流体力学考题的答案.docVIP

所在学院 班级 姓名 学号 北 京 交 通 大 学（答案） 2007—2008学年 第一学期 课程名称：流体力学 土木工程2005级 出题教师：毛军 齐梅兰 张群峰 题号 一 二 三 四 五 六 七 得分 阅卷人 我用人格担保：在本次考试中，诚实守信，严格遵守考场纪律。（） （注：大气压Pa=100kPa，水密度( =1000kg/m3，重力加速度g =10m/s2，A4纸半开卷） 填空题（10分） 描述流体易流动性的是_牛顿内摩擦_定律；描述流场中物理量对时间的变化率的物理量是_质点导数_，包括__当地或时变导数 和_迁移或位变导数_两部分。 三元不可压缩流场，，，则 的表达式为 孔口外接短管成为管嘴，增加了阻力，但流量不减，反而增加，主要原因是_管嘴内出现了真空_，但是应保证_管嘴内不出现空化现象_的条件。 图1中给出各段管路的流量和损失水头，流体密度为(，则（a）中A、B点间的流动功耗是__，（b）中A、B间流动功耗是__。 流动相似的充要条件是_几何相似、独立相似准则成立_；管道流动相似的准则数是_雷诺数Re_，明渠流动相似的准则数是_佛汝德数Fr_。 二、判断题（10分） 1、流体粘性与流体的种类和温度有关，液体的动力粘性系数一般随着温度的升高而 减小，气体的则相反 （( ） 2、静止流体中的压应力具有各向同性，运动的粘性流体中的压应力则不然 （( ） 3、均匀流过流断面上的动压强分布规律与静压强分布规律相同，同一过流断面上各 点的测压管水头相等 （(） 4、为了保证模型与原型的流动相似，模型和原型流动中的流体介质必须相同（( ） 5、根据达西公式，层流、紊流的沿程损失都与过流断面平均流速的平方成正比，因 此，沿程损失主要取决于流速 （ ( ） 三、试证明：圆管均匀流过流断面的切应力在径向呈线性分布。并指出层流与紊流在过流断面切应力分布上的不同之处。 （15分） 参见教材：（10分）+（5分） 四、如图，圆柱体与油（比重为0.8）、水和容器接触，半径R=0.2m，长度L=2m，与容器顶边成直线接触，求：（1）绘制作用在圆柱体上的压强分布图和压力体；（2）圆柱体作用在容器顶边上的力；（3）圆柱体的重量和比重。 （15分） 解：（1）略（4分） （2）根据题意和图，圆柱体作用在容器顶边上的力沿水平方向；水对圆柱下半部分两侧的水平分力正好抵消，油对圆柱上半部分的水平作用力即为所求。 （4分） （3）油对圆柱上半部分的垂直作用力方向向下；水对圆柱下半部分的垂直作用力向上。 水的重度，油的比重 圆柱体的重量，（5分） 圆柱体的比重（2分） 五、如图，水自喷嘴水平射向光滑倾斜平板，不计摩擦阻力。若喷嘴出口直径d=25mm，流量Q=33.4L/s，试求射流沿平板向两侧的分流流量Q1、Q2，以及射流对平板的作用力F。假定水头损失可忽略不计。 (15分) 解：设作用在平板的的作用力为F，沿平板的法线方向，建立图示坐标系 （1）求流量。因，由伯诺里方程知，在X方向上列动量方程： （4分） 又由连续性方程 解得：（2分） （2分） （2）求作用力F。速度（2分），在Y方向上列动量方程： （5分） 答：略 六、如图，梯形土渠中发生均匀流动，已知：底宽b=2m，长度L=5000m，左右边坡系数分别为m1=1，m2=1.5，水深h=1.5m，底坡i=0.0004，土壤的粗糙系数n=0.0225。试求：（1）渠中流速；（2）渠中流量；（3）渠底的切应力；（4）摩擦功耗。 （15分） 解：（1）过水断面面积（3分） 湿周 水力半径； （2）求流速和流量（4分） 谢才系数 流速； 流量； （3）渠底切应力（4分） （4）沿程损失H2O（2分） 摩擦功耗（2分）。 答：略 七、如图，抽水机功率N=18kW，效率(=80%。将比重0.9，粘度(=0.048Pa(s的油从油库送入密闭油箱。已知管径d=150mm，管长LAB=4.5m，LBC=3m，提油高度z=6m，油的流量Q=5400kg/min，抽水机进口B处的真空度为4.5m水柱。沿程损失系数(=0.02，弯头阻力系数(w=0.25，管径远小于油箱尺寸。求：（1）