流体力学各章节复习要点.doc

第一章一、名词解释 1.理想流体：没有粘性的流体2.惯性：是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。3.牛顿内摩擦力定律：流体内摩擦力T的大小与液体性质有关，并与流速梯度和接触面A成正比而与接触面上的压力无关。4.膨胀性：在压力不变条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。5.收缩性：在温度不变条件下，流体在压强作用下，体积缩小的性质。6.牛顿流体：遵循牛顿粘性定律得流体。二、填空题1.流体的动力粘性系数，将随流体的（温度）改变而变化，但随流体的（压力）变化则不大。 2.动力粘度的国际单位是（或帕秒）物理单位是（达因秒/厘米2或）。3.运动粘度的国际单位是（米2/秒、 ），物理单位是（沱 ）。4.流体就是各个（质点）之间具有很大的（流动性）的连续介质。5.理想流体是一种设想的没有（粘性）的流体，在流动时各层之间没有相互作用的（切应力），即没有（摩擦力） 三、单选题 1. 不考虑流体粘性的流体称（ ）流体。 AA 理想 B 牛顿 C 非牛顿 D 实际2温度升高时，空气的粘性（ ） B A变小 B变大 C不变 D不能确定 3运动粘度的单位是（ ） BAs/m2 Bm2/s CNm2/s DNs/m24与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是（ ） C A切应力与速度 B切应力与剪切变形 C切应力与剪切变形速度 D切应力与压强5200体积为2.5m3的水，当温度升至800时，其体积变化率为（ ） C 200时：=998.23kg/m3; 800时: =971.83kg/m3A2.16% B1.28% C2.64% D3.08%6温度升高时，水的粘性（ ）。 A A变小 B变大 C不变 D不能确定 2动力粘度与运动粘度的关系为（ ）。 BA B C D3静止流体（ ）剪切应力。 C A可以承受 B能承受很小的 C不能承受 D具有粘性时可以承受5使水的体积减小0.1%时，应增大压强为（ ）（K=2000MPa）。 AA2.0MPa B2.6MPa C2.5MPa D2.7MPa 四、简答题： 1当温度升高时，液体的【动力】粘度值为什么会减小？液体的粘性力主要来自相邻流动层间分子的内聚力；随着温度的升高，液体分子热运动加剧，液体分子间的距离变大，因而分子间的内聚力将随之减小，故 【动力】粘度值减小。2当温度升高时，气体的【动力】粘度值为什么会增大？气体的粘性力主要来自相邻流动层分子的横向动量交换的结果，温度升高，使这种动量的交换也加剧。因而内摩擦力或【动力】粘度值将增大。第二章一、名词解释 1.位置水头：某点在基准面以上的高度2.等压面：压强相等的空间点构成的面（平面或曲面）称为等压面。3.流线：某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，该曲线上的每个质点的流速方向都与这条曲线相切。4.相对压强：以当地大气压为基准起算的压强，以符号P表示。5.真空度：当某点的压强小于当地大气压强，我们称该点处于真空状态。该点压强小于当地大气压的值（绝对值），称为真空度。6.绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准算起的压强，以符号表示。二、填空题11at=（ 98000 Pa 或0.1M Pa ）Pa=（ 104 ）mm水柱。21atm=（ 1.033 ）at=（ 760 ）mm汞柱。 3.任意形状平面上的静水总压力的大小等于受压面（面积）与其（形心点）的压强乘积。4.在静止流体中各点单位质量流体所受（表面力）力和（质量力）力相平衡。 5.压强的单位是Pa，或直接用（ ）和（ ）表示。、6.液柱单位中，压强也可用液柱高度计量，常用单位是（ m ）水柱、mm水柱或（汞柱）表示。7.若压强 p F阻2 F阻3 BF阻1 F阻2 F阻3 CF阻1= F阻2 = F阻3 D不能确定3用直径d=100mm的管道，输送量为10kg/s，输磅水，如水温为5，动力粘度=1.51910-3Pas，工程上，判定管内水的流态为（ ）。 BA层流 B紊流C层流向紊流过渡 D不能确定4用直径d=100mm的管道，输送量为10kg/s，输送石油，已知石油密度=850kg/m3,运动粘度=1.14cm2/s，工程上，判定管内石油的流态为（ ）。 AA层流 B紊流C层流向紊流过渡 D不能确定5.（ ）的管道称为长管。 C A只计局部损失 B计算全部损失C只计沿程损失 D长度较短6.圆管均匀流断面上速度在轴心处的值（ ）。 AA最大 B平均 C最小 D不定7. 动能修正系数在层流时的值是（ ）。 DA 1 B 1.1 C 1.5 D 2 8欲一次测到半径为R的圆管层流中断面平均流速V，应当将测速仪器探头放置在距管轴线（ ）处。 D A 1/2R B 2/3R C 0.866R D 0.707R9. 圆管直径在数值上等于（ ）倍的水力半径。 CA 2 B 3 C 4 D 5 10水力半径在数值上等于圆管直径的（ ）倍。 CA1/2 B2C1/4 D4五、简答题： 1.简述紊流掺混的原因。假设流体原来做直线层流运动。由于某种原因的干扰，流层发生波动。于是在波峰一侧断面受到压缩，由连续性方程可知，断面积越小，流速增大；根据伯努利能量方程可知，流速增大，压强降低；在波谷一侧由于过流断面增大，流速减小，压强增大。因此流层受到纵向与流线相交的压差作用。这将使波动进一步加大，终于发展成涡体。涡体形成后，由于其一侧的旋转切线速度与流动方向一致，故流速较大，压强较小。而另一侧旋转切线速度与流动方向相反，流速较小，压强较大。于是涡体在其两侧压强差作用下，将由一层转到另一层，这就是紊流掺混的原因2.简述液流阻力产生原因（包括内因和外因）。外因：（1）与过流断面面积、几何形状有关（水力半径越大，液流阻力越小） （2）与管道的长度有关（管道越长，液流阻力越大） （3）与管道的粗糙度有关（粗糙度越大，液流阻力越大） 内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性以及质点发生撞击引起运动速度变化表现出的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。六、计算题： 1某钢板制风道，断面尺寸为600mm300mm，管长100m管内平均流速v=10m/s。空气温度t=20。求压强损失Pf。（当t=20时， 根据钢板制风道粗糙与Re查得 ）(1)当量直径 (2)由达西公式：2.如图5所示，油的流量Q=77cm3/s,流过直径d=6mm的细管，在L=2m长的管段两端水银压差计读数h=30cm，油的密度=900kg/m3,求油的动力粘度和运动粘度的值。（1）断面1-1至断面2-2的伯努利方程 （2）假设管中为层流，则细管中平均流速 由达西公式：圆管层流时：由此可以肯定假设层流是正确的； （3） 油的动力粘度和运动粘度的值 3. 密度=850kg/m3,粘性系数=1.5310-2Pas的油，在管径d=100mm的管道内流动，流量等于0.5/s。（1）试判别流态；（2）试求管轴心处的速度；沿程损失系数，管壁处切应力，单位管长的能量损失J。（1） 故流动属于层流。（2）管轴心最大速度umax 沿程损失系数： 管壁处的切应力： 沿程损失系数：圆管层流时： 第五章一、名词解释 1.并联管道：两结点间由两条或两条以上的管道连接而成的组合管道2.小孔口：作用于断面上的水头H，孔口直径为d, 当d1/10H时，孔口属于小孔口。3.长管：局部损失和流速水头可以忽略的管道。4.自由出流：流体经孔口（管路）流入大气的出流。 5. 串联管道：由不同直径的几段管道顺次连接而成的管道称为串联管道。二、填空题1.按布置方式可将管网分为（ 树状 ）管网和（ 环状 ）管网两大类。2.当在容器的孔口处接上断面与空口形状相同、长度（ =（34）d ）（d为管道直径）的短管，此时的出流称为管嘴出流，此短管称为（管嘴）。3.薄壁小孔出流时，出口截面有（ 收缩 ）现象。4. 流动阻力损失分（沿程）阻力损失和（ 局部 ）阻力损失两大类。 三、单选题 1在相同条件下，小孔口流量（ ）短管嘴流量。 AA小于 B等于C大于 D不定2（ ）的管道称为长管。 DA不计速度水头 B不计局部损失C只计局部损失 D只计沿程损失3在相同条件下，小孔口流量（ ）短管嘴流量。 AA小于 B等于 C大于 D不定四、判断题1、并联管路总损失大于任一支管的阻力损失。（）2、并联管路总阻力系数大于任一支管的阻力系数。（）五、简答题： 1.画图说明管嘴出流的类型（a）圆柱形外管嘴（b）圆柱形内管嘴（c）收缩圆锥形管嘴（d）扩大圆锥形管嘴（e）流线形管嘴六、计算题： 1.如图4所示为由三段简单管道组成的串联管道。管道为铸铁管，粗糙系数n=0.0125,d1=250mm, =400m, K1=618.5/s; d2=200mm, =300m K2=341/s; d3=150mm, =500m, K3=158.4/s;总水头H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。计算各段的水头损失并累加，得: 通过管道的流量为： 各管段的水头损失分别为： 2.在如图4所示的并联管路中，d1=150mm, =500m, K1=158.4/s; d2=150mm, =400m K2=158.4/s; d3=200mm, =1000m, K3=341/s; 总流量Q=1000m3/s, n=0.0125。求每一管段通过的流量Q1、Q2、Q3及A、B两点间的水头损失。根据并联管道两结点之间水头差相等的关系，有： 则有： 根据结点流量连续性原理，有： 计算得： A，B两点间的水头损失为：第六章四、简答题：1.简述明渠均匀流形成的条件。（1）渠道为长直棱柱体顺坡明渠（2）水流为恒定流，流量沿程不变，无支流的汇入与分出。（3）渠道表面粗糙系数沿程不变（4）渠道中无闸门、坝体或跌水等建筑物对水流的干扰。2.简述明渠均匀流的特性（1）流线均为互相平行的直线，水深、过水断面的形状及尺寸沿程不变。（2）过流断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变，因此，流体的动能修正系数、流速水头沿程不变。（3）水面线与渠底平行，故水面线与底坡线平行。由于明渠均匀流的水面线即为测压管水头线，流速水头沿程不变，故测压管水头线与总水头线平行。六、计算题： 1.由水塔沿管长l=3500m,管径d=300mm的清洁管（n=0.011）向工厂输水，已知安置水塔的地面标高z0=130m，工厂地面高程zb=110m，工厂所需水头Hz=25m，现需保证供给工厂的流量Q=0.085m3/s，试求水塔内自由液面离地面的高度H。2.某渠道断面为梯形，底宽b =3m，边坡系数m =2.5，粗糙系数n =0.028，底坡i =0.02，当水深h =0.8m时，试求该渠道的输水流量Q过水断面面积：湿周：水力半径：谢才系数按曼宁公式计算：所以该渠道的输水流量为：3.某工厂有三个车间，各车间用水量分别为q1=0.05m3/s, q2=0.04m3/s, q3=0.03m3/s,各车间水平敷设的铸铁管管长及所用管径分别为l1=500m、d1=400mm, l2=400m、d2=300mm, l3=300m、d3=200mm,粗糙度均为n=0.012，车间所需自由水头Hz皆为10m.因地势平坦，管道埋深较浅，地面高差可不考虑，试求水塔水面距地面的高度H。解：各管段的通过流量分别为： 各管道流量模数分别为：水塔水面距地面高度H，除了应满足克服各管沿程阻力外，尚需保证管道最远点所需之自由水头Hz。 第七章四、简答题：1试描述堰流的类型。 工程上一般以堰顶的厚度与堰上水头的比值大小，将堰流分成3种类型。薄壁堰：，（堰宽与水流接触仅为一条直线，对水流无影响的堰）实用堰：堰顶对水流有一定影响，水流形成一连续降落状的堰宽顶堰： 堰顶对水流有显著影响，在堰顶一次跌落后形成一段与堰顶近乎平行的水流；如下游水位较低，水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。2. 简单绘出并说明三种薄壁堰。（1）矩形薄壁堰（2）三角形薄壁堰（3）梯形薄壁堰矩形薄壁堰无侧向收缩、自由出流时水流最稳定，测量精度高；三角形薄壁堰当流量时，减少误差而广为使用；19