西工大流体力学试卷和答案

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Fr 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：

2220p ()()()82.05()2

p 31

(0.50.5)8220 2.04

4.64

p 45.53c 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：

1

1212

2322222

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 KN m F Q V QV Q V KN ρρθρρθ+======-==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 mm =.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

11h ()

2l v d g ξλ=+ 122

144 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 24 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/k g m ρ=.管长3l m =.管径25d mm =.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

12122g 1122g 5

2g h=(h)(1)h=264Re Re 316Re 0.025

7.9110316

H H p p l v z z g g d g

p p z z g

l v d g

vd

λρρρρρλρλν

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 kg K =⋅）的质量流量。已知进口断面的直径为1400d mm =.绝对压强为21140/p kN m =.温度为0118T C =.喉部断面2150d mm =.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

111123

1.4

k 1112212121222

331222

1212731829114010 1.676/287291116() 1.676() 1.465/1401212

1.414010 1.4116101.41 1.6762 1.41 1.465221.6T 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：2222218m /,175.862m /1.465175.8620.15 4.927/4

s v s G v A kg s

π

ρ===⨯⨯

⨯=

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