第一章流体力学部分练习题及答案.ppt

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1、伯努利方程的实质是 和 守恒。 理想流体忽略了实际流体的 和 。 直径0.8m的总管中水流速度为1m/s，则四根直径均为0.4m分水管中水流速度为 。 变直径管流中，细断面直径d1，粗断面直径 d2=2d1，则粗细断面雷诺数关系是 。 边长分别为a、b的长方形过流断面，其水力半径为 相当直径（当量直径）为 。,填空题,机械能,压强能,粘滞性,压缩性,1m/s,断面平均流速 与实际流速 u 的区别是 。 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ，其适用条件是 。 ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动

2、,理想流体伯努力方程 常数中，其中 称为 水头。 稳定流动的流线与迹线 。 雷诺数之所以能判别 ，是因为它反映了 和 的对比关系。 理想气体伯努力方程 中 ， 称 ， 称全压， 称总压。,测压管,重合,流态,惯性 力,粘性力,势压,有两个圆形管道，管径不同，输送的液体也不同，则流态判别数（雷诺数）不相同。 “只有当过水断面上各点的实际流速均相等时，水流才是均匀流”，该说法是否正确？为什么？ 不对。均匀流是指运动要素沿程不发生改变，而不是针对一过水断面。 在一直管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与局部水头损失。 边界层内流体流动与粘性底层流体流动都属于层流。 渐变流任意两个过流断面的 静

3、水压强可以用测压管来测量，而动水压强则不能用测压管来测量。,判断题,X,X,X,X,X,在位置高度相同，管径相同的同一管道的两断面上，其势能、动能都相等。 运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。 对 在均匀流中，任一过流断面上的流体动压强呈静压强分布特征。 对 均匀流过流断面是一平面，渐变流过流断面近似平面。 对 孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。 “水一定由高处向低处流” 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。,5,X,X,X,想一想：为什么在总流分析法中需引入断面平均流速？

4、 因为总流过水断面上各点的流速是不相等的。为了简化总流的计算，所以引入了断面平均流速来代替各点的实际流速。 实际水流中存在流线吗？引入流线概念的意义何在？ 不存在。引入流线概念是为了便于分析流体的流动，确定流体流动趋势。 恒定流、均匀流各有什么特点？ 恒定流是指各运动要素不随时间变化而变化， 恒定流的流线、迹线重合，且时变加速度等于0。 均匀流是指各运动要素不随空间变化而变化， 均匀流，位变加速度等于0。,简答题,6,问题：总流能量与元流能量方程有什么不同点？ 1）以断面的平均流速 代替元流中的点流速 ； 2）以平均水头损失 代替元流的水头损失； 3）各项反映的是整股水流的能量代替某一元流的能

5、量。 问题：有人说“均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 答：流动均匀与否是对流程而言，流动恒定与否是相对时间而言，这是判别流动的两个不同标准。因此，这种说法是错误的。 问题：怎样判别粘性流体的两种流态层流和紊流？ 答：用下临界雷诺数Rec来判别。当雷诺数Re Rec时，流动为紊流。 当为圆管流时, 当为明渠流时 。(R为水力半径),7,问题：为何不能直接用临界流速作为判别流态（层流和紊流）的标准？ 答：因为临界流速跟流体的粘度、流体的密度和管径（当为圆管流时）或水力半径（当为明渠流时）有关。而临界雷诺数则是个比例常数，对于圆管流为2000，对于明渠流为500

6、，应用起来非常方便。 当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？ 答：随 d 增大，Re 减小。 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？ 答: 层流为抛物线分布，紊流为对数曲线分布。,8,如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： （1）当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？ （2）当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？ （3）恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？,答：（1）是恒定流。、是均匀流，是非均匀流。 （2）管中为非恒定流。 （3）有。管段

7、相当长为渐变流，管段较短为急变流。,9,问题：在静止流体中，各点的测压管水头是否相等？在流动流体中？ 答：相等，均匀流、渐变流中同一断面上各点测压管水头相等，急变流中不相等。 何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布是否均匀有无关系？ 答：均匀流是指流线是平行直线的流动， 非均匀流是流线不是平行直线的流动， 这个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。,10,雷诺数的物理意义？它为什么能用来判别流态？ 答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘性力占主导,受粘性力的约束，流体质点做规则运动。紊流时惯性力占主导，受到干扰形成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点

8、互相掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？ 答: 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大； 当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。,11,为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别准则？ 答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面形状有关。 当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？ 答：不变，下临界雷诺数只取决于水流边界形状，即水流的过水断面形状。 两个不同管径的管道，通过不同粘滞性的液体，它们的临界雷诺数是否相同？ 答: 不一定。

9、 能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？ 答: 有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性，二是因为固体边界条件的影响。,12,13,实际液体恒定总流的能量方程的适用条件 及方程中，z、 、 、hl 的物理意义分别是什么？ 条件： 恒定流质量力仅为重力不可压缩液体渐变流断面断面间无分流和汇流。（ 5分） z 单位重量液体过流断面所具有的位能（重力势能）、位置高度或位置水头。 单位重量液体过流断面所具有的压强（压强势能）或压强水头。 总流单位重量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头。 hl 总流两过水断面间单位重量液体的平均能量损失或水头损失。,14,15,实际气体恒

10、定总流的能量方程中各项的物理意义分别是什么？,选择题,例. 如图所示，p 表示绝对压强，pa表示大气压强，在试在图中括号内填写所表示的压强。,问题：一元流动是 A、均匀流； B、速度分布按直线变化； C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； D、限于直线流动。,C,16,问题：恒定流是 A、流动随时间按一定规律变化； B、流场中任意空间点的运动要素不随时间变化； C、各过流断面的速度分布相同； D、各过流断面的压强相同。 问题：按连续介质的概念，流体质点是指 A、流体的分子； B、流体内的固体颗粒； C、几何的点； D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子 的微元体。,B,D,1

11、7,问题：理想流体的特征是 A、粘度是常数； B、不可压缩； C、无粘性； D、符合pV = RT。 问题：水平放置的渐扩管如图所示，如忽略水头损失，断面形心点的压强有以下关系： p1 p2； B. p1 = p2 ；C. p1 p2； D. 不定。,C,C,18,相对压强的起点是： (a)绝对真空； (b)1个标准大气压； (c)当地大气压； (d)液面压强。 流线与流线通常情况下 。 A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切 C、仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的条件是 。 A、理想流体 B、粘性流体 C、可压缩流体 D、不

12、可压缩流体,C,D,C,某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1Mpa，该点的绝对压强为： (a)65000Pa； (b)55000Pa； (c)35000Pa； (d)165000Pa 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； (b)p=pabs+pa； (c)pv=pa-pabs； (d)p=pv+pa 某风管的断面尺寸为 ，则该风管的当量直径是 。 A、240mm B、250mm C、300mm D、200mm,(a)65000Pa； (b)55000Pa； (c)35000Pa； (d)165000Pa,(a)pabs

13、=p+pv； (b)p=pabs+pa； (c)pv=pa-pabs； (d)p=pv+pa,A,在密闭容器上装有 U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为 (a)p1=p2=p3； (b)p1p2p3； (c)p1p2p3； (d)p2p1=p3。 工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为 A13800 B2320 C2000 D1000,C,如图所示， ，下述静力学方程哪个正确？,B,静止流体的点压强值与 无关 A：位置 B：方向 C：流体的密度 在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足 A BPC C D 静止流体中任意形状平面壁上压力

14、值等于_ 处静水压强与受压面积的乘积。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心;,B,A,C,流体在静止时 （ ）。 A既可以承受压力，也可以承受剪切力 B既不能承受压力，也不能承受剪切力 C不能承受压力，可以承受剪切力 D可以承受压力，不能承受剪切力 如图所示，安装高度不同、其他条件完全相同的三根长管道的流量关系为（ ）。 AQ1 = Q2 = Q3 BQ1Q2Q3 CQ1Q2Q3 DQ1Q2 = Q3,D,D,雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速 Vcr 和由紊流向层流过渡的临界流速 Vcr 之间的关系是( )。 A. Vcr Vcr B. Vcr

15、Vcr C. Vcr = Vcr D. 不确定 如图所示 （ ）。 A. p0=pa； B. p0pa； C. p0pa； D. 无法判断。,B,B,问题：能量方程中 表示 A.单位重量流体具有的机械能； B.单位质量流体具有的机械能； C.单位体积流体具有的机械能； D.通过过流断面单位重量流体的总机械能。 问题：在应用恒定总流的能量方程，可选用图中的那几个断面，作为计算过水断面。 A. 1，2，3，4，5； B. 1，3，5； 2，4； D. 2，3，4。,A,B,所选取的两过水断面必须是渐变流断面，但两过水断面间可以是急变流。,26,管道中液体的雷诺数与（ ）无关。 A. 温度 B. 管

16、径 C. 流速 D. 管长 某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。液体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（ ）。 A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流 等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 （ ） A呈抛物线分布 B. 呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布 等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ ） A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍,D,C,B,D,27,圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ ）成正比. A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 圆管的水力半径是 ( ) A

17、. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 判断层流和紊流的临界雷诺数是( ) A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数 C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均 雷诺数的物理意义表示（ ） A.粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。,C,B,C,B,28,问题：实际流体在等直管道中流动，在过流断面1，2上有A，B，C点，则下面关系式成立的是： A. B. D. D，过流断面上各点势能为 常数，而且断面上各点的平均动能 相同。 问题：一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为

18、水平面，1, 2, 3, 4为面 上各点，各点的运动物理量有以下关系： B. C. D.,C,29,问题:如图所示管路系统中流体作实际运动，恒定。圆管等直径，则下述判断正确的是： A.该管路系统上点3和5的测压管水头相等； C.该管路系统上点1的动水压强 p1= g水h1； B.该管路系统上点7的测压管水头大于6点的测压管水头； D.该管路系统上点2 和 8 的动水压强 p1= p8= pa。 粘性流体的粘滞系数是由： A. 流体本身性质决定，与温度有关 B. 流体本身性质决定，与温度无关 C. 温度有关，与流体本身性质决定,A,A,30,设理想流体在水平管道中作稳定流动，其粗细不均匀，则细处

19、的流速和压强为： 流速大，压强大；B. 流速大，压强小；C. 流速小，压强大 如图，一贮有液体开口容器，侧壁上开有一小孔，小孔面积远小于容器的截面积，则小孔处的流体流速为： B. C. D. 表明任何液体质点从小孔中流出的速度与它从 h 高度处自由落下速度相等。,B,B,31,问题：图中的出流属于 A.孔口出流 ； B.淹没出流 问题：薄壁小孔淹没出流时，其流量与 有关。 A.上游行进水头； B.下游水头； C.孔口上、下游水面差； D.孔口壁厚。 请写出图中两个孔口Q1 和 Q2 的流量关系式（A1= A2)。图1：Q1 Q2；图2：Q1 Q2。（填、 或）,A,C,图1 图2,32,绝对压

20、强pabs、相对压强p、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是 。( ) A、 pabs = p+ pv B、p = pabs + pa C、 pv = pa - pabs 流线与流线通常情况下 。 A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切 C、仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切 一维流动中，“截面积大处速度小，截面积小处速度大”成立的条件是 。 A、理想流体 B、粘性流体 C、可压缩流体 D、不可压缩流体 某风管的断面尺寸为300mm、200mm ，则该风管的当量直径是 。 A、240mm B、 250mm C、 300mm D、 200mm,C,C,D,A,例：某段自来水管，d=

21、100mm，v=1.0m/s。水温10，（1）试判断管中水流流态？（2）若要保持层流，最大流速是多少？,解:（1）水温为10时，水的运动粘度0.0131cm2/s,计算题,34,有一钢板制风管，断面尺寸400mm200mm，管内气流平均速度为1.5m/s，气体运动粘滞系数为15.010-8 m2/s，判断管内气体的流态？ 解： 所以管内气体为紊流流动。,例 如图示，轴流式风机的吸入管，内径D = 0.3m，水测压计读数h = 0.25m，空气容重 =12.6N/m3，求风机的风量。,【解】 选管轴线为基准面，计算断面1-1距进口足够远。列1-2断面间的能量方程，并不计能量损失。,解得,故风量,

22、37,例 图示锥形水管，1-1断面直径 d1= 0.15m，中心点A的压强为7.2kN/m2，2-2断面直径 d2= 0.3m ，中心点B的压强为6.1kN/m2，断面平均流速 v2 = 1.5m/s，A、B两点高差为1m。试判别管中水流方向，并求两断面间的水头损失。,38,【解】 由连续性方程,以过A点的水平面为基准面，计算两断面的总水头（单位机械能）,39,因 ，故水流方向是 。,水头损失,讨论：,判断水流方向的依据是总水头由大到小，即单位机械能沿流减小，因流动阻力而转化为热能（能量损失或水头损失）。而不能片面地根据位置高低或压强大小去判断。,41,某大楼由铺设在地下的同一自来水管道供水，打开二楼的水龙头测得水流速为12.0m/s，求打开一楼的水龙头流速，设大楼的楼层高为4m。（14.9m/s） 变截面水管宽部分的面积 S1= 0.08cm2，水管窄部分面积 S2 = 0.04cm2，水管中的压强降落是 25 Pa，求粗管中液体流动速度。（ = 1.595 kg/m2）（0.125m/s） 水管里的水在压强P =4105 Pa的作用下流入房间，水管的内直径为2.0cm，管内水的流速为4.0m/s，引入到5m高处二层楼浴室的水管，内直径为1.0cm，试求浴室内水的流速（16）和压强（2.23105）。（已知水的密度为1）,42,