流体力学试卷及答案

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 。

2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 。

3.在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为 。

5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 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 。

7.在静止流体中，表面力的方向是沿作用面的 方向。

8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与 有关。

9.渐变流流线的特征是 。

10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为 。

11.局部水头损失产生的主要原因是 。

12.直径为d 的半满管流的水力半径R = 。

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 。

14.弗劳德数Fr 表征惯性力与 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 。

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。

题二图
题三图
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。

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。

五．（14分）油在管中以1/v m s =的速度向下流动，油的密度
3920/kg 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'=）
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 =
，
题四图
假定流动为一元恒定等熵气流，求通过流量计的质量流量。

参考答案：
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 。

题五图
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()2p 31(0.50.5)82
20 2.044.64
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：
11212232222221(12)22222111Y 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=+
122144 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3920/kg 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 1122
g 52g h=(h)(1)h=264
Re
Re 316Re 0.0257.9110316
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
1.4k 1112
2
1212
122
2
3
31
2
2
2
12
12731829114010 1.676/287291
116() 1.676() 1.465/140
1212
1.4
14010 1.4116101.41 1.6762 1.41 1.4652
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 4.927/4s v s G v A kg s
π
ρ===⨯⨯⨯=。