工程流体力学A第次作业Word格式.docx
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2.牛顿内摩擦定律中的(BDE)。
A.为流体的运动黏度B.为流体的动力黏度
C.为运动流体的剪切变形D.为运动流体的剪切变形速率
E.为运动流体的流速梯度
三、判断题
单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力。
(×
)
四、简答题
简述流体的形态特征和力学特征。
形态特征:
流体随容器而方圆,没有固定的形状。
力学特征:
流体主要承受压力,静止流体不能承受拉力和剪力。
五、计算题
1.某流体的温度从0℃增加至20℃时,其运动黏度增加了15%,密度减小了10%,试求其动力黏度将增加多少(百分数)?
【解】设0℃时,流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为;
20℃时,各物理量将均产生一增量,即分别为。
联立
得
将代入上式,得
2.若某流体的动力粘度2,粘性切应力N/m2,试求该流体的流速梯度。
【解】由牛顿内摩擦定律,得
第2章流体静力学
1.金属压力表的读数为(B)
A.绝对压强B.相对压强C.真空压强D.当地大气压
2.重力作用下的流体静压强微分方程为(A)
A.B.C.D.
3.静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力,式中的(D)
A.为受压面形心处的绝对压强
B.为压力中心处的相对压强
C.为受压曲面的面积
D.为受压曲面在铅垂面上的投影面积
4.重力作用下的流体静力学基本方程为(A)
5.有一倾斜放置的平面闸门,如图所示。
当上下游水位都上升1m时(虚线位置),
闸门上的静水总压力(A)。
A.变大B.变小C.不变D.无法确定
6.绝对压强、相对压强、真空压强及当地大气压强之间的关系是(A)
A.B.C.D.
7.下列关于压力体的说法中,正确的是(A)
A.当压力体和液体在曲面的同侧时,为实压力体,
B.当压力体和液体在曲面的同侧时,为虚压力体,
C.当压力体和液体在曲面的异侧时,为实压力体,
D.当压力体和液体在曲面的异侧时,为虚压力体,
8.如图所示圆柱体,其左半部在静水作用下受到浮力,则圆柱体在该浮力作用下将(D)。
A.匀速转动B.加速转动C.减速转动D.固定不动
1.1个工程大气压=(ABC)。
A.98kPaB.10mH2OC.1.0kgf/cm2D.101.3kN/m2E.760mmHg
2.下列关于流体压强的说法中,正确的有(ABE)。
A.绝对压强不能为负B.相对压强可正可负
C.相对压强只能为正D.真空压强可正可负
E.真空压强不能为负
3.如图所示形状各异的盛水容器的底面积和水深均相等,但盛水量各不相同,则作用在容器底面的静水总压力相等的有(ABCDE)。
4.图示ab曲面的压力体图中,不正确的有(ABCD)。
静止流体的法向应力等于零。
(×
简述静止流体中的应力特征。
特征1:
方向性,即静止流体的应力方向垂直指向作用面。
特征2:
大小性,即静止流体内任一点的应力大小与作用方位无关,只与改点的空间坐标有关,。
五、计算分析题
1.一封闭水箱如图所示,已知金属测压计读数Pa,金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m,试求液面的绝对压强和相对压强。
【解题要点】由得水箱液面的相对压强
绝对压强或93.1kPa
2.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知,试求A点的真空压强及真空度。
【解题要点】真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。
由题意
得A点真空压强
及真空度
3.如图所示绕铰链C转动的自动开启式矩形平板闸门。
已知闸门倾角为,宽度为,闸门两侧水深分别为和,为避免闸门自动开启,试求转轴C至闸门下端B的距离。
【解题要点】为避免闸门自动打开,由理论力学知必有关系
式中
故
4.利用检查井作闭水试验检验管径的市政排水管道施工质量。
已知排水管堵头形心高程为256.34m,检查井中水面高程为259.04m,试求堵头所受的静水总压力大小。
【解题要点】排水管堵头形心处的相对压强
堵头所受的静水总压力
5.试绘制图中AB壁面上的压力体。
(a)(b)(c)
【解】图(a)为实压力体
图(b)为虚压力体
图(c)为虚压力体
6.如图所示盛水(重度为)容器由半径为的两个半球用个螺栓连接而成,已知测压管水位高出球顶,试求每个螺栓所受的拉力。
压力体图
【解题要点】取上半球为隔离体,由,得
式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力,由上半球面的压力体计算得
故每个螺栓所受的拉力为
第3章流体动力学理论基础
1.在恒定流中,流线与迹线在几何上(D)。
A.相交B.正交C.平行D.重合
2.均匀流过流断面上各点的(B)等于常数。
A.B.C.D.
3.已知突然扩大管道突扩前后管段的管径之比,则突扩前后断面平均流速之比(A)。
A.4B.2C.1D.0.5
4.皮托管测量测量(A)仪器。
A.点流速B.点压强C.断面平均流速D.流量
5.文丘里管是测量(D)的仪器。
6.关于水流流向的正确说法是(D)。
A.水一定是从高处向低处流
B.水一定是从流速大处向流速小处流
C.水一定是从压强大处向压强小处流
D.水一定是从机械能大处向机械能小处流
7.流速水头的表达式为(B)
A.B.C.D.
8.应用恒定总流的动量方程解题时,中不应包括(A)。
A.惯性力B.压力C.摩擦力D.重力
二、简答题
何谓渐变流?
恒定渐变流过流断面上具有哪两个重要特性?
答案要点:
渐变流是指各流线接近于平行直线的流动
渐变流过流断面近似为平面
恒定渐变流过流断面上流体动压强近似地按静压强分布,即同一过流断面上z+p/γ=常数
三、计算分析题
1.某供水系统如图所示,已知圆筒水箱直径mm,水管直径mm,若某时刻测得水管中断面平均流速m/s,试求该时刻水箱中水面下降的速度。
【解题要点】据连续性方程
得
2.某输水管路的过渡段如图所示。
已知管径,相对压强,断面平均流速m/s,A、B两点高差m。
试判明管内水流流向,并计算管路过渡段的水头损失。
【解题要点】据连续性方程
取0-0基准面,则A、B两断面的机械能分别为
因,故知水流流向为A→B。
管路过渡段的水头损失由伯努利方程
3.如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径mm,管轴上A、B两点高差400mm,U形水银差压计读数=300mm,管流速度m/s,相对压强,,试求相对压强和A、B两断面间的机械能损失。
【解题要点】由差压计原理
由伯努利方程
考虑到,得A、B两断面间的机械能损失
4.如图所示,为测流需要,在宽度m的平底矩形断面渠道的测流段,将渠底抬高0.3m。
若测得抬高前的水深为1.8m,抬高后水面降低0.12m,水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算,试求渠道流量。
【解题要点】上游水深,下游水深
据连续性方程
得
(1)
取图示基准面(0-0)、过流断面(1-1、2-2)和计算点(过流断面与液面的交点),从1→2列伯努利方程()
得
(2)
联立
(1)、
(2)两式,得
故渠道流量
第4章量纲分析与相似理论
1.下列各组物理量中,属于同一量纲的是(D)。
A.密度、运动黏度、动力黏度B.流速系数、流量系数、渗流系数
C.压强、压力、切应力D.管径、水深、水头损失
2.下列各组合量中,不属于无量纲量的是(D)。
A.B.
C.D.
3.已知压力输水管模型试验的线性比尺,若原、模型采用同一流体,则其流量比尺和压强比尺分别为(A)。
A.B.C.D.
4.弗劳德数的物理意义在于反映了(B)之比。
A.黏性力与惯性力B.惯性力与重力
C.压力与重力D.重力与黏性力
1.下列命题中,正确的有(ABD)。
A.单位表征物理量的大小B.量纲表征物理量的类别
C.基本物理量的选取具有唯一性D.基本量纲的选取具有独立性
E.表面张力系数是无量纲量
2.水力相似一般应包括(ABCDE)。
A.几何相似B.运动相似C.动力相似
D.边界条件相似E.初始条件相似
三、计算分析题
1.用石料进行某城市堆石防波堤模型实验。
已知模型石料每块重N,当浪高cm时防波堤破坏。
若原型中防波堤需承受浪高m,试求每块石料的最小重量。
【解题要点】假定与其它各物理量之间呈指数形式的乘积组合,即
这里为无量纲系数。
将上式写成量纲方程
以基本量纲(M,L,T)表示式中各物理量量纲,有
由物理方程的量纲和谐原理可知,等式两端同名量纲的指数应相等,即
解此三元一次方程组,得,故临界流速的公式结构为
式中,无量纲系数由实验确定。
2.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征,拟取线性比尺进行水工模型实验。
已知原型涵洞的宽度m,高度m,洞内设计水深m和设计流速m/s。
试确定模型的几何尺寸和模型流量。
【解题要点】线性比尺为
因原、模型采用同一材料,所以
故
第5章流动阻力与水头损失
1.边长为的有压方管与直径为的有压圆管的水力半径之比(B)。
A.>
1B.=1C.<
1D.无法确定
2.已知边长为的有压方管与直径为的有压圆管的管长、流量、沿程阻力系数均相等,则其相应的沿程水头损失之比(C)。
A.>
3.已知某变径有压管段的管径之比,则相应的雷诺数之比(B)。
A.1B.2C.3D.4
4.水深等于半径的半圆形明渠的水力半径(A)。
A.1/2B.1/3C.1/4D.1/5
5.圆管层流运动过流断面上的最大流速与平均流速之比(C)。
A.4B.3C.2D.1
6.下列关于沿程水头损失与断面平均流速的关系,不正确的是(C)。
A.层流区,B.紊流光滑区,
C.紊流过
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