西工大流体力学试卷及答案
一．填空题（共30分，每小题2分）
1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。
2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。
3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0 。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 总机械能 大小，就能判别出流动方向。
6.产生紊流附加切应力的原因是 脉动 。
7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的 内法线 方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与 速度梯度 有关。 9.渐变流流线的特征是 近似为平行直线 。
10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为 恒定流 。 11.局部水头损失产生的主要原因是 漩涡 。 12.直径为d 的半满管流的水力半径R
=
d/4 。
13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速x u 和y u 满足 方程 ?U x / ?t + ?U y / ?t =0 。
14.弗劳德数F r 表征惯性力与 重力 之比。
15.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大 。 二．（14分）如图所示，一箱形容器，高 1.5h m =，宽（垂直于纸面）2b m =，箱内充满水，压力表的读数为220/kN m ，用一半径1r m =的园柱封住箱的一角，求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 解：
22
20p ()(
)()82.05()
2
p 31(0.50.5)8220 2.04
4.64p 4
5.53c
x z
z h gh hb g hb kN g
gv
v r H b
H g v kN
ρρρπ=
=
=+
=??→=+?+?=
===
三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3D m =，主管流量335/Q m s =，分叉管直径2d m =，两分叉管流量均为2Q ，
分叉管转角060θ=，1-1断面中点的压强2294/p kN m =，不计水头损失，求水流对支座的作用力。 解：
112
1
2232
2
22
2
21(
12
)
2
2222111Y 22224.95(/)
1d 4 5.57(/)
1d 4
v v 290.8(/)
x=2(P A +)cos -P A -=-1240(kN )F =2(P A +)sin 1750()Q v m s Q v v m s p p K N m F Q V Q V Q V K N ρ
ρθρρθ+=
===
==-==向左向上
四.（14分）如图所示，长50L m =、直径0.21D m =的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径0.2d m m =，管长6l m =， 泵的抽水量30.064/Q m s =，滤水网的局部阻力系数12 6.0ξξ==，弯头的局部阻力系数30.3ξ=，自流管和吸水管的沿程阻力系数0.02λ=。假定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：（1）水池水面与吸水井的水面高差h ；（2）水泵的安装高度2s H m =时，水泵进口断面的真空度。
解：
2
1
1h ()
2l
v d g ξλ
=+
12
2
1
44 1.85/1.88Q
Q
v m s
d D
h m ππ=
=
==
1.88h m =
2
0()
2s p
l v
H g d
g λξξρ=
++++网弯
2
4 2.04/Q
m s
d
π=v=
36.04v a
p kp =
五．（14分）油在管中以1/v m s =的速度向下流动，油的密度
3
920/kg m ρ=，管长3l m =，管径25d m m =，水银压差计测得9h cm =.
试求：(1)油在管中的流态；（2）油的运动粘度ν；（3）若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化？（水银密度313600/kg m ρ'=）.
解：假定流动为层流
2
1
2
122g 1122
g 5
2g h=(h)(
1)h=264R e R e 316R e 0.025
7.9110
316
H H p p l v
z z g g d g
p p z z g l v
d g
vd
λ
ρρρρρλ
ρ
λν
ν-+=+
+++?+?-?=
==
=
=?解得：故假设成立，流动为层流
六．（14分）用文丘里流量计量测空气（绝热指数 1.4k =，气体常数
287/R J k g K
=?
）的质量流量。已知进口断面的直径为1400d m m =，绝对压强
为21140/p kN m =，温度为0118T C =，喉部断面2150d m m =，22116/p kN m =，假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。 解：
13
13
11
1
1
23
1.4
k
1112
2
1
2
1
212
2
2
3
3
1
22
2
12
12731829114010
1.676/287291
116()
1.676()
1.465/14012
121.414010 1.4116101.41
1.676
2
1.41
1.465
2
21.6T k
p kg m RT p kg m
p v v k
p k
p k k v v v v v ρρρρρ=+=?===?==?=+
=
+
--???
+=?
+
--==可得：30459.32+解得：22
22218m /,175.862m /1.465175.8620.15 4.927/4
s v s G v A kg s
πρ===??
?=
二、选择题（10分）．伯努利方程中 2
2p
v z g
αγ
+
+
表示
A ．单位重量流体具有的机械能；
B ．单位质量流体具有的机械能；
C ．单位体积流体具有的机械能；
D ．通过过流断面的流体所具有的总机械能。 2．动量方程
A ．仅适用于理想流体的流动
B ．仅适用于粘性流体的流动
C ．理想流体与粘性流体的流动均适用
D ．仅适用于紊流
3．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 ．1
B ．1.75
C ．1.75~2
D ．2 4．相对压强的起量点是
A . 绝对真空；
B . 1个标准大气压；
C . 液面压强。
D . 当地大气压强； 5．工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为 A ．13800 B ．2320 C ．2000 D ．1000
三、绘图题（绘出AB 曲面上的压力体，8分）
四、计算题（12分）
如右图，直径为mm 150=d 的圆柱，固定不动。内径为
mm 24.151='d 的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为mm 250=l 。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速
为
n =100r/min ，测得转矩为m N 091.9?=T 。求甘油的动力粘
性系数μ。
五、计算题（20分）
如右图所示，已知0mm 15=A d ，mm 75=B d ，m 4.2=a ，水的流量s m
02.03
=Q ，2
m N 1172=-B A p p 。
(1)如果A 、B 之间的水头损失表示为g
v A 22
ζ
，试求ζ值。
(2)求出水银差压计中的读数h 。 六、计算题（20分）
如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。 七、计算题（10分）
如图有一并联管路，已知1d =100mm ， 1l =80m ，1λ=0.021；2d =75mm ，2l =50m ， 2λ=0.025；Q=30l/s ，求1Q 、2Q 。
答案
一、判断题（每题2分，共20分）
1. 液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√
2. 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。√ 3. 若平衡流体在x 、y 、z 方向的单位质量力分别为X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方程为0345=++z y x 。ⅹ 4．流线和迹线实质是一回事。ⅹ
5. 理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数)
2
(2
u
p
W
-
-ρ
的值在任一点上保持
不变。ⅹ
6．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√ 7．实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。ⅹ
8．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 9．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 有关。ⅹ 10. 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√ 二、选择题（每题3分，共15分）
1．A 2．C 3．A 4．D 5．C
三、画图题（绘出AB 曲面上的压力体，8分）
实压力体EE ’A 虚压力体EE ’D ’D 实压力体D ’DBB ’ 四、计算题（12分）
解： h
v μA
dy
du μA
F == （7分）
πdl A =；60
πdn v =；62mm .02
='=
-d d h （３分）
2
d T Fr F
== 3
-10
0.6260215
.010025.015.0091.9???
??
??=πμπ s 792Pa .0?=μ （12分）
五、计算题（20分） 解：（1）以B 为基准，取A 、B 断面列伯努利方程
2
2
2
22;0;1;2A
A A
B
B B
A B l
A
A B A B l p v p v z z h g
g
v z a z h g
ααγ
γ
ααξ
+
+
=+
+
+===== （8分）
又24A
A d
Q
v π=
，24B
B d
Q
v π=
（12分）
代入数值，ξ=3.4 （14分） （2）设B 断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为b ，从B p 开始，用逐段加减的方法推演到A p ，可得'-()B A p b h h b a p γγγ++++= （18分） 由'-A B p p h h γγ-=，得1
h=
()9.5m m '-A B p p a γγγ
-+= （20分）
六、计算题（20分）
解：取水平基准面0-0，过水断面的压强、速度及位置高度如图
由于Ⅰ、Ⅱ两过水断面上流线已接近平行，即属于缓变流，因此可写出两断面的伯努利方程（设121==αα）
j
h g
v p z g
v p z ++
+
=+
+
222
2
2
22
1
1
1γ
γ
（1）
（7分）
由于在dt 时间内从断面Ⅰ到Ⅱ的流速由1v 变为2v ，根据动量定理得
)()()(12222121212211v v v A z z A A A p A p A p -=-+-+-ργ
整理得
)(
)(
)(22
11
122z p z p v v g
v +-+=-γ
γ
（2） （14分）
由（1） 和（2）得g
v v h j 2)
(2
21-=
由连续性方程12
12v A A v =
代入上式得 （18分）
其中
2
2
112
1
1
)
1(;
2A A g
v h j -
==ζζ （20分） 七、计算题（10分）
解：由21f f h h =； （3分）
)2/(/)2/(/2
222221111g d l g d l υλυλ?=?
1
11
2
2
22
2
21
l d d l λλυυ?
=
则，代入数值得 21υυ= （7分）
2
22
1
2
1214
4
/υπ
π
d v d Q Q =
则
Q
Q Q Q Q =+=21219/16/
所以解出
1216/2519.21(l /s )
9/2510.80(l /s )
Q Q Q Q ====
（10分）
二．选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1．绝对压强p abs 与相对压强p 、真空度p v 、当地大气压p a 之间的关系是：
A. p abs =p+p v ；
B. p=p abs －p a
C. p v = p a －p abs
D. p=p abs +p a 2．如图所示 A. p 0=p a ； B. p 0>p a ； C. p 0
A. 牛顿流体及非牛顿流体；
B. 可压缩流体与不可压缩流体；
C. 均质流体与非均质流体；
D. 理想流体与实际流体。
4．比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f 水和f 水银的大小？
A. f 水 B. f 水=f 水银； C. f 水>f 水银；D 、不一定。 5．流动有势的充分必要条件是( )。 A. 流动是无旋的； B. 必须是平面流动； C. 必须是无旋的平面流动； D. 流线是直线的流动。 6． 雷 诺 数 Re 反 映 了( )的 对 比 关 系 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力 7．一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m 处测压管高度为2.2m ，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3.6m/s 2的加速度沿与水平成30o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。（2 8825/g N m ρ=）（20分） 3. 不可压缩平面流动的流函数为2310xy x y +-+，试判断是否存在势函数，如果存在，求其势函数。（15分） 工程流体力学试题答案及评分标准 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3.6m/s2的加速度沿 与水平成30o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： （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。（2 8825/g N m ρ=） 解： 130d cm = 故 2 2 130706.864 a cm π = ?=（1分） 215d cm = 故 2 2 215176.714 a cm π = ?=（1分 2 8825/ g N m ρ= 30z cm ?=（2分） （1） 1333708825 25258825 h cm =?－水银柱＝（ ）＝352.8cm 油柱 （2分） 3 122 2 2 2 12 706.86176.7122981352.8151832/706.86176.71 a a Q gh cm s a a ?= ??=--＝ （5分） （2）11 151832214.8/706.86 Q V cm s a = = =（1分） 22 151832859.2/176.71 Q V cm s a = ==（1分） 由伯努力方程，知 2 2 1 1 2 2 1222V p V p z z g g g g ρρ+ + =+ + （4分） 2 2 1 2 214.8 859.2 3029.81 29.81 p p g g ρρ+ =+ + ??（1分） 所以 11 406.323.5382.8 3.828p p cm m g ρ-=-==油柱 （2分） 3. 不可压缩平面流动的流函数为2310xy x y +-+，试判断是否存在势函数，如果存在，求其势函数。 解： （1）2310xy x y ?=+- + 此流动无旋，存在势函数φ。2 分 x y d v dx v dy φ=+ 一、选择题（10小题，共10分） 6、产生式系统的推理不包括（） A）正向推理B）逆向推理C）双向推理D）简单推理 8、在公式中?y?xp(x,y))，存在量词是在全称量词的辖域内，我们允许所存在的x可能 依赖于y值。令这种依赖关系明显地由函数所定义，它把每个y值映射到存在的那个x。 这种函数叫做（） A) 依赖函数B) Skolem函数 C) 决定函数D) 多元函数 9、子句~P∨Q和P经过消解以后，得到（） A) P B) ~P C) Q D) P∨Q 10、如果问题存在最优解，则下面几种搜索算法中，（）必然可以得到该最优解。 A)宽度（广度）优先搜索B) 深度优先搜索 C) 有界深度优先搜索D) 启发式搜索 二、填空题（10个空，共10分） 1、化成子句形式为：~。 2、假言推理（A→B）∧A?B，假言三段论（A→B）∧（B→C）? A -> C. 3、在启发式搜索当中，通常用启发函数来表示启发性信息。 5、状态空间法三要点分别是：状态和算符，状态空间方法。 6. 鲁宾逊提出了⑦归结原理使机器定理证明成为可能。 7. 宽度优先搜索与深度优先搜索方法的一个致命的缺点是当问题比较复杂是可能会发 生组合爆炸。 8、产生式系统是由___综合数据库知识库___和_推理机________三部分组成的. 9、谓词公式G是不可满足的，当且仅当对所有的解释G都为假。 10、谓词公式与其子句集的关系是包含。 11、利用归结原理证明定理时，若得到的归结式为空集，则结论成立。 12、若C1=┐P∨Q，C2=P∨┐Q，则C1和C2的归结式R（C1，C2）= ┐P∨P或┐Q ∨Q。 13、在框架和语义网络两种知识表示方法中，框架适合于表示结构性强的知识，而 语义网络则适合表示一些复杂的关系和联系的知识。 三、简答题（4小题，共40分） 1．什么是A*算法的可纳性？(4分) 答：在搜索图存在从初始状态节点到目标状态节点解答路径的情况下，若一个搜索法总能找到最短（代价最小）的解答路径，则称算法具有可采纳性。 2．在一般图搜索算法中，当对某一个节点n进行扩展时，n的后继节点可分为三类，请举例说明对这三类节点的不同的处理方法。(8分) 全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 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1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.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 5.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.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.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.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 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.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1 西北工业大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案 试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请简述滑移和孪生变形的特点？ 答： 滑移变形特点： 1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度 3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上 4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点： 1) 部分晶体发生均匀切变 2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大 4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸 2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？ 答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。 3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯 铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。 答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。 4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相 区中，相成分的变化规律。 流体力学试题 一、判断题（每题1分，共10分） 1、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ ） 2、均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。 （ ） 3、公式g v d l h f 22 λ=既适用于层流，也适用于紊流。 （ ） 4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。 （ ） 5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。 （ ） 6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。 （ ） 7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。 （ ） 8、圆形管的直径就是其水力半径。 （ ） 9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。 （ ） 10、仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。 （ ） 二、填空题（每空2分，共20分） 1、流体是在任何微小的 的作用下都能够发生 的物质。 2、当压力体与液体在 时为实压力体，否则为虚压力体。 3、在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有__ 和__ __。 4、简单管路是指 和 沿程不发生变化的管路系统。 5、局部阻力系数与 、 、 有关。 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1、不可压缩流体指忽略 的流体。 A ．密度 B ．密度变化 C ．粘度 D ．粘度变化 2、连续介质模型意味着 。 A ．流体分子之间没有间隙 B ．流体中的物理参数是连续函数 C ．流体分子之间有间隙 D ．流体不可压缩 3、已知不可压缩流体的流速场为u x =f （y ，z ），u y =f （x ），u z =0，则该流动为 。 A ．恒定一元流 B ．恒定二元流 C ．恒定三元流 D ．非恒定均匀流 4、静水压力的方向 。 A ．与受力面平行 B ．与受力面斜交 一．填空题（共30分，每小题2分） 1.均质不可压缩流体的定义为 ρ=c 。 2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 降低 。 3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为P/ρg +z=0 。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 总机械能 大小，就能判别出流动方向。 6.产生紊流附加切应力的原因是 脉动 。 7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的 内法线 方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与 速度梯度 有关。 9.渐变流流线的特征是 近似为平行直线 。 10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为 恒定流 。 11.局部水头损失产生的主要原因是 漩涡 。 12.直径为d 的半满管流的水力半径R = d/4 。 13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速x u 和y u 满足 方程 ?U x / ?t + ?U y / ?t =0 。 14.弗劳德数F r 表征惯性力与 重力 之比。 15.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 大 。 二．（14分）如图所示，一箱形容器，高 1.5h m =，宽（垂直于纸面）2b m =，箱内充满水，压力表的读数为220/kN m ，用一半径1r m =的园柱封住箱的一角，求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 解： 22 20p ()( )()82.05() 2 p 31(0.50.5)8220 2.04 4.64p 4 5.53c x z z h gh hb g hb kN g gv v r H b H g v kN ρρρπ= = =+ =??→=+?+?= === 三．（14分）如图所示，一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3D m =，主管流量335/Q m s =，分叉管直径2d m =，两分叉管流量均为2Q ， 流体力学复习题 ——2013制 一、填空题 1、1mmHO= 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。 &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__________ 。 2 11、理想流体伯努力方程z 二常数中，其中Z」称为测 r 2g r 压管水 头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都 存在流线，因而一切平面流动都存在流函数，但是， 只有无旋流动才存在势函数。 13、雷诺数之所以能判别卫态__________ ，是因为它反映了 惯性力和粘性力___________ 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有粘滞性、惯性、重力 「表面张力性和压缩膨胀性。 15、毕托管是广泛应用于测量气体和水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体和粘性气体。作用与液上的力包括质量力,表面力。 17、力学相似的三个方面包括几何相似__________ 、运动相似________ 与 _______ 。 18、流体的力学模型是连续介质_________ 模型。 19、理想气体伯努力方程P（Z1 -Z?（ - g）?乎中， Pll2 P（Z1-Z2）（li g）称势压_______________________ ，P— _____ 全压_______ ，- P '（乙-Z2）（1_-爲）■ —称总压 材料性能学 第一章材料单向静拉伸的力学性能 一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。 二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。 试卷 1. 简述计算流体力学的特点及其应用领域。 CFD 是以计算机作为模拟手段，运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题的离散化数值解。它的主要特征：(1)数值解而不是解析解；(2)计算技术起关键作用；(3)与计算机的发展紧密相关。（成本较低，适用范围宽，可靠性差，表达困难）应用领域：航空、航天、气象、船舶、武器装备、 水利、化工、建筑、机械、汽车、海洋、体育、环境、卫 生等 2. 等步长网格分布情况下u x ??的一阶向前差分、22u x ??的二阶中心差分表达式。（P89） 一阶向前差分：1,,,()i j i j i j u u u x x x +-?=+O ???（） 二阶中心差分：21,,1,2,22 2()()i j i j i j i j u u u u x x x +--+?=+O ???（） 3. 简答题 1) 什么是差分方程的相容性? 差分方程与微分方程的差别是截断误差R 。必要时通过缩小空间步长（网格尺寸）h 和时间步长t ，这一误差应可缩小至尽可能小。当h->0和t->0时，若R->0，则差分方程趋于微分方程，表示这两个方程是一致的。这时称该差分方程与微分方程是相容的。 2) 什么是差分解的收敛性? 当微分方程在离散为差分方程来求解，当步长h 0→时，存在着差分方程的解 n y 能够收敛到微分方程的准确解y()n x ，这就是差分方法的收敛性。 收敛性定义：对于任意节点的0n x x nh =+，如果数值解n y 当h 0→（同时n →∞）时趋向于准确解y()n x ，则称该方法是收敛的。 3) 什么是差分解的稳定性? 数值计算时，除计算机舍入误差（字长有限）外，初始条件或方程中某些常数项 也有可能给的不尽精确。舍入误差和这些误差在计算过程中可能一步步积累与传 递，误差的传递，有时可能变大，有时可能变小。某一步舍入误差放大或缩小的 《工程流体力学》流体力学试卷及答案一 一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为 4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析当汞水压差计读数cm h 9=?， 通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 三、简答题 1、 稳定流动与不稳定流动。 2、 产生流动阻力的原因。 3、 串联管路的水力特性。 4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 5、 静压强的两个特性。 6、 连续介质假设的内容。 7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。 8、 因次分析方法的基本原理。 9、 欧拉数的定义式及物理意义。 10、 压力管路的定义。 11、 长管计算的第一类问题。 12、 作用水头的定义。 13、 喷射泵的工作原理。 14、 动量方程的标量形式。 15、 等压面的特性。 16、 空间连续性微分方程式及其物理意义。 17、 分析局部水头损失产生的原因。 18、 雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 19、 流线的特性。 四、计算题 1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量Q 1＝0.012m 3 /s ，并引起射流的剩余部分偏转一角度α 。已知 射流速度为30m/s ，总流量Q 0＝0.036m 3 /s ，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？ 2、有泵管路如图所示，流量hour m Q /2403=，泵的吸入管长m L 151=，沿程阻力系数03.01=λ，总局部阻力系数为 61=∑ξ；压力管长m L 602=，03.01=λ，102=∑ξ，管径为m 25.0。 求：（1）已知泵入口处真空表读数O mH 26.6，求吸入高度1h 。 1．绝对压强p abs与相对压强p 、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是： A. p abs =p+p v； B. p=p abs－p a C. p v= p a－p abs D. p=p abs+p a 2．如图所示 A. p0=p a； B. p0>p a； C. p0 f水银；D、不一定。 5．流动有势的充分必要条件是( )。 A. 流动是无旋的； B. 必须是平面流动； C. 必须是无旋的平面流动； D. 流线是直线的流动。 6．雷诺数Re 反映了( )的对比关系 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力7．一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，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？B 9．下列压强分布图中哪个是错误的？B 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 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3.6m/s2的加速度沿 与水平成30o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） 西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 7 页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、 螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3)3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4)4滑移面惟一 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6)6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2)2螺位错应力场为纯切应力场 3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4)4螺型位错的滑移面是不惟一； 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6)6位错线与柏氏矢量平行 2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困 难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3.什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初 生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni ，另一个含 50%Ni ，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni 的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 二、 作图计算题（每题15分，共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 答： )21()12()11()211()12()11( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2a a a →+ 答：几何条件： ]001[]002[2 ]111[2]111[2a a a a ==+，满足几何条件 能量条件： ( )2 2 2 2 2 2 32 2 2222 2222 2 211 004311121)1()1(2a a b a a a b b =++==?? ? ??+++??? ??+-+-=+ 不满足能量条件，反应不能进行。 1绝热火焰温度:当燃料和空气的初始状态，即燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产 物所能达到的温度（最理想状态，最高温度）。 2.活化能:活化分子所具有的最小能量(E *)与整个反应物分子的平均能量(E )之差。简称活化能(E a )。E a=E *-E 3.标准燃烧焓:当1mol 的燃料与化学当量的空气混合物以一定的标准参考状态进入稳定流动的反应器，且生成物也以同样的标准参考状态离开该反应器，此反应释放出来的热量。 4.基元反应：能代表反应机理由反应微粒一步实现的反应，而不通过中间或过渡状态的反应。 5.链锁反应：一种在反应历程中含有被称为链载体的低浓度活性中间产物的反应。通过活化 粒子而进行的一系列化学反应为链锁反应 二、1.为什么紊流火焰传播速度要比层流火焰传播速度大得多？为提高紊流火焰传播速度可采取哪些措施。 答：原因：（1）湍流流动使火焰变形，火焰表面积增加，因而增大了反应区； （2）湍流加速了热量和活性中间产物的传输，使反应速率增加，即燃烧速率增加； （3）湍流加快了新鲜混气和燃气之间的混合，缩短了混合时间，提高了燃烧速度。 措施：增大Re ，增大P ，增大T ，增大u ’，改变混气浓度 2.简述支链爆炸的着火（爆炸）的半岛现象？（课本69页） 答：在压力-温度半岛图中，可爆与不可爆区域之间的界限称为爆炸极限。第一爆炸极限的压力最低，此时变为；显然，第一爆炸极限由碰壁销毁和链分支过程之间谁占优势决定。第二爆炸极限发生在中等压力下，通常简化为，此时，第二爆炸极限由气相销毁和链分支过程之间谁占优势决定。并不是所有燃料都存在第三爆炸极限。对大多数燃料，存在第三爆炸极限，它是由热损失决定的，此时爆炸热理论适用。 3.叙述质量、能量、动量输运定律的表达形式和物理意义？ 答：1.费克扩散定律:在双组分混合物中组分A 的扩散通量的方向与该组分当地质量分数梯度方向相反，绝对值正比于该梯度值，比例系数称为扩散系数。在双组分情况下，由浓度梯度引起的组分扩散通量可以用费克定律表示： 2.傅里叶导热定律:导热通量的方向与温度梯度方向相反，绝对值正比于该梯度值，比例 系数称为导热系数。 3.牛顿粘性定律:单位面积上剪切力方向与速度梯度方向相反，绝对值正比于该梯度值，比例 系数称为粘性系数。 )输运系数之间的关系: y w D J A AB A ??-=ρy T q ??-=λ y v ??-=μ τ质量输运速率能量输运速率 ===D a S p c r Le 能量输运速率 动量输运速率=== λμp c a v Pr 质量输运速率 动量输运速率 ===ρμνD D Sc 流体力学及气体动力学综合实验实验报告册（二） 班级 姓名 学号 成绩 西北工业大学动力与能源学院 2015年11月 实验三沿程损失实验 一、实验目的 1、验证沿程水头损失与平均流速的关系。 2、掌握管道沿程阻力系数λ的测量方法。 二、实验设备 实验设备为沿程损失实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图3-1所示。 接 水 盒 图3-1 沿程损失实验原理图 三、实验原理 四、实验方法与步骤 1． 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。 2． 逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，观测各个测压计中液面液高，并用体积法或称重 法测定流量。每次测量流量的时间应大于10秒。 3． 调整流量，继续测量，直至进水阀全开。 4． 如此测量10次以上，其中层流流动时测量3~5次。 5． 每次实验均要测量温度。 6． 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。 五、实验成果及要求 实验台号No 1.记录计算有关常数： 管径d = cm ，管长l = cm ， 水温t = ℃，水的密度3______/kg m ρ=。 运动粘度6 21.7751010.03370.000221t t υ-?= =++ 2/m s 2．实验数据记录与计算 六、实验分析与讨论: 1.什么是沿程损失，影响沿程损失的因素有哪些？ 2.沿程损失系数 与雷诺数Re之间有什么关系，请采用经验公式验证所计算得到的沿程损失系数。 实验四局部损失实验 一、实验目的 1、掌握管路中测定局部阻力系数的方法。 2、通过对圆管突扩局部阻力系数和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。 3、加深对局部阻力损失机理的了解。 二、实验装置 实验设备为局部损失实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图4-1所示。实验管道具有突扩与突缩段，在突扩与突缩段前后设置有测压计，用来测量突扩与突缩所造成的压力损失。 图4-1 局部阻力系数测定实验装置 三、实验原理 考试试卷（A B卷）学年第二学期 课程名称：流体力学 一、判断题（20分） 1.物理方程等式两边的量纲或因次一定相等。（T） 2.为了减小压差阻力，就应该设法推迟边界层分离现象的发生。（T） 3.压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。（T） 4.流体静止时，切应力为零。（T） 5.温度升高液体的表面张力系数增大。（F） 6.液滴内的压强比大气压小。（F） 7.声音传播过程是一个等熵过程。（T） 8.气体的粘性随温度的升高而增大。（T） 9.应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。 （F） 10.雷诺数是表征重力与惯性力的比值。（F） 11.不可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。（T） 12.对流程是指海拔11km以上的高空。（F） 13.静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。（T） 14.在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。（T） 15.对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。（T） 16.紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。（T） 17.在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。（T） 18.雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。（F） 19.线当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。（T） 20.对于冷却流动dq小于0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。 （T） 二、填空题（10分） 1.流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等，具体 地说，就是要满足，几何相似、运动相似和动力相似。 2.自由面上的压强的任何变化，都会等值地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。 3.流动相似的主导因素是动力相似，只有满足了这一点才能保证运动相似。 4.从海平面到11km处是对流层，该层内温度随高度线性地降低。 5.马赫准则要求两种流动的惯性力与由于压缩性引起的弹性力成比例。 6.水头损失可分为两种类型：沿层损失和局部损失。 7.在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过 2320 ，流态属于紊流。 8.在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水 力学中称为长管。 9.紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速 度使流体质点之间发生强烈的动量交换，使速度分布趋于均匀。 10.流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门，截面积突变），流线会发生变 形，并出现许多大小小的旋涡，耗散一部分机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。 三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨”） 1 / 4 西北工业大学2011研究生招生学科、专业领域 为重点学科。 学院代码及名称一级学科、专业二级学科、专业 001航空学院傅金华88494925 0801 力学 ※080102固体力学 ※080103流体力学 ★080120流固耦合与控制※0805 材料科学与工程080502材料学 0807 动力工程及工程热物理080704 流体机械及工程0810 信息与通信工程081001通信与信息系统0823 交通运输工程 082303交通运输规划与管理 082304载运工具运用工程※0825 航空宇航科学与技术 082501 飞行器设计 082504人机与环境工程 ★082521航空航天安全工程4301 工程硕士430133 航空工程 002 航天学院李栓学88460301-602 0811 控制科学与工程※081105 导航、制导与控制0823 交通运输工程082303 交通运输规划与管理 ※0825 航空宇航科学与技术 082501 飞行器设计 082502 航空宇航推进理论与工程 0826 兵器科学与技术 082602兵器发射理论与技术 082603火炮、自动武器与弹药工程 4301 工程硕士 430111 控制工程 430134 航天工程 003航海学院任鹃88493770 0702 物理学070206声学 0801 力学※080103流体力学 0802 机械工程※080202机械电子工程 0807 动力工程及工程热物理080702热能工程 0808 电气工程080804电力电子与电力传动 0810 信息与通信工程 081001通信与信息系统 081002信号与信息处理 0811 控制科学与工程 ※081101控制理论与控制工程 081102检测技术与自动化装置0824 船舶与海洋工程 082401船舶与海洋结构物设计制造 ※082403水声工程 0826 兵器科学与技术 ※082601武器系统与运用工程 082602兵器发射理论与技术 082603火炮、自动武器与弹药工程 ★082620武器动力与制造 ★082621武器信息与控制 0830 环境科学与工程083001环境科学 精品文档 1.为什么Nicalon sic 纤维使用温度低于1100℃？怎样提高使用温度？ 从热力学上讲，C-SIO 2界面在1000℃时界面气相CO 压力可能很高，相应的O 2浓度也较高。只有O 2扩散使界面上O 2浓度达到较高水平时，才能反应生成CO 。但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO 2仍然在1000℃左右共存。 当温度升到1100℃，1200℃时，CO 的压力将会更高，此时O 2的浓度也较高，而扩散速度却加快。因而，SiC 的氧化速度加快，导致Nicalon 纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。 要提高Nicalon 纤维的使用温度，需降低Nicalon 纤维的游离C 和O 的含量，以防止游离C 继续与界面O 反应。 2.复合材料的界面应力是怎样产生的？对复合材料的性能有何影响？ 复合材料的界面应力主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T 或是使用过程中的温度变化△T 使得复合材料中纤维和基体CTE （coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）不同而导致系统在界面强结合的情况下界面应力与△T 有着对应关系；在界面弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界面应力。 除了热物理不相容外，还有制备过程也能产生很大甚至更大的界面应力。如：PMC 的固化收缩，MMC 的金属凝固收缩，CMC 的凝固收缩等。 △CTE 限制界面应力将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE 不大时，弹塑性作用，不会出现裂纹。而对于CMC ，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC 复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹而消耗能量，从而达到增韧的目的。 3．金属基复合材料界面控制的一般原则是什么？ 金属基复合材料要求强结合，此时能提高强度但不会发生脆性破坏。均存在界 面化学反应趋势，温度足够高时将发生界面化学反应，一定的界面化学反应能增加界面的结合强度，对增强有利。过量的界面化学反应能增加界面的脆性倾向对增韧不利。因此，MMC 的界面化学反应是所希望的，但是应该控制适度。 具体原则有： 纤维表面涂层处理：改善润湿性，提高界面的结合强度，并防止不利的界面反应。 基体改性：改变合金的成分，使活性元素的偏聚在f/m 界面上降低界面能，提高润湿性。 控制界面层：必须考虑界面层的厚薄，以及在室温下熔体对纤维及纤维表面层的溶解侵蚀。纤维及其表面层金属熔体中均具有一定的溶解度。因而，溶解和侵蚀是不可避免的。 4.为什么玻璃陶瓷/Nicalon 复合材料不需要制备界面层？ 氧化物玻璃基体很容易与Nicalon SiC 纤维反应：SiC+O 2=SiO 2+C 这一反应可以被利用来制备界面层。 氧化物玻璃基体与Nicalon SiC 纤维还可能发生其它氧化反应，但由于需要气相产物扩散离开界面，因为其他热力学趋向很大，但反应驱动力相对较小。因上述反应生成的SiO 2 在SiO 2基玻璃中很容易溶入玻璃基体。如果使用的玻璃基体不发生饱和分相的话，反应的结果将在界面上生成C 界面层或纤维的表面层，因而不需要预先制备界面层，这就是玻璃陶瓷的最大优点。 5．复合材料有哪三个组元组成，作用分别是什么？ 复合材料是由：基体，增强体，界面。 基体：是复合材料中的连续相，可以将增强体粘结成整体，并赋予复合材料一 定形状。有传递外界作用力，保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。 增强体：主要是承载，一般承受90%以上的载荷，起着增大强度，改善复合材 料性能的作用。 界面：1.传递作用：载荷施加在基体上，只有通过界面才能传递到增强体上， 发挥纤维的承载能力，所以界面是传递载荷的桥梁。 2.阻断作用：结合适当的界面有阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应力集中的作用。 3.保护作用：界面相可以保护增强体免受环境的腐蚀，防止基体与增强体 之间的化学反应，起到保护增强体的作用。 6. 请说明临界纤维长度的物理意义？ 能够达到最大纤维应力，即极限强度σfu 的最小纤维长度，称为临界长度Lc ，临界纤维长度是载荷传递长度的最大值。 L西工大计算智能化试题(卷)
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