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时间:2017-12-29
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1、一、判断题(20分)1.流体质点只有质量没有大小。(F)2.温度升高液体的表面张力系数增大。(F)3.液滴内的压强比大气压小。(F)4.声音传播过程是一个等熵过程。(T)5.马赫线是超音速流动中被扰动和未扰动区域的分界线。(T)6.一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性(F)7.超音速气流在收缩管道中作加速运动。(F)8.定常流动中,流体运动的加速度为零。(F)9.气体的粘性随温度的升高而增大。(T)10.牛顿流体的粘性切应力与速度梯度,即角变形速率成正比。(T)11.理想流体定常流动,流线与等势线重合。(F)12.应用总流伯努利方程解题时,两个断面间
2、一定是缓变流,方程才成立。(F)13.雷诺数是表征重力与惯性力的比值。(F)14.静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。(T)15.大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。(T)16.压力体的体积表示一个数学积分,压力体内一定有流体。(F)17.不可压缩流体的有旋流动由于存在速度势和流函数,故又称为位势流动。(F)18.如果流场中若干流体微团无绕自身轴线旋转运动,刚称为无旋流动。(F)19.如果任一条封闭曲线上的速度环量皆为零,则此区域内的流动必为无旋流动。(T)20.不可压缩流体在位势流场中,任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上
3、速度势函数值之差,而与曲线形状无关。(T)二、填空题(10分)1.在欧拉坐标系中,流体的加速度包括时变加速度和位变加速度两部分,如果流场中时变加速度为零,则称流动为定常流动,否则流动称为非定常流动。2.雷诺实验揭示了流体流动存在层流和紊流两种流态,并可用雷诺数来判别流态,管道流动的临界雷诺数为2320。3.已知三维流场的速度分布为:,试求t=0时刻,经过点(1,1)的流线方程;点(1,1)处的加速度为。4.平面流动速度分布为:,,如果流体不可压缩,试求a=0.5;b=0。5.子弹在15摄氏度的大气中飞行,如果子弹头部的马赫角为45度,子弹的飞行速度为481m/s。
4、三、简答题(15分,每小题5分):1.试说明伯努利方程成立的条件。理想流体;不可压缩;质量力只有重力;定常流动;方程沿流线成立。2.简述势函数和流函数的性质。势函数:调和函数,任一曲线的速度环量为两端点势函数之差;流函数:满足连续性方程;调和函数;任两条曲线间的流量等于流函数之差;3.简述水力光滑管与水力粗糙管的含义。粘性底层的厚度,管壁的绝对粗糙度,如果>,说明管壁的粗糙度对水流的阻力影响很小为水力光滑管,反之为水力粗糙管。三、计算题(40分,每小题10分):1.若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度V球的直径D及流体的密度和动力粘度有关,试利用布金汉定理
5、求无量纲数。(10分)解:本问题的物理量共有5个,n=5,基本量纲为M、L、T,即m=3(2)写出5个物理量的量纲(2分)正确选取循环量(2分)组合并求出无量纲数1(2分)组合并求出无量纲数2(2分)2.不可压缩流体平面势流,,已知在点(2,1.5)处的流速,求流函数和在点(1,1)处的流速。(10分)解:,,解得(4分)代入在点(1,1)处的流速为(2分)(C为常数)(4分)1.弧形闸门,中心角,宽度B=1m,如下图所示,水深H=4m,确定水作用于此闸门上的总压力P的大小和方向。(10分)解:m;(1分)(4分);(4分);总压力大小为80.99KN,方向与竖直
6、方向夹角75.5度。2.粘度仪是测量液体粘性系数的仪器,它是由如下图所示的两个同心薄壁圆筒组成,外筒半径为R=100mm,内筒半径为r=99mm,筒高1m,两筒之间的间隙为mm,外筒转速为=20rad/s,当间隙内充满某种润滑油时,若已知润滑油的粘性系数,求内筒所受扭矩M。解:(1)(2)(4)解得:(3)1.水泵装置如图。水泵安装高度h=2.5m,高低水池液面(面积足够大)高差Z=20m,吸水管管径D1=0.2m,长度l1=5m,沿程阻力系数为0.02,总局部水头损失系数为5;压水管的直径D2=0.15m,l2=50m,沿程阻力系数为0.03,压管总的局部水头损
7、失系数为6,测得水泵出口处的表压P-Pa=2×105Pa.试求:①水泵输水量Q和②水泵的功率(水泵的功率系数为0.80)。(15分)解:2-2和3-3应用总流的伯努力方程:(6分)解得,(2分)(2分)(5分)
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