一、是非题(正确的划“√”,错误的划“╳”) (本大题分17小题,每小题1分,共17分) 1、在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连续的。( √ ) 2、管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 ( ╳ ) 3、当管流过水断面流速按抛物线规律分布时,管中水流为紊流。 ( ╳ ) 4、紊流实质上是非恒定流。 ( √ ) 5、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ( √ ) 6、尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的试验。 ( ╳ ) 7、水跃只能发生于平底明渠中。 ( ╳ ) 8、其它条件相同时,实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。 ( √ ) 9、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰,只取决于堰壁厚度δ。 ( ╳ ) 10、在渗流模型中,任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。 ( √ ) 11、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。 ( ╳ ) 12、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。 ( ╳ ) 13、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。 ( √ ) 14、串联长管道各管段的水头损失可能相等,也可能不相等。 ( √ ) 15、均匀缓流只能在缓坡上发生,均匀急流只能在陡坡上发生。 ( √ ) 16、当下游水位高于薄壁堰顶时,一定是淹没出流。 ( √ ) 17、不可压缩液体连续性微分方程 只适用于恒定流。 ( ╳ ) 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (本大题分8小题,每小题2分,共16分) 1、静止液体中同一点各方向的压强 ( (1) ) (1)数值相等 (2)数值不等 (3)仅水平方向数值相等 (4)铅直方向数值最大 2、图示容器内有一放水孔,孔口设有面积为A的阀门ab,容器内水深为h,阀门所受静水总压力为 ( (2) ) (1)0.5γhA; (2)γhA (3)0.5γh2A; (4)γhA2 3、图示为两种液体盛于容器中、且密度ρ2>ρ1,则A、B两测压管中的液面必为 ( (2) ) (1)B管高于A管 (2)A管高于B管 (3)AB两管同高 4、公式 不能用于 ( (3) ) (1)均匀流 (2)急流 (3)管流 (4)明渠流 5、图示两管道的管长L、管径d、流量qv及水温均相同,但测压管水面h1>h2,则两管糙率nl与n2的关系为( (1) ) (1)n1 > n2 (2)nl < n2 (3)nl = n2 (4)无法确定 6、可以形成均匀急流的明渠底坡是( (2) ) (1)缓坡 (2)陡坡 (3)平坡 (4)负坡 7、长度L=1000m的有压管道。发生水击时的水击波速α=1000m/s,则水击相长为 ( (2) ) (1)1.0s (2)2.0s (3)3.0s (4)4.0s 8、恒定平面势流中,组成流网的流线与等势线的关系是 ( (2) )。 (1)相交 (2)正交 (3)共轭 (4)斜交 三、填空题(在空格中填写正确答案) (本大题分4小题,每空1分,共8分) 1、作用于静止(绝对平衡)液体上的面积力有 压力 ,质量力有 重力 。 2、宽顶堰式闸孔出流。当下游发生 远驱式 水跃或 临界式 水跃时,为闸孔自由出流;当下游发生 淹没式 水跃时,闸孔淹没出流。 3、液体质点的运动形式有 平移、变形、旋转 。 4、渗流系数k与 液体及土壤透水性质 有关,它的物理意义是 J=1时的渗流流速 。 四、作图题(在题图上绘出正确答案) (本大题分4小题,每小题6分,共24分) 1、绘出图中AB曲面上水平压强分布图及压力体。 (6分) 2、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。(各渠段均充分长,各段糙率相同) (6分) 3、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。 (6分) 4、如图示的无压渐变渗流浸润线,如有错误加以改正。(6分) 五、根据题目要求解答下列各题(本大题共4小题,总计35分) 1、(本小题5分) 一大水箱侧壁有一直径d=5cm的小孔口,孔口作用水头H=9.0m,孔口的流量系数μ=0.61。求孔口自由出流的流量qv。(5分) (答案:qv=0.0159m3/s) 2、(本小题10分) 有一倾斜放置的管道,管径由d1=10cm,突然扩大至d2=20cm。试验时测得测压管1和2中的水位分别为0.5m和0.8m,如图所示。求管道流量qv。 (取动能校正系数为1,突然扩大局部水头损失系数ξ= (A2/A1-1)2,A1、A2分别为小管和大管的断面面积,ξ对应于大管的流速。)(10分) (答案:qv=0.0311m3/s) 3、(本小题10分) 有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10cm,d2=5cm。管中流量qv=10L/s。 断面1处测管高度h=2m。不计管道收缩段的水头损失。取动能校正系数均为1。 求水流作用于收缩段管壁上的力。(10分) (答案:F=101.31 N,方向向右) 4、(本小题10分) 有一铸铁管,直径D=200mm,管壁厚度δ=10mm,管道末端阀门全开时管中流速v0=3.5 m/s。当管道末端阀门瞬时完全关闭,求水击压强。已知铸铁管弹性系数E=9.8×1010 N/m2,水的弹性系数K=19.6×108N/m2。 (答案:ΔP=4244.8KPa)工程流体力学复习题答案一 判断题(1)当温度升高时液体的动力粘度系数μ一般会升高。 ×(2)连续性假设使流体的研究摆脱了复杂的分子运动,而着眼于宏观机械运动。 √(3)对于静止流体来说,其静压力一定沿着作用面内法线方向。 √(4)N-S方程适于描述所有粘性流体的运动规律。 ×(5)欧拉法是以研究个别流体质点的运动为基础,通过对各个流体质点运动的研究来获得整个流体的运动规律。×(6)流线和迹线一定重合。×(7)通常采用雷诺数作为判断流态的依据。√(8)欧拉数的物理意义为粘性力与惯性力的比值×(9)在牛顿粘性流体的流动中p+p+p=3p√(10)长管指的是管线的距离较长×(11)流体和固体的显著区别在于当它受到切力作用时,就要发生连续不断的变形即流动。√(12)压力体中必须充满液体。×(13) 流体总是从高处流向低处。×(14)不可压缩流体的平面流动一定具有流函数。√(15)正确的物理公式一定符合量纲合谐性(齐次性)原理的√(16)理想流体即使在运动中其所受的剪切应力也为0√(17)串联管路各管段的流量相等√(18) 理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时,沿流线总机械能守恒 。×(19)从层流过渡到湍流和从湍流过渡到层流的临界雷诺数是相同的×(20)尼古拉兹曲线是利用人工粗糙管得到的实验数据绘制的√(20)发生水击现象的物理原因主要是由于液体具有惯性和压缩性√(21)并联管路各管段的水头损失不相等×二 单选题(1)动力粘度系数的单位是 AA:Pa.s B:m/s C:s/m(2)静止流体的点压强值与 B 无关A:位置 B:方向 C:流体的密度(3)在缓变流的同一有效截面中,流体的压强分布满足 AA. B.P=CC. D. (4)串联管路AB有3段组成,设水头损失hf1>hf2>hf3,摩阻系数相等,管线长度也相等,中间无流体引入引出,则三段管线的流量之间的关系是 BA:Q1B:Q1=Q2=Q3C:Q1>Q2>Q3(5)动量方程不可以适用于 CA:粘性流体的的流动B:非稳定流动C:以上两种说法都不对(6)N-S方程不可以适用于 DA:不可压缩粘性流体的流动B:不可压缩理想流体的非稳定流动C:不可压缩理想流体的稳定流动D:非牛顿流体的运动(7)下列说法中正确的是 BA:液体不能承受压力B:理想流体所受的切应力一定为0C:粘性流体所受的切应力一定为0(8)己知某管路截面为正方形,边长为12cm,其水力半径为 CA:12cm B:6cm C:3cm(9)其它条件(流体和管材,管径和管壁厚度等)均相同的情况下,当管路中液体流速增加,则水击压力会 AA:增加 B:减小 C:不变(10)单位时间内,控制体内由于密度变化引起的质量增量等于从控制面 D 。A.流入的质量 B.流出的质量 C.流入与流出质量之和 D.流入与流出质量之差(11)以下关于流体静压力说法中错误的是 CA. 静压力沿着作用面的内法线方向B. 流体与固体的接触面上静压力将垂直于接触面C. 静止流体中任一点的静压力大小与作用方向无关,因此静止流体对固体接触面上的作用力是一个标量(12)雷诺数表征 C 之比A:压力与粘性力之比B:惯性力与重力这比C:惯性力与粘性力之比(13)静止的水仅受重力作用时,其测压管水头线必为 AA:水平线 B:向下直线 C:斜线三 简答题(1)试写出欧拉平衡方程式,并分析其适用条件适用于绝对静止状态和相对静止状态,适用于可压缩流体和不可压缩流体。(2)试写出理想流体的伯努利方程,并解释其中每一项的含义三项分别是压力水头、速度水头和位置水头,分别代表压力能、动能和重力势能(3)试比较流体力学研究中欧拉法和拉格朗日法的不同?研究流体运动的方法主要有两种:(1)拉格郎日法:把流体质点作为研究对象,跟踪一个质点,描述它运动的历史过程,并把足够多的质点运动情况综合起来,可以了解整个流体的运动。(2)欧拉法:主要研究流场中的空间点,观察质点流经每个空间上运动要素随时间变化的规律,把足够多的空间点综合起来得出整个流体运动的规律。(4)试叙述什么是连续性假设?在流体力学领域内,一般不考虑流体的微观结构,而且假设流体是充满整个空间而不留任何空隙的,即把流体看作连续介质。这样就可以把大量离散分子和原子的运动问题近似为连续充满整个空间的流体质点的运动问题。(5)粘性及粘性的表示方法流体微团发生相对运动时产生切向阻力的性质称为流体的粘性常用的表示方法:动力粘度、运动粘度,也可以用相对粘度表示(不扣分)(6)什么是系统和控制体?系统是一团流体质点的集合,它始终包含着相同的流体质点,而且具有确定的质量。控制体是指流场中某一确定的空间区域,这个区域的周界称为控制面。控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系统是固定不变的,它所包含的流体的量可能时刻改变。(7)层流和紊流的区别以及判别准则流动状态主要表现为流体质点的互相摩擦和变形,这种流体质点互不干扰各自成层的流动称为层流;流动状态主要表现为流体质点的互相掺混,这种流体质点之间互相掺混杂乱无章的流动称为紊流;一般时认为是层流,即可认为流动为紊流。(8)试叙述压力体的概念压力体是由液体的自由表面、承受压力的曲面和该曲面的边线向上垂直引伸到自由液面或其延伸面的各表面所围成的体积。四 计算题(1)如图所示,一铅直矩形阀门,己知闸门上缘距液面h1=1m,闸门高h2=2m,宽b=2.5m,求闸门上的静水总压力