山东理工大学流体力学B卷及答案

山东理工大学《 流体力学》答案及评分标准

（B ）卷 2008-09 学年 第 1 学期 班级： 姓名： 学号： …………………………………装……………………………订…………………………线………….………………………………

适用专业 农机06机设06 考核性质 考试 闭 卷 命题教师

夏连明 考试时间 100分钟

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 总分 得分 评阅人

复核人

一、 填空题（30分，每空2分，与答案不同的不得分）

1.流体运动时内部产生切应力的这种性质叫做流体的 粘性

2．研究流体运动的两种方法是 拉格朗日法 和 欧拉法

3.如果流场中的速度、压强等物理量均与空间坐标无关，这种场称为 均匀场

4.理想流体的伯努利方程式为 C g

v g p z =++

22

ρ 5.在设计风洞实验，气体绕流实验时采用 欧拉 模型法

6.假如正三角形管道的边长为a,则其水力直径为 3

a

7.尼古拉兹曲线曲线分为层流区、 临界区 、 光滑管湍流区 过渡区和 粗糙管湍流区 8.已知海水相对密度为 1.025，p atm =101300Pa ，则在海水深度为100米处的计示压强和绝对压强分别为 1005500 Pa 和 1106800 Pa.

9.流体的力学相似包括 几何相似 、运动相似 和动力相似

二．判断并改正错误（10分，每题2分，判断正确得1分，改正得1分，正确的命题判断正确为2分） 1．流体流体质点是宏观尺寸非常小而微观尺寸足够大的物理实体。（T ）

2.当Re>2320时，管中流动层流和湍流都可能存在。（T ）

3.流体的平衡指的是流体对地球没相对运动.（F ） 流体平衡包括对地球没有相对运动和容器没相对运动

4.雷诺模型法用于水工结构，明渠水流，波浪阻力以及扎空出流等情况。（F ） 弗雷德模型法用于水工结构，明渠水流，波浪阻力以及扎空出流等情况

5.在流场中流线是不能相交的.（F ） 流线中除了奇点和驻点外，流线不能相交。 三．简答题（30分，共6题，每题5分） 1.写出流体质点和连续介质的概念？

所谓流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。（2分）

连续介质是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连续不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的介质。（5分）

2.写出连续性方程式以及其在定常流动和不可压缩流体流动中的公式？

⎰⎰⎰⎰⎰=∂∂

+V A dV t vdA 0ρρ（3分） 其在定常流动下的公式为：⎰⎰=A

vdA 0ρ （4分）

在不可压缩流体流动中为⎰⎰=V

dA v 0. （5分）

3.管路计算中的长管和短管是如何定义的？

长管中水头损失绝大多数为沿程损失，而局部损失相对可以忽略的。（2.5分） 短管中水头损失中沿程损失和局部损失各占一定比例。（5分）

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4.水力光滑管和水力粗糙管是如何区分的？

湍流分为三个区域：粘性底层、过渡区和湍流核心区（1分） 当绝对粗糙度△<粘性底层厚度δ时，为水利光滑管（3分） 当绝对粗糙度△>粘性底层厚度δ时，为水利粗糙管（5分）

5.写出质点导数的表达式并说明质点导数包含哪两部分？ 质点导数表达式为; t

N

Z N v y N v x N v dt dN z y x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂= （3分） 质点导数包括两部分即：本地导数t

N

∂∂ （4分）

迁移导数：Z

N

v y N v x N v z y x ∂∂+∂∂+∂∂ （5分） 6.何为等压面？等压面有哪些基本性质？

答：流体中压强相等各点所组成的平面或曲面叫作等压面。 等压面性质如下： 1）等压面也是等式面

2）等压面与单位质量力矢量垂直

3）两种不相混合平衡液体交界面必然是等压面

四、证明、计算题（30分，每题10分）

1、水射流直径 d=5cm ，速度=20m/s ，平板法线与射流方向夹角为30度，在下列条件下：1）平板固定不动，2）平板按

图示方向以8m/s 移动。求作用在平板法线方向上的作用力（10分）。

解：1.选取固结于平板上的流体为控制体，坐标x 方向和板平行，y 方向和板垂直，（2分） 应用动量定理：)()(121112y y r y y v y v v v A v v q R F -=-==∑ρρ （3分）

1） 当板固定不动时：

N v d F v v v v v y r y 5.392cos 4

,cos ,,022112=====ϑπ

ρ

θ（5分）

2） 当板运动时，流量和速度都需要取相对值，（6分）

N v v d F v v v v v v v y r y

96.125cos )'cos (4,'cos ,cos /',02

2

11112=-=-=-==θ

θπ

ρθθ （10分）

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2.用皮托静压管测气体管道轴心速度V max , 皮托管与倾斜洒精差压计相联，如图所示。已知d=200mm, sin α=0.2, l=75mm,气体密度为1.66kg/m 3, 洒精密度为800kg/m 3,管中平均速度为V=V max /1.2, 求管中空气质量流量。（10分）

解：对管中流动，列出测速管前一点和同一流线上和测点的伯努力方程（2分）

分）（分）（由连通器原理得分）

（气气

洒精洒精气

气气10/52.02.1/9.114

2.014.366.148/9.11sin 2sin 4)

(220002

2

2121221s kg V d q s m gl v gl p p p p v g

v g p g p =⨯⨯⨯====

+=-=

+

+=++πρρα

ραρρρρ

3.两根长度为250m 的管道，其直径分别为10cm 和20cm ，能过管道的总流量为0.08m 3/s ，试求管串联或并联时的水头损失。忽略局部阻力，沿程阻力系数为0.04。（10分）

解：串联

分）

（分）（分）

（53.546)8

.9255.22.02508.9219.101.0250(04.0455.22.04

14.308

.0419.101.0414.308.042222

22

22222112

222112121m h d q v d q v g

V d l g V d l h h h q q f v v

f f f v v =⨯⨯+⨯⨯⨯==⨯===⨯==

+=+==ππλλ

并联：

分）

（分）

（分）

（1090.118

.9216.22.025004.028/165.208

.0)04.0707.001.0(414

.3446707.0707.0222

22222222

212

1212

1

2

1

2222112

121m g V d l h s m v v v v d v d q v v d d v v g

V d l g V d l h h h q q q f v f f f v v v =⨯⨯⨯====+⨯=

+

=

=======+=λπ

πλ

λ

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