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流体力学试卷及答案B(过控08)


2007~ 中国矿业大学 2007~2008 学年第 2 学期 《工程流体力学》试卷( )卷 工程流体力学》试卷( 流体力学
课程编号: 课程编号:03034 学院 题 得 化工 号 分 班级 一 二 考试时间: 考试时间:100 分钟 姓名 三 考试方式: 考试方式:闭 卷 学号 总分

阅卷人 小题, 一.名词解释(共 10 小题,每题 2 分,共 20 分) 名词解释( 粘滞性;迹线与流线;层流;质量力;偶极流;排挤厚度;顺压力梯度;时均速度; 输运公式;连续介质假说 选择题( 小题, 二.选择题(共 10 小题,每题 3 分,共 30 分) 1.绝对压强 pabs 与相对压强 p 、真空度 pv 、当地大气压 pa 之 间的关系是: A. pabs =p+pv; 2.如图所示 A. p0=pa; B. p0>pa; C. p0<pa; D. 无法判断。 )。 3.在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为( B. p=pabs-pa C. pv= pa-pabs D. p=pabs+pa

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<f 水银;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. C. 必须是无旋的平面流动; D. 6. 雷 诺 数 Re 反 映 了( )的 对 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 必须是平面流动; 流线是直线的流动。 比 关 系 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

) 。 D. 前三种情况都有可能。

C. 保持水平

小题, 三.计算题(共 3 小题,共 50 分) 计算题 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 30?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
2 两截面之间的压力差。 ρ g = 8825 N / m ) 20 分) ( (

3. 不可压缩平面流动的流函数为 xy + 2 x ? 3 y + 10 , 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 工程流体力学试题答案及评分标准 流体力学
小题, 一.名词解释(共 10 小题,每题 2 分,共 20 分) 名词解释( 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。 小题, 二.选择题(共 10 小题,每题 3 分,共 30 分) 选择题( 1BC;2B;3D;4B;5A;6C;7D;8B;9B;10A 计算题 小题, 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 30?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
2 及进口与喉部两截面之间的压力差。 ρ g = 8825 N / m ) (

解: d1 = 30cm
a1 =

π
4



× 30 2 = 706.86cm 2

(1 分)

d 2 = 15cm
a2 =

π
4



× 152 = 176.71cm 2

(1 分)

ρ g = 8825 N / m 2
?z = 30cm (2 分) 133370-8825 ( )=352.8cm油柱 h = 25cm水银柱=25 × 8825 (1 ) (2 分)

Q=

a1a2 a1 ? a2
2 2

2 gh =

706.86 × 176.71 706.86 ? 176.71
2 2

2 × 981× 352.8 = 151832cm3 / s (5 分)

V1 =

(2)
V2 =

Q 151832 = = 214.8cm / s a1 706.86 (1 分)

Q 151832 = = 859.2cm / s a2 176.71 (1 分)

由伯努力方程,知

z1 +

V12 p1 V2 p + = z2 + 2 + 2 2g ρ g 2 g ρ g (4 分)

214.82 p 859.22 p + 1 = 30 + + 2 2 × 9.81 ρ g 2 × 9.81 ρ g (1 分)
p1 ? p1 = 406.3 ? 23.5 = 382.8cm = 3.828m油柱 ρg 所以 (2 分) 3. 不可压缩平面流动的流函数为 xy + 2 x ? 3 y + 10 , 试判断是否存在势函数, 如果存在,

求其势函数。 解: (1)

? = xy + 2 x ? 3 y + 10

此流动无旋,存在势函数 φ 。2 分

dφ = vx dx + v y dy


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