32學(xué)時(shí)流體力學(xué)復(fù)習(xí)題 問題詳解

word32學(xué)時(shí)流體力學(xué)課復(fù)習(xí)題一、填空題1、流體是一種受任何微小的 剪切力作用時(shí) 都會(huì)產(chǎn)生連續(xù)變形 的物質(zhì)。2、牛頓內(nèi)摩擦定律 =其中的比例系數(shù)稱為動(dòng)力黏性系數(shù)(動(dòng)力粘度) 。3、作用于流體上的力按其性質(zhì)可以分為外表力力和 質(zhì)量力4、水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指作用在單位_質(zhì)量_ 液體上的質(zhì)量力。5、單位質(zhì)量力的量綱是 L/T2。6、對(duì)于不同的流體，體積彈性系數(shù)的值不同，彈性模量越大 ，流體越不易被壓縮。7、某點(diǎn)處的絕對(duì)壓強(qiáng)等于該處的大氣壓強(qiáng)減去該處的真空度 。8、某點(diǎn)處的真空等于該處的大氣壓強(qiáng)減去該處的絕對(duì)壓強(qiáng)。9、某點(diǎn)處的相對(duì)壓強(qiáng)等于該處的 絕對(duì)壓強(qiáng) 減去該處的 一個(gè)大氣壓 。10、根據(jù) 粘性 的大小，粘性流體的流動(dòng)狀態(tài)可分為 層流 和 紊流 。 11、根據(jù)流體是否有粘性，流體可分為粘性流體 和 理想流體。12、根據(jù)流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化，流體流動(dòng)可分為 定常 流動(dòng)和 非定常 流動(dòng)。13、連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒 定律在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。14、總流伯努利方程是機(jī)械能守恒定律在流體力學(xué)上的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。15、計(jì)算局部阻力的公式為：；計(jì)算沿程阻力的公式為：。16、相似條件包括幾何相似 、 運(yùn)動(dòng)相似 和 動(dòng)力相似。17、沿程阻力主要是由于流體內(nèi)摩擦力引起的，而局部阻力如此主要是由于流動(dòng)邊界局部形狀急劇變化引起的。18、連續(xù)性方程表示控制體的_質(zhì)量_守恒。19、液體隨容器作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，重力和慣性力的合力總是與液體自由面_垂直。20、圓管層流中斷面平均流速等于管中最大流速的1/2二、簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述液體與氣體的粘性隨溫度的變化規(guī)律，并說(shuō)明為什么？答: 溫度升高時(shí) 液體的黏性降低，因?yàn)橐后w的粘性主要是分子間的內(nèi)聚力引起的，溫度升高時(shí)，內(nèi)聚力減弱，故粘性降低，而造成氣體粘性的主要原因在于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈，所以粘性就越大2、請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明作用在流體上的力。作用在流體上的力按其性質(zhì)可分為外表力和質(zhì)量力，外表力是指作用在所研究流體外表上的力，它是由流體的外表與接觸的物體的相互作用差生的，質(zhì)量力是流體質(zhì)點(diǎn)受某種力場(chǎng)的作用力，它的大小與流體的質(zhì)量成正比3、簡(jiǎn)述連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將流體區(qū)域看成由流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)組成，占滿空間而沒有間隙，其物理特性和運(yùn)動(dòng)要素在空間是連續(xù)分布的。從而使微觀運(yùn)動(dòng)的不均勻性、離散性、無(wú)規(guī)律性與宏觀運(yùn)動(dòng)的均勻性、連續(xù)性、規(guī)律性達(dá)到了和諧的統(tǒng)一。宏觀無(wú)限小 微觀無(wú)限大4、何謂不可壓縮流體？在什么情況下可以忽略流體的壓縮性？除某些特殊流動(dòng)問題，工程實(shí)際中將液體看作是密度等于常數(shù)的不可壓縮流體，當(dāng)氣體的速度小于70m/s 且壓力和溫度變化不大時(shí)也可近似地將氣體當(dāng)做不可壓縮流體處理5、流體靜壓力有哪兩個(gè)重要特征？特征一：在平衡的流體中，通過任意一點(diǎn)的等壓面，必與該點(diǎn)所受的質(zhì)量力互相垂直。特征二：當(dāng)兩種互不相混的液體處于平衡時(shí)，它們的分界面必為等壓面。6、不同形狀的敞開的貯液容器放在桌面上，如果液深一樣，容器底部的面積一樣，試問作用于容器底部的總壓力是否一樣？桌面上受到的容器的作用力是否一樣？為什么？容器底部的總壓力=液體壓強(qiáng)x面積，而壓強(qiáng)由液深決定同種液體，所以作用于容器底部的總壓力一樣；桌面上所受力是整個(gè)儲(chǔ)有液體容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器總重量不同而不同。此題目也有漏洞：不同形狀的敞開的貯液容器，體積關(guān)系不能確定，其總重量不一定一樣或也不一定不同。7、相對(duì)平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關(guān)？質(zhì)量力在平衡點(diǎn)流體中，通過任意一點(diǎn)的等壓面必須與該店所受的質(zhì)量力互相垂直8、靜力學(xué)的全部?jī)?nèi)容適用于理想流體還是實(shí)際粘性流體？或者兩者都可？為什么？流體處于靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，各流體質(zhì)點(diǎn)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，速度梯度等于零，切向應(yīng)力也等于零，這樣流體的粘性就顯現(xiàn)不出來(lái)了9、表示帕斯卡原理，試舉例說(shuō)明它在工程中的應(yīng)用。帕斯卡定律：加在密閉液體任一局部的壓強(qiáng)能夠大小不變的被液體向各個(gè)方向傳遞 公式：P1=P2即F1S1F為施加的力F2S2S指大小活塞的面積應(yīng)用：千斤頂，液壓機(jī)，液壓制動(dòng)10、何謂壓力體？壓力體由哪些面圍成的？由于液體重量產(chǎn)生對(duì)物體外表壓力的體積稱為壓力體壓力體所論曲面；過曲面周界上一切點(diǎn)的鉛垂線所構(gòu)成的曲面；與液面重合的水平面。11、試述文丘里管測(cè)量流量的原理，如果通過文丘里管的流量保持不變，試問管道傾斜放置與水平放置的兩種情況，測(cè)得差壓計(jì)的液面高差是否會(huì)改變？為什么？12、簡(jiǎn)述沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，并畫出其趨勢(shì)圖。尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律,文字表述或數(shù)學(xué)公式表述.層流:;水力光滑區(qū): 過渡粗糙區(qū): 粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)) :   .13、流體在漸擴(kuò)管道中，從截面1流向截面2，假如在截面1處流體作層流流動(dòng)。試問，流體在截面2處是否仍保持層流流動(dòng)？為什么14、在串聯(lián)管道、并聯(lián)管道中，各管段的流量和能量損失分別滿足什么關(guān)系？ 串聯(lián)管路的特點(diǎn)：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失。并聯(lián)管路的特點(diǎn)：各條管路中的流量之和，等于總流量；各管的水頭損失之相等，等于管路的總損失。15、簡(jiǎn)述水力光滑管和水力粗糙管的定義。一根確定的管子是否永遠(yuǎn)保持為水力光滑管或水力粗糙管？為什么？水力光滑管：在紊流中存在層流底層，當(dāng)層流底層厚度l5時(shí)，粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒管壁對(duì)紊流區(qū)流體的影響很小，這與流體在完全光滑的管道中流動(dòng)類似，這種情況的管子叫做水力光滑管。水力粗糙管：當(dāng)層流底層厚度時(shí)，管壁上幾乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流體質(zhì)點(diǎn)與凸峰相互碰撞，阻力增加，此時(shí)的管子叫做水利粗糙管。16、簡(jiǎn)單表示沿程阻力和局部阻力的定義，試分析產(chǎn)生這兩種損失的原因。沿程阻力：再過流斷面沿程不變的均勻流道中所受的流動(dòng)阻力流體與壁面的摩擦產(chǎn)生 沿程損失原因:由于流體與壁面的摩擦而產(chǎn)生的.局部阻力:流體在流動(dòng)過程中由于方向改變或速度改變以與經(jīng)過管件而產(chǎn)生的阻力局部損失的原因:因流體與壁面的沖擊和流體的質(zhì)點(diǎn)之間的碰撞而形成的17、何謂緩變流和急變流？在緩變流截面上，壓強(qiáng)分布有何規(guī)律？當(dāng)流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時(shí)，流線近似為平行直線，這樣的流動(dòng)稱為緩變流,否如此稱為急變流。在接近于直線的流動(dòng)中，沿法線方向的壓力分布規(guī)律與平衡流體中的一樣，均服從于流體靜力學(xué)根本程18、寫出總流伯努利方程，并簡(jiǎn)述其物理意義。其中：Z 表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)單位重量流體的平均位置勢(shì)能 表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)單位重量流體的平均壓強(qiáng)勢(shì)能。 表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)單位重量流體的平均動(dòng)能。 表示總流過流斷面上某點(diǎn)所取計(jì)算點(diǎn)單位重量流體的平均機(jī)械能損失，稱為總流水頭損失 代表總流過流斷面上單位重量流體的平均勢(shì)能代表總流過流斷面上單位重量流體的平均機(jī)械能物理意義在符合限定條件下，單位重量流體的機(jī)械能(位能、壓力能和動(dòng)能)可以互相轉(zhuǎn)化，但總和不變。19、簡(jiǎn)述流線的定義，并寫出流線方程。流線就是在流場(chǎng)中某一瞬間作出的一條空間曲線，使這一瞬間在該曲線上各點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)所具有的速度方向與曲線在該點(diǎn)的切線方向重合(同一時(shí)刻流場(chǎng)中連續(xù)各點(diǎn)的速度方向線)20、何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯(lián)系？眾多流體的質(zhì)點(diǎn)的集合稱為系統(tǒng)?？刂企w是指流場(chǎng)中某一確定的空間。區(qū)別：系統(tǒng)的位置和形狀是可以變化的，而控制體是指流場(chǎng)中的某一確定的空間。聯(lián)系：利用控制體可以推導(dǎo)出流體系統(tǒng)所具有的某種物理量隨時(shí)間的變化率，得出流體力學(xué)中假如干重要方程 三、計(jì)算題1、 一塊平板距離另一塊固定的平板，兩平板間充滿某種流體，上平板在的力作用下，以的速度移動(dòng)。如果上平板的面積為2，求該流體的粘度。解假設(shè)板間流體中的速度分布是線性的,如此板間速度梯度可計(jì)=4x PaS2、 一底面積為45x50cm2，高為1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤(rùn)滑油的斜面向下作等速運(yùn)動(dòng)，木塊運(yùn)動(dòng)速度u=1m/s ，油層厚度1cm ，斜坡22.620 (見圖示)，求油的粘度。解 木塊重量沿斜坡分力F與切力T平衡時(shí)，等速下滑3、一塊平板距離另一塊固定的平板，兩平板間充滿粘度為的某種流體，如果上平板的面積為2，求使上平板以的速度移動(dòng)所需的作用力。4、直徑76mm的軸在同心縫隙為0.03mm，長(zhǎng)度為150mm的軸承中旋轉(zhuǎn)，軸的轉(zhuǎn)速為226r/min, 測(cè)得軸徑上的摩擦力矩為76N.m，試確定縫隙中油液的動(dòng)力粘度5、如強(qiáng)和真空。圖所示，U形管壓差計(jì)與容器A連接，h1，h2，h3=1m。求容器A中水的絕對(duì)壓 第5題圖6、 如下列圖，直線行使的汽車上放置一內(nèi)裝液體的U形管，長(zhǎng)L=500mm。試確定當(dāng)汽車以加速度a=2行駛時(shí)兩直管中的液面高度差。 第6題圖7、圖所示為一圓柱形容器，直徑d=300mm，高H=500mm,容器內(nèi)裝水，水深h1=300mm，使容器繞垂直軸做等角速旋轉(zhuǎn)。1試確定水正好不溢出時(shí)的轉(zhuǎn)速n1；2求剛好露出容器底面時(shí)得轉(zhuǎn)速n2；這時(shí)容器停止旋轉(zhuǎn)，水靜止后得深度h2等于多少？ 第7題圖 8、如下列圖為繞鉸鏈O轉(zhuǎn)動(dòng)的傾斜角=60o的自動(dòng)開啟式水閘，當(dāng)水閘一側(cè)的水位H=2，另一側(cè)的水位h=0.4時(shí)，假如要使閘門自動(dòng)開啟。試求鉸鏈至水閘下端的距離x。第8題圖9、圓柱體半徑，長(zhǎng)，如圖放置在斜面上。求水作用在圓柱上的力。 第9題圖 10、如圖，圓柱體直徑4m，兩邊均有水作用，水深如下列圖。如果圓柱體長(zhǎng)度為12m，試求作用在圓柱體上合力的大小和方向。 第10題圖 11、如圖，有一圓柱形閘門。H=5m，=600，閘門寬度為B=10m。求作用在閘門上的總壓力的大小與方向。X方向Z方向，找出壓力體 第11題圖作用點(diǎn)距離液面的高度12、平面流動(dòng)的速度分量為：，。求流線方程。13、流場(chǎng)的速度分布為，求證通過任意一個(gè)以原點(diǎn)為圓心的同心圓的流量都是相等的z方向取單位長(zhǎng)度 提示：流場(chǎng)速度用極坐標(biāo)表示。14、如圖是離心風(fēng)機(jī)的集流器，風(fēng)筒直徑為200mm。當(dāng)測(cè)壓管中的水柱高度為250mm時(shí)，求集流器的吸氣量?？諝饷芏热?.29 kg/m315、如下列圖，水從井A利用虹吸管引到井B中，設(shè)體積流量qv=100m3/h，H=3m，z=6m，不計(jì)虹吸管中的水頭損失。試求虹吸管的管徑d與上端管中的負(fù)計(jì)示壓強(qiáng)值p。16、如下列圖，離心式水泵借一內(nèi)徑d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量從一敞口水槽中吸水，并將水送至壓力水箱。設(shè)裝在水泵與吸水管接頭上的真空計(jì)指示出負(fù)壓值為39997Pa。水力損失不計(jì)，試求水泵的吸水高度H。第14題圖 第15題圖 第16題圖17、密度為830kg/m3的油水平地射向直立的平板。油的速度為20m/s，油柱的直徑為0.1m。求油對(duì)平板的打擊力。18、連續(xù)管系中的90o漸縮彎管放在水平面上，管徑d1=15cm，d2=7.5cm，入口處水平均流速v1=2.5m/s，靜壓pe1=6.86×104 Pa計(jì)示壓強(qiáng)。如不計(jì)能量損失，試求支撐彎管在其位置所需的水平力。19、噴水泉的噴嘴為一截頭圓錐體，其長(zhǎng)度l=0.5m，兩端的直徑d1=40mm，d2=20mm,豎直裝置。假如把計(jì)示壓強(qiáng)p1e=9.807×104Pa的水引入噴嘴，而噴嘴的能量損失hw=1.6m水柱。如不計(jì)空氣阻力，試求噴出的流量qv和射流的上升高度H。20、沿直徑d=200mm的管道輸送潤(rùn)滑油，流量qm=9000kg/h，潤(rùn)滑油的密度=900kg/m32/s，夏季為=0.0000355 m2/s。試分別判斷冬夏兩季潤(rùn)滑油在管中的流動(dòng)狀態(tài)。21、在一水箱距離水面3m處開一個(gè)直徑為6cm的小孔，為了使水箱內(nèi)的水面保持不變，問每秒必須向水箱內(nèi)加多少水？22、在直徑為30cm的水平管道上用水作沿程損失實(shí)驗(yàn)3/s，問沿程損失系數(shù)等于多少？23、如圖，一股射流以速度V水平射到傾斜平板上，體積流量為Q。求射流對(duì)平板的打擊力和上下兩股分射流的流量。第23題圖 24、水從水箱沿著長(zhǎng)為L(zhǎng) = 2 m，直徑 d = 40 mm 的豎直管流入大氣，不計(jì)管道的入口損失，管道沿程損失系數(shù)，試求管道中起始斷面A 的壓強(qiáng)與水箱內(nèi)的水位h 之間的關(guān)系式。并求當(dāng)h為多少時(shí)，此斷面的壓強(qiáng)與水箱外的大氣壓強(qiáng)相等。第24題圖 25、水泵系統(tǒng)如圖，管徑，流量為，吸水管與壓水管的總長(zhǎng)為30m，沿程阻力系數(shù)；吸水管設(shè)有帶閥門的蓮蓬頭，所有彎頭一共有3個(gè)彎頭，兩水面高差，求水泵揚(yáng)程。 解：1管中流速                                      2列1-1到2-2能量方程 (3)求揚(yáng)程 第25題圖26、水池中的水從變截面管道排出，前兩段的直徑依次為100mm和75mm；最后一段是漸縮管，出口直徑為50mm。如果排出的質(zhì)量流量為14kg/s，求所需的水頭h，并畫出測(cè)壓管水頭線。27、嵌入支座內(nèi)的一段輸水管，其直徑由變化到見圖示。當(dāng)支座前的相對(duì)壓強(qiáng)，流量時(shí)，試確定漸變段支座所受的軸向力R。不計(jì)水頭損失。第26題 第27題×10-4m2/s、密度為840kg/m3的原油。當(dāng)流量Q=240m3/h時(shí)，求油泵為克制沿程阻力所需增加的功率。3/s，水力坡度i=0.05。求該管路的沿程阻力系數(shù)。30、兩根直徑分別為和的水平管道串聯(lián)在一起。輸送密度為980kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘度為4×10-4m23/s，管道長(zhǎng)度L1=500m，L2=100m。求原油流經(jīng)管道的壓強(qiáng)損失？18 / 18