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流体力学典型例题及答案

1.若流体的密度仅随( )变化而变化,则该流体称为正压性流体。

A.质量B.体积C.温度D.压强2.亚声速流动,是指马赫数( )时的流动。

A.等于1B.等于临界马赫数C.大于1D.小于13.气体温度增加,气体粘度( )A.增加B.减小C.不变D.增加或减小4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。

A.总体积B.总质量C.总比容D.总压强7.流体流动时,流场各空间点的参数不随时间变化,仅随空间位置而变,这种流动称为( )A.定常流B.非定常流C.非均匀流D.均匀流8.流体在流动时,根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。

A.运动轨迹是水平的B.运动轨迹是曲线C.运动轨迹是直线D.是否绕自身轴旋转9.在同一瞬时,流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( )A.重合B.相交C.相切D.平行10.图示三个油动机的油缸的内径D相等,油压P也相等,而三缸所配的活塞结构不同,三个油动机的出力F1,F2,F3的大小关系是(忽略活塞重量)( )A.F 1=F2=F3B.F1>F2>F3C.F1<F2<F3D.F1=F3>F212.下列说法中,正确的说法是( )A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时,沿流线总机械能守恒B.理想不可压均质重力流体作定常流动时,沿流线总机械能守恒C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒D.理想可压缩重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒13.在缓变流的同一有效截面中,流体的压强分布满足( )A.pgρ+Z=C B.p=CC. pgρ+vgC22= D.pgρ+Z+vgC22=14.当圆管中流体作层流流动时,动能修正系数α等于( )A.1B.2C.3D.200015.如图所示,容器若依次装着水与汽油,假定二者均为理想流体,且H=常数,液面压强为大气压,则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )A.v水>v油B.v水<v油C.v水=v油D.难以确定的16.粘性流体绕流平板时,边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数Re xcr值为( )A.2000B.2000~13800C.5×105~3×106D.2×105~3×10517.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时,则随着雷诺数Re的增大,其沿程损失系数λ将( )A.增大B.减小C.不变D.增大或减小18.水自水箱经管路流出如图所示,若把管路阀门再关小一些,则在阀门前后的测压管1与2的液面高度变化将是( )A.h1升高,h2降低B.h1降低,h2升高C.h1与h2都降低D.h1与h2都升高19.流体在管内作层流流动时,其沿程损失h f值与断面平均流速v的( )次方成正比。

A.1B.1.75C.1.75~2D.220.管路水力计算中的所谓长管是指( )A.长度很长的管路B.总能量损失很大的管路C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路二、名词解释(每小题2分,共10分)21.流体的密度22.等压面23.定常流动24.水力光滑管与水力粗糙管25.气体一维定常等熵流动的极限状态三、简答题(每小题5分,共20分)26.混合气体密度如何计算,并列出计算公式。

27.对于静止液体,当作用在液体上的质量力仅有重力时,则液体中的哪些面是等压面?28.什么是有效截面?流道中流线互相平行时,有效截面形式如何?29.什么是紊流的时均速度?写出紊流时均速度轴向分量u的定义式,指出式中各符号的含义。

四、计算题(50分)30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行,燃烧室的进口扩压通道朝向前方,设空气在扩压通道中可逆压缩,试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。

(空气的比热容为C p=1006J/(kg·K),等熵指数为k=1.4,空气的气体常数R为287J/(kg·K))32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量,已知风机入口侧管道直径d=400mm,U形管读数h=100mmH2O,水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3,ρ空=1.2kg/m3,忽略流动的能量损失,求空气的体积流量q v。

33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管,结构如图示:容器内部的压强值,最高时是表压强p e=1500Pa,最低时是真空值p v=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m,最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m3,重力加速度g=9.8m/s2)求:(1)疏水管长度L。

(2)水封水面到疏水管口的深度H。

34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管,管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa,若不计阻力损失,求水流对弯管的作用力。

水的密度ρ=1000kg/m3。

35.(12分)用虹吸管输水,如图所示,已知:水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m,虹吸管内径d=200mm,管长为L AB=3m,L BC=5m,L CD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026,局部损失系数有:管路进口滤网(带底阀)一个,ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个,每个ζ弯头=0.5,管路出口ζ出口=1.0,水的密度ρ=1000kg/m3。

试求:(1)虹吸管的流量qv。

(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。

1.D2.D3.A4.A5.A6.C7.A8.D9.C 10.A11.A 12.B 13.A 14.B 15.C16.C 17.C 18.A 19.A 20.C二、名词解释(每小题2分,共10分)21.单位体积流体的质量。

22.在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。

23.流场中各空间点上所有物理参数均与时间变量t 无关,称作定常流动。

24.流体在管内作紊流流动时,用符号△表示管壁绝对粗糙度,δ0表示粘性底层的厚度,则当δ0>△时,叫此时的管路为水力光滑管。

δ0 <△ 时,叫此时的管路为水力粗糙管。

25.在绝热流动的过程中,气流的绝对压强与热力学温度为零,气流的总能量全部转化为宏观运动的动能的状态。

三、简答题(每小题5分,共20分)26.可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。

ρ=∂1ρ1+∂2ρ2+∂3ρ3+…+∂n ρn =∂ρi i ni =∑1∂i —各组成气体所占混合气体总体积的百分数;ρi —各组成气体的密度,kg/m 3;ρ—混合气体密度,kg/m 327.属于等压面的是以下水平面。

(1)自由表面(或气液分界面)。

(2)两种不互溶液体的交界面。

(3)液体内能互相连通(或不被隔断)的同一种液体内的各水平面。

28.(1)在流场中(或流道中)存在这样横截面,穿过该截面的每一条流线均与该截面垂直,这样的横截面称为有效截面(又称过流截面)。

(2)当流线互相平行时,有效截面为平面。

当流线互相不平行时,有效截面为曲面。

29.紊流真实速度在一定时间间隔内的统计平均值叫紊流的时均速度。

u T udt t t T =+⎰10∆ 式中:t △—初始时刻 T —时间间隔 u —瞬时速度 u —时均速度四、计算题(共50分)30.T 0=T ∞+v C p ∞=+⨯⨯23222231580010360021006/.()/() =247.69K M ∞=v a ∞∞=⨯⨯⨯=(/)...80010360014287223150743 P 0=p ∞11221+-⎡⎣⎢⎤⎦⎥∞-k M kk =0.26411412074038214141+-⨯⎡⎣⎢⎤⎦⎥=-.....bar v q d m s v 2222441000036000451746==⨯⨯=ππ../ 32.由伯努利方程0+0+0=p gρ+0+v g 22 得v=-2p ρ由静力学方程p+ρ水gh=0⇒p=-ρ水gh 代入 得 v=22980701100012gh ρρ水=⨯⨯⨯...=40.43m/s q v =v ∙=⨯⨯=ππ44043404508223d m s .(.)./ 33.根据流体静力学基本方程表压强p e =ρgh 或h=pe gρ 在最高压强时,管内水面应低于O-O 面h 1=p g e ρ=15001000980153⨯=..m 在最低压强时,管内水面应高于0-0面h 2=p g v ρ=12001000980122⨯=..m 故疏水管长度L=a+h 2+h 1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m水封水面到疏水管口深度H=h 1+b=0.153+0.2=0.353m答:疏水管长度应为0.574m ,水封水面到疏水管口深度为0.353m 。

34.35.(1)求虹吸管的流量:列进、出口水池水面的伯努利方程:H=hL L Ldvg wAB BC CD=+++∑∑()ξλ2 2把已知参数代入:求得v=1.59m/s所以q v=vA=0.05m3/s(2)求最低压强点及其真空度:最低压强应是虹吸管内的C点(见图)列进水池水面及C断面的伯努利方程:0=h-pvcgvgh wAC ρ++22得p vc=28200Pa=28.2KPa。

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