工程流体力学试卷答案

工程流体力学试卷答案内容摘要：

D. 流线是直线的流动。 6． 雷 诺 数 Re 反 映 了 ( )的 对 比 关 系 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘 15 滞力与动水压力 7． 一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 处测压管高度为 ，设当地大气压为 1 个工程大气压，则容 器内 气体部分的相 对压强为 ___ 水柱 （ ）。 A. 2m B. 1m C. 8m D. － 2m 8．如图所示， ，下述静力学方程哪个正确。 9．下列压强分布图中哪个是错误的。 10． 粘性流体总水头线沿程的变化是 ( )。 A. 沿程下降 B. 沿程上升 C. 保持水平 D. 前三种情况都有可能。 三．计算题（共 3 小题，共 50分） 1． 如图所示，有一盛水的开口容器以 16 的加速度沿与水平成 30186。 夹角的倾斜平面向上运动， 试求容器中水面的倾角，并分析 p 与水深的关系。 （ 15 分） 2．有一 30cm 15 cm 的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。 已知喉部与进口截面间的高度差为 30cm，图中 U 形管读数为 25cm 水银柱，试求油的流 量 以 及 进 口 与 喉 部 两 截 面 之 间 的 压 力 差。 （ 28825 /g N m  ）（ 20 分） 3. 不可压缩平面流动的流函数为 2 3 10xy x y   ，试判断是否存在势函数，如果存在，求其势函数。 （ 15 分） 参考答案 一．名词解释（共 10 小题，每题 2 分，共 20 分） 1．粘滞性 —— 流体在受到外部剪切力作用时发生变形 (流动 )，其内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或粘性 2．迹线 —— 流体质点的运动轨迹曲线 流线 —— 同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线方向 与流体在该点的速度矢量方向一致 3．层流 —— 流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混 4．量纲和谐 —— 只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项的量纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的 5．偶极流 —— 由相距 2a 的点源与点汇叠加后，令 a 趋近于零得到的流动 6．排挤厚度 —— 粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量 17 损失，相当于中心区理想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排挤厚度 7．顺压力梯度 —— 沿流动方向压力逐渐降低，边界层的流动受压力推动不会产生分 离 8．时均速度 —— 湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称为时均速度 9．输运公式 —— 将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式 10．连续介质假说 —— 将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。 二．选择题（共 10小题，每题 3 分，共 30分） 1BC； 2B； 3D； 4B； 5A； 6C； 7D； 8B； 9B； 10A 三．计算题（共 3 小题，共 50分） 1． 如图所示，有一盛水的开口容器以 的加速度沿与水平成 30186。 夹角的倾斜平面向上运动， 试求容器中水面的倾角，并分析 p 与水深的关系。 解：根据压强平衡微分方程式： （ 1 分） 单位质量力： （ 2 分） 在液面上为大气压强， 代入（ 1 分） 由压强平衡微分方程式，得： 18 （ 2 分） （ 2 分） 任意点： （ 4 分） 代入自由面方程得： p 与淹深成正比。 （ 3 分） 2．有一 30cm 15 cm 的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。 已 知喉部与进口截面间的高度差为 30cm，图中 U 形管读书为25cm 水银柱，试求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。 （ 28825 /g N m  ） 解： 1 30d cm 故 221 3 0 7 0 6 .8 64a cm   （ 1 分） 2 15d cm 19 故 222 1 5 1 7 6 .7 14a cm   （ 1 分） 28825 /g N m  30z cm （ 2 分） （ 1） 1 3 3 3 7 0 8 8 2 52 5 2 5 8825h c m －水 银 柱 ＝ （ ） ＝ 油 柱（ 2 分） 3122 2 2 2127 0 6 . 8 6 1 7 6 . 7 12 2 9 8 1 3 5 2 . 8 1 5 1 8 3 2 /7 0 6 . 8 6 1 7 6 . 7 1aaQ g h c m saa    ＝（ 5 分） （ 2） 1 1 151832 2 1 4 .8 /7 0 6 .8 6QV c m sa  （ 1 分） 2 2 151832 8 5 9 . 2 /1 7 6 . 7 1QV c m sa  （ 1 分） 由伯努力方程，知 221 1 2 212V p V pzzg g g g    （ 4 分） 22122 1 4 .8 8 5 9 .2302 9 .8 1 2 9 .8 1ppgg   （ 1 分） 所以 11 4 0 6 . 3 2 3 . 5 3 8 2 . 8 3 . 8 2 8pp c m mg     油 柱（ 2 分） 3. 不可压缩平面流动的流函数为 2 3 10xy x y   ，试判断是否存在势函数，如果存在，求其势函数。 解： （ 1） 2 3 10xy x y     此流动无旋，存在势函数 。 2 分 20 xyd v dx v dy  工程流体力学考试试卷 一．名词解释： 流体： 在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质。 流体的密度 ρ： 单 位体积流体所具有的质量， ρ=m/V。 流体的压缩性和膨胀性 ： 随着压强的增加，体积缩小；温度增高，体积膨胀。 流体压缩性用 体积压缩系数 k 来表示。 表示温度保持不变时，单位压强增量引起流体体积的相对缩小量。 不可压缩流体： 在大多数情况下，可忽略压缩性的影响，认为液体的密度是一个常数。 可压缩流体： 密度随温度和压强变化的流体。 通常把气体看成是可压缩流体，即它的密度不能作为常数，而是随压强和温度的变化而变化的。 21 把液体看作是不可压缩流体，气体看作是可压缩流体，都不是绝对的。 在实际工程中，要不要考虑流体的压缩性，要视具 体情况而定。 流体的 黏性 ： 是流体抵抗剪切变形的一种属性。 流体具有内摩擦力的特性。 运动的流体所产生的内摩擦力 (切向力 ) F 的大小与 垂直于流动方向的速度梯度 du/dy 成正比，与接触面的面积 A 成正比，并与流体的种类有关，而与接触面上压强 P 无关。 流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力，则 τ=F/A=μdu/dy。 动力黏度（黏性系数） μ： 在通常的压强下，压强对流体的黏性影响很小，可忽略。 高压下，流体的 黏性随压强升高而增大。 液体黏性随温度升高而减小，气体黏性随温度升高而增大。 运动黏度 ν： 动力黏度与密度的比值 ， ν=μ/ρ。 理想流体： 不具有黏性的流体，实际流体都是具有黏性的。 在流体力学中，总是先研究理想流体的流动，而后再研究黏性流体的流动。 作用在流体上的力可以分为两大类，表面力和质量力。 表面力 ： 作用在流体中所取某部分流体体积表面上的力， 即 该部分体积周围的流体或固体通过接触面作用在其上的力。 可分解成与流体表面垂直的法向力 和与流体表面相切的切向力。 质量力 ： 指作用在流体某体积内所有流体质点上并与这一体积的流体质量成正比的力，又称体积力。 在均匀流体中，质量力与受作用流体的体积成正比。 流体的压强： 在流体内部或流 体与固体壁面所存在的单位面积上的法 22 向作用力，当流体处于静止状态时，流体的压强称流体静压强 p，单位为 Pa。 流体静压强有两个基本特性。 1 流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作用面的内法线方向。 2 静止流体中任一点压强的大小与作用面方向无关，即任一点上各方向的静压强都相同。 重力作用下静压强： p=p0+ρgh。 p0：液体自由表面处压强。 等压面： 在流体中，压强相等的各点所组成的面。 液体与气体的分界面，即液体的自由液面是等压面 ； 互不掺混的两种液体的分界面是等压面。 绝对压强 p：完全真空时的绝对零压强 (p＝ 0)为基准来计量； p=pa+pe。 相对压强 pe： 以当地大气压强 Pa 为基准来计量。 可由压强表直接测得，又称计示压强。 流体处于真空状态： 当流体的绝对压。