西工大流体力学试卷及答案
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西工大流体力学试卷及答案
一．填空题（共30分，每小题2分）
1.均质不可压缩流体定义为ρ=c
2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而降低。
3.在渐变流截面上，动压力分布的表达式为p/ρg+z=0.5。通过比较总流量中两个渐变流段上每单位重量流体的总机械能，可以确定流动方向。
6.产生紊流附加切应力的原因是脉动。
7.在静止流体中，表面力的方向是沿着作用表面的内法线。8.沿圆管紊流粗糙区的阻力系数？它与速度梯度有关。9.梯度流流线的特点是近似为平行直线。
10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为恒定流。11.局部水头损失产生的主要原因是漩涡。12.直径为d的半满管流的水力半径r?d/4。
13.平面不可压缩流体流动中存在流动函数的条件是速度UX和uy满足方程？ux/？t+？uy/？t=0
14.弗劳德数fr表征惯性力与重力之比。
15.在相同的作用头下，相同直径的喷嘴的流量大于孔板的流量。2、 （14点）如图所示，一个箱式容器，高度h？1.5米，宽度（垂直于纸张）B？2m，箱内充满水，压力表读数为20KN/m2，半直径r？一根1m长的圆柱将盒子的一角密封起来，并计算作用在圆柱上的总静水压力的大小和方向。解决方案：
pxpz??gh(hb)??g(c20g?h2)(hb)?82.05kn()??gv3122v?(?r??0.5?h?0.5)b82h?20g?2.04
五、4.64pz？45.53kn III.（14点）如图所示，水平放置的管道在混凝土建筑中分叉。已知的主管直径D？3M，主管流量Q？35m3/s，岔管直径D？2m，两条岔管的流量均为Q2，
1
岔管的角度？？600，截面1-1中点的压力，P？294kn/m2，在不考虑水头损失的情况下，计算水流对支架的作用力。解决方案：
v1?q114d12?4.95(m/s)v2?v3?q214?2?5.57(m/s)2d2(p2?p1?v1?v222)?290.8(kn/m)2fx=2(p2a2+?q2v2)cos?-p1a1-?qv1=-1240(kn)向左fy=2(p2a2+?q2v2)sin??1750(kn)向上 IV（14分）如图所示，l？50米，直径D？一根0.21m的自流管将水池中的水引至吸水井，然后将其泵送至水塔。已知泵吸入管直径D？0.2mm，管道长度L？6m，泵q的泵送能力？0.064m3/s，滤水网局部阻力系数？1.2.6.0，弯头的局部阻力系数？3.0.3，沿线重力管和吸入管的阻力系数？？0.02.假设通过自流管的流量等于泵的泵送能力。试算：（1）水池水面与吸水井水面的高差，h；（2） 水泵安装高度HS？2m时，水泵进口段的真空度。
h?(?1??l2解：
v1？4qd2g
2)v1?d12?4q?d?1.85m/sh?1.88mh?1.88m
ldv20？Pg4q？什么？（净弯曲）2G
v=?d2?2.04m/s
pv？36.04kpa
五．（14分）油在管中以v?1m/s的速度向下流动，油的密度
3.920kg/m，管道长度L？3M，管径D？25mm，用水银压差计测量，H？9厘米。
试求：(1)油在管中的流态；（2）油的运动粘度?；（3）若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化？（水银密度13600kg/m3）.
二
解：假定流动为层流
p1？z1？p2？z2？？二级？Ggd2gp2？？hgg？h=p1？（z1？z2？h）？g（？hg？？1）？h=？lv2d2g？？64revd解决方案：re？316因此，假设流动为层流？？316? 7.91?
105?? 零点零二五
六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数k?1.4，气体常数
R287j/kg？）质量流量。已知入口段的直径为D1？400毫米绝对压力
为p1?140kn/m2，温度为t1?180c，喉部断面d2?150mm，p2?116kn/m2，假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。解：
t1？273? 18? 291kp1rt1140？1013? 1??) 287? 291k？1.676kg/m116140v221。41.4?
1223? 1.1（kp1p2p1±1.676？（k3）11.4？1.465kg/m3v12k？1.11.41.4? 1.2.p22k？1.2.v12？140? 101.6762?? 116? 101.4653? V222可用：30459.32+V1？V2解决方案：V1？21.618m/s，v2？175.862m/sg？？2v2a2？1.465? 175.862?? 4.0.15? 4.927kg/s2 p二、选择题（10分）．伯努利方程中zv2g2表示
a、 每单位流体重量的机械能；b、 每单位质量流体的机械能；
c．单位体积流体具有的机械能；d．通过过流断面的流体所具有的总机械能。2．动量方程
三
a．仅适用于理想流体的流动b．仅适用于粘性流体的流动
c、 理想流体和粘性流体的流动适用于D。它只适用于湍流
3．流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。
a、 1b。1.75摄氏度。1.75~2d。24.相对压力的起点为
a.绝对真空；b.1个标准大气压；c.液面压强。d.当地大气压强；5．工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为a．13800b．2320c．2000d．1000
三、 绘图问题（在AB表面绘制压力体，8分）
四、计算题（12分）
如右图所示，直径为d？150mm柱，固定。内径
d??151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为l?250mm。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速
通过
n=100r/min，测得转矩为t?9.091n?m。求甘油的动力粘性系数?。
五、 计算题（20分）
如右图所示，已知da?150mm，db?75mm，a?2.4m，水的流量q?0.02m32s，pa?pb?1172nm。
（1） 如果a和B之间的水头损失表示为？Va2g2，试试？价值
(2)求出水银差压计中的读数h。六、计算题（20分）
如图所示，计算圆管突然膨胀的局部损失。7、 计算题（10分） 如图有一并联管路，已知d1=100mm，l1=80m，?1=0.021；d2=75mm，l2=50m，?2=0.025；q=30l/s，求q1、q2。
答复
4
一、 判断题（每题2分，共20分）
1.液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√
2.平衡流体中任一点的静压强度只能由该点的坐标位置确定，且与压力有关
作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。√3.若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为x=5、y=4、z=3，则等压面方程为5x?4y?3z?0。4．流线和迹线实质是一回事。
5.当理想流体在潜在质量力的作用下稳定流动时，函数（W？P？U22）的值保持在任何一点
不变。
6.在相同水头的作用下，喷嘴和孔板出口直径相同，喷嘴出口流量大于孔板出口流量√ 7.当实际流体流经水力半径较小的溢流段时，流动阻力较小。
8．实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。9．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数re有关。10.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√二、选择题（每题3分，共15分）
1.a2.c3.a4.d5.c
三、画图题（绘出ab曲面上的压力体，8分）
真实压力体ee'a虚拟压力体ee'd'd真实压力体d'dbb'iv.计算问题（12分）
解：f?μaπdn60dudy?μavh（7分）
A.πdl；vHd？-d2？0.62毫米（3点）
t?fr?fd29.0910.15?0.25?2-360?0.62?10??100?0.15??0.792pa?s（12分）
五、 计算问题（20分）解决方案：（1）以B为基准，以a和B段的伯努利方程为基础
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