高等流体力学-习题集

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高等流体力学

一、流体的运动用

表示,求速度的拉格朗日描述与欧拉描述。

解:由题可知速度分量为:

则速度的拉格朗日描述:

速度的欧拉描述:

二、速度场由给出,当时求质点的速度及加速度。

解:

由可得速度分量式为:

则当t=1时,质点的速度为:;

加速度为

,即加速度为:

三、速度场由给出,求速度及加速度的拉格朗日表示。

解:

由题可得速度场

,则由

得,解微分方程得

,即为流体质点运动的拉格朗日表达式,其中为任意常数。

则,

得速度的拉格朗日表达式为:

得加速度的拉格朗日表达式为:

四、已知质点的位置表示如下:

求:(1)速度的欧拉表示;

(2)加速度的欧拉表示及拉格朗日表示,并分别求及的值;

(3)过点的流线及在这一质点的迹线;

(4)散度、旋度及涡线;

(5)应变率张量及旋转张量。

解:

(1)由得

由题得,则速度的

欧拉表示为

(2)加速度分量为

则加速度的欧拉表示为;

则加速度的拉格朗日表示为

当时,

(3)流线微分方程式为,因为所以,流线微分方程转化为,消去中间变量积分得,又因为,当

时,得到=0,,即过点(1,0,0)的流线为

由迹线微分方程为,将

代入得质点轨迹方程为

(4)散度

旋度

涡线微分方程为,又因为,涡线微分方程转化为,即

涡线方程为

(5)速度梯度

=,

∴应变率张量

∴旋转张量

五、已知拉格朗日描述为

(1)问运动是否定常,是否是不可压缩流体,是否为无旋流场;(2)求t=1时在点(1,1,1)的加速度;

(3)求过点(1,1,1)的流线。

解:

六、已知,求

(1)速度的拉格朗日描述;

(2)质点加速度;

(3)散度及旋度;运动是否有旋;流体是否不可压;

(4)迹线及流线。

解:

(1)由,又由

得,由

得。再由初始条件

,则速度的拉格朗日描述为

(2)质点加速度为

(3)散度

旋度

因为旋度不为0,故为有旋运动

因为散度不为0,故流体为可压缩流体

(4)由(1)可得迹线方程为

流线微分方程,又因为,所以流线微分方程转化为,解之得

,由初始条件

所以流线方程为

七、一水箱尺寸如图所示,箱外大气压,计算下列两种情况下地窗口AB两侧所受的流体合力。(a)水面上方气体压力;(b)

解:

(a)不妨设AB两侧所受的流体合力为

(b)∵

,需重新设立水平面,不妨设新的水平面距离原先水平面为h,由得

八、如图的微测压计用来测量两容器E和B中的气体压强差。试用

表示P E-P B,并说明当横截面积a<

相近时,很小的P E-P B就能引起很大的液面高度差d,从而提高测量精度。

解:

根据流体静力学规律知

,即

又由图可知,;所以

又有题可知a<

故当两种两种溶液密度相近时,很小的就能引起河很大的液面高度差d。

九、图为装在做水平匀加速运动物体上的U型管式加速度测量器,已测得两管耶中得液面差h=4cm,两管相距L=20cm,求该物体加速度的大小和方向。

解:

选坐标系点置于U型管左侧的自由液面上,轴向右,轴向上。

质量力,将其代入

并积分得

由边界条件得。另外由

综上所得可知该物体加速度的大小为,方向往左。

十、如图一圆柱形容器,其顶盖中心装有一敞口的测压器,容器装满水,测压管中的水面比顶盖高h,圆柱形容器直径为D,当它绕其竖直轴以角速

度Ω旋转时,顶盖受到多大的液体向上的总压力?

解:

如图建立坐标系,对

积分得,则有边界调节

得,即得压强的公式为。故在顶盖处的压强为,则顶盖受到的向上的力为

十一、一个充满水的密闭容器,以等角速度绕一水平轴旋转。试证明它的等压面为圆柱面,且该圆柱面的轴线平行于转动轴,并比转动轴高。

解:

以z轴为水平轴,y轴垂直向上建立空间直角坐标系。

,又因为等压面,令再对上式积分得

,又∵r=0时,y=0得c=0,于是等压面方程为

转化为,即为

,该式表明等压面为圆柱面,半径为,中心位于,即等压面的中心轴比容器的转动轴高

十二、试求图中窗口所受内外流体作用力合力的大小和位置,窗口外为大气。

解:

窗口所受合力为

十三、如图所示圆柱型堰,直径2R=3m,长L=6m,试求两侧静止流体对于堰上的合力大小,方向及作用线。

解:

(1)堰的左侧

水平方向分力的大小:

铅垂方向分力的大小:

(2)堰的右侧

水平方向分力的大小:

铅垂方向分力的大小:

故堰上总压力水平分力的大小为

铅垂分力的大小为

故总压力为

所以合力的方向与轴成角。合力的作用线通过

点:,

十四、与水平面成45°的斜壁上有一半径为R的圆孔,孔心的深度为H,现用以半球面堵住孔,如图所示,试求半球面所受液体压强合力F的大小和方向(不计大气压强的作用)

解:半球面的水平投影是椭圆:

在此处键入公式。

十五、曲面形状为3/4个圆柱,半径为r=0.8m,宽度为1m,其中心线沿水平方向,位于水面下h=2.4m深处,求曲面所受液体总压力。

十六、已知平面流动的速度分布为。试确定流动:(1)是否满足连续性方程?(2)是否有旋?(3)如存在速度势和流函数,求出和ψ。

十七、如图所示,水从密闭容器中恒定流出,经一变截面管而流入大气中,已知H=5m ,0.5at p =,231cm 50==A A ,22cm 100=A ,24cm 25=A 。若不计流动损失,试求:(1)各截面上的流速、流经管路的体积流量;(2)各截面上的总水头。(1at = 98000Pa)

十八、已知流动的速度分布为

22

22

()

()

u ay y x

v ax y x

?=-

?

?

=-

??

,其中a为常数。(1)试求流

线方程;(2)判断流线是否有旋,若无旋,则求速度势?。

十九、设一虹吸管m a 2=,m h 6=,管直径cm d 15=。试求:(1)管内的流量;(2)管内最高点S 的压强。

二十、在相距1.2mm的两平行板之间充有某种黏性液体,当其中一板以m/

2.1的速度相对于另一板作等速移动时,作用于板上的切应力为3500Pa。

s

试求该液体的黏度。

二十一、无粘性不可压缩流体作平面无旋流动,若流场的复势是2

W az

(a>0),在原点处的压强为0p,试求:上半平面的流动图案。

二十二、求半径为a的圆球在无限流场中由于重力而下沉的运动规律。

解:

工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分 (1)在水力学中,单位质量力是指(答案: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。 (2)在平衡液体中,质量力与等压面(答案:d) a、重合; b、平行 c、相交; d、正交。 (3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案:b (4)水力学中的一维流动是指(答案: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。 (5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(答案:b) a、8; b、4; c、2; d、1。 (6)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答案: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(7)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为答案:c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m (8)在明渠中不可以发生的流动是(答案: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。 (9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:b)。 a、均匀缓流; b、均匀急流; c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 (10)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答案:b a、缓流; b、急流; c、临界流; (11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案:d )成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 (12)渗流研究的对象是(答案:a )的运动规律。 a、重力水; b、毛细水; c、气态水; d、薄膜水。 (13)测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 (14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为答案:d a、1米,λQ =1000; b、10米,λQ =100;

流体力学期末考试作图

1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小(3分) 2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向(4分) h1 A B h2 γ γ1=2γ h1 h2 A B γ

3、请定性作出下图总水头线与测压管水头线(两段均为缓坡)(4分) 28.试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。 4、转速n=1500r/min 的离心风机,叶轮内径D 1=480mm 。叶片进口处空气相对速度ω1=25m/s, 与圆 周速度的夹角为 β1=60°,试绘制空气在叶片进口处的速度三角形。 题13图

5、画出两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线,并指出并联工作时每台泵的工作点。 答案:两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线如图所示,图中B点为并联工作时每台泵的工作点,A点为总的工作点。 1.绘出如图球体的压力体并标出力的方向。 2.试绘制图示AB壁面上的相对压强分布图,并注明大小。 28.试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。

试定性分析图中棱柱形长渠道中产生的水面曲线。假设流量、粗糙系数沿程不变。 28.有断面形状、尺寸相同的两段棱柱形渠道如图示,各段均足够长,且i1>i c,i2 h'',试绘出水面 01 曲线示意图,并标出曲线类型。 1.试做出下图中的AB壁面上的压强分布图。 1.画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。

2.画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。 3.有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连,每段都很长,且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。 0≠上V 0≠下V i 1=i c i 2i c K K

(完整版)流体力学试题及答案4

考试试卷(A B 卷) 学年第 学期 课程名称:流体力学 一、判断题(20分) 1. 流体质点只有质量没有大小。(F ) 2. 温度升高液体的表面张力系数增大。(F ) 3. 液滴内的压强比大气压小。( F ) 4. 声音传播过程是一个等熵过程。(T ) 5. 马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。(T ) 6. 一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性(F ) 7. 超音速气流在收缩管道中作加速运动。(F ) 8. 定常流动中,流体运动的加速度为零。(F ) 9. 气体的粘性随温度的升高而增大。(T ) 10. 牛顿流体的粘性切应力与速度梯度,即角变形速率成正比。 (T ) 11. 理想流体定常流动,流线与等势线重合。 (F ) 12. 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 ) 13. 雷诺数是表征重力与惯性力的比值。 (F ) 14. 静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。(T ) 15. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等 因素的影响。(T ) 16. 压力体的体积表示一个数学积分,压力体内一定有流体。 (F ) 17. 不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数,故又称为位势流动。(F ) 18. 如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动,刚称为无旋流动。(F ) 19. 如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零,则此区域内的流动必为无旋流动。(T ) 20. 不可压缩流体在位势流场中,任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值之差,而与曲线形状无关。(T ) 二、填空题(10分) 1. 在欧拉坐标系中,流体的加速度包括时变加速度和 位变加速度 两部分,如果流场中时变加速度为零,则称流动为 定常流动 ,否则流动称为 非定常流动 。 2. 雷诺实验揭示了流体流动存在层流和 紊流 两种流态,并可用 雷诺数来判别流态,管道流动的临界雷诺数为 2320 。 3. 已知三维流场的速度分布为:0,4,2==+=w x v t y u ,试求t=0时刻,经过点(1,1)的流线方程122 2=-y x ;点(1,1)处的加速度为i ρ89+。 4. 平面流动速度分布为:2 2y ax u -=,by xy v --=,如果流体不可压缩,试求a= 0.5 ;b= 0 。 5. 子弹在15摄氏度的大气中飞行,如果子弹头部的马赫角为45度,子弹的飞行速度为 481m/s 。

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

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 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=,斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理,п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的,而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ,稳定流,不可压缩流体,作用于流体上的质量力只有重力,所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ

流体力学试题及答案

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.F1F2 11.三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(设当地大气压是100KPa) A.56.7KPa B.76.7KPa C.90.0KPa D.110.0Kpa

(完整版)流体力学期末试题(答案)..

中北大学 《流体力学》 期末题

目录 第四模块期末试题 (3) 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3) 流体力学考试试题(A) (3) 流体力学考试试题(A)参考答案 (6) 中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8) 流体力学考试试题(A) (8) 流体力学考试试题(A)参考答案 (11)

第四模块 期末试题 中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 流体力学考试试题(A ) 所有答案必须做在答案题纸上,做在试题纸上无效! 一、 单项选择题(本大题共15小题,每小题1分,共15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.交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于( ) A 、牛顿流体 B 、非牛顿流体 C 、理想流体 D 、无黏流体 2.牛顿内摩擦定律y u d d μ τ =中的 y u d d 为运动流体的( ) A 、拉伸变形 B 、压缩变形 C 、剪切变形 D 、剪切变形速率 3.平衡流体的等压面方程为( ) A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、 0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x 4.金属测压计的读数为( ) A 、绝对压强 p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p 5.水力最优梯形断面渠道的水力半径=R ( ) A 、4/h B 、3/h C 、2/h D 、h 6.圆柱形外管嘴的正常工作条件是( ) A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l D 、m 9,)4~3(0<

工程流体力学试卷答案样本

资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题(15分) 填空(10分) 粘度。 加速度为a y =( )。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y ( 20 分) 3. 求流场驻点位置; 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有( )粘度、( )粘度和( ) 2. 断面平均流速表示式V =( );时均流速表示式 =( )。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f (t,x, y ), 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数(系数)的定义式。=( 5. 雷诺数R e =( ),其物理意义为( 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 (15 分) 四. 1. 检查流动是否连续;

五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出,冲击 对称叶片,叶片角度45 ,求:(20分) 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力; 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时,射流对叶片的冲击 力。 第(五)题

六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第(六)题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动; 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度(); 3. 绝对压强、计示压强(相对压强、表压强)、真空度; 4. 几何相似、运动相似、动力相似; 5. a)在水击发生处安放蓄能器;b)原管中速度V。设计的尽量小些;c)缓慢关闭;d)采用弹性管。 1 .动力粘度,运动粘度,相对粘度;

流体力学习题答案讲解

【1-1】500cm 3的某种液体,在天平上称得其质量为0.453kg ,试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 33 4 0.4530.90610 kg/m 510m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水,在温度不变的条件下,当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时,体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃,流量为60m 3/h 的水流入加热器,如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1,问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少? 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃,此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1,弹性系数为13.72×106Pa ,(1)试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2)问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少? 【解】(1)由1 β=-=P p dV Vdp E 可得,由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积,可由 1β= t t dV V dT

流体力学期末考试题题库答案

1、作用在流体的质量力包括 ( D ) A压力B摩擦力C表面张力D 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是: ( D ) A. 紊流流速>层流流速; B. 流道截面大的为湍流,截面小 的为层流; C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数; D. 层流无径向脉动,而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关,可判断 该水流属于( D ) A 层流区; B 紊流光滑区; C 紊流过渡粗糙区; D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 ( A ) A相重合; B相平行,呈直线; C相平行,呈阶梯状; D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是( C ) A p abs=p+p v B p=p abs+p a C p v=p a-p abs D p

= p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数( C ) A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应,则不需要考虑哪一个相似性参数?( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 ( C ) A 水泵提水高度; B 水泵提水高度+吸水管的水头损失; C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成( B ) A 一次方关系; B 二次方关系; C 1.75~2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流; B 均匀流和非均匀流; C 层流和紊流; D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H-Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定; B. 功率一定; C. 转速一定; D. 管路(l+∑le)一定。

工程流体力学试卷答案

工程流体力学考试试卷 一. 解答下列概念或问题 (15分) 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 二. 填空 (10分) 1.流体粘度的表示方法有( )粘度、( )粘度和( )粘度。 2.断面平均流速表达式V =( );时均流速表达式υ=( )。 3.一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ,在欧拉法中y 方向的加速度为y a =( )。 4.动量修正因数(系数)的定义式0α=( )。 5.雷诺数e R =( ),其物理意义为( )。 三. 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 (15分) 四. 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ, y xy y 22--=υ (20分) 1. 检查流动是否连续; 2. 检查流动是否有旋;

3.求流场驻点位置; 4.求流函数。 五.水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出,冲击一对称叶片,叶片角度 θ,求:(20分) 45 = 1.当叶片不动时射流对叶片的冲击力; 2.当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时,射流对叶片的冲击力。 第(五)题图

六. 求如图所示管路系统中的输水流量V q ,已知H =24, m l l l l 1004321====, mm d d d 100421===, mm d 2003=, 025.0421===λλλ,02.03=λ,30=阀ξ。(20分) 第(六)题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动; 2.粘性底层小于壁面的绝对粗糙度(?<δ); 3.绝对压强、计示压强(相对压强、表压强)、真空度; 4.几何相似、运动相似、动力相似; 5.a)在水击发生处安放蓄能器;b)原管中速度0V 设计的尽量小些;c)缓慢关闭;d)采用弹性管。 二.1.动力粘度,运动粘度,相对粘度; 第2 页 共2 页

(完整版)重庆大学流体力学课程试卷

A卷 B卷 开卷闭卷 其他 ,

222 7.7kN()4 z H O H O D P V L πγγ=?=? ?=↑ 7.7kN()z P P ==↑过圆柱中心 2. 图示水泵给水系统,输水流量Q =100l/s ,水塔距与水池液面高差H=20m 水管长度l1=200m ,管径d1=250mm ,压力管长度l2=600m ,管径d2=200mm 空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025,λ2=0.02,分别为: EMBED Equation.DSMT4 1 2.5ξ=, 20.5ξ= 2

f h g p z g p z ++ + =+ + 222 2 2 22 1 1 1υγ υγ 18 .908.96 .1902++=+ p p 2=9.8kN/m 2 (1分) 控制体,受力分析如图: (2分)615.06.194 2.04 2 12 1=??= = ππp d P kN 308.08.94 2.04 2 22 2=??= = ππp d P kN (5分) 列x 动量方程: ) 185.3185.3(1.01308.0615.0) (1221--??=-+--=-+=∑R Q R P P F x υυρ R=1.56kN 4. 已知:u x =-kx , u y =ky ,求:1)加速度;2)流函数;3)问该流动是有 涡流还是无涡流,若为无涡流求其势函数。(15分) 解: 加速度 (4分) 22x y a k x a k y == 流函数ψ (4分) c kxy kydx dy kx dx u dy u y x +-=--=-=??ψ (4分) 000)( 5.0=-=??- ??=y u x u x y z ω 是无旋流 (3分) C ky kx kydy xdx k dy u dx u y x ++-=+-=+=??2 2 5.05.0? 5.一梯形断面明渠均匀流动,已知:粗糙系数n=0.025,边坡系数m=1,渠底宽为b=10m ,水深h=2m ,渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。(10分)

流体力学试题及答案

流体力学复习题 -----2013制 一、填空题 1、1mmH 2O= 9、807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 与 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型就是指 连续介质 、 无粘性 与不可压缩性。 4、雷诺数就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与Q2,阻抗为S1与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就是 脉动现行 ,处理方 法就是 时均法 。 7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力 与 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 与 变形运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,她反映了 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 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中,其中r p z +称为 测

压管 水头。 12、一切平面流动的流场,无论就是有旋流动或就是无旋流 动都存在 流线 ,因而一切平面流动都存在 流函数 , 但就是,只有无旋流动才存在 势函数。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ,就是因为它反映了 惯性力 与 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 性 、 表面张力性 与 压缩膨胀性 。 15、毕托管就是广泛应用于测量 气体与 水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性就是否作用分为 理想气体 与 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 动力相似 。 18、流体的力学模型就是 连续介质 模型。 19、理想气体伯努力方程 2u z -z p 2g 21ργγα+-+))((中,))((g 21z -z p γγα-+称 势压 , 2u p 2ρ+ 全压 , 2u z -z p 2 g 21ργγα+-+))((称总压 20、紊流射流的动力特征就是 各横截面上的动量相 等 。 21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 s ?+=-pa dy du u ;τ ,u 的单

06级研究生高等流体力学期末考试试题及参考答案

06级研究生高等流体力学期末考试试题 一、 概念题: 1. 什么是边界层厚度,位移厚度和动量损失厚度,并解释其物理意义。 边界层中速度为99%主流速度的位置到壁面的垂直距离。 位移厚度00 1 *u dy u δ∞ ? ? =? ??? ? ∫由于壁面存在,使得流量减少,相当于壁面向外推移了一定的厚度。 动量亏损厚度0 001 u u dy u u θ∞ ?? =????? ∫由于由于壁面存在, 使得动量通量减少,相当于壁面向外推移了一定的厚度。 2. 什么是牛顿传热定律,试解释自然对流不满足牛顿传热定律的原因。 单位时间单位面积的换热量正比于温差。 自然对流中温差不仅影响换热,而且影响速度场,从而改变换热系数,换热量与温差的关系不是线性的。 3. 分析Ekman 层和静止坐标系中壁面边界层的相同点与不同点。 相同点:Ekman 层和边界层都是自由流与固壁之间的运动,需要考虑粘性力的影响。Ekman 层坐标系是旋转的,边界层的坐标系是不旋转的。 不同点:Ekman 层中粘性力和科氏力平衡,U ,仅是的函数,与V z x,y 无关,Ekman 层厚度是常数。边界层中惯性力与粘性力平衡,速度沿流动方向是变化的,边界层的厚度是变化的。 4. 什么是Kelvin-Helmholtz 不稳定,举例说明哪些流动可以产生K-H 不稳定。 剪切流中,由于速度分布有拐点引起的不稳定性过程。平面混合层、自由射流,尾流中都可以产生K-H 不稳定。 5. 湍流粘性系数的定义,并说明它与分子粘性系数的区别。 湍流应力张量和平均流场应变率之间的线性关系,比例系数为湍流粘性系数。湍流粘性系数不是物性参数,与流场结构有关。分子粘性系数是物性参数。 二、 密度为ρ的不可压缩均质流体以均匀速度1u 进入半径为R 的水平直圆管, 出口处的速度分布为( )2 2 21r u C R =?,式中 C 为待定常数,r 是点到管轴的距离。 如果进口和出口处的压强分别为1P 和2P ,求管壁对流体的作用力。

工程流体力学试题与答案3

一、判断题( 对的打“√”,错的打“×”,每题1分,共12分) 1.无黏性流体的特征是黏度为常数。 2.流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3.静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4.连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中,使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题(每题2分,共18分) 1.如图所示,一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ,平板与固定边界的距离δ=5mm ,油的动力粘度μ=0.1Pa ·s ,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为( ) A .10Pa ; B .15Pa ; C .20Pa ; D .25Pa ; 2. 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。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是: A .保持水平; B .沿程上升; C .沿程下降; D .前三种情况都有可能。 4.圆管层流,实测管轴上流速为0.4m/s ,则断面平均流速为( ) A .0.4m/s B .0.32m/s C .0.2m/s D .0.1m/s 5.绝对压强abs p ,相对压强p ,真空度v p ,当地大气压a p 之间的关系是: A .v abs p p p +=; B .abs a v p p p -=; C .a abs p p p +=; D .a v p p p +=。 6.下列说法正确的是: A .水一定从高处向低处流动; B .水一定从压强大的地方向压强小的地方流动;

流体力学期末考试试卷A

一.名词解释(共10小题,每题3分,共30分) 粘滞性;量纲和谐;质量力;微元控制体;稳态流动;动量损失厚度;水力当量直径;逆压力梯度;连续介质假说;淹深 二.选择题(共10小题,每题2分,共20分) A1.液体粘度随温度的升高而___,气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小,增大; B.增大,减小; C.减小,不变; D.减小,减小 B2.等角速度ω旋转容器,半径为R,盛有密度为ρ的液体,则旋转前后容器底压强分布( ); A.相同; B.不相同; 底部所受总压力( ) 。 A.相等; B.不相等。 3.某点的真空度为65000 Pa,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:A. 65000Pa; B. 55000Pa; C. 35000Pa; D. 165000Pa。 4.静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积()。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心; 5.粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 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。 6.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。 7.动力粘滞系数的单位是( )。 A N·s/m B. N·s/m2 C. m2/s D. m/s 8.雷诺实验中,由层流向紊流过渡的临界流速v cr'和由紊流向层流过渡的临界流速v cr之间的关系是( )。 A. v cr'<v cr; B. v cr'>v cr; C. v cr'=v cr; D. 不确定 9.在如图所示的密闭容器上装有U形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为: A. p1=p2=p3; B. p1>p2>p3; C. p1

流体力学试题及答案

吉林建筑工程学院 2010/2011学年第2学期期末考试试卷(A ) 科目:流体力学 考试班级:建环09、燃气09、热能09 考试方式:闭卷 命题人签字: 教研室主任签字: 教学院长签字: 一、选择题(每题2分,共30分) 1、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。 2、与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是:A 切应力和压强;B 切应力和流速; C 切应力和剪切变形; D 剪应力和剪切变形速度。 3、理想流体的特征是: A 粘度是常数;B 无粘性;C 不可压缩;D 符合 RT p =ρ。 4、水的动力黏度μ随着温度的升高: A 增大;B 减小;C 不变;D 不定 5、金属压力表的读值是:A 绝对压强;B 相对压强; C 绝对压强加当地大气压; D 相对压强加当地大气压 6、恒定流是:A 流动随时间按一定规律变化;B 各空间点上的运动要素不随时间变化; C 各过流断面的速度分布相同 ; D 迁移加速度为零 7、均匀流是: A 当地加速度为零; B 迁移加速度为零; C 向心加速度为零; D 合加速度为零 8、在圆管流中,紊流的断面速度分布符合: A 均匀规律; B 直线变化规律; C 抛物线规律; D 对数曲线规律 9、圆柱形外管嘴的正常工作条件是: A l=(3~4)d , Ho >9.3m ; B l =(3~4)d , Ho<9.3m ; C l >(3~4)d , Ho>9.3m ; D l <(3~4)d , Ho<9.3m 10、长管并联管道各并联管段的: A 水头损失相等; B 水力坡度相等; C 总能量损失相等; D 通过的流量相等 11、变直径管流,小管直径d 1,大管直径d 2=2d 1,两断面雷诺数的关系是: A Re 1=Re 2; B Re 1=0.5Re 2 ; C Re 1=1.5Re 2 ; D Re 1=2Re 2 12、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 13、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ: A 与雷诺数Re 有关; B 与管壁相对粗糙k s /d 有关; C 与Re 及k s /d 有关; D 与Re 和管长l 有关。 14、并联管道1、2,两管的直径相同,沿程阻力系数相同,长度124l l =,通过的流量为: A 21Q Q =; B 215.1Q Q = ; C 2173.1Q Q = ; D 212Q Q = 15、作用于流体的质量力包括: A 压力; B 摩擦阻力; C 重力; D 表面张力。 二、绘图题(每小题5分,共10分) 1、绘AB 的静水压强图示。 2、绘曲面AB 的压力体。

工程流体力学历年试卷及标准答案

一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律,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、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而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,管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 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而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 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疑计,当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4

流体力学试卷及答案

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)

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实验一 管路沿程阻力系数测定实验1.为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失?如实验管道安装成倾斜,是否影 响实验成果?现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明(图中A —A 为水平线):如图示O—O 为基准面,以1—1和2—2为计算断面,计算点在轴心处,设,,由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失,且和倾角无关。2.据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 ~曲线的斜率m=1.0~1.8,即与成正比,表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v (m=1.0)、紊流光滑区和紊流过渡区(未达阻力平方区)。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围,或者对某

3.本次实验结果与莫迪图吻合与否?试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区,本报告所列的试验值,也是如此。但是,有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致,那么据下式分析 d和Q的影响最大,Q有2%误差时,就有4%的误差,而d有2% 误差时,可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除,而d值是以实验常数提供的,由仪器制作时测量给定,一般< 1%。如果排除这两方面的误差,实验结果仍出现异常,那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨,因为自动水泵供水时,会渗入少量油脂类高分子物质。总之,这是尚待进一步探讨的问题。

流体力学习题及参考答案

09流体力学习题1及参考答案 一、单项选择题(共15分,每小题1分) 1、下列各力中,属于质量力的是( )。 A .离心力 B .摩擦力 C .压力 D .表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中,不准确的说法是( )。 A .粘性是实际流体的固有属性 B .构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C .流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 D .动力粘度与密度之比称为运动粘度 3、在流体研究的欧拉法中,流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成,当地加速度反映()。 A .流体的压缩性 B .由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 C .流体速度场的不稳定性 D .流体速度场的不均匀性 4、重力场中流体的平衡微分方程为( )。 A .gdz dp -= B .gdz dp ρ= C .dz dp ρ-= D .gdz dp ρ-= 5、无旋流动是指( )的流动。 A .速度环量为零 B .迹线是直线 C .流线是直线 D .速度环量不为零 6、压强的量纲 []p 是( )。 A.[]2-MLt B.[]21--t ML C.[]11--t ML D.[]1 -MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于( )。 A .非均匀流 B .非稳定流动 C .稳定流动 D .三维流动 0 ),,() ,(?? ???===w t z x f z y f u υ

8、动量方程的适用条件是( ) 。 A .仅适用于理想流体作定常流动 B .仅适用于粘性流体作定常流动 C .适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动 D .适用于理想流体与粘性流体作定常流动 9、在重力场中作稳定流动的系统,沿流动方向总水头线维持水平的条件是 ( ) 。 A .管道是水平放置的 B .流体为不可压缩流体 C .管道是等径管 D .流体为不可压缩理想流体 10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失( )。 A .不相等 B .之和为总能量损失 C .相等 D .不确定 11、边界层的基本特征之一是( )。 A .边界层内流体的流动为层流 B .与物体的特征长度相比,边界层的厚度很小 C .边界层厚度沿流动方向逐渐减薄 D .边界层内流体的流动为湍流 12、指出下列论点中的错误论点:() A .平行流的等势线与流线相互平行 B .涡流的径向速度为零 C .无旋流动也称为有势流动 D .点源的圆周速度为零 13、关于涡流有以下的论点,指出其中的错误论点:( )。 A .以涡束诱导出的平面流动,称为涡流 B .点涡是涡流 C .涡流的流线是许多同心圆 D .在涡流区域速度与半径成正比 14、超音速气体在收缩管中流动时,气流速度()。 A .逐渐增大 B .不变 C .不确定 D .逐渐减小 15、为提高离心泵的允许安装高度,以下哪种措施是不当的?( ) A .提高流体的温度 B .增大离心泵吸入管的管径 C .缩短离心泵吸入管的管径 D .减少离心泵吸入管路上的管件 参考答案:1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.C 8.D 9.D 10.C 11.B 12.A 13.D 14.D in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

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