工程流体力学试题答案

南京工业大学 工程流体力学 试题（A）卷（闭）

2010--2011 学年第 二 学期 使用班级 安全0901-03 班级 学号 姓名

1、一根直径为d1 = 0.1m的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径为d 2 = 0.05m

喷口，水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2 =20m/s，忽略一切损失，试计算低于喷口h = 4 m处水管截面上的压强p1。

2p1v12p2v2?z1???z2??2g?2gv1d1?v2d2p1102202??4?解：v1?0.1?20?0.05 98072?9.8072?9.087v1?10m/sp1?3.78?105Pa 2、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为 p = 106Pa，H = 3m，管嘴大小口直径 D = 5cm，d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F。

v1D?v2d 解：连续性方程：v1?5?v2?1

v2?5v1p1?p??H静力学基本方程p1?106?9807?3

?10.3?105p12v12v2???

南京工业大学 工程流体力学 试题（A）卷（闭）

2010--2011 学年第 二 学期 使用班级 安全0901-03 班级 学号 姓名

1、一根直径为d1 = 0.1m的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径为d 2 = 0.05m

喷口，水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2 =20m/s，忽略一切损失，试计算低于喷口h = 4 m处水管截面上的压强p1。

2p1v12p2v2?z1???z2??2g?2gv1d1?v2d2p1102202??4?解：v1?0.1?20?0.05 98072?9.8072?9.087v1?10m/sp1?3.78?105Pa 2、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为 p = 106Pa，H = 3m，管嘴大小口直径 D = 5cm，d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F。

v1D?v2d 解：连续性方程：v1?5?v2?1

v2?5v1p1?p??H静力学基本方程p1?106?9807?3

?10.3?105p12v12v2???

1.粘性 流体抵抗变形的特性。2.流线 在流场中某一瞬时处处与流体速度方向一致的曲线。3.流量 单位时间通过某一截面流体的数量。4.速度环量 在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。5.边界层 在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。

二．简答题（20分每题10分）

1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。

层流 紊流 流动特征 分层 脉动 hf ∝v ∝v1.75～2.0 V(r) 二次曲线 对数曲线 Va/Vmax 0.5 0.79～0.86 τ τ1 τ1+τ2 2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。

答：几何特征：tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相似、动力特征：各截面动量相等。

三、选择与填空（30分）

1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为 39.9 Pa。（3分） 7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为 7.67 m/s。（2分） 8．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 3 。（2分）

10．理想不可压流体作平面无旋流

《工程流体力学》课程期末考试(A)卷（开卷）

装 该试卷使用范围： 2009 年级 安全工程 专业

● 一、名词解释（每小题5分，总分25分）。 1、粘性 2、压缩性 3、流线

4、上临界速度 5、直接水击

二、简答题（每小题8分，总分24分）。

1、表达出牛顿内摩擦定律及公式中各项的意义及单位。 2、画图解释说明多支U形管测压计的工作原理 3、画图说明流动状态与水头损失的关系。 订 三、计算题（总计55分）

● 1、某种液体的动力粘性系数为0.005Pa?s，相对密度为0.85，求其运动粘性系数。（6分）

2、由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路，如图所示，已知DA?0.25m，p4A?7.8?10N/m2；DB?0.50m，p2B?4.9?104N/m，流速vB?1.2m/s，h?1m。试判断流动方向，并计算A、B两断面之间的水头损失（15分）。

线 ●

第 1 页

3、某弧形闸门下出流，今以比例尺?l?10做模型实验。（15分）

（1）已知原模型上游水深H?5m，求H'； （2）已知原模型上游流量Q?30m3/s，求Q'；

（3）在模型上测得水流流速为v'?0.

第4章

4-8 计算下图中在下列两种情况下A点的表压强：

（1）管道出口有喷嘴时（如图示）；（2）管道出口无喷嘴时。（不计损失） 解：（1）管道出口有喷嘴时，对1-1与2-2截面列伯努利方程，得

p?p?z1?1?1?z2?2?2

?g2g?g2g即：（2.1＋3）＋0＋0＝0＋0＋

221 1

?222g3

2 可得 ?2＝2?9.807?5.1＝10 m/s 对2-2和3-3截面列伯努利方程，得

22p??p3?3p2?2 即 3?3?3?0?0?2 z3???z2???g2g2g?g2g?g2g222 由连续性方程 ?3A3??2A2 得： ?3??2A2A3=4.01 m/s

A点的表压强 pA?p3??(?22??32)2?3?g

1000?(102?4.012)?3?100?09.807 ?＝1.25×104 Pa

2（2）管道出口无喷嘴时，由连续性方程可知?3??2＝10 m/s A点的表压强 pA?p3?

4-15一变直径水平放置的90?弯管，如图所示，已知d1=200mm， d2=100mm，管中水的表

压强p1g=200kPa，流量qV=226m3/h，流体通过弯管中的水头损失为0

第一章 流体及其主要物理性质

1-1.

轻柴油在温度15oC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4oC时

?水?1000kg/m3?水?9800N/m3 相对密度：d???? ?水?水3所以，

1-2.

??0.83?水?0.83?1000?830kg/m3??0.83?水?0.83?9800?8134N/m

甘油在温度0oC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

33 解：1g/cm?1000kg/m ???g

338/m3 ??1.26g/cm?1260kg/m????g?1260?9.8?1234N1-3.

水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

解：E?1?p(Pa)?p??dVV dp ?p?1-4.

?VV?p3

??VE?0.01E?1.96?107Pa?19.6MPa V5

2

3

容积4m的水，温度不变，当压强增加10N/m时容积减少1000cm，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

?1000?10?6?VV4???2.5?10?9Pa?1 解：?p??5?p10E?1-5.

1?p?18?4?10Pa ?92

问题：按连续介质的概念，流体质点是指: A、流体的分子； B、流体内的固体颗粒； C、几何的点；

D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 问题：理想流体的特征是:

A、粘度是常数； B、不可压缩； C、无粘性； D、符合pV=RT。 问题：下面关于流体粘性的说法中，不正确的是: A、粘性是流体的固有属性；

B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度； C、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性； D、流体的粘度随温度的升高而增大。

问题：水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是:

A、气体不可压缩； B、气体连续； C、气体无粘滞性； D、气体无表面张力。 问题：与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：

A、切应力和压强； B、切应力和剪切变形速率； C、切应力和剪切变形； D、切应力和流速。 1. 如图所示的密闭容器中，液面压强p0＝9.8kPa，A点压强为49kPa，则B点压强为39.2kPa ,在液面下的深度为3m 。

问题：露天水池水深5m处的相对压强为：

A. 5kPa； B. 49kPa；

《流体力学》试题

一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．流体在叶轮内的流动是轴对称流动，即认为在同一半径的圆周上（ ） A．流体质点有越来越大的速度 B．流体质点有越来越小的速度 C．流体质点有不均匀的速度 D．流体质点有相同大小的速度 2．流体的比容表示（ ）

A．单位流体的质量 B．单位质量流体所占据的体积 C．单位温度的压强 D．单位压强的温度

3．对于不可压缩流体，可认为其密度在流场中（ ） A．随压强增加而增加 B．随压强减小而增加 C．随体积增加而减小 D．与压强变化无关

4．流管是在流场里取作管状假想表面，流体流动应是（ ） A．流体能穿过管侧壁由管内向管外流动 B．流体能穿过管侧壁由管外向管内流动 C．不能穿过侧壁流动 D．不确定

5．在同一瞬时，位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，与此流线（ ） A．相切 B．重合 C．平行 D．相交

6．判定流体流动是有旋流动的关键是看（ ） A．流体微团运动轨迹的形状是圆周曲线 B．流体微团运动轨迹是曲线 C．流体微团运动轨迹

只有部分

2-1 已知某种物质的密度

w 1000kg/m

3

2.94g/cm

3

,

4C

o

时水的密度为

， 试求它的相对密度。

3

33

解:

d

w

2.94 10kg/m1000kg/m

2.94

2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数αco2=13.5%, αso2=0.3%,αo2=5.2%,α（

2

N2

=76%,α

2

H2O

=5%。试求烟气的密度。

3

SO 2.927kg/m

2

3

，

CO 1.976kg/m

3

，

O 1.429kg/m

2

3

，

N 1.251kg/m， H

3

2O

0.804kg/m

）

解: 混合气体的密度

a

ii

i 1

n

0.135 1.976 0.003 2.927 0.052 1.129 0.76 1.251 0.05 0.804=1.341kg/m

3

2-11借恩氏粘度计测得石油的粘度8.5ºE，如石油的密度ρ=850 kg/m3，求石油的动力粘度ºE。（）

解：待测液体在给定温度下的运动粘度与测得的恩氏度的关系：

0.0731E 0.0631/E, cm/s

o

o

2

0.0731 8.5 0.0631/8.5 0.6139

cm

2

/S

0.6139 10

4

850 0.05218

Pa

流体力学复习题

-----2013制

一、填空题

1、1mmH2O= 9.807 Pa

2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。

3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 和不可压缩性。

4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 粘性力 与 惯性力 的对比关系。

5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联 后总管路的流量Q为Q= Q1 + Q2，总阻抗S为 。 串联后总管路的流量Q为Q= Q1 =Q2，总阻抗S为S1+S2 。 6、流体紊流运动的特征是 脉动现行 ，处理方法是 时均法 。

7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力 和 局部阻力 。

8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形运动 。

9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。

pu211、理想流体伯努力方