32學時流體力學復習題 問題詳解

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1、word 32學時流體力學課復習題 一、填空題 1、流體是一種受任何微小的 剪切力作用時 都會產生連續(xù)變形 的物質。 2、牛頓內摩擦定律 =μ其中的比例系數稱為動力黏性系數(動力粘度) 。 3、作用于流體上的力按其性質可以分為外表力力和 質量力 4、水力學中，單位質量力是指作用在單位_質量_ 液體上的質量力。 5、單位質量力的量綱是 L/T2。 6、對于不同的流體，體積彈性系數的值不同，彈性模量越大 ，流體越不易被壓縮。 7、某點處的絕對壓強等于該處的大氣壓強減去該處的真空度 。 8、某點處的真空等于該處的大氣壓強減去該處的絕對壓強。 9、某點處的相對壓強等于該

2、處的 絕對壓強 減去該處的 一個大氣壓 。 10、根據 粘性 的大小，粘性流體的流動狀態(tài)可分為 層流 和 紊流 。 11、根據流體是否有粘性，流體可分為粘性流體 和 理想流體。 12、根據流動參數隨時間的變化，流體流動可分為 定常 流動和 非定常 流動。 13、連續(xù)性方程是質量守恒 定律在流體力學上的數學表達形式。 14、總流伯努利方程是機械能守恒定律在流體力學上的數學表達形式。 15、計算局部阻力的公式為：；計算沿程阻力的公式為：。 16、相似條件包括幾何相似 、 運動相似 和 動力相似。 17、沿程阻力主要是由于流體內摩擦力引起的

3、，而局部阻力如此主要是由于流動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__質量_____守恒。 19、液體隨容器作等角速度旋轉時，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、簡答題 1、簡述液體與氣體的粘性隨溫度的變化規(guī)律，并說明為什么？ 答: 溫度升高時 液體的黏性降低，因為液體的粘性主要是分子間的內聚力引起的，溫度升高時，內聚力減弱，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動，溫度越高，熱運動越強烈，所以粘性就越大 2、請詳細說明作用在流體上的力。 作用在流體上的力按其性質可分為外表

4、力和質量力，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，質量力是流體質點受某種力場的作用力，它的大小與流體的質量成正比 3、簡述連續(xù)介質假說。 連續(xù)介質假設將流體區(qū)域看成由流體質點連續(xù)組成，占滿空間而沒有間隙，其物理特性和運動要素在空間是連續(xù)分布的。從而使微觀運動的不均勻性、離散性、無規(guī)律性與宏觀運動的均勻性、連續(xù)性、規(guī)律性達到了和諧的統(tǒng)一?！埠暧^無限小 微觀無限大〕 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？ 除某些特殊流動問題，工程實際中將液體看作是密度等于常數的不可壓縮流體，當氣體的速度小于70m/s 且壓力和溫度變化不大時也

5、可近似地將氣體當做不可壓縮流體處理 5、流體靜壓力有哪兩個重要特征？ 特征一：在平衡的流體中，通過任意一點的等壓面，必與該點所受的質量力互相垂直。 特征二：當兩種互不相混的液體處于平衡時，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x面積，而壓強由液深決定〔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儲有液體容器的重力，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

6、貯液容器，體積關系不能確定，其總重量不一定一樣或也不一定不同。 7、相對平衡的液體的等壓面形狀與什么因素有關？ 質量力〔在平衡點流體中，通過任意一點的等壓面必須與該店所受的質量力互相垂直〕 8、靜力學的全部內容適用于理想流體還是實際粘性流體？或者兩者都可？為什么？ 流體處于靜止或相對靜止狀態(tài)時，各流體質點間沒有相對運動，速度梯度等于零，切向應力也等于零，這樣流體的粘性就顯現不出來了 9、表示帕斯卡原理，試舉例說明它在工程中的應用。 帕斯卡定律：加在密閉液體任一局部的壓強能夠大小不變的被液體向各個方向傳遞 公式：P1=P2即F1／S1〔F為施加的力〕＝F2／S2〔S指大小活塞的面

7、積〕 應用：千斤頂，液壓機，液壓制動 10、何謂壓力體？壓力體由哪些面圍成的？ 由于液體重量產生對物體外表壓力的體積稱為壓力體 壓力體①所論曲面；②過曲面周界上一切點的鉛垂線所構成的曲面；③與液面重合的水平面。 11、試述文丘里管測量流量的原理，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，測得差壓計的液面高差是否會改變？為什么？ 12、簡述沿程阻力系數隨雷諾數的變化規(guī)律，并畫出其趨勢圖。 尼古拉茲實驗揭示了沿程阻力系數λ的變化規(guī)律,文字表述或數學公式表述. 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、

8、流體在漸擴管道中，從截面1流向截面2，假如在截面1處流體作層流流動。試問，流體在截面2處是否仍保持層流流動？為什么 14、在串聯管道、并聯管道中，各管段的流量和能量損失分別滿足什么關系？ 串聯管路的特點：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。 并聯管路的特點：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，當層流底層厚度δl＞5Δ時，粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒管壁對紊流區(qū)流體

9、的影響很小，這與流體在完全光滑的管道中流動類似，這種情況的管子叫做水力光滑管。 水力粗糙管：當層流底層厚度δΔ時，管壁上幾乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流體質點與凸峰相互碰撞，阻力增加，此時的管子叫做水利粗糙管。 16、簡單表示沿程阻力和局部阻力的定義，試分析產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阻力{流體與壁面的摩擦產生} 沿程損失原因:由于流體與壁面的摩擦而產生的. 局部阻力:流體在流動過程中由于方向改變或速度改變以與經過管件而產生的阻力 局部損失的原因:因流體與壁面的沖擊和流體的質點之間的碰撞而形成的 17、何謂緩變流和急變流？在

10、緩變流截面上，壓強分布有何規(guī)律？ 當流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時，流線近似為平行直線，這樣的流動稱為緩變流, 否如此稱為急變流。 在接近于直線的流動中，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根本程 18、寫出總流伯努利方程，并簡述其物理意義。 其中：Z 表示總流過流斷面上某點〔所取計算點〕單位重量流體的平均位置勢能 表示總流過流斷面上某點〔所取計算點〕單位重量流體的平均壓強勢能。 表示總流過流斷面上某點〔所取計算點〕單位重量流體的平均動能。 表示總流過流斷面上某點〔所取計算點〕單位重量流體的平均機械能損失，稱為總流水頭

11、損失 代表總流過流斷面上單位重量流體的平均勢能 代表總流過流斷面上單位重量流體的平均機械能 物理意義—在符合限定條件下，單位重量流體的機械能(位能、壓力能和動能)可以互相轉化，但總和不變。 19、簡述流線的定義，并寫出流線方程。 流線就是在流場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的流體質點所具有的速度方向與曲線在該點的切線方向重合(同一時刻流場中連續(xù)各點的速度方向線) 20、何謂系統(tǒng)和控制體？它們有何區(qū)別與聯系？ 眾多流體的質點的集合稱為系統(tǒng)。 控制體是指流場中某一確定的空間。 區(qū)別：系統(tǒng)的位置和形狀是可以變化的，而控制體是指流場中的某一確定的空間。

12、聯系：利用控制體可以推導出流體系統(tǒng)所具有的某種物理量隨時間的變化率，得出流體力學中假如干重要方程 三、計算題 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。如果上平板的面積為2，求該流體的粘度。 [解]假設板間流體中的速度分布是線性的,如此板間速度梯度可計 =4x Pa?S 2、 一底面積為45x50cm2，高為1cm的木塊，質量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運動，木塊運動速度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，等速下滑

13、 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所需的作用力。 4、直徑76mm的軸在同心縫隙為0.03mm，長度為150mm的軸承中旋轉，軸的轉速為226r/min, 測得軸徑上的摩擦力矩為76N.m，試確定縫隙中油液的動力粘度 5、如強和真空。圖所示，U形管壓差計與容器A連接，h1，h2，h3=1m。求容器A中水的絕對壓

14、 第5題圖 6、 如下列圖，直線行使的汽車上放置一內裝液體的U形管，長L=500mm。試確定當汽車以加速度a=2行駛時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,容器內裝水，水深h1=300mm，使容器繞垂直軸做等角速旋轉。〔1〕試確定水正好不溢出時的轉速n1；〔2〕求剛好露出容器底面時得轉速n2；這時容器停止

15、旋轉，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轉動的傾斜角α=60o的自動開啟式水閘，當水閘一側的水位H=2，另一側的水位h=0.4時，假如要使閘門自動開啟。試求鉸鏈至水閘下端的距離x。 第8題圖 9、圓柱體半徑，長，如圖放置在斜面上。求水作用在圓柱上的力。 第9題圖

16、 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，θ=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 作用點距離液面的高度 12、平

17、面流動的速度分量為：，。求流線方程。 13、流場的速度分布為，求證通過任意一個以原點為圓心的同心圓的流量都是相等的〔z方向取單位長度〕[ 提示：流場速度用極坐標表示。] 14、如圖是離心風機的集流器，風筒直徑為200mm。當測壓管中的水柱高度為250mm時，求集流器的吸氣量?？諝饷芏热?.29 kg/m3 15、如下列圖，水從井A利用虹吸管引到井B中，設體積流量qv=100m3/h，H=3m，z=6m，不計虹吸管中的水頭損失。試求虹吸管的管徑d與上端管中的負計示壓強值p。

18、 16、如下列圖，離心式水泵借一內徑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。設裝在水泵與吸水管接頭上的真空計指示出負壓值為39997Pa。水力損失不計，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。求油對平板的打擊力。 18、連續(xù)管系中的90o漸縮彎管

19、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〔計示壓強〕。如不計能量損失，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，其長度l=0.5m，兩端的直徑d1=40mm，d2=20mm,豎直裝置。假如把計示壓強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的管道輸送潤滑油，流量qm=9000kg/h，潤滑油的密度

20、ρ=900kg/m32/s，夏季為ν=0.0000355 m2/s。試分別判斷冬夏兩季潤滑油在管中的流動狀態(tài)。 21、在一水箱距離水面3m處開一個直徑為6cm的小孔，為了使水箱內的水面保持不變，問每秒必須向水箱內加多少水？ 22、在直徑為30cm的水平管道上用水作沿程損失實驗3/s，問沿程損失系數等于多少？ 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。求射流對平板的打擊力和上下兩股分射流的流量。 第23題圖

21、 24、水從水箱沿著長為L = 2 m，直徑 d = 40 mm 的豎直管流入大氣，不計管道的入口損失，管道沿程損失系數，試求管道中起始斷面A 的壓強與水箱內的水位h 之間的關系式。并求當h為多少時，此斷面的壓強與水箱外的大氣壓強相等。 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為30m，沿程阻力系數；吸水管設有帶閥門的蓮蓬頭，所有彎頭〔一共有3個彎頭〕，兩水面高差，求水泵揚程。 ?解：〔1〕管

22、中流速????????????????????????? ????????????? 〔2〕列1-1到2-2能量方程 ?(3)求揚程 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。如果排出的質量流量為14kg/s，求所需的水頭h，并畫出測壓管水頭線。 27、嵌入支座內的一段輸水管，其直徑由變化到〔見圖示〕。當支座前的相對壓強，流量時，試確定漸變段支座

23、所受的軸向力R。〔不計水頭損失。〕 第26題 第27題 ×10-4m2/s、密度為840kg/m3的原油。當流量Q=240m3/h時，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。 30、兩根直徑分別為和的水平管道串聯在一起。輸送密度為980kg/m3、運動粘度為4×10-4m23/s，管道長度L1=500m，L2=100m。求原油流經管道的壓強損失？ 18 / 18