西工大流体力学试卷及答案
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1 一．填空题（共30分，每小题2分）
1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。
2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。
3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0 。
5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 总机械能
大小，就能判别出流动方向。
6.产生紊流附加切应力的原因是 脉动 。
7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的 内法线 方向。
8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数与 速度梯度 有关。
9.渐变流流线的特征是 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.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速xu和yu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.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大 。
二．（14分）如图所示，一箱形容器，高1.5hm，宽（垂直于纸面）2bm，箱内充满水，压力表的读数为220/kNm，用一半径1rm的园柱封住箱的一角，求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。
解：
2220p()()()82.05()2p31(0.50.5)82202.044.64p45.53cxzzhghhbghbkNggvvrHbHgvkN
三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3Dm，主管流量335/Qms，分叉管直径2dm，两分叉管流量均为2Q，2 分叉管转角060，1-1断面中点的压强2294/pkNm，不计水头损失，求水流对支座的作用力。
解：
11212232222221(12)22222111Y22224.95(/)1d45.57(/)1d4vv290.8(/)x=2(PA+)cos-PA-=-1240(kN)F=2(PA+)sin1750()QvmsQvvmsppKNmFQVQVQVKN向左向上
四.（14分）如图所示，长50Lm、直径0.21Dm的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径0.2dmm，管长6lm，
泵的抽水量30.064/Qms，滤水网的局部阻力系数126.0，弯头的局部阻力系数30.3，自流管和吸水管的沿程阻力系数0.02。假定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水井的水面高差h；（2）水泵的安装高度2sHm时，水泵进口断面的真空度。
解：211h()2lvdg
1221441.85/1.88QQvmsdDhm
1.88hm
20()2splvHgdg网弯
242.04/Qmsdv=
36.04vapkp
五．（14分）油在管中以1/vms的速度向下流动，油的密度3920/kgm，管长3lm，管径25dmm，水银压差计测得9hcm.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313600/kgm）. 3 解：假定流动为层流
212122g1122g52gh=(h)(1)h=264ReRe316Re0.0257.9110316HHpplvzzggdgppzzglvdgvd解得：故假设成立，流动为层流
六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数1.4k，气体常数287/RJkgK）的质量流量。已知进口断面的直径为1400dmm，绝对压强为21140/pkNm，温度为0118TC，喉部断面2150dmm，22116/pkNm，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：
13131111231.4k111221212122233122212127318291140101.676/287291116()1.676()1.465/14012121.4140101.4116101.411.67621.411.465221.6TkpkgmRTpkgmpvvkpkpkkvvvvv可得：30459.32+解得：2222218m/,175.862m/1.465175.8620.154.927/4svsGvAkgs
二、选择题（10分）．伯努利方程中 22pvzg表示
A．单位重量流体具有的机械能； B．单位质量流体具有的机械能；
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 4 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．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流
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．1 B．1.75 C．1.75~2 D．2
4．相对压强的起量点是
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．13800 B．2320
C．2000 D．1000
三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
四、计算题（12分）
如右图，直径为mm150d的圆柱，固定不动。内径为mm24.151d的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为mm250l。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速为n=100r/min，测得转矩为mN091.9T。求甘油的动力粘性系数。
五、计算题（20分）
如右图所示，已知0mm15Ad，mm75Bd，m4.2a，水的流量sm02.03Q，2mN1172BApp。
(1)如果A、B之间的水头损失表示为gvA22，试求值。
(2)求出水银差压计中的读数h。
六、计算题（20分）
如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。
七、计算题（10分）
如图有一并联管路，已知1d=100mm， 1l=80m，1=0.021；2d=75mm，2l=50m， 2=0.025；Q=30l/s，求1Q、2Q。
答案 5
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. 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的
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0345zyx。ⅹ
4．流线和迹线实质是一回事。ⅹ
5. 理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数)2(2upW的值在任一点上保持不变。ⅹ
6．同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流√
7．实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。ⅹ
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。ⅹ
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。ⅹ
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．A 2．C 3．A 4．D 5．C
三、画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
实压力体EE’A 虚压力体EE’D’D 实压力体D’DBB’
四、计算题（12分）
解： hvμAdyduμAF （7分）
πdlA；60πdnv；62mm.02-ddh （３分）
2dTFrF 3-100.6260215.010025.015.0091.9
s792Pa.0 （12分）
五、计算题（20分）
解：（1）以B 为基准，取A、B 断面列伯努利方程 6 22222;0;1;2AAABBBABlAABABlpvpvzzhggvzazhg （8分）
又24AAdQv，24BBdQv （12分）
代入数值，=3.4 （14分）
（2）设B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b ，从Bp开始，用逐段加减的方法推演到Ap，可得'-()BApbhhbap （18分）
由'-ABpphh，得1h=()9.5mm'-ABppa （20分）
六、计算题（20分）
解：取水平基准面0-0，过水断面的压强、速度及位置高度如图
由于Ⅰ、Ⅱ两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流，因此可写出两断面的伯努利方程（设121）
jhgvpzgvpz2222222111 （1）
（7分）
由于在dt时间内从断面Ⅰ到Ⅱ的流速由1v变为2v，根据动量定理得
)()()(12222121212211vvvAzzAAApApAp
整理得)()()(2211122zpzpvvgv （2） （14分）
由（1） 和（2）得gvvhj2)(221
由连续性方程1212vAAv 代入上式得 （18分）
其中
2211211)1(;2AAgvhj （20分）
七、计算题（10分）
