流体力学综合练习题 - 图文

流体力学综合练习(1)

一、 选择题

1. 堰流流量Q与堰上全水头H0的关系是（c ）。 （a）1/2次方的关系 (b) 1次方的关系（c）3/2次方的关系 (d) 2次方的关系

2．理想流体与实际流体的主要区别在于( a )。 (a) 是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性 (c) 是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性

3． 在均质孔隙介质中,渗流流速u与水力坡降J的几次方成比例 (b )。

（a）1/2次方 (b) 1次方（c）3/2次方 (d) 2次方 4．对于实际流体,总水头线是（a ）的线。 （a）沿程下降。 （b）沿程升高。。

（c）沿程可升可降。 （d）沿程不升不降。 二、判断题

1．动能修正系数与断面流速分布有关。（√ ） 2．临界雷诺数的大小与流体的性质无关。（（?） ） 3．长短是指管道几何长度长的管道。（（?） ）

4．谢齐（Chezy）公式适用于紊流粗糙区。 （√ ） 5．按程沿程阻力系数的变化规律,尼古拉滋试验曲线分为三个区。（（?） ）

6．对于以重力为主导因素的流动，可按佛劳德准则进行

模型设计。（√ ） 三、简答题

1.等压面是水平面的条件有那些？

答:①同一介质②连续③质量力只有重力。 2.流体静压强的有那两个特性？

答:（1）流体静压强方向垂直且指向受压面。 （2）流体静压强大小与受压面方位无关。 3.明渠均匀流有那些特性？

答: （1）过流断面面积、水深沿程不变。（2）过流断面平均流速、流速分布不变。（3）底坡线、总水头线、水面线三线平行。（4）沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。 4. 说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。 答: 拉格朗日法描述的是质点系法，跟踪流体质点，研究其在空间的运动规律；欧拉法是在空间设点，描述任意空间位置上流体质点的运动规律。 四、绘图题 1. 绘出下面图中平面上相对压强分布图。

五、计算题

1. 在封闭水箱中，h?1.5m，z?0.5m（如图），压力表读数为4.9KN/m2，求A点和水面压强。

1. 解：

（1）A点的压强：

pA?pb??gZ?4.9?1?9.8?0.5?9.8kpa

（2）水面压强：

p0?pA??gh?9.8?1?9.8?1.5??4.9kpa

2．圆形有压涵管穿过路基，管长l?50m，管径

d?1.0m，上下游水位差H?3m，管路沿程阻力系数

??0.03，局部阻力系数：进口?e?0.5，弯管

?b?0.65，水下出口?se?1.0，求通过流量？ 1H路基212 2． 解：（绘出上下游过流断面1-1、2-2） 因为河道较宽，忽略上下游流速的影响，以下游水面为基准面列能量方程： H?0?0?0?0?0?hw lv2 H?hw?(???e?2?b??se) d2g 2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。

1

50v2?2?0.65?1) ?(0.03 12g 流速：v?13.82?9.81?3?3.936m/s

3.14?12?3.936?3.09m3/s 通过流量：Q?v443．宽为1m的矩形闸门AB，倾角45°，水深

?d2h1?3m,h2?2m，求作用于闸门上的静水压力和作用

点。

(a) 是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性

(c) 是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性 3. 均匀流特征不包括（d ）。

（a）流线平行 (b) 过流断面上符合静水压强分布 (c) 流速及流速分布流程不变 (d) 流速缓慢

4. 圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的（a ）。 （a）1/2 （b） 1/3 （c） 2/3 （d） 1/4 二、判断题

1．恒定流一定是均匀流（?）

2．静压强大小与受压面方位无关。 （√ ） 3．无论流体作何种运动，水平面都是等压面。（?） 4．真空压强是指没有大气存在时的压强。 （（?） 5．总流伯努利能量方程只适用于恒定流（√ ） 6．动量修正系数与速度平方成正比。 （?） 三、简答题

1.写出流场中流体质点加速度的表达式，并说明其各项的意义。 答:

dux?ux?u?u?u???uxx?uyx?uzx? dt?t?x?y?z?3．解：（1）绘出闸门上下游的压强分布图

duy?uy?uy?uy?uy?ay???ux?uy?uz（2）闸门上的合力 ?

dt?t?x?y?z?bb P??gh1h1/sin???gh2h2/sin? duz?uz?uz?uz?uz?22ay???ux?uy?uz?dt?t?x?y?z11?P??1?9.8?3?3/sin(45)??1?9.8?2?2/sin(45)?34.65kN22?ux?uy?uz 以上三式中等号右边第一项、、表示

?t?t?t（3）闸门上的合力作用中心（对闸门下端之矩）

ax?

lcP?

b1b1?gh1h1/sin?h1/sin???gh2h2/sin?h2/sin?2323?uuxx?uy?x1b233 lc??g/sin?(h1?h2)

P6?uyu?uy11xlc??1?9.8/sin2(45)?(33?23)?1.79m?x34.656在每个固定点上流速对时间的变化率，称为时变加速度（当地加速度）。等号右边的第二项至第四项之和

?ux?u?uzx、?y?z?uy?y?uz?uy?zux、

?uz?u?u?uyz?uzz?x?y?z

是表示流速随坐标的变化率，称为位变加速度（迁移加速

度）。因此，一个流体质点在空间点上的全加速度应为上

hc?lcsin??1.79?sin(45)?1.27m

述两加速度之和。

2.试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数?与

合力作用中心hc距闸门下端垂直距离为1.27m。

流体力学综合练习(2)

一、选择题

在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。 1. 流体中粘性摩擦力的大小与（d ）无关。 (a) 两流层间速度差 (b) 流体种类 (c) 流层的接触面积 (d) 接触面压力

2．理想流体与实际流体的主要区别在于(a )。

Re和Kd的关系。

答: (1) 紊流光滑区??f3(Re)

（2） （3）

紊流过渡区??f4(Re,K/d) 紊流粗糙（阻力平方）区

??f5(K/d)

2

3.薄壁小孔口恒定自由出流，流量Q与孔口全水头H0是几次方的关系？

答: Q与H1/2

0成比例

4.写出明渠均匀流形成的条件？ 答: （1）恒定流。

（2）长直棱柱形渠道，糙率n不变。 （3）无支流汇入、流出。 （4）渠道顺坡。 四、绘图题

1. 绘出下面图中平面上相对压强分布图。

2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。

五、计算题

如图所示，一端封闭的容器中装有水，求A，

B，C三点的相对压强。

解： （1）A点的相对压强：

pA?p0??gh?0?1?9.8?3??29.4kN

（2）B点的相对压强：

pB?p0?0

（3）C点的相对压强：

pC?p0??gh?0?1?9.8?2?19.6kN

2. 水泵系统如图，管径d?200mm，流量为

Q?0.1m3/s，吸水管与压水管的总长为30m，沿程阻力

系数??0.02；吸水管设有带阀门的莲蓬头?阀?2.0，所有弯头?弯?0.3，两水面高差z?10.m，求水泵扬程。

解：（1）管中流速

v?4Q?d2?4?0.1?0.22?3.18m/s （2）列1-1到2-2能量方程

p22v22z1v1p2v2lv1??g?2g?H?z2??g?2g?(?阀??弯??出口)2g??d2g（10分） (3)求扬程

H?z?(?lv22303.1822?z1阀??弯??d)2g?10?(2.0?0.3?1.0?0.020.2)2?9.8?13.25m3．有一矩形底孔闸门，高h?3m，宽b?2m，上游水深h1?6m，下游水深h2?5m，求作用于闸门上的静水压力和作用点。

3．解：（1）绘出闸门上下游的压强分布图 （2）闸门上的合力

P?bb2[?g(h1?h)??gh1]h?2[?g(h2?h)??gh2]h

3

22P?[1?9.8(6?3)?1?9.8?6]?3?[1?9.8(5?3)?1?9.8?5]?3?58.8kN22 （3）闸门上的合力作用中心（对闸门下端之矩） 上游压强分布图上底边长

a1??g(h1?h)?1?9.8?(6?3)?29.4

上游压强分布图下底边长

b1??gh1?1?9.8?6?58.8

下游压强分布图上底边长

a2??g(h2?h)?1?9.8?(5?3)?19.6

下游压强分布图下底边长

b2??gh2?1?9.8?5?49

hcP?

bh(2a1?b1)bh(2a2?b2)(a1?b1)h?(a2?b2)h23(a1?b1)23(a2?b2)1b[(2a1?b1)?(2a2?b2)]h2 P612hc?[(2?29.4?58.8)?(2?19.6?49)]?32?1.5m

58.86 hc?合力作用中心hc距闸门下端为1.5m。 或直接用解析法求解。

4．检验

ux?2x2?y, uy?2y2?z, uz??4(x?y)z?xy不

可压缩流体运动是否存在？ 4．解：（1）不可压缩流体连续方程

?ux?uy?uz???0 ?x?y?z（2）方程左面项

?ux?4x ?x?uy?y?4y

?uz??4(x?y) ?z（2）方程左面=方程右面，符合不可压缩流体连续方程，故运动存在。

4

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