流体力学复习题.docx
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流体力学复习题
一、选择题
1.三个容积完全相等的容器,联接如图示,先将阀门a,b关闭,阀门c开启。
压强计p指示为0。
将容器I充入压缩空气,绝对压强为300KPa,容器Ⅲ抽成真空度为30KPa。
先关闭阀门c,再开启阀门a和b。
这时,压强计p的读数应该是(设当地大气压100KPa)
(A)
A.56.7KPa
B.76.7KPa
C.90.0KPa
D.110.0Kpa
2.下列说法中,正确的说法是( B )
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
3.在缓变流的同一有效截面中,流体的压强分布满足(A )
A.+Z=C B.p=C
C.+ D.+Z+
4.当圆管中流体作层流流动时,动能修正系数α等于( B )
A.1 B.2
C.3 D.2000
5.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( C )
A.v水>v油
B.v水 C.v水=v油 D.难以确定的 6.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Rexcr值为( C ) A.2000 B.2000~13800 C.5×105~3×106 D.2×105~3×105 7.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(C ) A.增大 B.减小 C.不变 D.增大或减小 8.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 ) 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 9.流体在管内作层流流动时,其沿程损失hf值与断面平均流速v的( A )次方成正比。 A.1 B.1.75 C.1.75~2 D.2 10.管路水力计算中的所谓长管是指( C ) 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 11.在水力学中,单位质量力是指(C) a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。 12.在平衡液体中,质量力与等压面(D) a、重合;b、平行c、相交;d、正交。 13.液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为B a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2 14.水力学中的一维流动是指(D) a、恒定流动;b、均匀流动; c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 15.有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(B) a、8;b、4;c、2;d、1。 16.已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于C a、层流区;b、紊流光滑区;c、紊流过渡粗糙区;d、紊流粗糙区 17.突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。 已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为C a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m 18.欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等,则渠道的边坡系数m应为(C) A.1/4B.1/2 C.3/4D.1 19.棱柱形渠道发生M2型水面曲线时,水流的特性为(A) A.Fr C.Fr 20.宽顶堰的淹没系数 随淹没程度hg/H的增大而(A) A.减小B.增大 C.先减小后增大D.先增大后减小 21.地下水渐变渗流的浸润线,沿程变化为(A) A.下降B.保持水平 C.上升D.前述情况都可能 22.桥墩绕流的模型设计应采用(D) A.雷诺准则B.马赫准则 C.欧拉准则D.弗劳德准则 23.在明渠中不可以发生的流动是(C) a、恒定均匀流;b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流;d、非恒定非均匀流。 24.在缓坡明渠中不可以发生的流动是(B)。 a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。 25.底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为B a、缓流;b、急流;c、临界流; 26.若流体的密度仅随(D )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 27.亚声速流动,是指马赫数( D )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 28.气体温度增加,气体粘度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 29.混合气体的密度可按各种气体( A )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 30.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示),原设计操纵方法是: 从B管进高压油,A管排油时平台上升(图一的左图);从A管进高压油,B管排油时平台下降。 在安装现场工人不了解原设计意图,将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。 请你判断单靠一个C管通入高压油或排油,能操纵油压机升降吗? 你的判断: ( A ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 31.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强p0=1个大气压时,两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg),如果顶部再压入一部分空气,使p0=2个大气压时。 则△h应为( C ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 32.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 ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 33.流体在流动时,根据流体微团( D )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 34.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(C ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 35.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 ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1 D.F1=F3>F2 二、判断题 1.任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 ⅹ 2.水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 ⅹ 3.水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ⅹ 4.粘滞性是液体产生水头损失的内因。 √ 5.同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 √ 6.在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 ⅹ 7.矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 √ 8.断面比能沿流程总是减小的。 ⅹ 9. 液体的粘度随温度的升高而降低,随压力的升高而增大。 √ 10.平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定,而与该压强的作用方向无关。 即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。 √ 11.流线和迹线实质是一回事。 ⅹ 12.同一水头作用下,出流直径相同的管嘴与孔口,管嘴出流量大于孔口出流量。 √ 13. 实际流体流经水力半径小的过水断面时,流动阻力小。 ⅹ 14.实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。 ⅹ 15. 尼古拉茨实验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re有关。 ⅹ 16.串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。 √ 三、问答题 1.混合气体密度如何计算,并列出计算公式。 答: 可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。 ρ=1ρ1+2ρ2+3ρ3+…+nρn= 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/m3; ρ—混合气体密度,kg/m3 2.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? 答: 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。 3.什么是有效截面? 流道中流线互相平行时,有效截面形式如何? 答: (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。 4.什么是紊流的时均速度? 写出紊流时均速度轴向分量的定义式,指出式中各符号的含义。 答: 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。 (1)什么是理想液体? 为什么要引入理想液体的概念? 答案: 理想液体是指没有粘滞性的液体。 实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。 为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。 这是水力学重要的研究方法。 (2)“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确? 为什么? 答案: 这种说法错误的。 均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。 当流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。 (4)为什么舍齐公式只适用于阻力平方区? 答案: 舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。 四、作图题 1.定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。 答案: 2.定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线,并注明曲线名称及流态。 (各渠段均充分长,各段糙率相同) 解: 五、计算题: 1.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Cp=1006J/(kg·K),等熵指数为k=1.4,空气的气体常数R为287J/(kg·K)) 解: T0=T∞+=247.69K M∞=P0=p∞=0.264 2.图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为A=0.64m2,长l=50m,两个30。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水力摩擦系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。 求通过的流量Q? 解: 按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 (5分) 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 将参数代入上式计算,可以求解得到 (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。 3.从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。 橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。 水头H=5.5m。 由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。 用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9Ncm2。 如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。 解: 以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程 (5分) 求得喷嘴出口流速和流量为 (1.5分) 橡胶管道内的流速为 (1分) 对于喷嘴建立x方向的动量方程 N(6.5分) 水流对喷嘴冲击力为 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) 4.某矩形断面渠道,粗糙系数n=0.025,通过流量Q=5.0m3/s,底宽b=4m,水深h=2m,问此渠道底坡应为多少? 5.如图所示溢流坝泄流模型剖面。 已知溢流坝最大下泄流量为Qp=850m3/s,若采用长度比尺λl=50的模型进行实验,试求模型的最大泄流量Qm.如测得模型坝脚处收缩断面流速vm=2.65m/s,模型的堰上水头Hm=10.8cm,试求原型相应的流速vp和堰上水头Hp.
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