同时,又由于弯管水平放置,且不计水头损失,则由总流的伯努利方程得到

2421mN109.81atapp (16分)

于是 N30772.04108.9424211122DpApAp

又 3mkg1000

将上述这些数值代入前面二式,可求出xR、yR,得

1122221145cos45cosvQvQApApRx

N10494126.01000224126.010002230773077 x45sin45sin2222ApvQRy

N2532224126.01000223077

水流对弯管的作用力R与R大小相等,方向相反,即N1049xR;N2532yR

最后得

N7.2740253210492222yxRRR

41.210492532tanxyRR5.67 (20分)七、计算题(10分)

解:(1)

3222230.03100.16985m/s(1.510)4410000.169851.510Re1678.352320(2000)Rec1.51810Qvdvd

所以管中流态为层流。 (6分)

(2)64640.03899Re1671.144 (10分)