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1、流体力学模拟题流体力学模拟题(一) 一、 选择题 1. 堰流流量Q与堰上全水头H0的关系是。 1/2次方的关系 (b) 1次方的关系 3/2次方的关系 (d) 2次方的关系 2理想流体与实际流体的主要区别在于( )。 (a) 是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性 (c) 是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性 3 在均质孔隙介质中,渗流流速u与水力坡降J的几次方成比例 ( )。 1/2次方 (b) 1次方 3/2次方 (d) 2次方 4对于实际流体,总水头线是的线。 沿程下降。 沿程升高。 沿程可升可降。 沿程不升不降。 二、判断题 判断下列说法是否正确。若正确在括号内划，否则划。 1动能
2、修正系数与断面流速分布有关。 2临界雷诺数的大小与流体的性质无关。 3长短是指管道几何长度长的管道。 4谢齐公式适用于紊流粗糙区。 5按程沿程阻力系数的变化规律,尼古拉滋试验曲线分为三个1 区。 6对于以重力为主导因素的流动，可按佛劳德准则进行模型设计。 三、简答题 1. 等压面是水平面的条件有那些？ 2. 流体静压强的有那两个特性？ 3. 明渠均匀流有那些特性？ 4. 说明描述流体运动的两种方法的主要区别。 2 四、绘图题 1. 绘出下面图中平面上相对压强分布图。 2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。 五、计算题 1. 在封闭水箱中，h=1.5m，z=0.5m，压力表读数为4.9KN/m2，
3、求A点和水面压强。 2圆形有压涵管穿过路基，管长l=50m，管径d=1.0m，上下游水位差H=3m，管路沿程阻力系数l=0.03，局部阻力系数：进口ze=0.5，弯管zb=0.65，水下出口zse=1.0，求通过流量？ 3 1H路基2123宽为1m的矩形闸门AB，倾角45，水深h1=3m,h2=2m，求作用于闸门上的静水压力和作用点。 流体力学模拟题(一)参考答案 一、选择题 1. 2 (a) 3 (b) 4 二、判断题 1 2 3 4 56 三、简答题 答:同一介质连续质量力只有重力。 答:流体静压强方向垂直且指向受压面。 流体静压强大小与受压面方位无关。 4 3. 答: 过流断面面积、水深
4、沿程不变。 过流断面平均流速、流速分布不变。 底坡线、总水头线、水面线三线平行。 沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。 4.答: 拉格朗日法描述的是质点系法，跟踪流体质点，研究其在空间的运动规律；欧拉法是在空间设点，描述任意空间位置上流体质点的运动规律。 四、绘图题 五、计算题 1. 解： A点的压强： pA=pb+rgZ=4.9+19.80.5=9.8kpa 水面压强： p0=pA-rgh=9.8-19.81.5=-4.9kpa 2 解： 因为河道较宽，忽略上下游流速的影响，以下游水面为基准面列能量方程： H+0+0=0+0+0+hw lv2 H=hw=(l+ze+2zb+zse) d2g50v
5、2 =(0.03+20.65+1) 12g 流速：v=13.829.813=3.936m/s 5 3.1412=3.936=3.09m3/s 通过流量：Q=v44pd23解：绘出闸门上下游的压强分布图 闸门上的合力 P=rgh1h1/sinq-rgh2h2/sinq P=1119.833/sin(45)-19.822/sin(45)=34.65kN 22b2b2闸门上的合力作用中心 b1b123231b3 lc=rg/sin2q(h13-h2) P611lc=19.8/sin2(45)(33-23)=1.79m 34.656 lcP=rgh1h1/sinqh1/sinq-rgh2h2/sinq
6、h2/sinq hc=lcsinq=1.79sin(45)=1.27m 合力作用中心hc距闸门下端垂直距离为1.27m。 4解：求Fr Fr=vghm=Qbhmghm=1.620.79.80.7=0.44 判断急流还是缓流 因为Fr1 所以该水流是缓流 流体力学模拟题(二) 一、选择题 在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。 1. 流体中粘性摩擦力的大小与无关。 6 (a) 两流层间速度差 (b) 流体种类 (c) 流层的接触面积 (d) 接触面压力 2理想流体与实际流体的主要区别在于( )。 (a) 是否考虑粘滞性 (b) 是否考虑易流动性 (c) 是否考虑重力特性 (d) 是否考虑惯性
7、 3. 均匀流特征不包括。 流线平行 (b) 过流断面上符合静水压强分布 (c) 流速及流速分布流程不变 (d) 流速缓慢 4. 圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的。 1/2 1/3 2/3 1/4 二、判断题 1恒定流一定是均匀流。 2静压强大小与受压面方位无关。 3无论流体作何种运动，水平面都是等压面。 4真空压强是指没有大气存在时的压强。 5总流伯努利能量方程只适用于恒定流。 6动量修正系数与速度平方成正比。 三、简答题 1. 写出流场中流体质点加速度的表达式，并说明其各项的意义。 2. 试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数l与Re和Kd的关系。 7 3. 薄壁小孔口恒定自
8、由出流，流量Q与孔口全水头H0是几次方的关系？ 4. 写出明渠均匀流形成的条件？ 四、绘图题 1. 绘出下面图中平面上相对压强分布图。 2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。 五、计算题 1 如图所示，一端封闭的容器中装有水，求A，B，C三点的相对压强。 8 2. 水泵系统如图，管径d=200mm，流量为Q=0.1m3/s，吸水管与压水管的总长为30m，沿程阻力系数l=0.02；吸水管设有带阀门的莲蓬头z阀=2.0，所有弯头z弯=0.3，两水面高差z=10.m，求水泵扬程。 3有一矩形底孔闸门，高h=3m，宽b=2m，上游水深h1=6m，下游水深h2=5m，求作用于闸门上的静水压力和作用点。 4
9、检验ux=2x2+y, uy=2y2+z, uz=-4(x+y)z+xy不可压缩流体运动是否存在？ 9 流体力学模拟题(二)参考答案 一、选择题 1. 2(a) 3. 4.。 二、判断题 1 2 3 4 5 6 三、简答题 1. 答: duxuxuuu=+uxx+uyx+uzxdttxyzduyuyuyuyuyay=+ux+uy+uz dttxyzduzuzuzuzuzay=+ux+uy+uzdttxyzax=uyuxu以上三式中等号右边第一项、z表示在每个固定点上ttt流速对时间的变化率，称为时变加速度。等号右边的uyuyuyuxuxux+uy+uz+uy+uz第二项至第四项之和ux、ux、
10、xyzxyzuxuzuu+uyz+uzz是表示流速随坐标的变化率，称为位变加速度xyz。因此，一个流体质点在空间点上的全加速度应为上述两加速度之和。 答: (1) 紊流光滑区l=f3(Re) 紊流过渡区l=f4(Re,K/d) 紊流粗糙区l=f5(K/d) 答: Q与H01/2成比例。 10 4 答: 恒定流。 长直棱柱形渠道，糙率n不变。 无支流汇入、流出。 渠道顺坡。 四、绘图题 2. 绘出下面图中曲面上的压力体图。 五、计算题 1. 解： A点的相对压强： pA=p0-rgh=0-19.83=-29.4kN B点的相对压强： pB=p0=0 C点的相对压强： pC=p0+rgh=0+19
11、.82=19.6kN 2. 解：管中流速 v=4Q40.1=3.18m/s pd2p0.22列1-1到2-2能量方程 11 22v2p1v12p2v2lv (3)求扬程 H=z2-z1+(z阀+z弯2lv2303.182+l)=10+(2.0+0.3+1.0+0.02)=13.25md2g0.229.83解：绘出闸门上下游的压强分布图 闸门上的合力 P=rg(h1-h)+rgh1h-rg(h2-h)+rgh2h 22P=19.8(6-3)+19.863-19.8(5-3)+19.853=58.8kN 22b2b2闸门上的合力作用中心 上游压强分布图上底边长a1=rg(h1-h)=19.8(6-
12、3)=29.4 上游压强分布图下底边长b1=rgh1=19.86=58.8 下游压强分布图上底边长a2=rg(h2-h)=19.8(5-3)=19.6 下游压强分布图下底边长b2=rgh2=19.85=49 hcP=(a1+b1)h hc=b2h(2a1+b1)bh(2a2+b2)-(a2+b2)h 3(a1+b1)23(a2+b2)1b(2a1+b1)-(2a2+b2)h2 P612hc=(229.4+58.8)-(219.6+49)32=1.5m 58.86合力作用中心hc距闸门下端为1.5m。 或直接用解析法求解。 4解：不可压缩流体连续方程 12 uxuyuz+=0 xyz方程左面项 ux=4x xuyy=4y uz=-4(x+y) z方程左面=方程右面，符合不可压缩流体连续方程，故运动存在。 13
