《工程流體力學(xué)》綜合復(fù)習(xí)資料.doc

中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程流體力學(xué)綜合復(fù)習(xí)資料一、 單項(xiàng)選擇1、實(shí)際流體的最基本特征是流體具有 。 A、粘滯性 B、流動(dòng)性 C、可壓縮性 D、延展性2、 理想流體是一種 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運(yùn)動(dòng) C、運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有摩擦力3、作用在流體的力有兩大類，一類是質(zhì)量力，另一類是 。 A、表面力 B、萬有引力 C、分子引力 D、粘性力4、靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點(diǎn)靜壓強(qiáng)為，則其 。 A、 B、 C、 D、6、液體總是從 大處向這個(gè)量小處流動(dòng)。 A、位置水頭 B、壓力 C、機(jī)械能 D、動(dòng)能7、高為h的敞口容器裝滿水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的靜水總壓力為 。A、 B、 C、 D、8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動(dòng)，在過流斷面1和2截面上流動(dòng)參數(shù)關(guān)系為 。A、 B、 C、 D、A、 B、 C、 D、9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水頭損失等于 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長(zhǎng)管的水頭損失 C、各管的水頭損失10、在相同條件下管嘴出流流量 于孔口出流流量，是因?yàn)?。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當(dāng)于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積二、填空題1、空間連續(xù)性微分方程表達(dá)式 。2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式（水平分力） 和（垂直分力） 。3、動(dòng)能修正系數(shù)的物理意義是： 。4、長(zhǎng)管是指 。5、歐拉數(shù)表達(dá)式為 ，其物理意義是 。6、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過流量為 L/s。7、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是 ，其國(guó)際單位是 。8、因次分析的基本原理是： 具體計(jì)算方法分為兩種 。9、斷面平均流速V與實(shí)際流速u的區(qū)別是 。10、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為 ， 其適用條件是 。11、泵的揚(yáng)程H是指 。12、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為 。13、計(jì)算水頭損失的公式為 與 。14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，其適用范圍是 。15、壓力中心是指 。三、簡(jiǎn)答題1、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。2、節(jié)流式流量計(jì)的工作原理。3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？4、溫度對(duì)流體粘度的影響。5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。6、等壓面的定義及其特性。7、靜止流體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式。8、寫出實(shí)際總流的伯努利方程并說明適用條件和各項(xiàng)意義。9、分析流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因。10、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)的定義。11、串聯(lián)管路的水力特性。12、水力半徑的定義式。13、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。14、因次分析方法的基本原理。15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。16、壓力管路的定義。17、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問題。18、作用水頭的定義。19、噴射泵的工作原理。20、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。四、計(jì)算題1、 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長(zhǎng)度，水的運(yùn)動(dòng)粘度，水池液面表壓強(qiáng)，過濾器兩端接汞-水壓差計(jì)，設(shè)流動(dòng)狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。求：（1）吸入段水頭損失（2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。注：1-帶保險(xiǎn)活門 2-彎頭3-過濾器 4-閘門2、有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長(zhǎng)，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長(zhǎng)，管徑為。求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。3、直徑257的長(zhǎng)輸管線，總長(zhǎng)，起點(diǎn)高程，終點(diǎn)高程，輸送相對(duì)密度（比重）的原油，運(yùn)動(dòng)粘度，設(shè)計(jì)輸量為，求總壓降。（按長(zhǎng)管計(jì)算）五、推導(dǎo)題1. 試推導(dǎo)流體歐拉平衡微分方程式。2. 試推導(dǎo)理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程式。3、氣體中聲速C依賴于密度、壓強(qiáng)、粘度。試用因次分析法導(dǎo)出聲速C的一般表達(dá)式。4、試應(yīng)用伯諾利方程與水頭損失公式推導(dǎo)孔口的定水頭自由泄流的流量計(jì)算公式。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1、實(shí)際流體的最基本特征是流體具有 A 。 A、粘滯性 B、流動(dòng)性 C、可壓縮性 D、延展性2、 理想流體是一種 C 的流體。 A、不考慮重量 B、 靜止不運(yùn)動(dòng) C、運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有摩擦力3、作用在流體的力有兩大類，一類是質(zhì)量力，另一類是 A 。 A、表面力 B、萬有引力 C、分子引力 D、粘性力4、靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式 B 。 A、 B、 C、 5、若流體內(nèi)某點(diǎn)靜壓強(qiáng)為，則其 B 。 A、 B、 C、 D、6、液體總是從 C 大處向這個(gè)量小處流動(dòng)。 A、位置水頭 B、壓力 C、機(jī)械能 D、動(dòng)能7、高為h的敞口容器裝滿水，作用在側(cè)面單位寬度平壁面上的靜水總壓力為 B 。A、 B、 C、 D、8、理想不可壓縮流體在水平圓管中流動(dòng)，在過流斷面1和2截面上流動(dòng)參數(shù)關(guān)系為 D 。A、 B、 C、 D、9、并聯(lián)管路的并聯(lián)段的總水頭損失等于 C 。 A、各管的水頭損失之和 B、較長(zhǎng)管的水頭損失 C、各管的水頭損失10、在相同條件下管嘴出流流量 B 于孔口出流流量，是因?yàn)?。 A、小，增加了沿程阻力 B、大，相當(dāng)于增加了作用水頭 C、等，增加的作用水頭和沿程阻力相互抵消 D、大，沒有收縮現(xiàn)象，增加了出流面積二、填空題1、空間連續(xù)性微分方程表達(dá)式 。2、靜止液體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式（水平分力） 和（垂直分力） _ 。3、動(dòng)能修正系數(shù)的物理意義是： 總流有效斷面的實(shí)際動(dòng)能與按照平均流速算出的假想動(dòng)能的比值 。4、長(zhǎng)管是指 和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失可以忽略的流動(dòng)管路 。5、歐拉數(shù)表達(dá)式為 ，其物理意義是 壓力與慣性力的比值 。6、某輸水安裝的文丘利管流量計(jì)，當(dāng)其汞-水壓差計(jì)上讀數(shù)，通過的流量為，分析當(dāng)汞水壓差計(jì)讀數(shù)，通過流量為 3 L/s。7、運(yùn)動(dòng)粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系是流體的運(yùn)動(dòng)粘度為動(dòng)力粘度與同溫度下該流體密度之比 ，其國(guó)際單位是 /S 。8、因次分析的基本原理是： 很多物理量都是有因次的，若干物理量總能以適當(dāng)?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。 具體計(jì)算方法分為兩種 量綱分析法（瑞利法）和定理 。9、斷面平均流速v與實(shí)際流速u的區(qū)別是過流斷面上各點(diǎn)的實(shí)際流速是不相同的，而平均流速在過流斷面上是相等的。10、實(shí)際流體總流的伯諾利方程表達(dá)式為 ， 其適用條件是 定常（穩(wěn)定），不可壓縮，質(zhì)量力只有重力，兩個(gè)計(jì)算斷面均為緩變流斷面，且兩個(gè)計(jì)算斷面之間有共同的流線經(jīng)過 11、泵的揚(yáng)程H是指 單位重量流體通過泵后所獲得的機(jī)械能（水頭） 。12、穩(wěn)定流的動(dòng)量方程表達(dá)式為 。13、計(jì)算水頭損失的公式為 與 。14、牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式 ，其適用范圍是 牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng) 。15、壓力中心是指 體中的平面或曲面所受流體壓力的合力的作用線同該平面或曲面的交點(diǎn) 。三、簡(jiǎn)答題1、靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性。靜壓強(qiáng)方向永遠(yuǎn)沿著作用面內(nèi)法線方向。靜止流體中任何一點(diǎn)上各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)大小相等，與作用面方位無關(guān)。2、節(jié)流式流量計(jì)的工作原理。節(jié)流式流量計(jì)是由節(jié)流裝置（孔板、噴嘴、文氏管）、引壓導(dǎo)管和差壓計(jì)三部分所組成，流體通過孔板或其他節(jié)流裝置時(shí)，流通面積縮小，流速增加，依據(jù)伯努利方程，壓強(qiáng)減小，依據(jù)節(jié)流裝置兩側(cè)的壓差，可以測(cè)出流速，并可折算為流量3、如何區(qū)分水力光滑管和水力粗糙管，兩者是否固定不變？4、溫度對(duì)流體粘度的影響。溫度對(duì)于流體粘度的影響比較顯著，溫度升高是液體的粘度會(huì)升高，而氣體的粘度會(huì)隨著溫度的升高而增加，這是由于液體的分子間距離較小，相互吸引力其主要作用，當(dāng)溫度升高時(shí)，間距增大，吸引力減小。氣體分子間距離較大，吸引力影響較小，根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，分子的動(dòng)量交換因溫度升高而加劇，因而切應(yīng)力也隨之增加。5、牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)容。取無限薄的流體層進(jìn)行研究，坐標(biāo)為y處的流速為u，坐標(biāo)為y+dy處的流速為u+du，顯然在厚度為dy的薄層中速度梯度為du/dy。液層間的內(nèi)摩擦力T的大小與液體性質(zhì)有關(guān)，并與速度梯度du/dy以及接觸面積A成正比，而與接觸面上的壓力無關(guān)，即，符合這樣內(nèi)摩擦定律的流體叫牛頓流體，這種定律就叫做牛頓內(nèi)摩擦定律。 6、等壓面的定義及其特性。等壓面是指靜止流體當(dāng)中壓力相等的點(diǎn)組成的面。（1）等壓面與質(zhì)量力相正交，（2）等壓面不能相交，（3）兩種互不相溶的流體的交界面是等壓面，（4）水平面為等壓面的三個(gè)條件同種、連續(xù)、靜止流體7、靜止流體作用在曲面上的總壓力計(jì)算公式。8、寫出實(shí)際總流的伯努利方程并說明適用條件和各項(xiàng)意義。9、分析流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因。流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)摩擦所表現(xiàn)的粘性和流體質(zhì)點(diǎn)碰撞所表現(xiàn)的慣性10、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)的定義。 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在任一點(diǎn)上的流速、壓力有關(guān)物理參數(shù)都不隨時(shí)間而改變，這種流動(dòng)稱為穩(wěn)定流動(dòng)；若流動(dòng)的流體中，任一點(diǎn)上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時(shí)間而改變，這種流動(dòng)稱為不穩(wěn)定流動(dòng)11、串聯(lián)管路的水力特性。串聯(lián)管路無中途分流和合流時(shí)，流量相等，阻力疊加。串聯(lián)管路總水頭損失等于串聯(lián)各管段的水頭損失之和，后一管段的流量等于前一管段流量減去前管段末端泄出的流量。12、水力半徑的定義式。 流體在管道中流動(dòng)時(shí)斷面面積與濕周長(zhǎng)度的比值13、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的內(nèi)容。即認(rèn)為真實(shí)的流體和固體可以近似看作連續(xù)的，充滿全空間的介質(zhì)組成，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)依然受牛頓力學(xué)的支配。這一假設(shè)忽略物質(zhì)的具體微觀結(jié)構(gòu) ，而用一組偏微分方程來表達(dá)宏觀物理量（如質(zhì)量，數(shù)度，壓力等）。這些方程包括描述介質(zhì)性質(zhì)的方程和基本的物理定律，如質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律等。 14、因次分析方法的基本原理。很多物理量都是有因次的，若干物理量總能以適當(dāng)?shù)膬绱谓M合構(gòu)成無因次的數(shù)群；任何物理方程總是齊因次的 。 15、歐拉數(shù)的定義式及物理意義。歐拉數(shù)定義式為，其物理意義為壓力與慣性力的比。16、壓力管路的定義。凡是液流充滿全管在一定壓差下流動(dòng)的管路都稱為壓力管路。17、長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問題。已知管徑，管長(zhǎng)和地形，當(dāng)一定流量的某種液體通過時(shí)，確定管路中的壓力降，或確定起點(diǎn)所需的壓頭，或計(jì)算水力坡降。18、作用水頭的定義。 任意斷面處單位重量水的能量，等于比能除以比重。含位置水頭、壓力水頭和速度水頭。單位為m19、噴射泵的工作原理。利用較高能量的液體，通過噴嘴產(chǎn)生高速液體后形成負(fù)壓來吸取液體的裝置稱噴射泵。噴射泵的工作原理是利用較高能量的液體，通過噴嘴產(chǎn)生高速度，裹挾周圍的流體一起向擴(kuò)散管運(yùn)動(dòng)，使接受室中產(chǎn)生負(fù)壓，將被輸送液體吸入接受室，與高速流體一起在擴(kuò)散管中升壓后向外流出。20、動(dòng)量方程的標(biāo)量形式。四、計(jì)算題1. 如圖一輸水系統(tǒng)，已知，吸入段長(zhǎng)度，水的運(yùn)動(dòng)粘度，水池液面表壓強(qiáng)，過濾器兩端接汞-水壓差計(jì)，設(shè)流動(dòng)狀態(tài)在水力光滑區(qū)，。求：（1）吸入段水頭損失（2）設(shè)泵出口泵壓，求泵的有效功率。注：1-帶保險(xiǎn)活門 2-彎頭3-過濾器 4-閘門（1） 吸入段沿程水頭損失：局部水頭損失：（2） 水池液面到1-1斷面列伯努利方程：，解得列1-1.2-2兩斷面伯努利方程：2. 有泵管路如圖所示，流量，泵的吸入管長(zhǎng)，沿程阻力系數(shù)，總局部阻力系數(shù)為；壓力管長(zhǎng)，管徑為。求：（1）已知泵入口處真空表讀數(shù)，求吸入高度。 （2）兩個(gè)液面高差，求泵的揚(yáng)程。 （1） 取a、b兩斷面伯努利方程：（2） 取a、c兩斷面伯努利方程：3. 直徑257的長(zhǎng)輸管線，總長(zhǎng)，起點(diǎn)高程，終點(diǎn)高程，輸送相對(duì)密度（比重）的原油，運(yùn)動(dòng)粘度，設(shè)計(jì)輸量為，求總壓降。（按長(zhǎng)管計(jì)算） 解：管道內(nèi)流體雷諾數(shù)查表得 =0.15mm 計(jì)算得 由 可得根據(jù)伯努利方程 可得五、推導(dǎo)題1. 試推導(dǎo)流體歐拉平衡微分方程式。答：如圖，在平衡液體在中，取微小六面體，為研究方便，使其各邊分別平行與坐標(biāo)軸，邊長(zhǎng)取為dx、dy和dz，其形心點(diǎn)位M（x，y，z），點(diǎn)M的壓強(qiáng)為p（x，y，z）。分析作用于六面體表面的力：（1）表面力：只有靜水壓力由于六面體各面的形心到M的距離很小，壓強(qiáng)在M點(diǎn)附近的變化可以為泰勒級(jí)數(shù)表示，且可忽略二階以上的微量，于是：（2）質(zhì)量力除以dxdydz，得到：2. 試推導(dǎo)理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程式。答（1） 作用在微元上的表面力設(shè)A點(diǎn)出的壓強(qiáng)為P，由于dx、dy和dz都很小，可以認(rèn)為包含A點(diǎn)的三個(gè)微元體的邊界面上，壓強(qiáng)均為P，則由于數(shù)學(xué)中的泰勒級(jí)數(shù)展開，對(duì)應(yīng)的三個(gè)界面的壓強(qiáng)為：設(shè)X方向的表面力合力為：設(shè)Y方向的表面力合力為：設(shè)Z方向的表面力合力為：（2） 作用在微元體上的質(zhì)量力設(shè)作用在單位流體的質(zhì)量力的三個(gè)分量分別是X、Y和Z，微元體內(nèi)的流體質(zhì)量為，則微元體所受的質(zhì)量力在x、y，z三個(gè)坐標(biāo)方向上的分量分別是：（3） 根據(jù)牛頓第二定律列方程微元流體在表面力和質(zhì)量力作用下運(yùn)動(dòng)，三個(gè)加速度分量分別為，則由牛頓第二定律，沿x方向的運(yùn)動(dòng)方程為，得到：同理，可以得到Y(jié)和Z方向的運(yùn)動(dòng)方程，最后有：3. 氣體中聲速C依賴于密度、壓強(qiáng)、粘度。試用因次分析法導(dǎo)出聲速C的一般表達(dá)式。解：選取三個(gè)影響因素為獨(dú)立基本量綱則寫成量綱式并求解得即 4. 試應(yīng)用伯諾利方程與水頭損失公式推導(dǎo)孔口的定水頭自由泄流的流量計(jì)算公式。證明:定水頭自由泄流問題如右圖。取o、c兩緩交流斷面列伯努利方程：記作用水頭為：則：18